//طراحی برای قایق های خودران

طراحی برای قایق های خودران

اطلاعات : رقابت تنگاتنگ شرکت‌های خودروسازی برای تولید زیباترین، ایمن‌ترین و سریع‌ترین اتومبیل‌های خودران به ساخت ویلچرها، اسکوترها و حتی ماشین‌های زمین گلف خودران ادامه پیدا کرده است. به تازگی توجه سازندگان و مهندسین از خشکی به سوی آب معطوف شده و فناوری دریایی خودران چهره آبراه‌های شهرها را متحول کرده است. قایق‌های خودران با تحویل کالا و ارائه خدماتی مانند جمع آوری زباله در مسیرهای آبی جای خود را در حمل و نقل شهری باز کرده اند.
چند سالی است قایق‌های خودران کالاهای کوچک را جا به جا می‌کنند، اما به دلیل ابعاد کوچکشان برای حمل مسافر اندکی تردیدآمیز بوده اند. پژوهشگران «مؤسسه فناوری ماساچوست» (MIT)با تکیه بر هوش مصنوعی و علوم رایانه، مدتی پیش ساخت نخستین ناوگان قایق‌های خودران جهان را برای حمل و نقل بار و مسافر در شهر آمستردام هلند آغاز کردند و به تازگی نیز یک قایق بزرگتر را به آنها اضافه کرده‌اند. نام این قایق «روبوت۲» (Roboat 2) است و ۲ متر طول دارد. این پژوهشگران در کنار این پروژه، همگام با پژوهشگران هلندی، الگوریتم‌هایی برای هدایت و مسیریابی قایق‌ها ساخته اند تا ارتباط و هماهنگی بین قایق‌ها را به روزرسانی کنند.
روبوت۲ به کمک الگوریتم‌هایی که مشابه الگوریتم‌های به کار رفته در اتومبیل‌های خودران هستند، اما برای حرکت در آب سازگاری یافته اند طی مسیر می‌کند. آنها ساخت قایق‌های هوشمندی را آغاز کرده اند که می‌توانند به خوبی مسافرها و کالاها را جا به جا کرده و با قایق‌های همنوع خود ارتباط برقرار کنند. بدین ترتیب، سکوهای خودگردانی شکل می‌گیرند که فعالیت‌های آبی را تسهیل می‌کنند.
روبوت۲ یک طرح حد واسط در پروژه ساخت قایق‌های خودران این تیم پژوهشی محسوب می‌شود؛ بدین معنی که آنها پیش از این روبوت۱ را در یک چهارم مقیاس طرح نهایی ساختند که به طول یک متر بود، اکنون روبوت۲ با یک دوم مقیاس طرح نهایی ساخته شده که طول آن ۲ متر است. ساخت طرح سوم و نهایی نیز آغاز شده است که قرار است به طول ۴ متر باشد و ظرفیت حمل ۴ تا ۶ مسافر را داشته باشد.
روبوت۲ که مجهز به الگوریتم‌های قدرتمندی است، به مدت
۳ ساعت به طور خودران کانال‌های آبی آمستردام را پیمود و داده جمع آوری کرد، سپس با میزان خطای فقط ۱۷ر۰ متر (کمتر از ۱۸ سانتی متر)
‌به نقطه شروع حرکت خود بازگشت.
برقراری یک سیستم قایقرانی خودران با قابلیت نقشه برداری دقیق، هدایت بی‌نقص و حمل سرنشین گامی‌بزرگ در جهت رسیدن به طرح نهایی، یعنی ساخت روبوت ۴ متری است. سازندگان روبوت۲ امیدوار هستند این ویژگی‌ها را روی قایق‌های دیگر اِعمال کنند و از آنها قایق‌هایی خودران بسازند.
پروژه ساخت روبوت۲ به چهار سال پیش برمی‌گردد. در سال ۲۰۱۶، پژوهشگران MITنمونه اولیه یک قایق خودران که می‌توانست در یک مسیر کانالی از پیش برنامه ریزی شده به جلو، عقب و کناره‌ها حرکت کند را آزمایش کردند. سه سال بعد آنها به قایق روباتیک خود قابلیت تغییر شکل یافتن دادند. اکنون با روبوت۲ قابلیت‌های دیگری نیز به نمونه پیشین افزوده شده است؛ از آن جمله می‌توان به یک الگوریتم جدید که به طور همزمان موقعیت یابی و نقشه برداری می‌کند و نیز کنترل‌گری که برپایه مدل ساخته شده و به بهترین شکل ممکن طراحی شده اشاره کرد.
