麻省理工学院的机器人舰队更新了“变形”的新功能，通过自动断开和重新组装成各种配置，在阿姆斯特丹的许多运河中形成浮动结构。

作为麻省理工学院和阿姆斯特丹高级大都会解决方案研究所(AMS Institute)正在进行的“Roboat”项目的一部分，正在开发一种配备传感器、推进器、微控制器、GPS模块、摄像头和其他硬件的自主船矩形船体。该项目由麻省理工学院教授卡洛拉蒂、丹妮拉鲁斯、丹尼斯弗伦奇和安德鲁惠特尔领导。未来，阿姆斯特丹希望这艘渡轮能够巡游其165条蜿蜒的运河，运送货物和人员，收集垃圾或自行组装成“弹出式”平台——如桥梁和舞台——以帮助缓解城市繁忙街道的拥堵。

2016年，麻省理工学院的研究人员测试了一艘船的原型，它可以沿着运河中预先编程的路径向前、向后和横向移动。去年，研究人员设计了低成本、3D打印、四分之一比例版本的船只，它们更高效、更灵活，并配备了先进的轨迹跟踪算法。6月，他们创造了一种自动锁定机制，使船只相互瞄准并相互扣合，如果失败，他们继续尝试。

在上周举行的IEEE多机器人和多智能体系统国际研讨会上发表的一篇新论文中，研究人员描述了一种算法，该算法可以使直升机尽可能有效和平稳地重塑自己。该算法处理所有规划和跟踪，因此一组游艇单元可以在一组配置中相互解锁，沿着无碰撞路径行驶，并重新连接到新设置的配置上的适当位置。

在麻省理工学院水池和计算机模拟演示中，链接的游艇单元组从直线或正方形重新排列成其他配置，如矩形和“L”形。实验转换只需要几分钟。更复杂的变形可能需要更长的时间，这取决于移动单元的数量——可能是几十个——以及两种形状之间的差异。

CSAIL和Andrew负责人罗斯说：“我们已经让目前的船只与其他船只建立并断开联系，希望将阿姆斯特丹街头的活动转移到水面上。以及电子工程和计算机科学教授Erna Viterbi。“如果我们需要将物资或人员从运河的一边运送到另一边，那么可以将一组船只组合起来，形成一个线性形状，作为弹出式桥梁。或者，我们可以为花卉或食品创造更广阔的平台市场”。

加入罗斯论文的是：麻省理工学院可感知城市实验室主任拉蒂，以及实验室的第一作者班蒂盖内蒂、莱恩凯利和德鲁迈耶斯，都是研究人员；博士后广信园区；和研究员皮埃特罗莱昂尼。

无碰撞轨迹

为了他们的工作，研究人员必须独立地计划、跟踪和连接潜艇群，以应对挑战。例如，赋予每个单位独特的能力，如何相互定位，就如何拆分和重组达成一致，然后自由移动，都需要复杂的通信和控制技术，这可能会使移动效率低下且缓慢。

为了实现更平滑的操作，研究人员开发了两种类型的单元：协调器和工人。一个或多个工人连接到一个协调器，形成一个单一的实体，称为“连接船平台”(CVP)。所有协调员和工作人员都有四个螺旋桨、一个无线微控制器和几个自动锁定机构和传感系统，这样他们就可以连接在一起。

但是，协调器还配备了导航GPS和惯性测量单元(IMU)，可以计算定位、姿态和速度。工人只有能够帮助CVP沿着路径转向的执行器。每个协调员都知道并可以与所有连接的员工进行无线通信。包括多个CVP结构，每个CVP可以相互锁定形成一个更大的实体。

在变形过程中，结构中所有相连的CVP都会比较其初始形状和新形状之间的几何差异。然后，每个CVP确定它是否保持在同一位置，以及是否需要移动。然后，为每个移动的CVP分配一个时间来拆卸和新形状的新位置。

每个CVP都使用定制的轨迹规划技术来计算到达目标位置的方式而不中断，同时优化速度路线。因此，每个CVP都会预先计算移动CVP周围的所有无碰撞区域，使其旋转并远离静止CVP。

在预先计算这些无冲突区域后，CVP然后找到到达其最终目的地的最短路径，这仍然阻止它撞击固定单元。值得注意的是，采用优化技术使得整个轨迹规划过程非常有效，预算只需要100毫秒就能找到并完善安全路径。然后，协调器利用来自全球定位系统和惯性测量单元的数据估计其质心的姿态和速度，并无线控制每个单元的所有螺旋桨并移动到目标位置。

在他们的实验中，研究人员在几个不同的变形场景中测试了三个单元的CVP，包括一名协调员和两名工人。每个场景都涉及一个从初始形状解锁的CVP，移动并重新连接到第二个CVP周围的目标点。

例如，三个CVP从连接的直线重新排列-它们在它们的侧面被锁定在一起-成为前后连接的直线，以及“L”。例如，在计算机模拟中，多达12个游艇单元从矩形重新排列成正方形，或者从实心正方形重新排列成Z形。

扩大

实验是在四分之一大小的游艇上进行的，这些游艇的长度约为1米，宽度为半米。但研究人员认为，他们的轨迹规划算法在控制全尺寸单位时可以很好地扩展，这些单位的长度约为4米，宽度为2米。

在大约一年的时间里，研究人员计划在阿姆斯特丹市中心的NEMO科学博物馆和正在开发的地区之间的60米长的运河中使用这些渡船形成一个动态的“桥梁”。这个名为RoundAround的项目将使用直升机在整个运河上连续航行，在码头上接送乘客，当他们发现路上的任何东西时停止或重新路由。目前，在水道周围走动大约需要10分钟，但桥梁可以将时间缩短到大约两分钟。

“这将是世界上第一座由自主船队组成的桥梁，”拉蒂说。“普通的桥梁会非常昂贵，因为你有船只经过，所以你需要有一个开放的机械桥或一座很高的桥梁。但我们可以连接运河的两侧[使用]自动船变得充满活力，反应灵敏的建筑浮在水面上。“

为了实现这一目标，研究人员正在进一步开发直升机，以确保它们能够安全地抓住人，并且能够适应各种天气条件，例如大雨。他们还确保潜水艇可以有效地连接到运河的两侧，这可能在结构和设计上有很大差异。

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