【前沿】自动驳船？马萨诸塞理工学院的水上机器人！

通常，自主船只只是通过运河来运输货物和人的。而马萨诸塞理工学院的研究人员给了驳船们新的能力，使他们的机器人船只舰队能够把目标和锁定在另一个目标上。

在阿姆斯特丹的一个四分之一的面积是水，有165条管道绕着商城街。多年前，麻省理工学院和阿姆斯特丹高级大都市解决方案研究所（AMS研究所）就“Roboat”项目进行了培训。目的是建立一条自主机器人船只的舰队——长方形船只，配备传感器、微型控制器、全球定位系统模块、摄像机和其他硬件——这将是城市商业街的水上智能移动机器人提供的一条机械桥梁。

一个项目的目标是建立一个提供水上需求运输的机器人单位。另一个目标是利用机器人单位自动形成“POP-Up”结构，如足桥、性能阶段或甚至食品市场。然后，结构可以自动地分离，并对不同活动的目标结构进行改革。

此外，机器人单位可作为敏捷传感器在城市基础设施上收集数据，以及空气和水质量等其他方面的数据。

在2016年，麻省理工学院的研究人员测试了一种机器人原型，在阿姆斯特丹的鸭子周围巡逻，向前移动，向后移动，并沿着一条预先设计的路径延伸。去年，研究人员优秀的设计降低了成本，还给机器人原型装备了先进的轨迹跟踪算法。

在国际机器人和自动化会议（ICRA）上提交的一份论文中，研究人员描述了机器人单位，该单位现在能够识别并连接到码头站。

控制算法引导机器人到目标，在目标上，机器人自动连接到一个定制的毫米精密拉伸机制。再者，机器人的通告如果错过了连接，退后，再试一次。

“在阿姆斯特丹，canals曾经被用于运输，其他的东西现在被用于运输。他们现在还有不少缺点，比如，噪音和污染——城市管理者希望canals能拥有更多的功能性。”路易斯·马泰奥斯说

每个机器人都配备有冲洗机械，包括球和套筒部件，在前额、后面和侧面。球组分是一种羽毛球，圆锥形状，橡胶体与金属球在末端。套筒组分是一个宽的通道，它将球组分引导到一个接收器。

在信道内，激光束动作如同一个安全系统，当球在接收器中交叉时检测。这激活了一个三支手臂的机械，该机械环绕着球，并捕捉球，同时向两个机器人发出反馈信号，使连接完成。

在软件方面，机器人依靠定制的计算机视觉和控制技术运行。每艘机器人都有激光雷达系统和照相机，因此它们可以在运河周围点对点地自主移动。每个扩展底座（通常是一个不移动的机器人）都有一张纸，上面印着一个名为Apriltag的增强现实标签，类似于一个简化的二维码。Apriltags通常用于机器人应用，使机器人能够检测和计算其相对于标签的精确三维位置和方向。

Apriltags和摄像头都位于机器人的中心位置。当行驶中的机器人离静止的APRILTAG大约一米或两米远时，机器人会计算其位置和到标签的方向。通常，这会生成一个三维的船只运动地图，包括横摇、纵摇和横摆（左和右）。

但是一个算法会去掉除偏航以外的所有东西。这就产生了一个易于计算的二维平面，可以测量机器人相机的距离以及标签的左右距离。利用这些信息，机器人将自己转向标签。通过保持摄像头和标签完全对齐，Roboat能够精确连接。

由于运河波相对较小，漏斗可以补偿机器人纵摇（上下摇摆）和垂荡（上下垂直）中的任何偏差。然而，如果机器人超出了其计算的距离，并且没有收到来自激光束的反馈信号，它就知道它错过了。

麻省理工学院的研究人员赋予了他们的自主“机器人”舰队自动寻找彼此并尝试连接的能力。

研究人员现在正在设计大约是当前迭代大小四倍的机器人单元，因此它们在水上更稳定。Mateos也在对漏斗进行更新，其中包括触须状的橡胶抓手，它们会紧紧围绕着大头针，就像乌贼抓住猎物一样。这可能有助于让机器人部队在狭窄的运河中拖曳平台或其他机器人时，获得更多的控制权。

在这项工作中，还有一个在LCD显示器上显示Apriltags的系统，它改变代码，向多个机器人单元发送信号，以按给定顺序组装。首先，所有的机器人单元将被赋予一个代码，以保持精确一米的距离。然后，代码更改为将第一个roboat指向闩锁。之后，屏幕切换代码以命令下一个机器人锁定，依此类推。

就像电话游戏。不断变化的代码一次传递一条消息给一个机器人，一个个消息告诉他们该怎么做。

这项研究是由AMS研究所和阿姆斯特丹市资助的。