Milliampere 2: Verdens første autonome passasjerferge i drift

Trondheim: Verdens første autonome passasjerferge går riktignok ikke over en veldig lang avstand. Men som et kinesisk ordtak lyder: «En reise på 1000 mil må starte med et første skritt.»

Autonom passasjerfergedrift tar sitt første «skritt» onsdag 21. september 2022. Fergen kan ta 12 passasjerer og er gratis for de reisende.

Den autonome overfarten er ikke mer enn rundt 100 meter, langs Kanalen mellom Ravnkloa og Fosenkaia i Trondheim. Det er lite annen skipstrafikk å ta hensyn til, men en og annen fritidsbåt og kjakakkpadlere må håndteres.

Selv om Milliampere 2 er autonom, vil det være en sikkerhetsansvarlig om bord til å begynne med. Fergen overvåkes fra et kontrollrom på land, Shore Control Center, i Nyhavna. Der er det også bygget opp en digital tvilling av den 8,5 meter lange fergen. Kommunikasjonen mellom ferge og land foregår via mobilnettet, blant annet for å ha kapasitet til «live» videooverføring. Telia og Ericsson har oppgradert mobilnettet rundt Ravnkloa til 5G. I tillegg er det en C-bånd radiolink for styringssignaler.

«Heis» eller bro

Milliampere 2 har en lang rekke sensorer og systemer for full autonomidrift, deriblant både situasjonsforståelse («situation awareness»), og et antikollisjonssystem. Fergen vil likevel ikke foreta aktiv unnamanøvrering i den smale og korte kanalen. Den skal avverge kollisjon ved å stanse og ligge stille til situasjonen er avklart.

– Det er en enkel rute. Fergen er som en horisontal heis. Det vil føles unaturlig for passasjerene om den skal manøvrere unna på et så kort strekk. Det er bedre å stanse, sier Morten Breivik, førsteamanuensis ved Institutt for teknisk kybernetikk på NTNU.

Teknisk er alt på plass for autonom drift, men det blir i prøvefasen likevel med en sikkerhetsansvarlig om bord.

Passasjerenes opplevelse og oppfatning av om det er trygt, er avgjørende for at autonome ferger skal bli en suksess.

– Sikkerheten går foran alt. Passasjerene, uansett om det er barn eller eldre, skal føle at det er like trygt som å gå over en bro, sier Breivik.

Førsteamanuensis Egil Eide ved NTNU fortalte TU i forbindelse med Milliampere 1-prosjektet at noe av det mest utfordrende er å lære at mennesker ikke alltid følger regler.

– Vi måtte lære oss hvordan mennesker handler irrasjonelt, det vil si hvordan en kajakkpadler eller en småbåt ikke kan og ikke følger reglene, og så måtte vi bygge opp antikollisjonssystemet ut fra den kjensgjerningen, fortalte Eide til TU.

Seks års arbeid

NTNU har jobbet med utvikling av en førerløs ferge for persontransport siden mars 2016. Det samme året erklærte Kystverket Trondheimsfjorden for verdens første testarena for autonome skip og Norsk forening for autonome skip (NFAS) ble stiftet.

På NTNU begynte førsteamanuensis Egil Eide, noen kolleger og en gjeng studenter arbeidet med Milliampere 1. Den lille fergen ble sjøsatt i november 2017 og brukes som FoU-plattform for autonomi-utviklingen.

På veien fram til Milliampere 2, er en rekke forskningsprosjekterer gjennomført innen nye algoritmer for bevegelsesplanlegging, bevegelsesstyring, kollisjonsunngåelse, docking, multi-target sporing og lokalisering.

Infrastrukturen rundt Milliampere inkluderer flere sensorrigger, forskning på multi-sensor fusjon og situasjonsforståelse, samt et landkontrollrom som kan brukes til å studere samspillet mellom menneskelige operatører og den autonome fergen.

Look and feel

Førsteamanuensis Ole Andreas Alsos leder arbeidet med kontrollrommet. Målet er at operatøren på land skal nærmest føle at han eller hun er om bord.

– Vi har installert en rekke sensorer på Mlliampere 2 som ikke skal brukes til å styre fergen, men som er der for å gi operatørene i kontrollrommet en god situasjonsforståelse. Med gode kameraer, 3D-mikrofoner og bevegelsessensorer om bord kan operatørene sitte i kontrollrommet og se, høre og kjenne på hva som foregår om bord og rundt fergen, sier Alsos.

