autonominen auto

Tampereen teknillisen yliopiston Mekatroniikan tutkimusryhmä ja Alamarin-Jet Oy ovat yhteistyössä kehittäneet ja rakentaneet tutkimusympäristön miehittämättömien pinta-alusten tutkimukseen.

Tutkimusympäristö koostuu miehittömästä veneestä (virallisesti sanottuna USV, eli Unmanned Surface Vehicle) ja maa-asemasta (SCC – Shore Control Station) sekä näitä yhdistävästä radiolinkistä. Tutkimusympäristöön voidaan liittää myös miehittämättömiä ilma-aluksia (UAV – Unmanned Aerial Vehicle) sekä miehittämättömiä vedenalaisia aluksia (AUV – Autonomous Underwater Vehicle). Tutkimusympäristö soveltuu sekä sisävesi- ja saaristoliikenteen nopeiden miehittämättömien pinta-alusten tutkimukseen että autonomisten järjestelmien yhteistoiminnan tutkimukseen.

Kyseessä oli Tempessa, Phoenixin esikaupunkialueella Yhdysvaltojen Arizonassa liikenteessä ollut Uber-yhtiön kokeiluauto, otsikkokuvassa olevan auton kaltainen Volvo XC90.

Uutisten mukaan jalankulkija oli 49-vuotias nainen, joka oli kävellyt polkupyörän kanssa auton eteen nelikaistaisella tiellä. Hän ei ollut suojatiellä, vaan siis enemmän tai vähemmän hortoilemassa tiellä. 

Autossa oli mukana kuljettaja, jonka tehtävänä on ottaa ohjat tarpeen tullen, mutta hän ei ennättänyt estämään onnettomuutta. Poliisin mukaan auton olisi ollut vaikea välttää kolaria, vaikka sitä olisi ajanut ihminen, koska jalankulkija oli tullut suoraan varjosta valaistulle tielle. Onnettomuus tapahtui illalla noin klo 22.

Vaikka Uberin auto ei ole siis syyllinen, on yhtiö keskeyttänyt toistaiseksi autojen testaamisen paitsi Phoenixin alueella, niin myös San Franciscossa, Pittsburghissa ja Torontossa.

VTT:n kehittämät robottiautot Martti ja Marilyn kuulevat, näkevät ja aistivat.

Ne kykenevät seuraamaan ohjelmoitua reittiä ja välttämään yllättäviin esteisiin törmäämistä ilman kuljettajan apua. Toistaiseksi autot vaativat, että kaistaviivat tai tien reunat näkyvät.

Tämä on kuitenkin vasta ensimmäinen askel, mutta vuoteen 2020 mennessä liikutaan jo vaativammissa olosuhteissa sora- ja lumipeitteisillä teillä.

"Automaattisen ajoon tarvittavia laitteita on autoissamme tarpeeksi ja nyt niistä otetaan ohjelmistoteknisesti kaikki irti askel kerrallaan. Haasteita on pieniä ja isoja, mutta niitä me rakastamme", sanoo projektipäällikkö Matti Kutila VTT:ltä.

Robottiautoista löytyy lämpökamera ihmisten ja eläinten havainnointiin. Stereokamera ja tutka lähialueen tarkkailuun korkealla resoluutiolla. Laserskannerit ja pitkän kantaman tutkat kaukonäköön sekä GPS/Glonass-vastaanottimet paikannukseen.

Lisäksi autoissa on inertiayksikkö suunnan ja kiihtyvyyksien määrittämiseen. Toimilaitteina on sylintereitä ja moottoreita. Anturit ja toimilaitteet yhdistää älykkyys, joka muodostaa tilannekuvan ja ohjaa niitä siten, että auto liikkuu suunnitellulla tavalla millisekuntien ja senttimetrien tarkkuudella.

"Robottiautojen kommunikointikanava on auki, mutta viestit eivät noudata täydellisesti vielä standardeja. Syksyllä autot vaihtavat keskenään tietoa standardissa moodissa ja silloin muidenkin on mahdollista keskustella niiden kanssa", Kutila kertoo.

Autoja on tällä haavaa tutkimuskäytössä kaksi: vanhan Citroënin pohjalta tehty, ennen kaikkea kaupunkiajoa testaava Marilyn, ja uudempiMartti, joka on vaikeissa olosuhteissa ajoa tutkiva Volkswagen.

Vaikka autonomisista autoista suuria uutisia ei viime aikoina olekaan tullut, ovat lähes kaikki autovalmistajat testaamassa ja tutkimassa erilaisia tekniikoita, joilla autot voisivat ajella itsekseen ilman, että kuljettajan täytyisi puuttua menoon.

Toistaiseksi kuskin pitää olla mukana valmiina ottamaan ohjat tarpeen niin vaatiessa.

