Kuidas me siiani jõudsime ja milline on ülikooli roll autonoomsete sõidukite arengus?

Mari Öö Sarv, Raivo Sell | Fotod: Iseauto meeskond

Kõigepealt oli robootikakursus

Tallinna Tehnikaülikoolis on robootika ja autonoomsete süsteemidega tegeletud juba pea 20 aastat: aastal 2001 alustati toonases mehhatroonika instituudis robootika kursusega. Kursus lõppes robotite võistlusega, kus robotid pidid lahendama klassikalise joonejärgimise ülesande koos takistustest hoidumisega.

Järgmisel aastal, pärast Raivo Selli stažeerimist Rootsi Kuninglikus Tehnikaülikoolis (KTH), liitusid meie robotivõistlusega ka rootslased ja aasta hiljem soomlased. Ülesanded muutusid keerukamaks ja võistlusi korraldasime nii Eestis kui ka Rootsis. Robotid võistlesid küünalde kogumises, toakoristuses, labürindi läbimises jpm aladel. Esimestel aastatel juhendasid meeskondi tehnikaülikooli poolt Mart Tamre, Raivo Sell ja Maarja Kruusmaa.

Nendest sajandi alguse kursustest kasvas välja praegu laialt tuntud rahvusvaheline robootikasündmus Robotex. Kuna Robotexi võistlus muutis meeskondade struktuuri ja tulid ka sellised, kes alustasid võistluseks valmistumisega kohe peale eelmise lõppu, siis regulaarsesse õppetöösse see sündmus enam hästi ei sobinud. Liikusime kursusel edasi juba suuremate robotite juurde, kuid esimestest entusiastidest lõime TTÜ Robotiklubi, mis on praegu üks edukamaid tudengiorganisatsioone.

Aastal 2007 alustasime esimese suurema roboti ehitamist, mis suudab liikuda ka õues ja maastikul. ATV alusraamile loodud esimene robot valmiski mehhatroonika õppeaine raames. Edasi alustati Raivo Selli juhendamisel veelgi suurema roboti ehitamist, see on olnud tudengitele katsetamise platvormiks juba kümme aastat. Sama robot oli ka Iseauto projekti käivitamise juures – ta tõi projekti allkirjastajatele rektor Jaak Aaviksoole ja Silberauto juhatuse esimele Väino Kaldojale sülearvuti, kus Iseauto koostööleping digitaalselt allkirjastati.

ATV raamile loodud robot UKU ootamas vihmasajus lepingu allkirjastamist.

Iseauto tulemine

Iseauto idee oli TalTechis idanenud juba mõnda aega. Aastal 2016 oli plaan teha Eesti Euroopa Liidu eesistumiseks isejuhtiv sõiduk, mis hakkaks liikuma ülikooli peamaja ja Mektory vahel. Kuna sobivat rahastust ei paistnud, jäi see plaan pigem ideeks... Kuni vabariigi aastapäeva aktusel 2017 kohtus Raivo Sell Väino Kaldojaga, kellel oli sarnane mõte: luua midagi huvitavat ja innovatiivset, näiteks isejuhtiv sõiduk, tehnikaülikooli 100. juubeliks. Väino Kaldoja Silberauto poolt ja rektor Jaak Aaviksoo tehnikaülikooli poolt olid valmis projekti rahastama võrdsetel alustel. Eesmärgiks seatigi ehitada isejuhtiv sõiduk tehnikaülikooli juubeliks, milleni oli jäänud natuke üle aasta.

Leping sõlmiti 1. juunil 2017 ja projekti juhiks määrati Raivo Sell, kes koostas ka isejuhtiva sõiduki põhiprintsiibid ning pani tudengitest ja ülikooli teadlastest kokku meeskonna. Peamiselt olid üliõpilased ja teadlased inseneri- ja IT teaduskonnast, mõned tudengid ka loodusteaduskonnast. Ülikoolis pandi kokku alammeeskonnad, mida juhtisid Juhan Ernits, Mairo Leier ja Anton Rassõlkin. Ülikoolis tegelesime peamiselt sõiduki tark- ja riistvaralise tehnoloogia valiku, arendamise ja testimisega. Arendasime elektroonikalahenduse ja katsetasime erinevaid platvorme, millest esimene oli mänguauto, teine eelpool mainitud robot ja kolmas elektriauto i-MiEV.

Silberauto vastutas sõiduki kere disaini ja valmistamise eest. Lõpptulemuseks oli kuus inimest mahutav pisibussi kere, milliseid kutsutakse ka „viimase miili sõidukiteks“. Kui kere valmis, toodi see ülikooli ja paigaldati kogu uus elektroonika, arvuti, kontrollerid ja andurid. Seejärel tõsteti vastloodud bussile ka kogu tarkvaralahendus, mida oli edukalt eri sõidukitel testitud.

