Peneliti meningkatkan desain perahu otonom
Auto

Peneliti meningkatkan desain perahu otonom


Versi terbaru perahu otonom MIT kini memiliki panjang 2 meter dan mampu mengangkut penumpang. Kredit: Institut Teknologi Massachusetts

Perlombaan untuk menghasilkan mobil self-driving yang paling berkilau, teraman, dan tercepat telah merambah ke kursi roda, skuter, dan bahkan kereta golf kami. Baru-baru ini, ada perpindahan dari darat ke laut, karena otonomi laut berdiri untuk mengubah kanal-kanal kota kita, dengan potensi untuk mengirimkan barang dan jasa serta mengumpulkan sampah melintasi saluran air kita.

Dalam pembaruan proyek lima tahun dari MIT’s Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) dan Senseable City Lab, para peneliti telah mengembangkan armada kapal otonom pertama di dunia untuk Kota Amsterdam, Belanda, dan baru-baru ini menambahkan kapal baru yang lebih besar ke grup: “Roboat II.” Sekarang duduk dengan panjang 2 meter, yang kira-kira 6 kaki “ramah COVID”, kapal robotik baru ini mampu membawa penumpang.

Bersama dengan Amsterdam Institute for Advanced Metropolitan Solutions, tim juga membuat algoritme navigasi dan kontrol untuk memperbarui komunikasi dan kolaborasi di antara kapal.

“Roboat II menavigasi secara otonom menggunakan algoritme yang mirip dengan yang digunakan oleh mobil tanpa pengemudi, tetapi sekarang diadaptasi untuk air,” kata Profesor MIT Daniela Rus, penulis senior pada makalah baru tentang Roboat dan direktur CSAIL. “Kami sedang mengembangkan armada Roboat yang dapat mengirimkan orang dan barang, dan terhubung dengan Roboat lain untuk membentuk berbagai platform otonom untuk memungkinkan aktivitas air.”

Perahu tanpa pengemudi telah mampu mengangkut barang-barang kecil selama bertahun-tahun, tetapi menambahkan penumpang manusia terasa agak tidak berwujud karena ukuran kapal saat ini. Roboat II adalah perahu “setengah skala” yang sedang berkembang, dan bergabung dengan Roboat skala seperempat yang dikembangkan sebelumnya, dengan panjang 1 meter. Angsuran ketiga, yang sedang dibangun di Amsterdam dan dianggap “skala penuh”, panjangnya 4 meter dan bertujuan untuk mengangkut empat hingga enam penumpang.

Dibantu oleh algoritme yang kuat, Roboat II secara mandiri menavigasi kanal Amsterdam selama tiga jam mengumpulkan data, dan kembali ke lokasi awalnya dengan margin kesalahan hanya 0,17 meter, atau kurang dari 7 inci.

“Pengembangan sistem perahu otonom yang mampu melakukan pemetaan yang akurat, kontrol yang kuat, dan transportasi manusia adalah langkah penting untuk menerapkan sistem dalam Roboat skala penuh,” kata senior postdoc Wei Wang, penulis utama makalah baru tentang Roboat. II. “Kami juga berharap ini pada akhirnya akan diterapkan di kapal lain agar bisa otonom.”

Wang menulis makalah itu bersama postdoc MIT Senseable City Lab Tixiao Shan, rekan peneliti Pietro Leoni, postdoc David Fernandez-Gutierrez, rekan peneliti Drew Meyers, dan profesor MIT Carlo Ratti dan Daniela Rus. Pekerjaan ini didukung oleh dana dari Amsterdam Institute for Advanced Metropolitan Solutions di Belanda. Makalah tentang Roboat II akan dipresentasikan secara virtual pada Konferensi Internasional tentang Robot dan Sistem Cerdas.

Untuk mengoordinasikan komunikasi di antara kapal, tim lain dari MIT CSAIL dan Senseable City Lab, juga dipimpin oleh Wang, membuat strategi kontrol baru untuk koordinasi robot.