On kyse sitten koeajossa olevista tulevia tekniikoita testaavista autoista tai jo liikenteessä olevista Tesloista, täytyy kuljettajan (ainakin lakipykälien mukaan) pitää koko ajan käsiä ohjauspyörällä ja olla valmiina ajamaan.

Fordin tekemissä testeissä tosin on käynyt selvästi ilmi, että vaikka koeajoa valvoja kuljettaja olisi hyvinkin valppaana, ei hän ole kuitenkaan useimmiten valmis ajamaan saman tien. Insinöörit ovat jopa torkahdelleet koeajojen aikana.

Yhtiön mukaan se, että kuljettaja ottaa ohjat autolta, saa aikaan itse asiassa enemmän vaaratilanteita kuin se, että robottiauto ajaisi itsekseen. Niinpä Ford on ehdottamassa, että kun heidän ensimmäiset autonomiset autot tulevat markkinoille (nykysuunnitelman mukaan) vuonna 2021, ei niissä olisi lainkaan rattia tai polkimia.

Autonomisille autoille on olemassa luokittelusysteemi, missä tason nolla autoissa on vain varoituslaitteita, mutta auto ei pysty ajamaan itse itseään.

Tason yksi autot pysyttelevät itse kaistalla sekä voivat esimerkiksi parkkeerata itsensä.

Tasossa kaksi auto ajaa itse itseään koko ajan pitäen samalla etäisyyttä edessä ja takana oleviin autoihin, mutta kuljettaja voi ottaa ohjat koska vain, ja kuljettajan pitää olla koko ajan valmiudessa tekemään niin. 

Tason kolme autoa ajaessa kuljettaja voisi hyvissä olosuhteissa esimerkiksi moottoritiellä keskittyä muihin asioihin kuin ajamiseen, mutta hänen pitää pystyä ajamaan koska vain. Kuski voi siis esimerkiksi lukea, pelata tai katsoa elokuvaa.

Bloomberg-uutistoimiston mukaan autokyytejä tarjoava Uber aikoo laittaa robottiautot tositoimiin Pittsburghissa, Yhdysvalloissa, jo tämän kuun aikana. Toistaiseksi tosin autoissa on mukana koko ajan myös kuljettaja, joka varmistaa sen, että auto toimii normaalisti. 

Kyyditettäville tämä tarjoaa hyvän tilaisuuden testata ja kommentoida matkustamista autonomisessa autossa, ja matka on ainakin yhdessä suhteessa heille miellyttävä: robottiautokyyti on ilmainen.

Uber käyttää kokeessa Volvon XC90 -mallista kovasti modifioitua autoa, joita yhtiölle pitäisi tulla satakunta kappaletta käyttöön vielä tämän vuoden aikana. Volvo ja Uber sopivat yhteistyöstä aiemmin tänä vuonna.

Autonomisten autojen saaminen liikenteeseen on ollut jo pitkään Uberin tavoitteena. Se on rahoittanut useita tutkimushankkeita ja sopinut eri tasoisia sopimuksia eri autovalmistajien kanssa. Eniten näistä sai huomiota viime maaliskuussa sopimus Mercedes-Benzin kanssa; sen jatkosta ei ole kuulunut sittemmin mitään, mutta Uber selvästi haluaa saada erilaisia autoja käyttöönsä.

Näin asiakkaat voivat valita kyytinsä yksinkertaisesta pikkuautosta juhlallisempaan limusiiniin. 

Uberin vastikään ostama autonomisia kuorma- ja pakettiautoja ubertyyppiseen käyttöön hahmotellut Otto laajentaa skaalaa tavarankuljetukseenkin. 

Kaikki autonvalmistajat eivät kuitenkaan ole Uberin kanssa yhteistyössä, sillä esimerkiksi General Motors on ilmoittanut investoivansa voimakkaasti Uberin kilpailijaan Lyftiin ja Ford aikoo olla itse autonomisten autojensa operaattori. Myös BMW:llä on samankaltaisia suunnitelmia.

Volvon mukaan autonomiset autot voivat tehdä liikenteestä paljon turvallisempaa ja edullisempaa. Siinä missä nyt monet näkevät eri tavoilla yhteiskäytössä olevat, tarvittaessa käyttöön kätevästi tilattavat autonomiset autot vain suurten kaupunkien ratkaisuna, väittää Volvo autonomisten autojen tulevan myös pitemmille matkoille sekä maaseuduille.

Volvon toimitusjohtaja Hakan Samuelsson totesi Uber-sopimuksen solmimisen yhteydessä tällaisten maaseudullekin sopivien autojen kehittämisen suurena mahdollisuutena.

Mutta kehitys kohti Suomenkin mökkiteille tulevia autonomisia autoja kohti alkaa kaupungeista, ja ensimmäiset kunnolliset testit siis alkavat vielä tässä kuussa Pittsburghissa.

