Robottiautot tulevat – olemmeko valmiita?

Matti Kutila_Citroen_01072016Robottiautot ja liikenteen automaatio ovat vuoden 2016 suurin innovaatio – vai onko kyseessä sittenkin pitkän ajan evoluutiopolku, joka on vain saanut normaalia enemmän huomiota? Autotekniikka mullistuu – mutta miten ja kuinka se vaikuttaa liikkumiseen?

Suomessa lumisateella ja jäällä 24/7 kulkevat ajoneuvot ovat vasta haavekuva – tekniikka vaatii vielä kehitystä. Nykyisillä asetuksilla automaattiohjattava ajoneuvo ei menisi Pariisin ruuhkaiseen ja monikaistaiseen liikenneympyrään saati pääsisi sieltä ulos.

Liikenteen automaatio on nyt kuuluisan Gartnerin hype-käyrän huipulla, josta alkaa tasainen luisu alaspäin ja tasaantuminen, jolloin automaattitoiminnot askel kerrallaan siirtyvät ajamisen avustamisesta sen herraksi.

Robottiautojen kehitys alkoi jo 35 vuotta sitten

Vaikka media heräsikin Googlen voimakkaisiin panostuksiin robottiautoilun saralla 5 vuotta sitten, on automaatiokehityksen siemenet kylvetty jo kauan ennen sitä. Mercedes Benz esitteli ensimmäisen automaattisesti kulkevan auton vuonna 1980 pohjautuen sen ajan teknologiaan. Isoin lähtölaukaus kuitenkin tapahtui Pentagonin järjestämissä DARPA Grand Challenge -kilpailuissa vuosina 2004 – 2007. Myös Googlen kehitystiimien runko muodostuu aikanaan niihin osallistuneista ja hyvin menestyneistä yliopistotiimeistä.

Euroopan autoteollisuus on tuonut markkinoille sarjan aktiivisia elektroniikkaan perustuvia turvajärjestelmiä aina 90-luvun alusta lähtien. Itse olemme olleet EU-hankkeiden kautta aitiopaikalla seuraamassa tätä kehitystä, ja nyt markkinoille tulevia automaattisia toiminnallisuuksia voidaan pitää aktiivisten turvajärjestelmien seuraavana sukupolvena. Automaation kehitys ei siis käynnistynyt 5 vuotta sitten vaan 35 vuotta sitten.

Vaikeat keliolosuhteet hankalia

Maailma ei ole valmis autoteollisuuden, liikenneviranomaisten ja julkisten rahoittajien monien miljardien tuotekehitysponnistuksista huolimatta. Itse asiassa nykyisellään esitellyt täysautomaattiset ajoneuvot ovat hyvinkin alkeellisia. Ne pystyvät liikkumaan 50 km/h alueilla, joissa on tarkka kartta ja aurinkoinen sää. Suomessa lumisateella ja jäällä 24/7 kulkevat ajoneuvot ovat vasta haavekuva jossain 10 vuoden horisontissa.

Nykyiset anturilähteet eivät ole riittävän luotettavia vaikeissa keliolosuhteissa eikä autojen aivokapasiteetin kyky ymmärtää erilaisia ja muuttuvia liikennetilanteita ole lähelläkään ihmisaivojen kykyä. Vasta nyt ollaan kuulo- ja puheaistien asentamisessa, kiitos ajoneuvojen keskinäisen tietojenvaihdon. Tarve liikenteen automaatiolle on kuitenkin ilmeinen, mutta tekniikka vaatii kehitystä. On oikea tutkijan unelma päästä päivittäin kehittämään autoa, josta suuri yleisö ei tiedä vasta kuin murusia.

Sekaliikenne oma haasteensa

Automaattiautojen yleistymisen on usein sanottu parantavan liikenteen turvallisuutta – poistavathan ne onnettomuuksien yhden tekijän, nimittäin sen inhimillisen virheen. Lisäksi liikenteen sujuvuuden odotetaan paranevan, kun automaattiset ajoneuvot voivat ajaa lähempänä toisiaan kuin ihmiskuljettajien ajamat autot. Lisäksi automaattiautot voivat helpottaa sellaisten ihmisten liikkumista, jotka eivät syystä tai toisesta voi tai halua ajaa itse autoa.

Kuten olemme saaneet tässä viime viikkoina lukea, turvallisuus voi toki parantua, mutta kaikkea automaattiautokaan ei hallitse. Yksi valitettava kuolonkolari on jo tapahtunut, kun automaattiohjauksessa olleen auton havainnointijärjestelmä ei tunnistanut edessä olevaa estettä. Lisäksi suuri haaste turvallisuusmielessä on se, että automaattiautot eivät liiku liikenteessä vain kaltaistensa kanssa – vaan sekaliikenteessä tavallisten autojen ja kevyen liikenteen kanssa.

