自律型川船が3時間、アムステルダムの運河の航行に成功

MITのコンピュータ科学・人工知能研究所（CSAIL）の研究者たちは、高速で移動する水域で乗客を運ぶことができる自律型の川船「Roboat II」を開発したと発表した。これは、CSAIL、MIT Senseable City Lab、およびアムステルダムのアドバンスト・メトロポリタン・ソリューション（AMS）研究所が過去5年間に開発した自律型ボートの最新のものだ。Roboat IIは、0.17メートル（7インチ弱）の誤差で出発地点に戻るまでの3時間、アムステルダムの運河の航行に成功した。

一年前のブログ記事で説明されているように、Roboat（長方形の船体にセンサー、スラスター、マイクロコントローラー、カメラ、その他のハードウェアを詰め込んだもの）は、現在進行中のプロジェクトから生まれたものだ。目標は、アムステルダムの160以上の運河を人や物を運んだり、歩行者の混雑を緩和するために橋を自力で組み立てることができるロボットの船団を作ることだ。

Roboat IIは、長さ2メートル（6フィート）を測定し、一度に6人までの乗客を運ぶことができる。前世代のRoboatと比較して、SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）アルゴリズムの改良、モデルベースの最適コントローラ（非線形モデル予測コントローラ）、最適化ベースの状態推定器（Moving Horizon estimation）が追加された。

重量50kgのRoboat IIは、SLAMアルゴリズムを実行し、ライダとGPSセンサだけでなく、定位、ポーズ、速度のための慣性測定ユニットを活用することで、自分自身の定位を開始する。コントローラは、検出された障害物を避けるために、そのパスを更新するプランナーからの参照軌跡を追跡する。Roboat IIのアルゴリズムは、1台のRoboat IIで軌道と姿勢を知ることができる。

通常、各Roboat II上で動作する分散コントローラは、接続された構造物の速度情報（構造物の中心の速度で表される）を必要とするが、これは各Roboatが構造物の中心に対する相対的な位置を知る必要がある。Roboat IIアルゴリズムは相対位置を必要とせず、各Roboat IIは構造物の中心の速度の代わりに自身の速度を使用する。

リーダーのRoboat IIが与えられた目的地への移動を開始すると、他のロボアットIIは、リーダーの意図を推定し、自分の動きを揃えることができる。リーダーはまた、船の間の通信なしで入力を調整することによって、Roboat IIsの残りの部分を操舵することができる。

チームは、2つのシナリオでその制御方法をテストした。3つのRoboats IIsが直列に接続されているものと、3つのRoboats IIsが並列に固定されていた別のものがある。結果は、調整されたグループは、両方の構成で様々な軌道と方向性を追跡することができたことを示し、フォロワーの力の大きさは、フォロワーRoboat IIsがリーダーを助けたことを示す、グループに積極的に貢献した。

研究者らは、将来的にはAIを使ってロボワットIIの主要なパラメータを推定することを計画している。また、物体が船に置かれたときに構造が動的に変化するような適応型コントローラの探索も目指している。

Wei Wangは、Senseable City LabとCSAILのシニア・ポスドク・アソシエイトで、Roboat IIに関する新しい論文の筆頭著者である。「正確なマッピング、ロバストな制御、人間の輸送が可能な自律型ボートシステムの開発は、実物大のロボワットIIにシステムが実装されることに向けた重要なステップだ」とWangはプロジェクトについて述べている。「また、最終的には他のボートにも実装され、自律航行が可能になることを期待している」。

Image by MIT CSAIL