21. sajand juba paistab: Isejuhtivate autode teerajajaks sai Google
Üsna varsti pärast autode jõudmist masskasutusse hakkasid tärkama ka ideed nende isejuhtimisest. Nagu uute tehnikavidinate ilmumisega üsna sageli juhtub, tekkis nendele ka erinevaid nimesid. Inimjuhita autot nimetatakse isejuhtivate kõrval ka isesõitvaks, autonoomseks ja robotautoks (heal lapsel ju mitu nime!).
Isejuhtivate autode valmistamisega on juba ametis mitmed autoid tootvad suurfirmad, kelle vahel käib äge võidujooks esimesena turule jõudmise pärast. Juhtpositsioonil on aga praegu hoopis IT-firma Google, kelle katseeksemplarid on läbinud juba ligi miljon kilomeetrit.
Pilk ajalukku
Üks esimestest suuremat tähelepanu pälvinud ideedest oli 1939. aasta maailmanäitusel New Yorgis eksponeeritud Norman Bel Geddes’i projekt Futurama elektriautodest, mida tuli toita tee sisse monteeritud juhtmete abil ning juhtida raadio teel. Ideede realiseerimiseni konkreetsete katseeksemplaride näol jõuti tunduvalt hiljem. 1980. aastal valmistas Ernst Dickmanns Mercedes-Benz’i tellimusel sellise robotauto, mis suutis arendada kiirust 100 km/h, kuid seda vaid liikluseta teedel.
Taolised ideed leidsid suurejoonelist edasiarendust Euroopa Komisjoni poolt ligi miljardi euroga rahastatud projektis Eureka Prometheus (1987–1995). 1994. aastal läbisid robotautod VaMP ja VITA-2 Pariisi lähistel mitmerealistel tavaliiklusega kiirteedel üle tuhande kilomeetri kiirusega kuni 130 km/h. Järgmisel aastal arendas Mercedes-Benzi S-klassi ümberehitatud autonoomne mudel sõidul Münchenist Kopenhaagenisse ja tagasi juba kiirust 175 km/h, läbides inimese sekkumiseta isegi 158 km teelõigu.
Pikima, kontinentidevahelise reisi (13 000 km) sooritasid Parma ülikooli laboris VisLab konstrueeritud elektrilised robotautod 2010. aastal teel Itaaliast Moskva kaudu Shanghai maailmanäitusele, kusjuures inimeste abi kasutati vaid tollipunktides ja Moskva liiklusummikutes.
Kogemused on näidanud, et paljud tehnikasaavutused võivad tsiviilsfääri jõuda ka militaarvallast. Nii toimus see ka juhita autode arengus, sest USA armee oli huvitatud selliste autode kasutuselevõtust, et vähendada inimkaotusi lahinguväljal. Leidurite stimuleerimiseks sellel alal kuulutas sõjatehnika arendusamet DARPA välja võistlused Grand Challenge.
Neist esimene, auhinnaga miljon dollarit, toimus 2004 Mojave kõrbe raskel maastikul, kuid siis ei jõudnud sihtkohta ükski 25 võistlejast. Järgmisel aastal suurendati auhind kahekordseks ja seekord suutsid 217 km kauguse sihtkohani jõuda ettenähtud ajaga juba viis võistkonda (võitis Stanfordi ülikooli võistkond autol Stanley).
2007. aastal peeti võistlus Urban Challenge juba linnamaastikul/tänavavõrgus – auhindadeks oli 3,5 miljonit dollarit, läbida tuli ca 90 km. 80 osavõtjast pääsesid finaali vaid 11 ja võitjaks tuli auto nimega Boss, mis oli ehitatud Chevy Tahoe baasil. Selle konstrueerimist juhtisid Cris Urmson ja William Whittaker. Boss saavutas edu eeskätt tänu erakordselt täpsetele ja detailsetele maastiku digikaartidele ja tehnoloogiale, mis võimaldas hästi näha eespool olevaid objekte kuni 200 m kaugusel. Tehnika hulka kuulusid laser, radar ja videokaamera.
Miks me vajame isejuhtivat autot
Peamine põhjus selleks on ohutus (liiklusõnnetuste ärahoidmine), millele lisanduvad kütuse ja keskkonna säästmine ning üldse kulutuste vähendamine autotranspordile. Maailmas on hinnanguliselt miljard autot ja nendega põhjustatakse 1,2 miljonit ohvrit (peaaegu Eesti elanikkond) aastas. Inimese võimed auto juhtimisel jäävad paratamatult alla masina, roboti ja arvuti võimetele – nende väsimatusele ja distsiplineeritusele.
