Autonoomsed sõidukid abiks erivajadustega inimestele

Sissejuhatus

Tehnoloogia arengus on automatiseerimisel olnud alati keskne roll. Idee, et masinad võiksid midagi inimese eest ära teha, on muutumas aja jooksul pigem vajaduseks. Lisaks sellele, kuidas on masin tehniliselt konstrueeritud, on seejuures väga tähtis ka masina juhtimine. Viimasel ajal on mitmetes valdkondades seadmete juhtimist püütud arvutile üle anda ning üsna edukalt seda tehtud näiteks autonoomsete sõidukite vallas. Autonoomsed sõidukid on kiiresti kasvav trend ja üha rohkem tuleb turule uusi teenusepakkujaid, kes on mõtlemas välja uusi lahendusi. Üha enam räägitakse ka autonoomsete sõidukite kasulikkusest erivajadustega inimestele ning mis moel need võiksid igapäevatoimetustes neile abiks olla.

Antud töö eesmärgiks on tutvustada autonoomseid sõidukeid ning nendega seonduvaid erinevaid aspekte, lähtudes justnimelt erivajadustega inimeste vaatenurgast. Järgnevates peatükkides tutvustatakse autonoomsete sõidukite ajalugu, millisel arenguetapil on need praeguse seisuga ning puudutakse mõneti ka autonoomsete sõidukite tulevikuvisiooni teemat. Antakse ülevaadet kasutatavast tehnoloogiast ning tuuakse välja isejuhtivate sõidukite autonoomsuse erinevaid tasemeid. Samuti käsitletakse erinevaid kasutusalasid ning seda kuidas need erivajadustega inimeste elu lihtsustavad.

Mis on autonoomsed sõidukid ja kuidas need töötavad?

Autonoomne sõiduk on üldjoontes sõiduk, mis suudab end ise juhtida. Sellel puudub (teoorias) vajadus inimese sekkumisele. Sellised on näiteks lennukid, millel on autopiloot, Starshipi pakirobotid[1], juhiabidega autod jm.

Definitsiooni järgi on autonoomne sõiduk:

Autonoomne[2] - iseseisvalt toimiv, muudest tingimustest, süsteemidest sõltumatu (eesti keeles oleks praeguste tähenduste korral parem kasutada isegi ’isejuhtiv / isesõitev’)

Isejuhtiv[3] - selline, mis sõidab täisautomaatse juhtimissüsteemi abil ning ei vaja liikluses hakkamasaamiseks ja navigeerimiseks inimesest juhti

Sõiduk[4] - sõitmiseks, liiklemiseks mõeldud vahend

Kuidas autonoomsus luuakse?

Autonoomsuse loomiseks kasutatakse erinevaid sensoreid, et koguda ümbritsevast maailmast võimalikult palju andmeid. Neid andmeid analüüsitakse pidevalt, et sõiduk oleks koguaeg väliskeskkonnaga kursis.

Seadmed, mida kasutatakse[5]:

• Lidar (LiDAR) – seade saadab välja tuhandeid infrapunaseid laserkiiri ja mõõdab nende naasmisaega. Selle põhjal arvutatakse objekti kaugus seadmest. Kasutusel pigem täpsete lühidistantside tuvastamiseks. Nõrkuseks on pime keskkond ja halvad ilmastikuolud.
• Radar – saadab välja raadiolaineid ning ootab nende naasmist. Lainetega saab tuvastada objektide kaugust, kiirust, nurki. Töötab pikematel distantsidel ning enamikes ilmastikutingimustes.
• Sonar – on nii aktiivset kui passiivset kasutust. Passiivne kuulab ümbruskonna hääli. Aktiivne saadab ise helilaineid välja ja ootab kaja. Kasutatakse väikestel vahemaadel suurte objektide paigutamiseks, kuna ei vaja valgust. Töötab maksimum helikiirusel.
• Kaamera – kaameraid kasutatakse objektide eristamiseks. Lidari ja radariga ei ole väga lihtne eristada üht objekti teisest. Kaamerapilt käib läbi tarkvara, mis tuvastab milliseid objekte kaamera hetkel näeb. Kasutatakse liiklusmärkide, inimeste, loomade, autode, okste jms tuvastamisel ja eristamisel.
• Sisemised liikumissensorid – nt kiirendussensor, güroskoop. Auto liikumisparameetrite määramiseks.
• GPS – kasutusel muude sensorite pildi paigutamiseks pärismaailma. Ülejäänud sensorid loovad sõidukile ette lokaalse pildi, kuid see ei ole seotud sõiduki üldise asukohaga. GPS-i andmete põhjal leitakse sõiduki asukoht.

