Techniek&Innovatie
De man aan boord van de RHIB is er slechts om in een noodgeval te kunnen ingrijpen. Foto: Marin

Eind dit jaar verwacht Marin een autonoom varende RHIB te lanceren


Geen man overboord

Mark van der Heijden | woensdag 29 mei 2019
Smart Maritime Technology

Stap voor stap werkt onderzoeksinstituut Marin aan de ontwikkeling van een autonoom varende RHIB. Twee eerste testen in de Rotterdamse haven zijn positief verlopen. Maar elke stap vooruit werpt weer veel nieuwe vragen op. “We willen begrijpen wat een autonoom schip nodig heeft”, zegt Egbert Ypma, teamleider Autonomy & Decision Support.

Het is een bijzonder gezicht. De man op de zes meter lange RHIB houdt zich stevig vast aan de flinke stellage waarop onder meer een radar en AIS zijn bevestigd, maar hij bedient de boot niet. De RHIB lijkt autonoom door de Rotterdamse haven te varen – links, rechts, keren, enzovoort.

>>> Ontmoet Egbert Ypma op het Smart Maritime Technology Event op 13 juni in Rotterdam. Vergroot uw netwerk, wissel kennis uit en creëer leads voor duurzame business.

In werkelijkheid is het een test van het Wageningse onderzoeksinstituut Marin. De RHIB wordt vanaf de kant bestuurd. In een eerste test leidt iemand de RHIB als een radiografisch bestuurbare boot door de haven. De tweede keer ontvangt de RHIB waypoints, geografische punten in de haven waarlangs de boot moet varen. De man aan boord is er slechts voor wanneer in een noodgeval ingegrepen moet worden.

De twee testen zijn de eerst zichtbare stappen van wat rond eind dit jaar moet leiden tot een autonoom varende RHIB. “Het is een onderwerp dat in de samenleving steeds prominenter aanwezig is”, vertelt Egbert Ypma, teamleider Autonomy & Decision Support bij Marin. “In de automotive industrie zijn diverse ontwikkelingen waar wij ook gebruik van maken. Ook datascience, machine learning en de toegenomen computer resources zijn technologieën die deze stappen mogelijk maken.”

‘Er zijn veel dull, dirty & dangerous jobs waar je lastig gekwalificeerde mensen voor kan vinden’

Marin heeft geen patenten en ontwikkelt geen producten. Het doel van de testen is dan ook niet een commercieel product op de markt te brengen. “Marin is een onafhankelijk onderzoeksinstituut dat het bedrijfsleven helpt bij het ontwikkelen van producten. We vervullen bijvoorbeeld een rol bij het testen van schepen en concepten. Ons doel is dit ook op het gebied van autonoom varen te gaan doen. Daarvoor is begrip van de kritische aspecten van dit systeem heel belangrijk, om op basis daarvan advies te kunnen geven.”

Allereerst, waarom wil men autonoom kunnen varen?

“Er zijn veel dull, dirty & dangerous jobs waarvoor het lastig blijkt om gekwalificeerde mensen te vinden. Van Oord is daarom bijvoorbeeld bezig een remote support in te richten, die tijdens het baggerproces vanaf de wal support geeft aan de bemanning aan boord. Deltares, dat zich bezighoudt met hydrologie en bodemonderzoek, wil graag meer metingen doen. Dat kun je net zo goed autonoom doen. En de Nederlandse marine is met de Belgische marine de vervanging van mijnenjagers aan het invullen. Autonome systemen spelen daar een grote rol in.”

Wat is het belangrijkste aspect van autonoom varen?

“Alles begint met situational awareness. Het schip moet weten waar het is, wat er om het schip heen gebeurt en wat de status van het schip is. Hoeveel generatoren heeft het schip tot zijn beschikking? Hoeveel brandstof is aanwezig? Als het een elektrisch schip is, wat is het ontladingsprofiel van de accu’s?”

Hoe krijgt het schip die informatie binnen?

“Daarvoor heeft het schip een aantal sensoren tot zijn beschikking: lidar, radar, AIS, GPS, enzovoort. Soms vullen de verschillende sensoren elkaar aan. De andere keer moeten verschillende data gecombineerd worden tot een consistent wereldbeeld.

Dat is een complex proces. Als je bijvoorbeeld de omgeving in kaart wil brengen, gaat het in eerste instantie om de schepen om het schip heen. Daarvoor is er AIS. Die informatie is niet altijd correct en wordt aangevuld met gegevens van de radar. Met name op kleine schepen zorgen de golven echter voor verstoring. Als die data niet goed gefilterd wordt, worden er in het autonome systeem onverwachte beslissingen genomen. Daarom zijn er zoveel verschillende sensoren nodig, om de informatie te kunnen combineren.

Dan blijkt ook dat de mens op de brug een wel heel flexibele factor is. De sea clutter kan bijvoorbeeld door de operator worden aangepast. Maar hoe doe je dat zonder dat iemand aan boord is?”

Goed, het schip kent zijn eigen situatie en die van de omgeving. Wat dan?

“Als je weet wat er in je omgeving gebeurt, kun je een plan gaan maken. Daarin zijn verschillende stadia te onderscheiden. Het lange-termijnplan is bijvoorbeeld van Rotterdam naar New York varen. Op korte termijn zal je dat plan moeten aanpassen aan de lokale situatie. Een aspect daarbij is bijvoorbeeld collision avoidance.”

