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Des scientifiques du Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) du MIT et du Senseable City Laboratory, en collaboration avec l'Amsterdam Institute for Advanced Metropolitan Solutions (AMS Institute) aux Pays-Bas, ont présenté le projet final de leur trilogie sur l'autonavigation : un bateau robotisé grandeur nature et entièrement autonome, prêt à être déployé le long des canaux d'Amsterdam.
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"Roboat" a parcouru un long chemin depuis que l'équipe a commencé à prototyper de petits vaisseaux dans la piscine du MIT fin 2015. L'année dernière, l'équipe a publié un modèle de taille moyenne de 2 mètres de long qui a démontré des prouesses prometteuses en matière de navigation.
Cette année, deux Roboats grandeur nature ont été lancés, prouvant plus qu'une simple preuve de concept : ces embarcations peuvent confortablement transporter jusqu'à cinq personnes, collecter des déchets, livrer des marchandises et fournir des infrastructures à la demande.
Le bateau a une allure futuriste : il est composé d'une combinaison élégante de noir et de gris, avec deux sièges qui se font face, et des lettres orange sur les côtés qui illustrent les noms des fabricants.
Il s'agit d'un bateau entièrement électrique doté d'une batterie de la taille d'un petit coffre, qui permet de fonctionner jusqu'à 10 heures et de se recharger sans fil.
Les Roboats électriques autonomes du MIT dans un canal d'Amsterdam. Le bateau peut transporter jusqu'à cinq personnes, collecter des déchets, livrer des marchandises et fournir des infrastructures à la demande.
Daniela Rus, professeur de génie électrique et d'informatique au MIT et directrice du CSAIL, déclare : "Nous disposons désormais d'une précision et d'une robustesse accrues dans les systèmes de perception, de navigation et de contrôle, y compris de nouvelles fonctions, telles que le mode d'approche rapprochée pour les capacités de verrouillage, et un positionnement dynamique amélioré, afin que le bateau puisse naviguer dans les eaux du monde réel.
"Le système de contrôle de Roboat s'adapte au nombre de personnes dans le bateau
Pour naviguer rapidement dans les eaux animées d'Amsterdam, Roboat a besoin d'une fusion méticuleuse de logiciels de navigation, de perception et de contrôle appropriés.
À l'aide du GPS, le bateau décide de manière autonome d'un itinéraire sûr d'un point A à un point B, tout en balayant continuellement l'environnement pour éviter les collisions avec des objets tels que des ponts, des piliers et d'autres bateaux.
Pour déterminer de manière autonome une trajectoire libre et éviter de s'écraser contre des objets, Roboat utilise un lidar et un certain nombre de caméras qui lui permettent d'avoir une vue à 360 degrés. Cet ensemble de capteurs est appelé "kit de perception" et permet à Roboat de comprendre son environnement.
Lorsque la perception détecte un objet invisible, comme un canoë, par exemple, l'algorithme signale l'objet comme "inconnu".
Lorsque l'équipe examine ensuite les données collectées au cours de la journée, l'objet est sélectionné manuellement et peut être étiqueté comme "canoë".
Les algorithmes de contrôle - semblables à ceux utilisés pour les voitures autonomes - fonctionnent un peu comme un barreur qui donne des ordres aux rameurs, en traduisant une trajectoire donnée en instructions vers les "propulseurs", qui sont les hélices qui aident le bateau à se déplacer.
Si le bateau vous semble un peu futuriste, son mécanisme de verrouillage est l'une de ses prouesses les plus impressionnantes : de petites caméras placées sur le bateau le guident vers la station d'amarrage, ou vers d'autres bateaux, lorsqu'elles détectent des codes QR spécifiques.
Carlo Ratti, professeur de pratique au département d'études urbaines et de planification (DUSP) du MIT et directeur du Senseable City Lab, explique : "Le système permet à Roboat de se connecter à d'autres bateaux et à la station d'amarrage pour former des ponts temporaires afin d'alléger le trafic, ainsi que des scènes et des places flottantes, ce qui n'était pas possible avec la dernière itération."
Roboat, de par sa conception, est également polyvalent. L'équipe a créé une "coque" universelle, c'est-à-dire la partie du bateau qui se déplace à la fois dans l'eau et au-dessus de l'eau.
Alors que les bateaux ordinaires ont des coques uniques, conçues pour des usages spécifiques, Roboat a une coque universelle dont la base est la même, mais dont les ponts supérieurs peuvent être changés en fonction du cas d'utilisation.
Fabio Duarte, chercheur principal au DUSP et responsable scientifique du projet, explique : "Comme Roboat peut accomplir ses tâches 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, et sans skipper à bord, il apporte une grande valeur ajoutée à une ville. Toutefois, pour des raisons de sécurité, on peut se demander s'il est souhaitable d'atteindre le niveau A d'autonomie.
"Tout comme un gardien de pont, un opérateur à terre surveillera Roboat à distance à partir d'un centre de contrôle. Un opérateur peut surveiller plus de 50 unités Roboat, ce qui garantit le bon déroulement des opérations"
La prochaine étape pour Roboat est de tester la technologie dans le domaine public.
Stephan van Dijk, directeur de l'innovation à l'institut AMS, déclare : "Le centre historique d'Amsterdam est l'endroit idéal pour commencer, avec son réseau capillaire de canaux souffrant des défis contemporains, tels que la mobilité et la logistique."
Les versions précédentes de Roboat ont été présentées à la conférence internationale de l'IEEE sur la robotique et l'automatisation. Les bateaux seront dévoilés le 28 octobre dans les eaux d'Amsterdam.
Ratti, Rus, Duarte et Dijk ont travaillé sur le projet aux côtés d'Andrew Whittle, professeur d'ingénierie civile et environnementale au MIT, de Dennis Frenchman, professeur au département d'études urbaines et de planification du MIT, et d'Ynse Deinema, de l'institut AMS.
Le projet Roboat est une collaboration entre le CSAIL et l'Institut AMS. La ville d'Amsterdam est partenaire du projet.
