超刺激的MIT无人驾驶船Roboat II，你敢坐吗？

旅游将门 2021-03-10 12:04

From: Venture Beat; 编译: Shelly

阿姆斯特丹运河是这座城市的重要交通方式，游船也是探索这座城市的最佳途径之一。现在，阿姆斯特丹设想了这样一种更利于出行和出游的新交通工具：像木板一样的小巧简洁的AI船队，它们可以运载行人货物或者自组装成桥梁。

这是 Roboat II——由 MIT CSAIL、 MIT Senseable City Lab及 AMS等在过去五年中开发的自动驾驶船舰的最新成员。Roboat II成功在阿姆斯特丹的运河中航行了三个小时，然后以0.17米的误差幅度回到了起始位置。

在阿姆斯特丹运河上搭乘没有护栏的无人船，你敢坐吗？

当我们说到Roboat时，不是指平时看见的邮轮、渡船或者渔船，而是一种刺激程度比快艇、气垫船还带劲儿的神奇交通工具。

一块AI板子就打算直接开上阿姆斯特丹运河了？没错，这就是麻省理工新设计出来的Roboat。

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麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室 (CSAIL) 的研究人员说，他们已经建造了一“艘”无人驾驶内河船-Roboat II，能搭载乘客穿越湍急的水域！

这是MIT CSAIL、MIT Senseable City Lab和荷兰先进都市解决方案协会 (AMS) 在过去五年中设计开发的无人驾驶船队的最新成员。

Roboat II成功在阿姆斯特丹的运河中航行了三个小时，然后以0.17米 (小于7英寸) 的误差回到了起始位置。

来自MIT的罗伯·马特森 (Rob Matheson) 在博客文章中说，Roboats作为一艘矩形船体，装有传感器、推进器、微控制器、照相机和其他硬件，是从他们的项目中衍生出来的。

2016年，研究者开发了Roboat原型，根据预写的路线，它已经可以在阿姆斯特丹的运河道里行驶。到2018年，研究人员设计了更低成本的3D打印机器船，大小仅为之前版本的1/4，配备了先进的轨迹追踪算法，Roboat的效率和灵活度都大大提升。2020年的Roboats再次更新。

MIT CSAIL's ‘Roboats’

阿姆斯特丹160多条运河交错纵横，马特森等人的目标是建一批能够运送行人和货物并自动组装成桥梁的机器人车队。事实上，这些板子，这些AI船拼在一起，就可以在运河上搭乘可供2到3人同时通过的浮桥。这个项目的愿景至少希望就此减少阿姆斯特丹的道路拥堵，尤其是行人拥堵。

Roboat II长2米，可同时搭载六名乘客。与上一代Roboats相比，改进后它具有即时定位和地图构建 (SLAM)、基于模型的最佳控制器 (非线性模型预测控制nonlinear model predictive controller) 和基于优化的状态估计器 (滚动时域估计moving horizon estimation)。

重达50公斤的Roboat II的定位方法是，运行SLAM算法并利用激光雷达和GPS传感器，同时使用一种测量定位、停泊姿势和速度的惯性测量单元。Roboat控制器会跟踪设计师设计好的参考路线，并随时检测障碍物、更新其路径以避免撞船。

Roboat II的算法巧妙之处还在于，只需要一个Roboat II了解路线轨迹和方向，其他的机器人船会自动接收信息。

通常Roboat的分布式控制器都需要混联结构的速度信息 (由结构中心的速度指示)，但这需要每个Roboat知道其相对于中心的位置。Roboat II算法先进的是，它不需要相对位置，每个Roboat II都有自己的速度而不是依赖结构中心的速度。

当第一个Roboat II移动到给定目的地时，其他Roboat II追随者可以预估第一个机器人的意图并调整他们自己的动作。首发的机器人还可以通过调整输入参量来操控其余的Roboat II。这样一来，机器人船舰之间无需进行任何通信。

团队分两种情况测试了机器人船队的控制办法：将三个Roboat II串联，或将三个Roboat II并联固定。机器船连接时所用的算法，精度可达毫米级。

结果表明，两种配置下机器人都能够跟踪各种轨迹和方向，追随者机器人们对船队做出了积极的贡献。简言之，后来的追随者Roboat IIs帮助了第一个机器人。

研究人员计划在未来使用AI来估计Roboat II的关键参数。他们还期望探索自适应控制装置：当物体放在船上时，该控制器可以动态改变结构。

Wang Wei是Senseable City Lab和CSAIL的资深博士后研究员，并且是Roboat II新论文的主要作者。Wang说：“自主船艇系统开发中精准的地图绘制、鲁棒控制 (着眼于对控制系统稳定性要求的提高) 和人员运输是在Roboat II全面实施该系统的关键步骤。”