Dengan maksud untuk merakit sendiri menjadi kereta multi-unit yang terhubung — dengan penghormatan jauh pada rangkaian kereta anak-anak— “transportasi kolektif” mengambil jalur yang berbeda untuk menyelesaikan berbagai tugas. Sistem menggunakan pengontrol terdistribusi, yaitu kumpulan sensor, pengontrol, dan komputer terkait yang didistribusikan ke seluruh sistem), dan strategi yang terinspirasi oleh bagaimana koloni semut dapat mengangkut makanan tanpa komunikasi. Secara khusus, tidak ada komunikasi langsung di antara robot yang terhubung — hanya satu pemimpin yang tahu tujuannya. Pemimpin memulai gerakan ke tujuan, dan kemudian robot lain dapat memperkirakan niat pemimpin, dan menyelaraskan gerakan mereka sesuai dengan itu.

Peneliti meningkatkan desain perahu otonom

Roboat II telah ditingkatkan untuk mengeksplorasi tugas-tugas transportasi, dibantu oleh penelitian terbaru. Ini termasuk algoritma baru untuk Simultan Lokalisasi dan Pemetaan (SLAM), pengontrol optimal berbasis model yang disebut pengontrol prediktif model nonlinier, dan penduga status berbasis pengoptimalan, yang disebut estimasi horizon bergerak. Kredit: Institut Teknologi Massachusetts

“Algoritme kerja sama saat ini jarang mempertimbangkan sistem dinamis di atas air,” kata Ratti, direktur Senseable City Lab. “Transportasi kooperatif, menggunakan tim kendaraan air, menimbulkan tantangan unik yang tidak ditemui pada kendaraan udara atau darat. Misalnya, kelembaman dan muatan kendaraan menjadi faktor yang lebih signifikan yang membuat sistem lebih sulit untuk dikendalikan. Studi kami menyelidiki pengendalian kooperatif dari kendaraan permukaan dan memvalidasi algoritma itu. ”

Tim menguji metode kontrol mereka pada dua skenario: satu di mana tiga robot dihubungkan dalam satu rangkaian, dan satu lagi di mana tiga robot dihubungkan secara paralel. Hasilnya menunjukkan bahwa kelompok terkoordinasi mampu melacak berbagai lintasan dan orientasi di kedua konfigurasi, dan bahwa besarnya kekuatan pengikut berkontribusi positif pada kelompok — menunjukkan bahwa robot pengikut membantu pemimpin.

Wang menulis makalah tentang transportasi kolektif bersama Universitas Stanford Ph.D. mahasiswa Zijian Wang, Pasca Sarjana MIT Luis Mateos, Peneliti MIT Kuan Wei Huang, Asisten Profesor Stanford Mac Schwager, Ratti, dan Rus.

Roboat II

Pada 2016, para peneliti MIT menguji prototipe yang bisa bergerak “maju, mundur, dan kesamping di sepanjang jalur yang telah diprogram sebelumnya di kanal.” Tiga tahun kemudian, robot tim diperbarui menjadi “perubahan bentuk” dengan melepaskan dan memasang kembali secara otonom ke dalam berbagai konfigurasi.

Sekarang, Roboat II telah berkembang untuk mengeksplorasi tugas-tugas transportasi, dibantu oleh penelitian terbaru. Ini termasuk algoritma baru untuk Simultan Lokalisasi dan Pemetaan (SLAM), pengontrol optimal berbasis model yang disebut pengontrol prediktif model nonlinier, dan penduga status berbasis pengoptimalan, yang disebut estimasi horizon bergerak.

Begini cara kerjanya: Saat tugas penjemputan penumpang diperlukan dari pengguna di posisi tertentu, koordinator sistem akan menetapkan tugas tersebut ke kapal kosong yang paling dekat dengan penumpang. Saat Roboat II menjemput penumpang, itu akan membuat jalur yang layak ke tujuan yang diinginkan, berdasarkan kondisi lalu lintas saat ini.

Kemudian, Roboat II yang memiliki berat lebih dari 50 kilogram akan mulai melokalisasi dirinya dengan menjalankan algoritma SLAM dan memanfaatkan sensor lidar dan GPS, serta unit pengukuran inersia untuk pelokalan, pose, dan kecepatan. Pengontrol kemudian melacak lintasan referensi dari perencana, yang memperbarui jalur untuk menghindari rintangan yang terdeteksi untuk menghindari potensi tabrakan.