Rauhalliselta vaikuttavan automaailman pinnan alla tosiaankin kuhisee!

Samalla kun vanhan polven automiehet edelleen jankkaavat jo vääräksi osoittautunutta myyttiä siitä, että robotti ei koskaan voi korvata ihmistä ja että vaikeissa olosuhteissa automaattinen auto ei voi toimia, valmistellaan teollisuudessa jo suurinta mullistusta autoilussa sitten viime sarjatuotantoautojen tulemisen.

Ensimmäiset kunnolliset robottiautot ovat tulossa jo ensi vuoden lopussa – jos kaikki sujuu valmistajien toiveiden mukaisesti.

Olemme täällä Tiedetuubissakin kertoneet jo muun muassa Opelin, Mercedes-Benzin, Teslan ja Applen suunnitelmista autonomisten autojen suhteen, ja nyt on vuorossa Ford. Yhtiö ilmoitti eilen investoivansa massiivisesti autonomisten autojen kehittelyyn ja laajentavansa Kaliforniassa olevaa kehitysyksikköään.

Kiinnostavinta yhtiön suunnitelmissa on kuitenkin se, että se aikoo aloittaa täysin autonomisten autojen massatuotannon vuonna 2021 … ja että se ei aio lainkaan myydä niitä tavallisille kuluttajille.

Yhtiön visiossa autot ovat yhteiskäytössä. Kun asiakas kaipaa kyytiä, hän ottaa käyttöönsä yhden lähellä olevista autoista. 

Tämä on samansuuntainen idea aiemmin Uberin hahmottelemien taksipalveluiden kanssa. Autoa on täysin turha omistaa enää itse, jos kyyti autonomisella autolla on edullisempaa ja kätevämpää kuin oman auton omistaminen. Ajamisen aikana voi myös tehdä jotain muuta, kuten vaikkapa rentoutua tai pakertaa töitä.

Autonomisilla, sähköllä toimivilla yhteiskäyttöautoilla autoilla on myös valtava yhteiskunnallinen vaikutus, koska tilaa autoja varten ei tarvita enää niin paljon kuin nykyisin. Tiet voivat olla pienempiä, ja niistä tulee turvallisempia, kun robottiautot voivat sopia keskenään liikkeistään tieverkostossa. 

Fordin kaavailemissa autoissa ei ole kaasupoljinta tai ohjauspyörää. Ne ovat ns. neljännen luokan autonomisia autoja, jotka pystyvät toimimaan täysin itsenäisesti, mutta ajajan tulee kytkeä automaattinen ajo päälle ja pois. Kun laitteisto on päällä, tulee ajajan vain tarkkailla toimintaa ja keskeyttää ajo, jos tilanne muuttuu liian vaaralliseksi esimerkiksi huonon sään vuoksi.

Yhtiö testaa autonomisten autojen tekniikkaa Kaliforniassa ja Arizonassa. Tämän vuoden aikana koeautojen määrä nostetaan noin kolmeen kymmeneen.

Testejä tehdään myös Michiganin yliopiston Mcity, -koeajokaupungissa, joka on kuin palanen oikeaa kaupunkia, mutta tehty vain autonomisten autojen koeympäristöksi. Autoja voi siellä ajaa turvallisesti ja valvotusti erilaisissa olosuhteissa.

Olennaisimpia tekniikoita, jotka kaipaavat vielä parantamista, ovat auton ympäristöä koko ajan laserilla skannaava LiDAR, muut konenäkölaitteet sekä autoa ohjaava tekoäly. Lisäksi käytössä olevia karttoja tulee parantaa ja tarkentaa ennen kuin ne kelpaavat robottiautojen käyttöön.

Eipä aikaakaan, kun nykyinen tyyli omistaa auto tuntuu antiikkiselta. Tulevaisuudessa tilaat itsellesi automaattisesti liikkuvan robottiauton, kun sellaista kaipaat, ja ajat sillä joko baarista kotiin tai lomamatkalle Keski-Eurooppaan. Rajat taksien, omien autojen ja vuokra-autojen välillä muuttuu häilyväksi, ja pian saattaa olla jopa niin, etteivät ihmiset pääse rattiin ilman erityistä lupaa.

Kaduilla liikkuu paljon nykyistä vähemmän autoja ja tienvarret ovat tilavia, kun pysäköintipaikkoja tarvitaan vähemmän. Liikenne soljuu eteenpäin sujuvasti, kun robottiautot etsivät automaattisesti parhaat reitit, eivätkä pidä härkäpäisesti kiinni kuvitelluista oikeuksistaan. 

Tämä on ollut jo jonkin aikaa tulevaisuudenkuva, mutta pian se on muuttumassa teoriasta todeksi. 

