MIT自動(dòng)駕駛船下水！可乘坐5人，阿姆斯特丹運河航行3小時(shí)誤差不到0.17米

作為最貼近我們生活的人工智能場(chǎng)景之一，自動(dòng)駕駛技術(shù)一直備受關(guān)注，從谷歌Waymo到國內的百度和滴滴，都在加緊研發(fā)推進(jìn)，并且成功上線(xiàn)了一系列自動(dòng)駕駛車(chē)輛，讓普通人也能感受到自動(dòng)駕駛的魅力。

不過(guò)你有沒(méi)有想過(guò)，能否把自動(dòng)駕駛技術(shù)應用在船上呢？

還真有！近日，麻省理工學(xué)院計算機科學(xué)與人工智能實(shí)驗室(CSAIL)的研究人員稱(chēng)，他們已經(jīng)創(chuàng )造了一種可以自主移動(dòng)的自動(dòng)駕駛船，它能夠在搭載乘客過(guò)河，即使是在湍急的水流中也能保持穩定前行，一個(gè)完整的規模的、完全自主的機器人船。

上周四，這款名叫Lucy的自動(dòng)駕駛船“Roboat”正式在阿姆斯特丹的運河“開(kāi)工”，最多可舒適地搭載 5 人、來(lái)回在運河中收集廢物、運送貨物并提供按需基礎設施。

先來(lái)看看這艘船長(cháng)什么樣。

從外形看，這艘船頗有未來(lái)感，黑灰相見(jiàn)，兩側的橙色正楷字母顯示出了制造商的名字。

這還是一艘全電動(dòng)船，其電池只有一個(gè)小箱子那么大，可支持長(cháng)達 10 小時(shí)的操作和無(wú)線(xiàn)充電功能。 

“Roboat”成長(cháng)史

2015 年底，自該團隊于 首次開(kāi)始在 MIT 水池中開(kāi)始運營(yíng)小型船只原型，該項目剛剛開(kāi)始的時(shí)候，使用的還是一米長(cháng)的船只，只能在游泳池和運河中。到現在，“Roboat”已經(jīng)取得了長(cháng)足的進(jìn)步。去年，該團隊發(fā)布了他們的半比例、中型模型RoboatII，該模型長(cháng) 2 米，重50公斤(110磅)，可搭載4-6名乘客，被MIT稱(chēng)為“Covid-friendly”，因為它足以使乘客之間保持隔離距離。它可以不到0.17米(7英寸)的誤差，在阿姆斯特丹運河上航行3個(gè)小時(shí)。

研究人員的目標是創(chuàng )造出能在阿姆斯特丹160多條運河中運送人和貨物的機器船隊，他們還希望這些船只能夠自主“變換隊形”，比如船只可以“串聯(lián)”或“并聯(lián)”在一起，以幫助減少行人擁堵。

今年，該團隊又推出了兩艘全尺寸Roboat，證明了他們的設計不僅僅是概念，它正在向更大、更實(shí)用的船只發(fā)展。

與道路相比，運河環(huán)境的速度相對較低，船只遇到行人的可能性要小得多。其他自動(dòng)駕駛中面臨的問(wèn)題也相對小，例如不必擔心車(chē)道標記的可變性。不過(guò)，船只也有很多獨特的挑戰，比如其他船只可能不會(huì )遵守汽車(chē)在道路上的嚴格規則，再比如由于內陸水道比較狹窄，GPS信號會(huì )由于河岸植被、河道旁建筑以及橋梁的遮擋而減弱，并且在內河中，無(wú)人船的姿態(tài)變化更加頻繁，所以無(wú)人駕駛和海上無(wú)人船技術(shù)的通用策略在內河上是行不通的。但總體而言，運河還是一個(gè)運行大型自主系統的好環(huán)境。

“我們現在在感知、導航和控制系統方面擁有更高的精度和魯棒性，包括新功能，例如用于鎖定的近距離接近模式和改進(jìn)的動(dòng)態(tài)定位，因此船只可以在現實(shí)世界的水域中航行，”麻省理工學(xué)院電氣工程和計算機科學(xué)教授、CSAIL 主任Daniela Rus在接受采訪(fǎng)時(shí)表示?！癛oboat 的控制系統也可以根據船上的人數做調整?！?nbsp;

下水！阿姆斯特丹運河履職，24/7 全天候執行任務(wù)

為了在阿姆斯特丹熙熙攘攘的水域中快速航行，Roboat 需要精心融合適當的導航、感知和控制軟件。 

使用 GPS，船只可以自主決定從 A 到 B 的安全路線(xiàn)，同時(shí)不斷掃描環(huán)境以避免與物體（例如橋梁、柱子和其他船只）發(fā)生碰撞。

為了自主確定自由路徑并避免撞到物體，Roboat 使用激光雷達和多個(gè)攝像頭來(lái)實(shí)現 360 度視圖。這組傳感器被稱(chēng)為“感知套件”，可讓 Roboat 了解其周?chē)h(huán)境。例如，當感知撿到一個(gè)看不見(jiàn)的物體（例如獨木舟）時(shí)，算法會(huì )將物品標記為“未知”。當團隊稍后查看當天收集的數據時(shí)，該對象將被手動(dòng)選擇并可以標記為“獨木舟”。 

控制算法——類(lèi)似于用于自動(dòng)駕駛汽車(chē)的算法——有點(diǎn)像舵手向劃船者下達命令，通過(guò)將給定的路徑轉換為“推進(jìn)器”的指令，推進(jìn)器是幫助船只移動(dòng)的螺旋槳。  

更令人驚訝的是這艘無(wú)人駕駛船的鎖定機制，當他們檢測到特定的二維碼時(shí)，船上的小型攝像頭會(huì )將它引導到?？空净蚱渌?。

“該系統允許 Roboat 連接到其他自動(dòng)駕駛船只和?？空?，形成臨時(shí)橋梁，以緩解交通，或者是浮動(dòng)舞臺或者小廣場(chǎng)，這在上一代設計中是不可能的?！甭槭±砉W(xué)院城市研究與規劃系 (DUSP) 和可感知城市實(shí)驗室主任 Carlo Ratti 教授表示。

從設計上講，Roboat 也是多功能的。該團隊創(chuàng )造了一種通用的“船體”設計——這是船在水中和水上行駛的部分。雖然普通船具有獨特的船體，專(zhuān)為特定目的而設計，但 Roboat 具有通用船體設計，其中底座相同，但頂層甲板可以根據用例切換。

Roboat 的下一步是在公共領(lǐng)域更廣泛使用。由于 Roboat 可以 24/7 全天候執行任務(wù)，而且船上沒(méi)有船長(cháng)，這為城市增加了巨大的價(jià)值。然而，出于安全原因，陸上操作員將從控制中心遠程監控 Roboat。一名操作員可以監控 50 多臺 Roboat 裝置，確保平穩運行。

相關(guān)報道：

https://spectrum.ieee.org/mit-robot-boats

https://electronics360.globalspec.com/article/17365/video-mit-s-full-scale-autonomous-boat-debuts-in-amsterdam

https://news.mit.edu/2021/autonomous-taxi-roboats-1027