Uutinen 21.12.2017

Autonomisten ajoneuvojen etäohjausjärjestelmää kehitetään ihmisen roolia unohtamatta

Vaikka automaattiset ajoneuvot yleistyvät, liikenteen turvallisuuden, luotettavuuden ja vastuukysymysten takia ihmisen toiminta on edelleen välttämätöntä. Esimerkiksi autonomisen ajoneuvon hätäpysäytys etänä tulee olla mahdollista. Tämä on yksi teema, johon ROBUSTA (Remote Operated BUS Technology & Automation) –tutkimushanke keskittyy.

Tutkimushanketta koordinoi Metropolia Ammattikorkeakoulu, jonka lehtori ja ROBUSTAn projektipäällikkö Olli Alm avaa haastattelussa niin tutkimushanketta kuin autonomisten ajoneuvojen toimintakenttää yleisesti.

Mikä on ROBUSTA-hankkeen tutkimusviitekehys?

ROBUSTA tarkastelee autonomisia kulkuneuvoja, erityisesti busseja, jotka tukevat liikkumista kotiovelta runkoliikenteen eri vaihtoehtoihin. Liikenteen kokonaisinfrastruktuurin ja kustannussäästöjen osalta tavoitteena on, että ajoneuvosta poistetaan kuski, minkä Suomen laki mahdollistaakin, ja siirretään tämä vastuullinen henkilö valvomaan etänä liikennettä.

Turvallisuuden takaamiseksi autonomisessa liikenteessä tulee yhteensovittaa reaaliaikainen, luotettava video- ja sensoriyhteys ajoneuvoon sekä ajoneuvon etähallinta. Kokonaisuuden tulee palvella etävalvomoa, jotta verkon kautta välitettävä ajoneuvoa ja muuta liikennettä koskeva informaatio on etävalvojan ja etäkuskin käytettävissä.

Vuoden 2018 loppuun asti kestävässä tutkimushankkeessa teknologiaa kehitetään ja testataan todellisissa liikenneolosuhteissa niin Helsingissä, Espoossa kuin Tampereella.

Mitkä ovat keskeisimmät haasteet autonomisten ajoneuvojen yleistymisessä?

Henkilöautojen osalta autonomisen ajamisen yleistyminen etenee varmemmin, mitä takaavat mm. Googlen, Uberin ja Teslan tekemä kehitystyö. Henkilöautossa ajamisesta vastuussa oleva henkilö tulee olemaan auton sisällä, ja autonomisuus etenee asteittain. Erityistilanteissa kuski voi ottaa kontrollin, mikä on ensiarvoista, sillä kaikki liikenteessä eivät aina toimi liikennesääntöjen mukaan.

Autonomiset bussien osalta tilanne on täysin erilainen. Jos tavoite on poistaa vastuullinen henkilö pois bussista, niin kaikkien sensorien ja auton luotettavuuden pitää olla täysin eri tasolla kuin henkilöautossa. Kaiken pitää toimia varmasti.

Etävalvonnan osalta suurin haaste on luotettava verkko. Verkon tulee toimia tasaisella nopeudella ja toimintavarmuudella kattavasti. Tähän tarvitaan priorisoitu kaistaliikenne, jotta ei synny tilannetta, jossa esimerkiksi matkustajien YouTube-videoiden katsominen syö kriittiseen tiedonsiirtoon varatun kaistan.

Mikä on tutkimushankkeen tavoite?

ROBUSTA pyrkii mahdollistamaan autonomisten ajoneuvojen nopeamman käyttöönoton osana älykkäitä liikennejärjestelmiä. Tavoitteena on kehittää käyttäjäystävällinen, luotettava ja turvallinen autonomisen last-mile-bussin etäohjausjärjestelmä, joka takaa bussin tilapäisen etäohjauksen vaikeissa liikennetilanteissa.

Etäohjauksesta vastaa aina ihminen. Etävalvomossa työskentelevän henkilön tulee hyvin nopeasti ottaa erikoistilanne haltuun. Autonomisen ajoneuvon välittämän tiedon valossa etäkuski tekee tarvittavat ratkaisut sujuvan ja turvallisen liikenteen varmistamiseksi. Tilanteet voivat olla etäkuskille haastavia, sillä ne tulevat eteen hetkessä. Etäkontrollin ottava henkilö istuu toimistoympäristössään, mutta hänen on pystyttävä reagoimaan tilanteeseen niin kuin hän istuisi ao. ajoneuvon ratissa.

Mihin ongelmaan tutkimushankkeella haetaan ratkaisua?