Augustis 2018, napp kuu enne avalikku esmasõitu, algasid katsed uue isejuhtiva sõidukiga, millele rektor oli pakkunud ajutiseks nimeks Iseauto. Nii nagu ajutiste asjadega tihti juhtub, jäi ka sõidukile nimekonkurss välja kuulutamata, kuna Iseauto nimi oli juba levima hakanud ja meeldis kõigile. Edasine on juba palju kajastatud ajalugu.

Millised on olnud õppetunnid ja vahekokkuvõtted Iseauto projektist?

Esimene kokkuvõte on kindlasti tõdemus, et TalTechi tudengid ja osalenud juhendajad suudavad luua täiesti uusi lahendusi väga lühikese aja ja ressursiga, kui on head motivaatorid. Ja kõige paremaks motivaatoriks ongi mingi uue asja loomine, mis on ka kogu maailma mõistes piisavalt unikaalne, et pälvida tähelepanu välismeedias ja tuua kutseid mitmesugustele rahvusvahelistele üritustele.

Teine oluline tähelepanek on koostöö. Ilma hästi toimiva koostööta nii ülikooli siseselt kui ka partneritega ei oleks Iseautot ühe aastaga sündinud. Hea koostöö inseneridega Silberautost, kes oli põhipartner, aga ka ABB ja teiste väiksemate partneritega kindlustas meile edu. Projekt oli isegi „liiga edukas“ – esmaesitluse järel oli meie loodud sõiduki vastu huvi väga suur ning tekkis vajadus hakata neid juurde tootma ja kommertsialiseerima. Selleks loodi 2019. aasta alguses Silberauto arendusosakonna baasil, kus oli valmistatud Iseauto keredetailid, uus ettevõtte AuVe Tech.

Meie projektis osalenud tudengid said minna tööle vastloodud ettevõttesse, kus peamine tegevus keskendubki nüüd Iseauto kommertsialiseerimisele. Seega võib öelda, et tänu tehnikaülikooli loodud tehnoloogiale ja Silberauto arendusosakonna loodud uudsele kerelahendusele on valmis Eesti esimene isejuhtiv sõiduk, millel on kõik eeldused saada Eesti edulooks.

Paremal on Johannes Mossovi juhitud Iseauto kommertsialiseerimiseks loodud AuVe Tech värvides Iseauto #2.

Ülikool jätkab teadus- ja arendustööga

Tehnikaülikool, eelkõige autonoomsete sõidukite uurimisrühm, tegeleb aga edasi uudsete lahendustega isejuhtivate sõidukite jaoks. Ülikoolis ei toodeta sõidukeid – see on partner­ettevõtte tööpõld, aga ülikoolis luuakse uusi tehnoloogiad ja kohandatakse need vastavale riistvaralisele platvormile. Lisaks sõiduki arendusele tegeleme ülikoolis targa linnaku erinevate arenduste ja targa liikuvuse probleemidega, seda eelkõige uue FinEst Twins projekti raames loodud tippkeskusega.

Näiteks uurime, kuidas hakkavad tulevikus toimuma targa linna tehnoloogiad, kus kõik suhtlevad kõigega – sõidukid omavahel, sõidukid liiklusmärkide ja valgusfooridega, ülekäigurajad inimestega jne. Kuidas kohandavad Iseautod oma liikumiskiirust, kui nende teed ristuvad pakirobotitega? Kuidas kommunikeeruda jalakäijaga, kes ületab vales kohas sõiduteed? Kuidas see kõik 5G kaasabiga välja nägema hakkab ja tõrgeteta toimib, arvestades ka küberturvalisuse ja privaatsusprobleemidega? Need küsimused on praegu eksperimentide ettevalmistusfaasis. Käivad paigaldustööd nutikate liiklusmärkide paigaldamiseks TalTech linnakusse ja 5G seadmete konfigureerimine, et need toimiksid Iseauto ja kaugjuhtimisterminali vahel. Järgmine eksperiment on ette valmistatud ja ootab teostamist (kui koroonaviirus lubab). Nimelt plaanime Iseautot juhtida reaalajas üle 5G võrgu Saksamaal asuvast juhtkeskusest.

Iseauto ja Starshipi pakirobot üritavad omavahel suhelda.