Liiklusõnnetustest lõviosa põhjustavad alkoholi tarvitamine, mobiiltelefoni kasutamine sõidu ajal, lubatud kiiruse ületamine, terviserikked, väsimus ja tähelepanu hajumine. Paljud liiklusõnnetused toimuvad ka ootamatult teele ilmuvate jalakäijate, eriti laste, ja loomade tõttu.
Närvisignaali liikumiseks ajust jalga ja piduripedaali vajutuse alguseni kulub teatud aeg, lisaks ka pidurite tööle rakendumiseni. Automaatjuht võib seda teha praktiliselt momentselt ja seeläbi lühendada pidurdusteekonda umbes kolmandiku võrra.
Kuidas on võimalik luua isejuhtiv auto
Selleks ei ole tarvis alustada täiesti uut tüüpi autode konstrueerimisest ja autotehaste ehitamisest. Isejuhtivaks saab muuta enamiku praeguste suuremate autotehaste toodangu. Suhteliselt lihtne on neisse monteerida aktuaatorid, mis keeravad inimese asemel rooliratast ja vajutavad gaasi- või piduripedaalile.
Tähtis on vaid teada, millal ja kui palju või tugevasti seda teha. See ongi kogu ettevõtmise keerulisim probleem ning seda aitab lahendada üksnes tark ja kiire arvuti, mis suudab teha sedasama, mida teeb autojuht oma peas, teisisõnu – see arvuti peab olema varustatud tehisintellektiga, mis peab saama ja töötlema reaalajas auto juhtimiseks ja liiklemiseks vajalikku informatsiooni.
Tehisintellekt on tänapäeval juba olemas, samuti on juba tootmises seadmed, mis suudavad koguda automaatjuhtimiseks vajalikku infot liiklustrassilt ja infrastruktuurist. Tuleb lihtsalt monteerida need seadmed auto külge ja siduda need hästi töötavaks ühtseks süsteemiks. Sellega on edukalt hakkama saanud juba mitmed juhtivad autotootjad ning loonud oma katsemudeli-prototüübi.
Probleemid sohvritest loobumisel ja üleminekul arvutijuhtimisele tekivad pigem majandus/finants- ja sotsiaal/juriidilises sfääris. Peamiselt nende lahendamisest sõltub see, millal isejuhtivad autod hakkavad meie teedel valitsema. Teatavasti rahvusvahelised liiklusseadused seni veel ei luba üldkasutatavatele teedele autosid ilma litsentsi omava juhita. Täpsustamist nõuab ka vahekord kindlustusfirmade ja liiklusjärelevalvega.
Võidujooksu asus juhtima Google
Esialgu võib tunduda ootamatuna, et isejuhtivate autode arendamise vallas ei asu juhtpositsioonil mitte Ford või General Motors, vaid hoopis IT-firma Google, kes alustas projektiga Driverless Car alles 2010. aastal, kuid kelle isejuhtivad autod on USA kolme osariigi teedel juba läbinud üle 800 000 km. Selle põhjus on üsna lihtne – need autod kasutavad edukalt Google’i poolt salvestatud teede ja tänavate väga detailseid ja täpseid digikaarte. Konkurentidel nii häid võimalusi veel pole.
Google on valinud baasautodeks kuus Toyota Priust (hübriidid), kolm Lexus RX450h-d ja Audi TT-d. Nende katusele ja külgedele on monteeritud liiklussituatsioonist info kogumiseks vajalikud kaamerad ja sensorid, millest tähtsaim ning kallim on katusele monteeritud pöörlev LIDAR. Seade töötab radari põhimõttel, väljastades valgusimpulsse ning luues ümbritsevatelt objektidelt peegeldunud valguse põhjal nähtavast (teised liiklejad, puud ja postid jne) 3D-kujutise ning hinnates nende kaugust kuni 70 m ulatuses.
Autod on varustatud ka kolme (ees ja külgedel) kõrglahutusega värvikaameraga, mis tuvastab fooritulesid, liiklusmärke ja teemärgistust. Neid täiendavad veel radarseadmed ees ja külgedel. Katusel on kaks GPS antenni, mis võimaldavad määrata auto orientatsiooni või suunda.
Lisaks on veel inertsiaalne (akseleromeetriline ja güroskoopiline) mõõteseade IMU, mida kutsutakse ka super-GPSiks, sest ta on võimeline töötama ka siis, kui tavaline GPS ei suuda – näiteks tunnelite läbimisel.