Keskeisin teema on luotettavan etäohjauksen varmistaminen, johon liittyvät kysymykset, mitä tietoa ajoneuvosta tulisi etävalvomoon välittää, ja miten videokamerat ja sensorit tukevat optimaalisesti valvontaa sekä tarvittaessa etäohjausta.

Teknologisia ratkaisuja on markkinoilla paljon, mutta haasteena on esimerkiksi välittää korkealaatuista videokuvaa verkon yli mahdollisimman alhaisella latenssilla, tässä yhteydessä maksimissaan noin 100 millisekunnin viivettä. Videokuvan viivästyessä etäkuskien tekemien virheiden todennäköisyys kasvaa. Luotettava monitorointi, jonka kautta pystytään autonomista ajoneuvoa kontrolloimaan, on suuri teknologinen haaste.

Mitä toimijoita tutkimushankkeessa on mukana ja mikä on kunkin toimija rooli?

ROBUSTA-hankkeen koordinoinnista vastaa Metropolia. Tutkimusorganisaatioina hankkeessa ovat mukana Metropolia ja Demos Helsinki. Demoksen rooli hankkeessa on matkustajien ja etävalvojan käyttäjäkokemusten tarkastelu, ja Metropolia on monipuolisesti mukana tutkimus- ja kehittämistyössä kaikkien kumppaneiden kanssa.

Hankkeen yrityskumppaneina ovat Nokia, Fleetonomy, Flou, Infotripla ja Nodeon. Nokia ratkoo verkon operointiin liittyviä kysymyksiä, kuten miten kattava verkkoinfrastruktuuri ja luotettava etäohjaus voidaan taata 4G- ja 5G-verkoissa. Nodeon puolestaan tarkastelee sovellusarkkitehtuurin mallinnusta ja varsinaisen ohjaintuotteen määrittelyä, kun taas Fleetonomy operoi simulaatioiden ja dronejen parissa rakentaen ratkaisuja etäohjaukseen ja etämonitorointiin, tarjoten visualisoitua ja 3D-tietoa autonomisesta ajoneuvosta ja auton ympäristöstä (rakennukset, esteet, tiestö, muu liikenne) etävalvojalle.

Flow tutkii liikennevirtauksia ja liikenneinfrastruktuuria sekä määrittää skenaarioita tulevaisuudesta autonomisten kulkuneuvojen roolista osana muuta liikennettä. Liikennevirtausten ymmärtäminen edistää mm. ruuhkien vähentymistä, kun autot ajavat jonossa optimaalisesti ns. vihreässä aallossa.

Infotripla mallintaa ja määrittää ympäristöstä tulevaa metatietoa ts. tietoa, mitä autonomisen kulkuneuvon pitäisi tietää ja hyödyntää ympäristöstään. Yksi sovellusalue tästä on liikennemerkit. Tavoitteena on, että liikennemerkkien sisältämä informaatio ei ole pelkästään visuaalista, vaan myös metatiedon avulla haltuun otettavissa. Metatietomalleja esim. kaduista on olemassa, mutta jatkotyöstämistä tarvitaan, jotta voidaan määritellä, millä tarkkuustasolla tämä tieto tulisi tarjota autonomisille kulkuneuvoille.

Mitkä ovat tutkimushankkeen keskeiset tutkimustulokset?

ROBUSTAn tavoitteena on tarjota olennaista teknologista lisätietoa seuraaviin luotettavaan etäohjaukseen liittyviin kysymyksiin: 1) Miten voidaan parhaiten aistia autonomisen kulkuneuvon ympäristöä, 2) Mikä teknologia takaa luotettavan tiedonvälityksen etävalvomoon asetelmassa, jossa autonomisia busseja on useita, jopa satoja liikenteessä 3) Miten tieto esitetään etäluennasta vastaavasta henkilölle niin, että hän voi luotettavasti aistia sekä bussin ympäristöä että matkustamon tilannetta.

Vaikka ROBUSTAn erityisfokuksessa on bussi, tutkimustulokset palvelevat myös muita etäohjattavia kohteita, esim. koptereita ja laajassa mittakaavassa myös teollisuusautomaatiorobotteja.

Metropoliassa tehty matkustajien käyttäjäkokemukseen liittyvä tutkimus on osoittanut, että autonomiseen teknologiaan luotetaan suhteellisen hyvin. Uuden omaksumisessa on kuitenkin omat haasteensa. Miten matkustaja esimerkiksi kokee kun syksyisenä, pimeänä ja sateisena iltana bussipysäkille lipuu kuskiton autonominen kulkuneuvo, jonka ovet avautuvat. Uskaltaako hän mennä sisään?