Autonoomsuse kuus taset

Aastal 2004 on Ameerika autotööstuse inseneride selts (SAE)[6] andnud välja dokumendi, mille järgi klassifitseeritakse autonoomsust kuueks alamtasemeks. Esimese kolme taseme puhul (0-2) peab juht ümbrust arvestama ning ise sõidukit juhtima ehk põhimõtteliselt sõidukil autonoomsus puudub. Järgneva kolme taseme järgi suudab sõiduk juba, kas teatud määral iseseisvalt juhtida, või täiel määral kõike juhi eest ära tegema.

SAE defineerib[7] kuus erinevat taset sõiduki autonoomsuse hindamiseks:

• Tase 0 – sõidukil pole üldse kontrolli juhtimise üle, inimene juhib kõike
• Tase 1 – sõiduk suudab juhti abistada roolimise, kiirendamise ja pidurdamisega
• Tase 2 – sõiduk suudab ise sooritada kiirendamist ja pidurdamist teatud tingimustes, kuid juht peab olema kogu tähelepanuga sõitmise juures
• Tase 3– sõiduk suudab teatud tingimustes ise sõita, kuid juht peab olema alati valmis üle võtma kui sõiduk seda nõuab
• Tase 4 – sõiduk suudab iseseisvalt (ilma inimese järelvalveta) sõita teatud tingimustes
• Tase 5- sõiduk suudab täiesti ise sõida

Autonoomne sõiduk ei ole ainult isesõitev auto

Tänapäeva kiired arengud sensorite ja tehisintellekti tehnoloogiates (masinõpe) on hoogu andmas autonoomsete sõidukite arengule ja võib öelda, et käimas on lausa teatav autonoomsete sõidukite revolutsioon. Areng on kiire ja see toimub peaaegu igas eluvaldkonnas.

Kõige tuntum arendatav objekt on muidugi isesõitev auto. Sellega tegelevad kõik suuremad autotööstused (Toyota, Volkswagen) ja väga erinevad väiksemad ettevõtted. Neid tänavapildis juba märgata ka - Iseauto, Tesla [8], Waymo [9], Baidu [10], Argo AI [11]. --- Aga autonoomne sõiduk ei ole ainult isesõitev auto.

Maismaasõidukid

Veoautod - Torc [12], Aurora [13], TuSimple [14], Embark [15])

Bussid – Iseauto [16], Sensible 4 [17]

Põllumajanduses on kasutusel mitmed autonoomsed põllutöömasinaid, näiteks kombainid ja traktorid – näiteks ettevõte ASI Robotics tegeleb autonoomse rasketehnika välja arendamisega [18] ja Honda tuli välja rida prototüüpidega, muu hulgas ka põllumajandus valdkonna tehnikaga [19].

Rasketehnika kaevandustes ja metsatöödel – Volvo [20], ASI Robotics [21], John Deere [22], Ecorobotix (https://www.ecorobotix.com/en/).

Kaitse-valdkonnas, kus samuti kasutatakse iseliikuvaid sõidukeid, näiteks suurtükke, erinevad maismaasõidukid luure ja transpordi eesmärkidel, samuti eridemineerimismasinad ja pommirobotid (Milrem [23]).

Väiksemad autonoomsed sõidukid. Näiteks ladudes on kasutusel automaatsed virnastajad, tõstukid, pakirobotid. Linnapildis on näha pakiroboteid, mis on väga autonoomne ja iseõppiv. – Starship [24], Nuro [25].

Lennumasinad

Autonoomsed lennukid eesmärgiga transportida kaupu kui ka reisijaid - Merilin [26], Xwing [27], AeroVironment [28]. The Flying Ship Company töötab välja autonoomset lennukit, mis on mõeldud lendamaks vee kohal [29]. Ehang - kokkonnasõbralik ja intelligentne madalatel kõrgustel liikuv reisijate transportimiseks mõeldud autonoomne õhusõiduk [30].

Volocopter - töötab välja lendava takso, mida saab tellida mobiiltelefoniga [31].

Droonid - Applied Aeronautics [32], Skycatch [33], Skydio [34]. Orby [35]. Kargu - on pöörleva tiivaga ründedroon, mis on loodud pakkuma maavägedele taktikalist täppislöögivõimet [36].