Loomulikult ei ole kõik need seadmed auto küljes hea väljanägemise saavutamiseks ja nad on ühendatud koostöötavasse süsteemi, mida juhib pagasiruumi paigutatud keskarvuti.
Abiseadmed auto juhtimiseks
Automaailma spetsialistide hulgas on ka neid, kes ei unista autode täiesti autonoomsest juhtimissüsteemist, vaid pooldavad üksnes juhti abistavate seadmete loomist. Tegelikult on ju autotööstus liikunud selles suunas kogu aeg. Näiteks võeti automaatne käigukast, blokeerimist välistav pidurisüsteem ABS ja püsikiirusehoidik kasutusele juba eelmisel sajandil.
Kallimad automudelid on varustatud ka adaptiivse kruiisikontrolleriga ACC, mis lisaks valitud sõidukiiruse säilitamisele hoiab ka minimaalset soovitud pikivahet, vähendades vajadusel automaatselt kiirust kas või peatumiseni ning taastades pärast seda valitud kiiruse. Hea abiline tagant otsasõitmiste vältimiseks, eriti udus. Lisaks automaatsetele kiiruseregulaatoritele aitab nn Lane Keep Assist automaatselt säilitada ka sõidurida.
Nüüdseks on välja töötatud ka sellised LED-esituled, mis vastutulevate autode puhul lülituvad automaatselt ümber lähituledele ning kurvides pöörduvad rohkem pöörde suunas. Seade „stopp-start” hoiab kütust kokku sellega, et foori taga seismise ajaks lülitab automaatselt mootori välja ja jalga piduripedaalilt tõstes käivitab selle uuesti. Suurlinnades on autode üleküllusest tingitud liiklusummikud üldlevinud tüütus, kus mõne(kümne)meetrise edasiliikumise järel tuleb peatuda. Seejuures on mugav kasutada seadet „stop-and-go”, mis teeb seda sinu eest ja sa võid näiteks lugeda lehte või surfata netis.
Kas saaks ka odavamalt?
Google kui rikas firma ei näi eriti muretsevat rahaprobleemide pärast ja tema poolt kasutatavad lisaseadmed tõstavad auto hinda umbes 150 000 dollari võrra. Ilmselt ei hakka ta ka isejuhtivaid autosid tootma, jättes selle ikkagi autofirmade hooleks. Google tahab seejuures ilmselt teenida ikkagi info- ja kaardistamisteenuste kaudu.
Automaatjuhtimise abiliste tootmisega tegeleb ka Hollandis paiknev firma Mobileye. Tema seadmed aitavad vältida kokkupõrkeid ja säilitada sõidurada jm, oma funktsionaalsuses ei jää need palju alla Google’le, kuid hind piirdub vaid kümnete tuhandetega.
Automaatne ehk iseparkimine
Autode parkimine tänapäeva suurlinnades raiskab aega ja rikub närve. Õrnema soo esindajatel võib see tekitada lausa stressi, sest looduse poolt on nendele antud nõrgem ruumitunnetus.
Üsna suurt osavust nõuab nn paralleelne parkimine, kui autode vahele on jäetud vaid 1,6 m – teoreetiliselt sellest ju piisab. Õnneks on näiteks Toyota Prius viimastel aastatel varustatud sellekohalise abilisega Intelligent Parking Assist, mis selle sohvri eest ära teeb. Parkimiskoha kõrval peatununa tuleb vaid vajutada vastavat nuppu ja automaatika teeb kogu töö ära.
HAVEit
Üks vaheetappe üleminekul täielikult autonoomsele isejuhtimisele on ka ELi 2008. aastal alustatud 17 riigi uurimisprojekt HAVEit (Highly Automated Vehicles for Intelligent Transport), maksumusega 28 miljonit eurot. Selle raames töötab Volkswageni uurimisgrupp Rootsis Boras välja ajutise autopiloodi süsteemi, mis juhib (inimese jälgimise all) autot autoteedel kiirustel kuni 130 km/h.
Süsteemi komponentide hulka kuulub juba tootmises olevate sensorite platvorm koos radarite, videokaamerate ja ultraheliseadmetega. Auto on varustatud kruiisikontrolleriga ACC, automaatse sõiduraja hoidja ja vahetajaga. Inimene võib autopiloodi igal hetkel välja lülitada ja juhtimise üle võtta.
Automaatjuhtimine toimib juba ammu edukalt lennukitel ja laevadel, küllap saab ta hakkama ka autodega.