Het voorkomen van botsingen. Wat is daar lastig aan?

“Collision avoidance is een heel complex onderwerp dat veel vragen opwerpt. Hoe ga je om met een schip dat je tegenkomt? En wat als het er meerdere zijn? De verkeersregels op zee spelen daarbij een rol, maar deze zijn nooit bedacht om geautomatiseerd te worden. Ze kennen een lange historie met veel jurisprudentie waarbij veel zaken een rol spelen. Soms zijn deze regels dan ook multi-interpretabel. In die gevallen praten de kapiteins via de marifoon van schip tot schip. Maar hoe doe je dat als niemand aan boord is? Val je dan terug op remote control?

Bovendien, je kan situaties krijgen waarin een autonoom en niet-autonoom schip elkaar tegenkomen. Het autonome schip mag dan geen onverwachte beslissingen nemen. Al die aspecten – van de vele complexe systemen tot de enorme variatie in verkeerssituaties – wil je goed testen voor je een autonoom schip de zee op stuurt.”

Marin heeft onlangs twee testen uitgevoerd met schepen die niet autonoom varen, maar vanaf de kant werden bestuurd. Waarom eerst op deze manier getest?

“We onderscheiden een aantal lagen tussen met de hand en autonoom besturen. Het begint met een kapitein aan boord. Daarboven zit remote control. Het stuurwiel en de throttle worden op afstand bediend. Hiermee testen we de datacommunicatie.

Een stap daar weer boven zit het shore control-systeem. Vanaf de kant worden waypoints opgestuurd en die missie voert het schip uit terwijl het gemonitord wordt door het shore control systeem. Het is een laag niveau van autonoom besturen. Op dit moment meet het schip enkel zijn positie. Wat er in de omgeving gebeurt, wordt in het shore control-systeem bijgehouden. Ook als het onderweg fout gaat, grijpt het systeem in. In de volgende fase van het project wordt collision avoidance toegevoegd.”

Wat was de uitkomst van de testen?

“Dat het werkt! De basis ligt er. Er is automatisering aan boord met een link naar de wal. Het shore control-systeem is actief. Hiermee kunnen we voorsorteren op de volgende stappen: het toevoegen van collision avoidance, zodat het schip zelf ingrijpt als er iets onverwachts gebeurt.

‘Autonomie is niet de heilige graal, je past het toe waar het een toegevoegde waarde heeft’

We zijn nu bezig om de juiste data uit de sensoren te krijgen, deze informatie bij elkaar te vegen en te zorgen dat we daar een consistent beeld uit krijgen. Die kennis zijn we nu aan het opbouwen. De achtergrond daarvan is dat we willen begrijpen wat een autonoom schip nodig heeft. We willen bijvoorbeeld begrijpen wat de performance van sensoren is in regen, mist of tussen golven. Dat zal nog heel wat iteraties nodig hebben. Er zijn veel verschillende sensoren met vele verschillen in performance. Welke daarvan zijn relevant? Er zijn nog uitdagingen te over.”

Wat zijn de volgende stappen?

“We hopen dit jaar stappen te maken in sensor fusion en situation awareness. Collision avoidance willen we eind dit jaar ook gaan testen. Volgend jaar gaan we verder met het modelleren van sensoren, eventueel in samenwerking met andere bedrijven. Ons uiteindelijke doel is om een simulatieomgeving te creëren waarin we alle relevante factoren van autonoom varende schepen op een realistische manier, in realistische condities kunnen testen.”

Wanneer zullen de eerste autonome schepen varen?

“Het is goed eerst te weten hoe we naar autonomie  kijken. Is het de heilige graal? Nee, we moeten kijken waar we het kunnen toepassen en waar het toegevoegde waarde heeft. Het zou bijvoorbeeld een rol kunnen spelen in de binnenvaart. Daarbij zouden we met een man minder kunnen varen, omdat de kapitein of stuurman andere dingen kan doen. Als het kritiek wordt, kan het systeem de kapitein of stuurman een seintje geven.

Een andere toepassing zijn bijvoorbeeld elektrische, autonome ferries. Die varen vaak relatief beperkte afstanden in een beschutte omgeving. Uitdagingen daarbij zijn het kruisende scheepvaartverkeer en het aan- en afvaren.

In Noorwegen is dit al concreet. Yara, de Noorse kunstmestfabrikant, heeft voor vervoer tussen twee vestigingen de keuze tussen jaarlijks 40.000 truckloads door dicht bewoond gebied of een meer klimaatvriendelijke optie. Het gaat om een afstand van 7 zeemijl in een fjord, dus een korte afstand in een beschutte omgeving. Zij hebben besloten dat vanaf 2022 met een autonoom, elektrisch schip te doen, de Yara Birkeland. Dus ja, het begint te komen, er zijn allerlei interessante ontwikkelingen.”

Aanmelden nieuwsbrief

Meld je nu aan voor de nieuwsbrief en blijf op de hoogte van het laatste nieuws van Maritiem Nederland.

Abonneer je nu!

Bestel nu GRATIS 2 proefnummers

Bent u nog niet bekend met Maritiem Nederland? Vraag dan hier uw proefabonnement aan!

Bestel nu GRATIS 2 proefnummers

Word ook abonnee!

Neem nu een abonnement en ontvang elke maand hèt vakblad voor de maritieme sector op de deurmat.

Sluit nu een abonnement af

Partners Maritiem Nederland