Veesõidukid

Teadlaste töö tulemusel loodi täielikult autonoomne tehisintellektil töötav mereuuringute laev Mayflower Autonomous Ship [37]. Norra ettevõtete Yara ja Kongsberg koostööl valminud konteinerlaev Yara Birkeland [38]

Autonoomsete sõidukite kasutusalad

Minevik

Peamiseks kasutusalaks transport.

Esimeseks autonoomseks sõidukiks võib lugeda da vinci „Self-Proppeled“ käru 15. sajandil [39]. Käru kasutas spiraalvedrusid ning temaga oli võimalik teekonna suunda muuta ja pidurdada. Masinal tuli kõigepealt valida soovitud suund ning piduri lahti laskmisel hakkas masin valitud suunas iseseisvalt edasi liikuma. Esimene töötav prototüüp valmis aastal 2006 Itaalias. [40]

Aastal 1933 pandi alus tänapäeva autopilootidele. Autopilooti kandis nime „Mechanical Mike“ ning seda kasutades seati 30ndatel maailmarekord, lennates ümber maailma kaheksa päevaga. „Mechanical Mike“ oli esimene autopiloot, mis ei kasutanud elektrit.[41]

Aastal 1945 leiutas Ralph Teetor püsikiirusehoidja. Räägitakse, et Teetor sõitis advokaadiga ja advokaat võttis rääkides hoogu maha ja kuulates kiirendas. Selline ebaühtlane sõiduviis häiris Teetori nii väga, et ta otsustas leiutada püsikiirusehoidja. Arvatavasti oli tegelikke põhjuseid rohkem. [42]

Olevik

Autonoomsed sõidukid on kasutusel pea kõikjal. Peamiselt inimeste ja kauba transportimiseks, aga ka meelelahutuse ja teaduse eesmärgil.

Igapäevaelus

Uuemad sõiduautod on tihti autonoomsed. Neil on olemas mõned funktsioonid, mis on ka isesõitvatel autodel. Näiteks adaptiivne püsikiirusehoidja, sõidureahoidja ja parkimisabi süsteem [43]. Nende eelduseks on, et süsteem oskab hinnata ümbritsevat keskkonda ja tingimustele vastavalt tegutseda.

Kauba transpordiks on üpris levinud pakirobotid, Starshipi pakiroboteid võib märgata ka kesklinnas ringi liikudes. Pakirobotid suudavad kanda asju 6km raadiuses [44].

Google tütarfirma Waymo, on juba aastakümmend tegelenud isesõitva sõiduki arendamisega. Aastal 2018 avasid nad maailmas esimesena taksoteenuse, kus inimesi transpordib isesõitev auto. [45]

Aastal 2019 testiti Prantsusmaal Toulouse-Blagnac lennujaamas esimest korda autonoomset pagasit kandvat sõidukit Charlatte Autonom. Sõiduk suudab iseseisvalt liikuda ettemääratud lennuki ja lennujaama vahel. Lennuki juurde saabudes antakse kontroll üle inimesel ning peale pagasi laadimist tagastatakse kontroll sõidukile. [46]

Autopiloot on endiselt kasutuses ja on tänapäeval võimeline ka maandumise ja tõusmise teostamiseks.

Katsetusel

Reisilennukid on juba pikka aega olnud võimelised lendama ilma pardal viibiva piloodita. Sama lugu käib ka isesõitvate autode kohta. Mõlemad neist on igapäevakasutuses vaid osaliselt autonoomsena, sest vajavad turvalisuse tõttu pikaaegset katsemist.

Bussi eesmärki väljendav sõiduk on näiteks TalTechi iseAuto. Sõidukil on 4 istekohta, 2 seisukohta ning sõidab keskmiselt 10 km/h [47]. Mõne võrra võimsam taoline sõiduk on Navya Shuttle. Sõidukil on 11 istekohta, 4 seisukohta ning sõidab keskmiselt 25 km/h. [48]

Teadus

Väljapoole Maad on saadetud mitu autonoomset kulgurit, nii Kuule kui ka Marsile. Viimati saatis NASA Marsile kulguri nimega Perseverance. Sõiduk saadeti teele 2020. aasta 30. juulil ja maandus 2021. aasta 18. veebruaril. Kulguri eesmärk on koguda infot. [49]

Meelelahutus

Formula Student on peamiselt tudengitele mõeldud tootearendusvõistlus. Võistluse jaoks tuleb ehitada isejuhtiv vormel, mis peab läbima erinevad katsed võimalikult kiiresti. [50]

Tulevik

Tulevikus kindlasti suureneb autonoomsete sõidukite kasutus igapäevaelus ja selle arvelt väheneb katsetamisel olev valdkond.