Myös liikenteen sujuvuuden paranemiseen tarvitaan autojen automatisoinnin lisäksi autojen ”keskustelemista” keskenään. Ei riitä, että automaattiauto seuraa vain edellä ajavaa ja reagoi sen liikkeisiin. Seuraahan hyvä kokenut kuljettajakin liikennettä kauempaa edellä ja pystyy sitä kautta ennakoimaan edellä olevia tilanteita paremmin. Ihmiskuljettaja on vielä nykyisin joustavampi kuin automaattiauto.

Mitä seuraavaksi?

Automaattiautojen tekninen kehitystyö jatkuu, ja tarvittavien komponenttien hinnat laskevat.

Erilaiset kokeilut yleistyvät vähitellen, ja niistä saadaan hyvää aineistoa tarkentamaan vaikutusarviointia. Vaikutuksia voikin tässä vaiheessa vain ennakoida – melkeinpä kummankin ääripään skenaariot ovat mahdollisia. Kehitystyössä ja tutkimuksessa mukana oleminen onkin tärkeää.

Komponentteja on kehitetty älykkäisiin autoihin jo 30 vuotta, ja niitä kehitetään seuraavatkin 30 vuotta. Haasteita siis riittää vielä vuosikymmeniksi eteenpäin. Edellinen komponenttisukupolvi halpenee ja uudet piirteet aloittavat kalliimman hintaluokan autossa. Tai sitten olemme väärässä ja perinteinen autoteollisuus menettää otteensa ja autobrändejä tulevaisuudessa ovatkin Baidu, Google, Apple, Tesla jne. Ehkä ne jopa tekevät autot uudella periaatteella toimittamalla asiakkaalle sarjan komponentteja, joista voi itse kasata autonsa ohjeita seuraten huonekaluteollisuuden tapaan ja ohjelmistot myydään kuukausimaksulla erikseen. Mene ja tiedä.

Varma asia on kuitenkin, että liikennefilosofia tulee muuttumaan. Meillä on sekaliikennettä, jossa on mm. perinteisiä autoja, automaattisia sellaisia, enemmän ja vähemmän automaattisia kevytkulkuneuvoja (esim. tasapainolaudat) ja joukkoliikennettä. Tämä tekee liikenneympäristöstä erittäin monimutkaisen. Muutosten ymmärtämiseksi ja tuotekehityksen suuntaamiseksi oikein tarvitaan erilaisia kenttäkokeiluja (mm. moottoritie, kaupunki, verkottunut ympäristö, suljettu alue, risteys, talviolosuhteet, rekat, henkilöautot).

Liikenneinfran rakentaminen ja ylläpito sekä autojen T&K-työ on kallista ja aikaa vievää työtä. Kenttäkokeilujen kautta voidaan huomattavasti pienentää mahdollisuutta vääristä ja turhista investointipäätöksistä. Kokeilut tarjoavat paitsi mahdollisuuden vaikutusten arviointiin ja yritysten T&K-työn tukemiseen, ne ovat myös hyvä kanava kertoa suurelle yleisölle, mitä automaattiliikenne on käytännössä ja siten estää väärien mielikuvien syntyä. Automaattiautoja ei kehitetä insinöörien eikä viranomaisten tarpeisiin, vaan ihmisten liikkumisen sujuvoittamiseksi.

Merja Penttinen

Hyvää kesää toivottaen,

Matti Kutila, erikoistutkija & Merja Penttinen, tutkimustiimin vetäjä

 

 

Kesäblogi: 10 nerokasta kesävinkkiä

Lue tarina Teppo Teknikon kesäpäivästä ja ota haltuun VTT:n innovaatiot.

On varhainen heinäkuun aamu ja Teppo Teknikko on pakannut autonsa valmiiksi mökkireissua varten. Hän on päättänyt nauttia lämpimästä kesäpäivästä täysin siemauksin. Matka Espoosta ulkosaaristoon taittuu kolmessa tunnissa.

Ympäristötietoinen Teppo käyttää UPM BioVerno -dieselillä kulkevaa autoa, jonka on todettu alentavan liikenteen lähipäästöjä merkittävästi. Korkealaatuinen polttoaine valmistetaan selluntuotannon tähteestä mäntyöljystä eikä tuotannossa käytetä ravinnoksi soveltuvia raaka-aineita.