Tänased väljakutsed arenduses

Autonoomsete sõidukite uurimisgrupp mehaanika ja tööstustehnika instituudis tegeleb praegu peamiselt uudsete funktsioonide implementeerimisega Iseautole ja laiemalt targa linnaku teemadega, mis haakuvad isejuhtivate sõidukitega. Kuigi Iseauto on välimuselt valmis, on sisulise poole pealt veel palju teha ja võtta kasutusele uusi tehnoloogiaid, mis pole veel seda tüüpi sõidukitele jõudnud.

Näiteks on siiamaani sellistel isejuhtivatel, nn viimase miili sõidukitel probleemiks ümbruse korrektne tajumine ning selle põhjal mõistlike ja turvaliste juhtimisotsuste tegemine. Heaks näiteks on eelmise aasta sügisel Kadriorus toimetanud prantsuse isejuhtiva viimase miili bussi Navya käitumine: Navya lasi signaali langevatele puulehtedele, takerdus liikumisel, kui olid mobiiside probleemid, ja kaotas oma lokalisatsiooni, kui algne suvel tehtud kaart hakkas sügisel raagus puude tõttu liiga palju reaalsusest erinema. Need probleemid ei ole triviaalsed ning nõuavad keerukaid algoritme ja katsetusi.

Väga oluline on turvalisus, kuna tegu on täismõõdus sõidukiga: kui tehisintellekt teeb vigu või lasevad turvaaugud küberpätid auto kallale, võib juhtuda fataalsete tagajärgedega õnnetusi. Seetõttu pööramegi turvalisusele, sh küberturvalisusele, suurt tähelepanu. Siin aitab meid palju Florida Polütehnilise Ülikooliga tehtav koostöö, mis on edukalt käivitunud tänu Raivo Selli mullusele pooleaastasele teadlasvahetusele USA-s Floridas ja Lõuna-Carolinas. Täname siinkohal BAFF-i (Balti-Ameerika Vabaduse Fond), kes selle teadlasvahetuse võimalikuks tegi ja kaudselt koostöö käivitumise taga ka on.

Floridasse jättis Sell Iseauto 3D-prinditud mudeli koos vastavate andurite ja arvutiga ning sealsed tudengid arendavad just turvalisuse tõstmise metoodikaid ja simulatsioone, mida me oma sõidukil Eestis katsetame. Lisaks välispartneritele on Iseauto projektis olnud suureks abiks hea nõuga, eriti projekti algusetapis, Eesti ettevõtted Starship Technologies, High Mobility, Tesla rent, Bolt ning Tartu Ülikool.

Iseauto kõrval on arenduses ka uus huvitav projekt RetroEV, kus soovime lisaks retroauto elektrifitseerimisele rakendada sõidukil uusi isejuhtivaid funktsioone, mis erinevad Iseauto omadest. Sellega saame tuua isejuhtivad funktsioonid kättesaadavamaks ka tavainimestele ja näidata, kuidas on võimalik neid kasvõi enda isiklikule autole paigaldada.

Kuhu me tahame jõuda?

Autonoomsete sõidukite uurimisgrupi roll ja eesmärk on tegeleda teemadega, mis on olulised ühiskonnale ja väljakutseks ettevõtetele nii Eestis kui ka maailmas. Olulised teemad on isejuhtivate sõidukite turvalisus, kuidas suhestuvad isejuhtivad sõidukid ja tehisintellekt inimesega tulevikus ning kes ja kuidas teeb kriitilisi otsuseid. Mis saab kogutud andmetega – kas on tagatud privaatsus ja küberturvalisus, millised on meie liikuvuse lahendused 10 aasta pärast, kas meil on ostetud teenusepakkujalt liikuvuse pakketteenus, nagu praegu interneti ja mobiilipakett, ning me ei oma enam ise autosid? Millised on probleemid, mis vajavad siis lahendusi?

Juba praegu on olemas demolahendused, kus inimene paneb paika, kuhu ja mis ajaks ta soovib jõuda, ning süsteem leiab erinevatest sõiduvahenditest, sh erasõidukid, tõukerattad, isejuhtivad sõidukid jne, loogilise jada, mis on kõige efektiivsem, odavam või mugavam. Sellist teenust nimetatakse Mobility as a Service ehk MaaS.

Ülikool on siin teenäitajaks ja kõige uuemaid tehnoloogiaid tahame kindlasti katsetada kõigepealt TalTechi targas linnakus, kus meie tudengid on esimesed, kes uutest tehnoloogiatest kasu saavad, aga ka nende arendusse ja eksperimentidesse ise panustavad.

TalTech RetroEV väike Ameerika sportauto, mis ootab elektrifitseerimist ja tarkuse lisamist.

Loe rohkem:
Autonoomsete sõidukite uurimisgrupi koduleht https://autolab.taltech.ee