Autonoomsed sõidukid abiks erivajadustega inimestele

Sissejuhatus

Mis on autonoomsed sõidukuid 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

SAE defineerib[6] 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

Hetkel on käimas teatav autonoomsete sõidukite revolutsioon. Hetkel oleme selle revolutsiooniga üpris alguses. Inimeste poolt huvitavate sõidukite autonoomsust mõõdetakse tasemetega 0. – 5., milles 0 on mitte üldse autonoomne ja 5 on täielikult autonoomne. Praegusel ajal on võimalik osta 2. - 3. autonoomsuse tasemel sõidukeid. Tuleb tunnistada, et kiire areng toimub peaaegu igas eluvaldkonnas.

Kõige tuntum valdkond on muidugi sõiduautod ja bussid, mis aitavad transportida inimesi ja nende asju. Neid on tänavapildis juba märgata ka. Lisaks pakirobotidele, mida on tänapildis palju näha.

Transpordi vallas arendatakse autonoomseid lennukeid, koptereid, droone, veoautosid. Veoautosid kasutatakse näiteks kaevandustes. Põllumajanduses on kasutusel mitmed autonoomsed põllutöömasinaid, näiteks kombainid ja traktorid.

Väiksemad autonoomsed sõidukid. Näiteks ladudes on kasutusel automaatsed virnastajad, tõstukid, pakirobotid ja droonid.[7] Koduhoovis muruniitja, toas ringi sõitev tolmuimeja.

Ei saa mainimata jätta ka sõjatööstust, kus samuti kasutatakse droone, tanke jm lahinguroboteid, maismaasõidukid luure ja transpordi eesmärkidel, eridemineerimismasinad.

Autonoomsete sõidukite kasutusalad

Minevik

Peamiseks kasutusalaks transport.

Esimeseks autonoomseks sõidukiks võib lugeda da vinci „Self-Proppeled“ käru 15. sajandil [8]. 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. [9]

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.[10]

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. [11]

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, sõidureahoida ja parkimisabi süsteem [12]. 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 [13].

Google tütarfirma Waymo, on juba aastakümmend tegelenud isesõitva sõiduki arendamisega. Aastal 2018 avasid nad maailmas esimesena taksoteenuse, kus inimesi transpordib isesõitev auto. [14]

Aastal 2019 testiti Prantsusmaal Toulouse-Blagnac lennujaamas esimest korda autonoomset pagasit kandavat 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. [15]

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 [16]. Mõne võrra võimsam taoline sõiduk on Navya Shuttle. Sõidukil on 11 istekohta, 4 seisukohta ning sõidab keskmiselt 25 km/h. [17]

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. [18]

Meelelahutus

Formula Student on peamiselt tudengitele mõeldud tootearendusvõistlus. Võistluse jaoks tuleb ehitada isejuhtiv vormel, mis peab läbima erinevad katsed võimalikult kiiresti. [19]

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 [20].

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

[placeholder]

Kokkuvõte