Paljude visioon on, et autonoomsed sõidukid asendavad inimesi- ja/või kaupa transportivad sõidukid täielikult või vähemalt osaliselt. Antud tegevus muudaks liikluse kiiremaks ning oleks ka keskkonnasõbralikum. Lisaks peaks see olema ka ohutum, sest näiteks USA’s on liiklusõnnetuste põhjuseks 94% ajast inimviga [51].

Isesõitvad autod võimaldaksid autoga sõitmise võimalust inimestele, kellel varem selleks võimalust polnud, tervise või mingi muu põhjuse tõttu. Näiteks osadel erivajadustega inimestel tekiks võimalus kasutada isiklikku autot transpordiks. See muudaks nende elu kindlasti kergemaks, sest ei peaks toetuma ühistranspordile ja selle marsuutidele.

Autonoomsed sõidukid lihtsustavad erivajadustega inimeste elu

Kuidas?

Mis on erivajadus? Antud kontekstis on erivajaduse mõiste tihedalt seotud puude mõistega. ÜRO puuetega inimeste õiguste konventsiooni kohaselt hõlmab puuetega inimeste mõiste isikuid, kellel on pikaajaline füüsiline, vaimne, intellektuaalne või meeleline kahjustus, mis võib koostoimel erinevate takistustega tõkestada nende täielikku ja tõhusat osalemist ühiskonnaelus teistega võrdsetel alustel. Järelikult, puudest tingitud erivajadus on vajadus muuta ja kohandada keskkonda ja tegevusi , et tagada maksimaalsed võimalused iseseisvaks toimetulekuks. Puuetega inimeste olukord ühiskonnas läheb viimastel aastatel paremaks, sest nad õpivad avalikult rääkima oma vajadustest, ühiskond aga õpib neid paremini aitama, neile rehabilitatsiooni võimalusi looma. Transport on selline osa meie igapäevaelust, mis erivajadustega inimestele on täielikult või osaliselt ligipääsematu. Sellised inimesed peavad tihti lootma teistele. Näiteks pimedad saavad kasutada ühistransporti tavaliselt ainult tuttavatel marsruutidel, mille õppimiseks on vaja spetsiaalseid orienteerumiskursusi. Auto juhtimisest pole üldse mõtet rääkida. Sellistes olukordades saaksidki autonoomsed sõidukid muutuda parimaks variandiks. Ratastoolis transportimine paljude jaoks on samuti tänapäeval üsna keeruline. Kuna puuded on erinevad ja iga erivajadus on individuaalne, saaksid autonoomsed sõidukid erinevates situatsioonides aidata erinevalt. Olemasolevad autonoomsed sõidukid on võimalik kohandada erinevate puuetega inimeste jaoks, lisades neile täiendavad tehnoloogiad. Need on näiteks tehnoloogiad, mis võimaldavad ratastooliga inimestel sõidukisse siseneda ja sealt väljuda või mis suurendavad ligipääsetavust kuulmis- või nägemispuudega sõitjate jaoks. Ligipääsetavuse tehnoloogiad on juba olemas ja on kasutusel teistes eluvaldkondades. Tänu ekraanilugejatele saavad pimedad kasutada arvuteid ja nutitelefone. Samamoodi neil oleks võimalik ka oma sõidukitega suhelda. Peamine mure on selles, et neile sobiksid ainult neljanda või viienda autonoomsuse tasemega sõidukid. Mõnedel juhtudel liikumispuudega inimestel on aga võimalus kasutada isegi madalama autonoomsuse tasemega sõidukeid, millel on käsijuhtimisseadis. Kõige raskem olukord on vaimupuuetega inimestel, sest siis inimesed vajavad jätkuvalt abilist. Kuigi arengutee on veel pikk, enamik takistustest võiksid olla ületatud. Piiratud liikumisvõimega inimesed planeeriksid ise oma tegevusi, osaleksid ühiskonnaelus, saaksid käia tööl ilma takistusteta ja naudiksid vabadust.

Näited. Mis on praegu olemas?