Taittaessaan viimeisiä mökkitien mutkia huomaa Teppo puhelimeensa ilmestyneen uuden twiitin: ”Kukille vettä.” Jopas sattui osuvasti. Tepolla on mökillä twiittaavat kukkaruukut, jotka ilmoittavat kastelutarpeesta. Näin hieman kokematonkin viherpeukalo onnistuu pitämään kukat virkeinä. VTT:n kehittämä twiittaava ja biohajoava kukkaruukku on myös edullinen.

Kasteltuaan mökkipihan kukat huomaa Teppo kaipaavansa itsekin pientä virkistystä ja ottaa kylmälaukusta oluen. Kyseessä ei kuitenkaan ole ihan tavallinen markettiolut. Ahvenanmaan eteläpuolella 1840-luvulla uponneesta laivan hylystä löydettiin viisi olutpulloa, joiden koostumuksen VTT on perusteellisesti analysoinut. Vanhasta oluesta kehitetty uusi versio maistuu terassilla erityisen hyvältä.

Teppo suuntaa metsäretkelle pienen virkistystauon jälkeen. Hän päättää ensin testata puhelimen yhteyden VTT:n kehittämän Mobiilimittari.fi-sovelluksen avulla, jolla voi mitata mobiililaajakaistan tarjoamaa käytännön internetnopeutta. Kännykkä on aina hyvä olla toiminnassa.

Metsästä löytyy valtava mustikkamätäs ja Teppo on innoissaan. Mustikoita on niin paljon, että niistä riittää varmasti koko talveksi. Teppo tuntee mustikoiden terveysvaikutukset ja muistaa lukeneensa menetelmistä, joilla välipalatuotteiden ravintosisältöä voidaan parantaa mustikan puristekakulla. VTT on kehittänyt ja patentoinut valmistustavan, jonka avulla voidaan korvata mustikkamuffinssin marjat mustikan puristekakulla. Tämän ansiosta tuotteen 6 %:n kuitupitoisuus saavutetaan helposti ilman, että tuotteen maku, tuoksu ja rakenne heikkenevät.

liikahikoilu

Antoisa metsäretki ja tarpominen ovat nostaneet hien Tepon otsalle. VTT:n kehittämä hoitolaite liikahikoiluun olisi Tepolle erittäin tarpeellinen. Helppokäyttöisen, kevyen ja kannettavan laitteen lääkeaineena toimii vesi. Laitteen toiminta perustuu iontoforeesiin, jossa sähkökentän avulla liikutetaan varautuneita hiukkasia ihon sisään.

Nyt Teppo päättää kuitenkin lämmittää saunan ja pestä hiet pois pulahtamalla mereen. Lämmityksessä Teppo käyttää koivua, jolloin puun lisäyksiä ei tarvitse tehdä niin useasti kuin muilla puulajeilla. Koivu on painavaa puuta ja sen lämpöarvo tilavuutta kohden on suurempi kuin esimerkiksi havupuilla.

Merivesi on lämmennyt aurinkoisen alkukesän ansiosta nopeasti. Aamulla Tepon tekemän sinilevätestin perusteella vesi on kuitenkin puhdasta. VTT:n ja Turun yliopiston yhteistyönä kehittämä sinilevätesti on biohajoava ja edullinen. Testiin tarvitaan vain muutama pisara vettä ja tulos on valmis vartissa.

Saunan jälkeen Tepolla on hurjan kova nälkä. Laukussa on mukana makkarapaketti ja hedelmäsalaattia, mutta Teppo ei ole aivan varma, onko edellispäivänä tehty hedelmäsalaatti vielä syötävää. Hän päättää testata ruuan laadun anturin avulla ja toteaa, että syötävää on. VTT:n kehittämä anturi havaitsee elintarvikkeiden pilaantumisesta johtuvan, pakkauksen ilmatilaan muodostuvan etanolin. Etanoli on hiilidioksidin ohella pilkottujen tuoreiden hedelmien pääasiallinen haihtuva pilaantumistuote.

Teppo haluaa osaltaan vähentää haitallisten päästöjen määrää ja kierrättää olutpullon lasikeräykseen ja ruokailusta aiheutuneet tähteet biojätteeseen. Jos hän olisi heittänyt kaikki jätteet sekajätteeseen, ei niitä olisi voitu hyödyntää vaan ne olisivat päätyneet kaatopaikalle.

Kesäpäivä on ollut aurinkoinen ja onnistunut. Päivä on myös sisältynyt monta nerokasta vinkkiä, jotka ovat helpottaneet lomalaisen arkea. Mitä muita kesäisiä teknologioita voisi vielä olla?