نحوه کار روبوت۲ از این قرار است: زمانی که کاربری وظیفه سوار کردن مسافر در یک محل مشخص را به روبوت۲ محول می‌کند، هماهنگ کننده سیستم، این کار را به قایقی که کم‌ترین فاصله را با مسافر مورد نظر دارد واگذار می‌کند. پس از سوار کردن مسافر، روبوت۲ بر اساس وضعیت ترافیکی در آن لحظه، مسیر مناسب را به مقصد مورد نظر انتخاب می‌کند.
سپس این قایق خودران هوشمند که کمی‌بیش از ۵۰ کیلوگرم وزن دارد، با فعال کردن الگوریتم موقعیت یاب و نقشه بردار، حسگر لیدار (سنجش فاصله از راه دور)، GPS(سامانه موقعیت یابی جهانی) و قطعه اندازه‌گیری سرعت شروع به تعیین موقعیت خود می‌کند. سپس کنترل‌گر، مسیرهای مرجع را با کمک یک برنامه ریزکه وضعیت مسیر را به منظور اجتناب از برخورد با موانع به روز رسانی می‌کند مورد بررسی قرار می‌دهد. ارتقاء الگوریتم‌های کنترل و هدایت در روبوت۲ سبب شده است موانع مسیر کمتر نگران کننده باشند؛ با وجود الگوریتم موقعیت‌یاب و نقشه‌بردار، دقت در نقطه‌یابی قایق بالا رفته و امکان نقشه برداری به صورت آنلاین فراهم آمده است. این امتیازی محسوب می‌شود که روبوت۲ از آن برخوردار است، اما نمونه‌های قبلی فاقد آن بودند.
افزایش اندازه روبوت۲ مستلزم انجام آزمایش در یک فضای بزرگتر بود. پژوهشگران برای این منظور از استخرهای فضای MIT استفاده کردند و بعد آزمایش‌های خود را در رودخانه چارلز در ایالت ماساچوست ادامه دادند.
رانندگان خودروها در جاده‌های شلوغ و مسیرهای پرترافیک سردرگم می‌شوند، اما در مسیرهای آبی و در مورد قایق‌ها این مشکل بسیار کمتر است. با این حال، اتفاقات دیگری ممکن است به دنبال رفت و آمد در کانال‌های آب رخ دهند. به همین دلیل، پژوهشگران MITدر تلاش هستند تا الگوریتم‌های مبتنی بر نقشه کارآمدتری بسازند تا قایق‌ها بتوانند درموقعیت‌های دشوارتر عملکرد بهتری از خود نشان دهند. آنها به روبوت۲ این قابلیت را داده اند که به صورت فعال وجود اشیاء را در مسیر خود تشخیص داده و آنها را شناسایی کند تا درک این وسیله نقلیه هوشمند از محیط اطرافش بیشتر شود. آنها قصد دارند عواملی مانند جریان‌ها و امواج را برآورد کنند تا روبوت بهتر بتواند در آب‌های متلاطم پر سر و صدا به ردیابی و مسیریابی بپردازد.
تبدیل ماشین‌ها به موجوداتی که مانند ما بتوانند دنیا را درک و احساس کنند از زمان تولد دانش روباتیک برای متخصصین یک هدف فراموش نشدنی بوده است. یکی از اهداف پروژه ساخت قایق‌های خودران، ایجاد توانایی «خودسامانی» (self-assembly)در آن‌ها است تا بتوانند اموری مانند جمع آوری زباله، تحویل کالا و حمل و نقل مسافر را در کانال‌ها انجام دهند. اما کنترل این فعالیت‌ها روی آب همواره یک چالش بوده است. در حوزه فناوری خودروهای خودران گاهی ارتباطات ناپایدار، نامنظم و با تأخیر همراه می‌شوند.
بسیاری از الگوریتم‌های کنترل و هدایت وسایل نقلیه جمعی هوشمند نیازمند ارتباط مستقیم و موقعیت‌های نسبی ماشین‌ها در گروه هستند، اما الگوریتم جدید این تیم پژوهشی برای مطلع شدن از مسیرها و جهت‌هایی که باید طی شوند فقط به یک ماشین نیاز دارد.
آنها در صدد هستند در آینده برای تخمین آنلاین پارامترهای کلیدی، از فناوری یادگیری ماشین استفاده کنند. همچنین قصد دارند کنترل گرهای سازوار پذیری ( Adaptive) به کار ببرند که امکان ایجاد تغییرات دینامیک به ساختار ماشین را در زمانی که اشیائی داخل قایق قرار دارند فراهم کنند. بالاخره این که در فکر روانه کردن قایق‌های خودران خود در آب‌های آزاد هستند، جایی که تلاطم، امواج و جریان‌های بزرگ وجود دارد.

منبع : https://www.ettelaat.com/?p=527869

همرسانی خبر