Bygget opp kompetansemiljø

Siden 2017 har over 10 professorer, 15 doktorgradskandidater, 2 postdoktorer, over 50 masterstudenter, over 20 bachelorstudenter og 5 teknisk ansatte vært involvert i arbeidet med autonome passasjerferger for urbane strøk.

– NTNUs omfattende satsing har gitt Trondheim verdens største og tyngste fagmiljø innen denne nisjen, sier Breivik.

Mens mange land og bedrifter snakker om autonomi, har NTNU-miljøet handlet og bevist at det lar seg gjennomføre i form av Milliampere 2.

Breivik sier at Trondheim som høyteknologisk tyngdepunkt for framtidas autonome passasjertransport til sjøs kan lede til nye arbeidsplasser, nye forretningsmodeller – og nye muligheter som kan tiltrekke seg mer kompetanse og investorkapital.

– Teknologien kan erstatte kostbare, plasskrevende og lite miljøvennlige bro- og tunnelløsninger, og har potensial til å revolusjonere offentlig transport i urbane strøk. På lengre sikt kan teknologien videreutvikles for å skape grønn, fleksibel og kostnadseffektiv transport langs hele norskekysten, sier Breivik.

Kommersiell satsing

Flere av de sentrale NTNU-forskerne står bak spin-off-bedriften Zeabuz, som skal kommersialisere autonomi-teknologien. Zeabuz ble stiftet i 2019 av fem NTNU-professorer, tre NTNU-forskere, NTNU Technology Transfer og Bjørn Kj. Haugland fra Skift med tanke på å bidra med en enkel løsning for mange byer: Å tilby enkel, fleksibel, miljøvennlig og relativt sett billig transport av mennesker via vannveien i stedet for tettpakkete veier eller dyre bruer og tunneler.

Milliampere 2 bruker autonomisystemet til Zeabuz, som har store planer om å levere autonome fartøy for vannveier i urbane strøk over alt der det er mulig.

Selskapet skal sammen med rederiet Torghatten drifte en autonom og elektrisk ferge i Stockholm i løpet av 2023. Planen er å bygge et nettverk av ferger, men med navigatør om bord de to første årene.

Erfaringene fra Milliampere 2 i Trondheim vil være svært nyttig, mener administrerende direktør Erik Dyrkoren i Zeabuz. Han sier at de har et svært godt samarbeid med Sjøfartsdirektoratet og klasseselskapet DNV med tanke på å utvikle regelverk og sertifisering. NTNU-fergen Milliampere 2 er for liten til å omfattes av regelverket for passasjertransport og egner seg derfor godt som utviklingsplattform.

Trygghet og tillit

– Vi går forsiktig fram. Vi må sørge for å ha tillit og aksept fra passasjerene. Ubemannet drift vil vi nok ikke se med det første for denne type mobilitet. Vi må vise at det funger og bygge lag på lag med tillit og bruke erfaringene vi får underveis, sier Dyrkoren.

Milliampere 2 har både radar, lidar, kameraer, ultralyd og dobbelredundant systemdesign for å ivareta sikker manøvrering med nok kraft og styringsevne, deriblant fire thrustere, en i hvert hjørne. I tillegg har fergen et industrielt DP-system (dynamisk posisjonering) fra Marine Technologies i Egersund.

Dyrkoren sier at testene fra Trondheim blir nyttige når de går opp noen hakk med et større fartøy med plass til 26 passasjerer i Stockholm. Det viktigste blir menneske-maskin-samspillet.

– Milliampere 2 gir oss en unik mulighet til å studere alt, hele systemet, fra det tekniske til det passasjermessige. Ikke minst hva som skjer når teknologi møter samfunnet og hvordan vi løser de praktiske utfordringene, sier Dyrkoren.

Den autonome fergen skal i utgangspunktet gå i prøvedrift mellom 10–18 fire dager i uka, torsdag, fredag, lørdag og søndag, i tre uker. Kai-infrastrukturen er finansiert av Trondheim kommune, mens NTNU finansierer selve driftsutgiftene gjennom sine strategiske satsingsområder Havrom, Digital, Energi og Bærekraft samt gjennom prorektor for nyskaping.

– Største utfordringen blir fulle studenter, sier Dyrkoren.