Kuna autonoomsed sõidukid ei ole ainult isesõitvad autod, siis saame öelda, et erivajadustega inimesed juba saavad neist palju kasu. Sellised robotid on muidugi robottolmuimejad. Juba mainitud Starshipi pakirobotid aitavad neid, kellel pole võimalust iseseisvalt poodi või restorani minna. Kusjuures, see ei puuduta ainult liikumispuudega inimesi. Teenuse mobiilirakendus on ligipääsetav, st see on võimeline töötama koos ekraanilugejaga. Isesõitvate autode valdkond on alles arenemas, puuetega inimeste seisukohast on see olukord aga eriti keeruline. Kuid ka siin on viimastel aastatel näha edusamme. Uuringud, kus testitakse autonoomsete sõidukite ligipääsetavust puuetega inimeste jaoks, on juba toimumas. Näiteks eespool nimetatud Waymo on sellistel uuringutel juba katsetatud. On teada, et tänu hääljuhendamise funktsioonile sai pime testija Google’i autoga täiesti iseseisvalt sõita. Nüüd on võimalik pimedatel Waymo taksopargi teenust iseseisvalt kasutada. Takso tellimiseks ja sõidu kontrollimiseks loodud mobiilirakendus toetab ekraanilugejaid, nagu Androidis TalkBack ja iOS-is VoiceOver. Need rakendused pakuvad ka teeotsimisfunktsioone ja viise, kuidas sõitjad saavad paluda oma sõidukil häält teha. Waymo isejuhtivas Chrysler Pacificas võimaldavad punktkirja sildid nägemispuudega sõitjatel sõitu alustada ja rääkida operaatoriga, kes saab edasist abi osutada. Kuulmispuuetega sõitjatele on aga ligipääsetav ekraanil olev visuaalne teabe sõiduki ümber toimuva kohta. Liikumispuuetega inimestele spetsiaalsete sõidukite turg on paraku päris väike. Sellised ratastoolisõidukid on näiteks Kenguru ja VW Sedric.

Perspektiivid. Miks nii vähe võimalusi?

Kuigi tänapäeval räägitakse autonoomsete sõidukite revolutsioonist, eksperdid arvavad, et kõrgeima Autonoomsuse tasemega sõidukid ei tule meie tänavatele isegi järgmise kümne aasta jooksul. On vähe tõenäoline, et me saame neid kasutada personaalsete sõidukitena. Põhjusi on selleks mitu: jalakäijad ja tavaliste sõidukite juhid, kelle käitumist teedel on tehisintellektil raske ennustada, tehnoloogia kõrge hind, mistõttu vähesed saavad seda endale lubada jne. Lisaks nendele on puuetega inimestel veel teised mured: ligipääsetavus, ohutus, spetsiaalsete tehnoloogiate kättesaadavus ja seadusandlus. Ligipääsetavus ja ohutus on tihedalt seotud. Näiteks ratastoolisõidukid võivad jääda allapoole vastuvõetava kasutatavuse ja ohutuse baastasemeid. Teel olevad konarused võivad põhjustada ratastooli ümberkukkumise, vigastusi ja surmajuhtumeid on põhjustanud ratastoolide valesti kinnitamine. Nägemis- ja muude puuetega reisijatel on palju väiksemad võimalused hädaolukordades sõidukitest evakueerida. Ja muidugi nägemispuudega inimene ei saa adekvaatselt reageerida liiklussituatsioonidele ega teha õigeid otsuseid. Hindade probleem tuleneb sellest, et spetsiaalsete puuetega inimestele mõeldud sõidukite turg on päris väike, mis suurendab iga sõiduki hinda. On olemas arvamus, et üheks lahenduseks võib olla universaalse disaini loomine. See tähendab, et me ei tee eraldi sõidukeid erivajadusteks, vaid iga sõiduk sobib iga sõitja jaoks, nii erivajadusega kui ilma selleta. See on universaalse disaini paradigma. Teistes valdkondades see põhimõte on ettevõtetes kasutusel, näiteks iga iPhone’i seaded sisaldavad ekraanilugejat ja teisi ligipääsetavuse tehnoloogiaid. Kuigi viimastel aastatel turule tuleb rohkem erivajadusteks kohandatud tooteid, sellised standardid ei ole kohustuslikud, vaid pigem soovituslikud ettevõtete jaoks. Kohandamine ei ole paljude ettevõtete jaoks prioriteedis, sest ei ole sellist kindlat seadust, mis nõuaks sõidukite kohandamist. Nagu oli varem öeldud, Waymo One taksopargi sõidukid juba peaaegu universaalsed kohandatud. Kui teistel ettevõtetel oleks sama hea olukord, oleks rohkem võimalusi robotakso teenuseid kasutada. Praegu aga Waymo One taksoteenus on kättesaadav ainult USA mõnedes linnades ning pole teada, kas see jõuab Eestisse.

Kokkuvõte

[placeholder]