Tim mencatat bahwa peningkatan dalam algoritme kontrol mereka telah membuat rintangan terasa seperti gunung es yang tidak terlalu besar sejak pembaruan terakhir mereka; algoritma SLAM memberikan akurasi pelokalan yang lebih tinggi untuk Roboat, dan memungkinkan pemetaan online selama navigasi, yang tidak mereka miliki di iterasi sebelumnya.

Peningkatan ukuran Roboat juga membutuhkan area yang lebih luas untuk melakukan eksperimen, yang dimulai di kolam MIT dan kemudian dipindahkan ke Sungai Charles, yang membelah Boston dan Cambridge, Massachusetts.

Roboat, perahu robotik otonom. Kredit: Institut Teknologi Massachusetts

Meskipun menavigasi jalan kota yang padat dapat membuat pengemudi merasa terjebak dalam labirin, sebagian besar kanal menghindari hal ini. Meski demikian, skenario rumit di saluran air masih bisa muncul. Mengingat itu, tim sedang bekerja untuk mengembangkan algoritme perencanaan yang lebih efisien agar kapal dapat menangani skenario yang lebih rumit, dengan menerapkan deteksi dan identifikasi objek aktif untuk meningkatkan pemahaman Roboat tentang lingkungannya. Tim berencana untuk memperkirakan gangguan seperti arus dan gelombang, untuk lebih meningkatkan kinerja pelacakan di perairan yang lebih bising.

“Semua perkembangan yang diharapkan ini akan dimasukkan ke dalam prototipe pertama dari Roboat skala penuh dan diuji di kanal Kota Amsterdam,” kata Rus.

Transportasi kolektif

Mewujudkan kemampuan intuitif kami untuk mesin telah menjadi niat yang gigih sejak lahirnya lapangan, dari perintah langsung untuk mengambil item hingga nuansa pengorganisasian dalam kelompok.

Salah satu tujuan utama proyek ini adalah memungkinkan perakitan mandiri untuk menyelesaikan tugas-tugas yang disebutkan di atas, yaitu mengumpulkan sampah, mengirimkan barang, dan mengangkut orang di kanal — tetapi mengendalikan pergerakan ini di atas air telah menjadi kendala yang menantang. Komunikasi dalam robotika seringkali tidak stabil atau mengalami penundaan, yang dapat memperburuk koordinasi robot.

Banyak algoritme kontrol untuk pengangkutan kolektif ini memerlukan komunikasi langsung, posisi relatif dalam grup, dan tujuan tugas — tetapi algoritme baru tim hanya memerlukan satu robot untuk mengetahui lintasan dan orientasi yang diinginkan.

Biasanya, pengontrol terdistribusi yang berjalan pada setiap robot memerlukan informasi kecepatan dari struktur yang terhubung (diwakili oleh kecepatan pusat struktur), tetapi ini mengharuskan setiap robot mengetahui posisi relatif ke pusat struktur. Dalam algoritme tim, mereka tidak memerlukan posisi relatif, dan setiap robot hanya menggunakan kecepatan lokalnya, bukan kecepatan pusat struktur.

Ketika pemimpin memulai gerakan ke tujuan, robot lain dapat memperkirakan niat pemimpin dan menyelaraskan gerakan mereka. Pemimpin juga dapat mengarahkan sisa robot dengan menyesuaikan masukannya, tanpa komunikasi antara dua robot.

Di masa mendatang, tim berencana menggunakan pembelajaran mesin untuk memperkirakan (secara online) parameter utama robot. Mereka juga bertujuan untuk mengeksplorasi pengontrol adaptif yang memungkinkan perubahan dinamis pada struktur saat objek ditempatkan di atas kapal. Akhirnya, perahu juga akan diperluas ke lingkungan perairan luar, di mana terdapat gangguan besar seperti arus dan gelombang.


Amsterdam akan mengemudikan perahu ‘self-drive’ pertama di dunia


Informasi lebih lanjut:
Untuk informasi lebih lanjut, lihat roboat.org/

Disediakan oleh Massachusetts Institute of Technology

Kutipan: Peneliti meningkatkan desain perahu otonom (2020, 27 Oktober) diakses 27 November 2020 dari https://techxplore.com/news/2020-10-autonomous-boat.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : https://totohk.co/