自主3d打印船只减少水路城市的交通

水路丰富的城市很快就会看到，通过引入自主多用途船，交通流量将会减少。麻省理工学院计算机科学和人工智能实验室(CSAIL)和感知城市实验室的一组研究人员设计了一支低成本的3D打印自动驾驶船。这些船可以用来摆渡人和货物，在夜间提供服务，还可以组装成各种各样的结构。

CSAIL主任Daniela Rus说，“想象一下，把一些通常在白天在公路上进行的基础设施服务——送货、垃圾管理、废物管理——转移到半夜的水上，使用一支自主船队。”这些4乘2米的船将配备硬件，使自己在几小时内成为各种结构，如浮桥或娱乐平台。这些船只也有可能通过环境探测器来监测它们航行的水域。

这些船是在一个16块的矩形船体上制作的，3d打印大约需要60小时，并用玻璃纤维密封。舰体配备了诸如电源、Wi-Fi天线、室内超声信标系统、室外实时运动学GPS模块和惯性测量单元(IMU)模块等功能。矩形形状决定了船也可以横向移动，也可以连接到其他船。该船还能够通过非线性模型预测控制(NMPC)算法非常高效地精确跟踪其位置，其运行时间不到1毫秒。

该团队在一个游泳池和查尔斯河中用一个较小的船原型测试了控制算法。在10次测试运行后，研究人员发现跟踪误差比传统控制算法更小，因为算法是在控制计算机中实现的，每0.2秒给出一次误差。CSAIL和Senseable City实验室的联合博士后王伟表示，“控制器会考虑船的动态、船的当前状态、推力约束和未来几秒钟的参考位置，以优化船在路径上的行驶方式。然后，我们可以找到推进器的最佳力，使船回到航道，并将误差降到最低。”

研究人员还在研究自适应控制器，该控制器适用于人员和货物的运输条件，也适用于波浪干扰和更强的电流。王说,“我们实际上发现，查尔斯河的流量比阿姆斯特丹运河的流量大得多。但是会有很多船来回移动，大的船会带来大的水流，所以我们仍然必须考虑这一点。”