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Gli scienziati del Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) del MIT e del Senseable City Laboratory, insieme all'Amsterdam Institute for Advanced Metropolitan Solutions (AMS Institute) nei Paesi Bassi, hanno presentato il progetto finale della loro trilogia di auto-navigazione: un'imbarcazione robotica completamente autonoma e in scala reale, pronta per essere distribuita lungo i canali di Amsterdam.
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"Roboat" ha fatto molta strada da quando il team ha iniziato a prototipare piccole imbarcazioni nella piscina del MIT alla fine del 2015. L'anno scorso, il team ha rilasciato un modello medio in mezza scala, lungo 2 metri, che ha dimostrato una promettente abilità di navigazione.
Quest'anno sono stati lanciati due Roboat in scala reale, che hanno dimostrato qualcosa di più di una semplice prova di concetto: queste imbarcazioni possono trasportare comodamente fino a cinque persone, raccogliere rifiuti, consegnare merci e fornire infrastrutture su richiesta.
L'imbarcazione ha un aspetto futuristico: è un'elegante combinazione di nero e grigio con due sedili rivolti l'uno verso l'altro, con lettere arancioni sui lati che illustrano i nomi dei costruttori.
È un'imbarcazione completamente elettrica con una batteria grande quanto un piccolo baule, che consente un funzionamento fino a 10 ore e la possibilità di ricarica wireless.
I Roboats elettrici autonomi del MIT in un canale di Amsterdam. La barca può trasportare fino a cinque persone, raccogliere rifiuti, consegnare merci e fornire infrastrutture su richiesta.
Daniela Rus, professore di ingegneria elettrica e informatica del MIT e direttore del CSAIL, ha dichiarato: "Ora abbiamo una maggiore precisione e robustezza nei sistemi di percezione, navigazione e controllo, comprese nuove funzioni, come la modalità di avvicinamento in prossimità per le capacità di aggancio, e un migliore posizionamento dinamico, in modo che l'imbarcazione possa navigare in acque reali".
"Il sistema di controllo di Roboat si adatta al numero di persone presenti nell'imbarcazione"
Per navigare rapidamente nelle movimentate acque di Amsterdam, Roboat ha bisogno di una fusione meticolosa di navigazione, percezione e software di controllo adeguati.
Utilizzando il GPS, l'imbarcazione decide autonomamente un percorso sicuro da A a B, mentre scansiona continuamente l'ambiente per evitare collisioni con oggetti come ponti, pilastri e altre imbarcazioni.
Per determinare autonomamente un percorso libero ed evitare di scontrarsi con gli oggetti, Roboat utilizza il lidar e una serie di telecamere che consentono una visione a 360 gradi. Questo insieme di sensori viene definito "kit di percezione" e consente a Roboat di comprendere l'ambiente circostante.
Quando la percezione rileva un oggetto non visto, ad esempio una canoa, l'algoritmo lo segnala come "sconosciuto".
Quando il team esamina i dati raccolti nel corso della giornata, l'oggetto viene selezionato manualmente e può essere contrassegnato come "canoa".
Gli algoritmi di controllo - simili a quelli utilizzati per le auto a guida autonoma - funzionano un po' come un timoniere che impartisce ordini ai rematori, traducendo un determinato percorso in istruzioni per i "propulsori", che sono le eliche che aiutano la barca a muoversi.
Se pensate che l'imbarcazione sia un po' futuristica, il suo meccanismo di aggancio è una delle sue prodezze più impressionanti: piccole telecamere sull'imbarcazione la guidano verso la stazione di attracco, o verso altre imbarcazioni, quando rilevano specifici codici QR.
Carlo Ratti, professore di pratica presso il Dipartimento di Studi Urbani e Pianificazione (DUSP) del MIT e direttore del Senseable City Lab, afferma: "Il sistema consente a Roboat di collegarsi ad altre imbarcazioni e alla stazione di attracco per formare ponti temporanei per alleggerire il traffico, nonché palcoscenici e piazze galleggianti, cosa che non era possibile con l'ultima iterazione"
Roboat, per sua stessa concezione, è anche versatile. Il team ha creato un design universale dello "scafo", ovvero la parte dell'imbarcazione che si muove sia dentro che sopra l'acqua.
Mentre le barche normali hanno scafi unici, progettati per scopi specifici, Roboat ha un design di scafo universale in cui la base è la stessa, ma i ponti superiori possono essere cambiati a seconda del caso d'uso.
Fabio Duarte, ricercatore principale del DUSP e responsabile del progetto, afferma: "Poiché Roboat può svolgere i suoi compiti 24 ore su 24, 7 giorni su 7, senza la presenza di uno skipper a bordo, rappresenta un grande valore aggiunto per una città. Tuttavia, per motivi di sicurezza, è lecito chiedersi se sia auspicabile raggiungere il livello A di autonomia.
"Proprio come un guardiano di ponte, un operatore a terra monitorerà Roboat in remoto da un centro di controllo. Un solo operatore può monitorare oltre 50 unità Roboat, assicurando un funzionamento regolare"
Il prossimo passo di Roboat è quello di pilotare la tecnologia in ambito pubblico.
Stephan van Dijk, direttore dell'innovazione dell'AMS Institute, afferma: "Il centro storico di Amsterdam è il luogo perfetto per iniziare, con la sua rete capillare di canali che risente delle sfide contemporanee, come la mobilità e la logistica."
Le precedenti versioni di Roboat sono state presentate alla Conferenza internazionale sulla robotica e l'automazione dell'IEEE. Le imbarcazioni saranno presentate il 28 ottobre nelle acque di Amsterdam.
Ratti, Rus, Duarte e Dijk hanno lavorato al progetto insieme a Andrew Whittle, professore di ingegneria civile e ambientale del MIT, Dennis Frenchman, professore del Dipartimento di Studi Urbani e Pianificazione del MIT, e Ynse Deinema dell'Istituto AMS.
Il progetto Roboat è una collaborazione congiunta tra CSAIL e AMS Institute. La città di Amsterdam è partner del progetto.