Taksiyhtiö Über, joka on jo pitkään hehkuttanut mielikuvaa kaupungeilla risteilevistä autoistaan, jotka saa paikalle älypuhelimen hipaisulla, on ottamassa radikaalin askeleen, sillä se neuvottelee nähtävästi jättimäisestä robottiautotilauksesta.

Viime viikon Manager Magazin kertoo huhusta, jonka mukaan Daimlerin johtaja Dieter Zetsche ja Überin toimitusjohtaja Travis Kalanick ovat viimeistelemässä sopimusta 100 000 S-luokan robottiauton tilauksesta. Kyseessä olisi nykytasolla jotakuinkin yhden vuoden S-Mersujen tuotantomäärä ja rahassa lähes kymmenen miljardia euroa. 

Toistaiseksi autonomiset autot ovat vielä kehitettävänä ja niiden saaminen liikenteeseen vaatii suuria rukkauksia tielainsäädäntöön, mutta teknisesti suurimmat esteet alkavat olla jo raivattu. Käytännössä kaikki autonvalmistajat tekevät tällä haavaa paljon työtä tällä saralla, mutta viime aikoina etenkin Mercedes on panostanut asiaan paljon: se on palkannut suuren määrän autonomisen autoilun ja sen vaatimien tekniikoiden osaajia ja on esitellyt konseptiaan autonomisesta autosta. 

Auto on nähtävästi myös jo siinä määrin toteuttamiskelpoinen, että Über-autojen toimitusten huhutaan alkavan jo vuonna 2020.

Se neljän vuoden kuluttua. Ja aivan kuten internetin ja tietokoneiden kanssa, on varsin todennäköistä, että kehitys on sen jälkeen nopeaa.

Kenties jo vuosikymmenen kuluttua sen jälkeen kysymme kuinka liikenne sujuikaan ylipäänsä ennen robottiautoja...

Päätöksen kunniaksi päivän kuvassa on jo ikoniseksi muodostuneen Googlen automaattiauton nykyinen versio.

Google ei ole suinkaan ainoa yhtiö, joka suunnittelee tuovansa lähivuosina autonomisen auton markkinoille ja liikenteeseen, mutta se on uranuurtaja: yhtiö kehitti vuonna 2005 robottiajoneuvo Stanleyn, jonka tekniikan pohjalta se aloitti robottiautojen testaamisen vuonna 2010.

Google on rakentanut pari sataa pientä, sympaattisen (tai naurettavan) näköistä autoa, joiden huippunopeus on rajoitettu 40 kilometriin tunnissa ja joiden huomiota herättävin piirre on katolla oleva lidar. Kyseessä on 64 lasersäteellä ympäristöä tarkasti kartoittava laite, joka muodostaa 3D-kartan ympäristöstä. Auton ohjausohjelmisto yhdistää tämän kartan satelliittipaikannustietoihin ja niiden avulla korkearesoluutioisiin karttoihin, joiden perusteella auto pystyy ajamaan itsekseen automaattisesti.

Tähän saakka autot ovat ajelleet ennen kaikkea testiradoilla, mutta nyt saadun päätöksen mukaan autot voivat liikkua pian julkisella tieverkostolla ilman ihmiskuljettajaa. Googlen auton ero suurimpaan osaan muista autonomisista autoista on se, että niissä ei ole manuaalisia ohjauslaitteita, joten ihminen ei voi istua niissä ratin takana valmiina ottamaan ohjat, jos jokin menee pieleen. 

Historiallisen päätöksen teki Yhdysvaltain kansallinen liikenneturvallisuushallinto (US National Highway Traffic Safety Administration, NHTSA), jonka mukaan Google-auton ohjaussysteemi luokitellaan lailliseksi kuljettajaksi ja auto täyttää siten sikäläiset turvallisuusmääräykset.

Vaikka kyseinen päätös koskee Googlen autoa, on sillä laajemmat vaikutukset autonomisten autojen yleistymiseen. Näiden autojen saaminen liikenteeseen parantaa – ainakin periaatteessa – liikenneturvallisuutta, säästää aikaa ja vähentää olennaisesti päästöjä ja parantaa liikenteen sujuvuutta.

Tosin robottiautojen yleiset määräykset ja kriteerit ovat vielä haussa, ja esimerkiksi Kalifornian osavaltion autojen laillisuudesta vastaava toimisto on asettunut vastahankaan NHTSA:n kanssa vaatimalla edelleen autoihin ihmiskuljettajan ja ohjaimet, joiden avulla voidaan auto ottaa manuaaliseen hallintaan koska tahansa.

Kehitys kulkee kuitenkin eittämättä kohti autonomisia autoja ja kenties yllättävänkin nopeasti ainakin osa tieverkostosta on sellaista, että niillä saa liikennöidä vain automaattisesti. Ja nyt ajokortin saavat voivat muistella eläkeläisinä kuinka hauskaa ja alkeellista (sekä vaarallista!) oli ohjata itse autoa...