Nederland staat bekend als het nummer één fietsland van Europa en Amsterdam is ook een echte fietsstad. Natuurlijk reizen niet alle inwoners of toeristen op twee wielen: er zijn ook veel auto’s, vrachtwagens en bestelauto’s die net als in andere steden de straten overbelasten. Maar Amsterdam is natuurlijk ook de grachtenstad. En de gemeente heeft nu een manier gevonden om de doorstroming van het verkeer te verbeteren door de grachtengordel op een nieuwe manier te gebruiken. Het toverwoord hier is autonoom rijden. De totale oppervlakte van de Nederlandse metropool bestaat voor 25% uit water en in de toekomst zullen naast de conventionele boten ook autonome boten, de zogenaamde “Roboats”, op grachten en kanalen gaan varen.
Vanaf het begin is Roboat een samenwerking geweest tussen het AMS-instituut, MIT en de gemeente Amsterdam. Dat vertelt Marten Grupstra van de gemeente Amsterdam. “De faculteit en onderzoekers kwamen bijeen om de impact van autonome voertuigen te bespreken. De vraag was of Amsterdam moest investeren in zelfrijdende auto’s of dat we moesten investeren in iets voor op de grachten. Waarom gebruiken we geen zelfvarende boten? We realiseerden ons al snel dat de technologische uitdagingen van autonome navigatie, vooral in stedelijke gebieden, naast de voordelen voor de stad, ook innovatie en kansen kunnen bevorderen.”
Veiligheid topprioriteit
De eerste Roboat is al in 2016 getest en heeft een geprogrammeerde afstand zelfstandig afgelegd. De voertuigen die nu moeten gaan varen kunnen nog meer: ze communiceren met elkaar en kunnen, indien nodig, samenwerken om een langer netwerk te vormen. Ze kunnen bijvoorbeeld meerdere passagiers naar een specifieke bestemming brengen.
Om ongelukken te voorkomen en een veilige navigatie mogelijk te maken, zijn de Roboats uitgerust met sensoren, GPS-modules, camera’s en microcontrollers. “Wanneer het Roboat-schip een object in het water tegenkomt, kan Roboat bepalen of het object stilstaat of beweegt en hoe ver het weg is”, legt Grupstra uit. “Dit gebeurt met LIDAR (Laser Image Detection and Ranging), aangevuld met camerabeelden en GPS-sensoren. Het schip bepaalt vervolgens de beste manoeuvre om het obstakel te vermijden. Na het passeren van de hindernis vervolgt hij zijn optimale route.”
Deze zogenaamde motion planner is zelflerend en past zijn mogelijkheden aan op basis van de ervaring van hoe de manoeuvres worden. Zo kunnen toekomstige manoeuvres worden verbeterd. “Daarnaast leren de boten met behulp van algoritmes het gedrag van verschillende soorten objecten en andere boten op het water te herkennen. Hoe meer uren het schip op de grachten doorbrengt, hoe beter de ze de gevaren kunnen inschatten.”
Grupstra benadrukt dat het gevaar van aanvallen van hackers even groot of klein is voor Roboats als voor elke auto zonder bestuurder. Daarom werkt de industrie die werkt aan zelfrijdende voertuigen veel aan de cyberveiligheid van die voertuigen. In het onwaarschijnlijke geval van een ongeval of noodgeval worden de passagiers in een boot net zo snel geholpen als in het geval van een ongeval met een zelfrijdende auto. “De maximumsnelheid in de Amsterdamse grachten is 6 km/uur. Dit biedt een veilige omgeving in vergelijking met de straten van Amsterdam of welke andere stad dan ook”, zegt Grupstra. “Het voordeel van Roboat is dat het in een dichtbevolkt stedelijk gebied zal varen. In het geval van een onwaarschijnlijk incident is de medische hulp dichterbij dan bij een vergelijkbaar onwaarschijnlijk ongeval met zelfrijdende auto’s die lange afstanden afleggen”.