Kysyimme VTT:n tutkijalta Helena Hennolta, mitä muita hyödyllisiä ja hauskoja kesäisiä teknologioita voisi kehittää. Miltä kuulostaisi esimerkiksi suuri hellehattu, jossa olisi aurinkopaneeleita ja mahdollisuus ladata kännykkä, sekä aurinkorasva, joka alkaisi kihelmöidä, kun auringossa on ollut liian kauan?

Osa tuotteista ei ole vielä kaupoista saatavilla, mutta kaikki ovat VTT:n kehittämiä teknologioita.

VTT:n blogi toivottaa hyvää kesää! Kesän aikana löydät VTT-aiheista luettavaa internetsivuiltamme ja teknologialehti Impulssista.

A midsummer story: 10 ingenious summer tips

Read the story of Tony Technician’s summer day and make use of VTT’s latest innovations.

It is an early July morning and Tony Technician has packed his car ready for a trip to his summer cottage. He is determined to enjoy the warm summer day to the fullest. The drive from Espoo to the cottage in the archipelago takes about three hours.

Environmentally friendly Tony has a car that uses UPM BioVerno diesel, generating significantly reduced transport emissions. High-quality fuel is produced from cellulose waste pine oil obtained as a side-stream from cellulose production, and raw materials suitable for nutrition are not used in production.

Tony is driving the last curves of the cottage road when he notices a new tweet in his cell phone: “Water the flowers”. Luckily he is nearly there. Tony has flower pots that tweet when the flowers in his cottage need watering. Even unexperienced green thumbs can make flowers flourish with this invention. The flower pot invented by VTT can not only tweet but is also biodegradable and cheap.

After watering the flowers, Tony needs some refreshment himself and takes a beer from the cooler. However, this beer is not some basic lager. Five beer bottles were found from the wreck of a ship that sank in the 1840s to the south of Åland. VTT has carefully analysed the contents of these bottles. A new version developed from the old beer tastes especially good today on the terrace.

After a little refreshment, Tony is ready for a trip to the forest. First he decides to test the mobile connection with an application developed by VTT. Broadband speed can be measured with an application called mobiilimittari.fi. It is always good to have a mobile phone that is working up and running.

Tony is pleased to find lot of blueberries in the forest. There are so many that they will be enough for the winter. Tony knows that blueberries are extremely healthy and remembers reading an article about a technology developed by VTT that can be used to improve the content of muffin snacks with “press cake”. VTT has developed and patented a process with which blueberry muffin berries can be replaced with blueberry “press cake”. Because of this, the 6% fibre concentration can easily be achieved without damaging the taste, smell or structure.

The successful forest trip and berry-gathering have made Tony start sweating. Now he needs to use the treatment device for excessive sweating developed by VTT. This easy-to-use, light and portable device utilizes water as the active substance. Operation of the device is based on iontophoresis, a technique used to introduce charged particles into the skin by applying a local electric current.

This time Tony decides to warm up the sauna and take a dip in the sea to wash the sweat away. He uses birch when warming up the sauna, because its high density means that additions are needed less often than when using other tree species. Its heat of combustion per volume is higher than for example with coniferous trees.

The sea water has warmed quickly due to the warm summer. Tony tested the amount of blue-green algae in the sea water in the morning and the water should be clean. The blue-green algae testing kit developed by VTT and the University of Turku is biodegradable and cheap. Only a few drops of water are needed to reveal the result in 15 minutes.

After the sauna Tony is really hungry. He has a package of sausages and fruit salad in the bag but he is not sure whether the salad, made the day before, is still safe to eat. He decides to test the quality of the food with a sensor and notices that it’s all fine. VTT has developed a sensor that detects ethanol in the headspace of a food package. Ethanol, in addition to carbon dioxide, was found to be the main volatile spoilage metabolite in fresh-cut fruit.

Tony wants to help reduce harmful emissions and recycles the beer bottle into waste glass and leftovers into organic household waste. Waste thrown into unsorted waste can’t be recycled but ends up on the scrapheap.

Tony’s summer day has been sunny and successful. The day has also been full of ingenious tips that ease holiday maker’s everyday life. What other summer technologies could there be?

We asked VTT’s researcher Helena Henno for ideas on useful and fun technologies for the summer. How about a sunhat with built-in solar panels to charge a cell phone or sun lotion causing a tingling sensation when you are exposed to UV-radiation for too long?

Some of the products mentioned are not yet available for purchase, but all are technologies developed by VTT.

VTT Blog wishes you a happy summer! During summer, you find VTT-related topics to read at Impulse, VTT’s technology magazine, and at our website.