Käyttökokemus voi tuntua turvattomalta ilman kuskia, mutta tila on haasteellinen myös sosiaalisesti. Kokeilubussi, jossa on kuusi istuma- ja kuusi seisomapaikkaa, on pieni, ja osa matkustajista kaipaakin omaa tilaa enemmän.

Matkustajien turvallisuuden tunnetta voidaan edistää mm. tuomalla etävalvojan läsnäolo jollakin tavalla esille matkustamossa. Tämä voi tapahtua esim. näytön tai kameran välityksellä tai tuomalla vaikkapa valvojaa vastaava robotti matkustamoon. Tarkkailun tunne rauhoittaa, sillä näin matkustajille tulee tunne kontrolloidusta ympäristöstä. Tähän tematiikkaan liittyen ROBUSTA-hankkeessa kehitetään ratkaisuja, joilla autonomisen ajoneuvon matkustamosta tehdään viihtyisä ja turvallisen oloinen.

Lisää tutkimushankkeen tuloksia on esillä hankkeen teknologiaseminaarissa, joka järjestetään 22.1.2018 klo 9-12 Espoossa, Metropolian Leppävaaran yksikössä.

Mitkä seikat autonomisiin ajoneuvoihin liittyvän teknologian osalta kehittyvät eniten?

Yksi teknologinen kehitysalue ovat havaitsemiseen liittyvät sensorit, jolla taataan parempi esteiden havaitseminen ja auton kulun reitityksen vakauttaminen.

Suurin teknologiaharppaus on kuitenkin uuden sukupuolen neuroverkot ja niiden myötä kehittyneet deep learning -teknologiat. Autonomisten ajoneuvojen osalta tämä tarkoittaa sitä, että teknologia mahdollistaa hyvin tarkan hahmon tunnustuksen reaaliajassa. Esimerkiksi autossa on kamera, joka tunnistaa 20 metrin päästä polkupyöräilijän, joka liikkuu vasemmalta oikealle. Näin videosignaalin lisäksi siirretään pieni määrä metatietoa, joka on jo valmiiksi tulkittu, valvomoon.

Tulevaisuudessa autonomiset kulkuneuvot rakentavat monimutkaisempia päättelyketjuja siitä, miten eri tilanteissa tulisi toimia. Autonomisen kulkuneuvon toiminta ja teot tulevat entistä hienovaraisemmiksi kun sensori- ja hahmotunnistusteknologia kehittävät. Tämä kehitys tulee näkymään myös perusautoissa, jotka jo nyt sisältävät autonomiseen ajamiseen liittyvää teknologiaa.

Mitkä seikat jäävät tämän tutkimushankkeen ulkopuolelle, joita tulisi tarkastella tulevaisuudessa?

On paljon asioita, joihin tarvitaan lisätutkimusta ja tähän liittyen Metropoliassakin on käynnissä useita autonomisiin ajoneuvoihin liittyviä hankkeita.

Koska suomalaiset kokeilut ovat olleet verrattain pienimuotoisia, ei todellisiin skenaarioihin olla päästy vielä käsiksi. Isomman mittakaavan kokeilut ovat tarpeen, jotta todenmukaisesti nähdään, mitä autonomiset ajoneuvot tarkoittavat esim. Kaupunkiliikenteessä.

Tällä hetkellä autonomisten ajoneuvojen teknologia kehittyy hurjin harppauksin ja olemme varmasti nyt hype-käyrän aallon harjalla. Autonomisten ajoneuvojen yleistymiseen menee toki aikaa, mutta tällä hetkellä emme pysty ennustamaan, mitä kaikkea tulevaisuudessa tapahtuu.

Oman mielenkiintoisen osa-alueen liikenteen automaatiossa muodostavat henkilökohtaiset kuljettimet (potkulaudat, sähköpyörät, jne.), jolloin last-mile-liikenteen rinnalla käytetään useita kulkuneuvoja. Meillä voi tulevaisuudessa olla hyvinkin erityyppisiä kuljetusratkaisuja eri kohderyhmille. Esimerkiksi ikääntyneille voidaan tarjota rauhallisia kaupunki- ja palvelulinjoja, kun taas työmatkaliikenne on kombinaatio henkilökohtaisia kuljettimia ja muita vaihtoehtoja. Erilaisten liikkumisskenaarioiden kirjo voi olla hyvinkin laaja, ja automatisoidut bussit saattavat olla vain yksi osa tätä kokonaisuutta.

Lisätietoja

Olli Alm, lehtori, ROBUSTA-projektipäällikkö
Metropolia
olli.alm (at) metropolia.fi
+358 40 748 3354

http://www.robusta.fi/

Hankkeen teknologiaseminaari 22.1.2018 klo 9-12

Espoo, Metropolian Leppävaaran yksikkö