Geen vervanging voor wegverkeer
De toepassingsmogelijkheden van de elektrisch aangedreven Roboats zijn veelzijdig. Passagiers kunnen hun bestemming melden bij een controlecentrum. De vaarroutes worden dan zo gepland dat zoveel mogelijk passagiers naar dezelfde bestemming worden vervoerd. ‘s Nachts worden ze verondersteld om vuilnis op te halen. In de toekomst zullen de boten echter niet alleen gebruikt worden voor het vervoer van mensen en goederen, maar ook als tijdelijke voetgangersbruggen, marktpleinen of podia op festivals. Daarnaast verzamelen de boten gegevens over lucht- en watervervuiling en worden de accu’s aan speciaal uitgeruste laadstations aan de wal opgeladen.
Grupstra legt uit dat Roboat het wegverkeer niet moeten vervangen maar dat de druk op de wegen in de stad zou kunnen worden verminderd als de grachten beter worden benut. Als voorbeeld noemt hij afvalverwerking. “Hypothetisch gezien zouden we het huisvuil in het centrum van de stad kunnen ophalen met 48 drijvende containers en 16 Roboats. Dit is veel minder dan de vrachtwagens die momenteel worden gebruikt. Die vertragen bovendien het verkeer en beschadigen de historische kanaalmuren.
Een probleem dat onderzoekers in zelfrijdende auto’s nog moeten oplossen, is de communicatie tussen autonome boten en schepen die bestuurd worden door mensen. Hoe kunnen beide boten veilig over de gracht varen?
“Steeds meer boten die op de Amsterdamse grachten varen, beschikken over onbemande communicatieapparatuur die hen in staat stelt de positie van andere boten te kennen, vrije ligplaatsen te zoeken en gebieden te betreden”, aldus Grupstra. “De stad levert grote inspanningen om ‘digitale kanalen’ te creëren en het verkeersmanagement op het water te bevorderen. Dit betekent onder andere dat boten in Amsterdam GPS-volgsensoren aan boord moeten hebben, evenals sensoren in bruggen om het verkeer op de grachten te kunnen inschatten en monitoren. Roboat maakt gebruik van een soortgelijke technologie die de boot in staat stelt om te zien en gezien te worden door alle boten in Amsterdam”.
Vijfjarig onderzoeksproject
Roboat is een vijfjarig onderzoeksproject en samenwerking tussen het Amsterdam Institute for Advanced Metropolitan Solutions (AMS) en het Massachusetts Institute of Technology (MIT), waar de boten zijn ontwikkeld en getest in het eigen zwembad. Vanaf een afstand van één meter vormden de modellen van de boten binnen tien seconden zonder hulp van buitenaf een stevige verbinding. Volgens Grupstra werd de samenwerking met het MIT aangeboden door een langdurige academische samenwerking met de TU Delft en Wageningen UR, de grondleggers van het AMS-instituut in Nederland. “Het AMS-instituut werkt aan stedelijke innovaties voor de stad Amsterdam. MIT staat bekend om zijn innovatieve onderzoek op het gebied van robotica, kunstmatige intelligentie en stedenbouw – de sleutelgebieden voor de ontwikkeling van Roboat”.
Na afloop van het project krijgt Amsterdam vijf grote zelfvarende schepen, zegt Grupstra. En dan is het vervolgens aan de commerciële partners om “meer gebruik te maken van de ontwikkelde Roboat-technologie en dus autonome oplossingen voor het zeevervoer op de markt (en in de stad) aan te bieden”.
En wat is de eerste tussentijdse evaluatie halverwege het project?
“Het project is in november 2016 van start gegaan”, besluit Grupstra. “We hebben al belangrijke mijlpalen bereikt in de automatisering waardoor Roboat wereldwijd aan kop gaat op het gebied van autonome navigatie. Gebieden waar het dan om gaat zijn 100% autonomie, van dok tot dok, zonder menselijke tussenkomst; multi-scheeps besturing (elke boot weet waar de andere zich bevinden en coördineert zijn positie en bewegingen); multischeepscoördinatie en vormverandering; en vergrendelings- en aanlegmogelijkheden.”
Meer informatie over autonoom rijden vindt u HIER.
