Mehaanik versus automaatik

Vanasti olid mehhanismid peamiselt mehaanilised, kellast tööpingi ja vedurini. Näiteks 50-liikmeline büroo, mis konstrueeris seadmeid ehitusmaterjalide tööstusele, sai hakkama üheainsa tubli elektrikuga, kes projekteeris mehaanilistele seadmetele elektriajamid ja automaatika. Elektrikonstruktor oli Vello Valm.

Tiit Tiidemann,
mehaanikainsener, koolitaja

1960. aastatel tuli masinaehituslik hüdraulika, mis tegi terved perekonnad tõste- ja teisaldusmasinaid kompaktseks ja käepäraseks. Samas büroos spetsialiseerus hüdraulikat projekteerima Kalju Sipp. Eesti tasemel oli aga kõige kõvem mees Eesti Talleksi peakonstruktor Heikki Viirok. Uued majandussuhted killustasid need tootmisharud ja lagundasid bürood. Tulid uudsed elektriajamid, nt tööpinkidesse, mis sujuvalt muudetava kiiruse ja programmeeritava juhtimisautomaatikaga lihtsustasid oluliselt konstruktsioone, avardasid tehnoloogilisi võimalusi. See oli revolutsioon.
Peenmehaanika kellamehhanismidega oli aga nii, et need kadusid turult ja asendusid elektroonilistega. Vaid mõni rikas friik harrastab veel mehaanilisi poosekaid kelli, samuti nagu mõni ajab taga lampvõimendeid muusikakeskustele, mis pidavat andma seda “õiget saundi”.
Aparaatides läks vägi ja võim automaatikute kätte. Mehaanikuharidusega peenmehaanikuid hakati kutsuma “aparaadi korpustajaiks”. Tekkis mõningane hariduskriis TTÜ peenmehaanikute seas ja pääsu nähti mehhatroonikas – kus mehaanik on ühtlasi automaatik ja arvutispets. Nii mõnigi aga kahtleb, kas üks inimene saab olla hea spetsialist nii mahukatel ja kiirelt arenevatel aladel korraga. Suuremate masinate ehituses tuleb tõdeda, et masinaehitaja haridus ja kogemus siiski ruulib.

Smart car
Kaasaegses autos on kümneid arvuteid ja elektroonikasüsteeme, mis reguleerivad, jälgivad ja hoiatavad sõitjat. Loogikaarendusi 2012. aasta keskklassi auto Renault Megane Grandtour näitel (sele 1) on tehtud deviisi all, et mitte inimene ei pea kohandama end autole, vaid auto inimese järgi. Aitavad mitmesugused, sageli teistes valdkondades välja arendatud elektroonikavidinad.
Sisseehitatud satelliit-navigatsioonisüsteem võimaldab värvilisel ekraanil jälgida detailseid kaarte ja liikluspiiranguid “linnulennult”, pilku teelt oluliselt tõstmata.
Rasketes sõidutingimustes nagu libedal teel aitab elektrooniline stabiilsuskontroll koos alajuhitavuse kontrolliga masinat teel hoida.
Esituled süttivad automaatselt, kui hämardub, on laiema valgusvihuga, pöörduvad, võimaldades juhil aegsasti “nurga taha piiluda”.
Automaatne variaatorkäigukast lubab ühe puudutusega valida sobiva sõidurežiimi, mis annab sõidumugavuse, aga aitab kokku hoida ka kütust.
Kui hakkab sadama vihma, lülituvad klaasipuhastid automaatselt sisse ja reguleerivad ise töökiirust.
Manööverdamise hõlbustamiseks on esimesed ja tagumised parkimisandurid, mis annavad häälega märku, kui lähenetakse teisele autole või teisele objektile.
Taskus asuv “käed vabalt” kaart avab juhi lähenedes uksed ja lubab seejärel nupule vajutades käivitada mootori. Koos kaardiga eemaldudes lukustuvad uksed.
Mootori seiskamisel rakendub käsipidur automaatselt.
Helisüsteem on digitaalne 3D, kaheksa kõlariga, ja reguleeritav nii, et näiteks juht võib soovi korral kuulata heli, aga kaasreisijad võivad vaikuses puhata.

Lisaks saab tagaistmeid mitmel viisil madalaks lapata, juhi kõrvalistuja istme töölauaks kantida – sülearvuti aluseks. Kõrgema klassi autod sisaldavad asiseid leiutisi: auto võib sinu sisse istudes sind ära tunda ja reguleerida vastavalt istme, rooli  ja peeglid sinu isikupärasesse asendisse.
Keerukas automaatika on võidusõiduautodes, mis on reeglite kehtestajate pideva tähelepanu all (sele 2), et keegi teist üle ei kavaldaks ega suurendaks ohtu. Niikuinii mõeldakse iga hooaeg välja uusi nippe.
Ajakirjanduses (EE 24.03.11) oli uudis katseautost, mis sõidab mõtte jõul, tehtud Berliini vabaülikooli  tehisintellekti töögrupi poolt. Auto juhtimiseks pole vaja pedaale ega rooli. Juhi mõtete “lugemiseks” rakendatakse tavalist entsefalogrammi andurite komplekti. Pärast vastastikust kohanemist seostatakse biovoolud juhtimiskäskudega auto täituritele. Kui andurid püüavad kinni käsuga seotud biovoolu,  auto kiirendab-aeglustab ja pöörab rooli. Rakendus kannab nime BrainDriver.

Sõja- ja rahumeelsed robotliikurid
Kui tavamõistus enam ei noki, tuleb oma loovus koos automaatikaga appi kutsuda. Sakslastel oli aastast 1942 kaugjuhitav minitank Goliath, mis kandis 60 kg lõhkeainet ja mida sai juhtida vastase objekti, näiteks tanki, juurde ning panna plahvatama. Tanki juhiti järele lohiseva 650 m pikkuse kaabli kaudu. Aga laialdast edu ei täheldatud. Sellest ajast on tehisliikureid tehtud hoopis kõrgemal tasemel, ka hulganisti roboteid, mida saab kasutada nii hävitamiseks kui muuks otstarbeks. Piir purustamise ja positiivse toestamise vahel on sageli väike, oleneb vaid riistastikust.
Laialdasim huvi on olnud humanoidrobotite vastu (sele3), mis aga on siiski enamasti huvitavad mänguasjad. Algsed tööstusrobotid paigutati töölise asemel tööpingi ette, kus nad võtsid ruumi ja programmi vea puhul võisid ka häälestajale vastu pead virutada. Siis leiti, et roboti võib pingi juurde riputada ka “jalad ülespidi”. Käsigi võib olla rohkem kui inimesel. Nii tekkisid liinide kohale kiired “ämblikrobotid”. Inimtööline võib aga osutuda odavamaks, kuna ta kuuleb, kui pink vale häält teeb, haistab kõrbelõhna ja kontrollib visuaalselt. Tööstusrobot nõuab funktsioneerimiseks instrumente, erihaaratseid, rakiseid, etteande- ja ohutusmehhanisme, mis annab rakisekonstruktorile hulga tööd.
USA Boston Dynamics tegi kena roboti BigDog, kes on pigem tehismuul, tassimaks seljas paunades 135-kilost koormat. See ronib üle kivide ja kändude, lumehangede ja rannaliiva, ka trepist üles (sele 4). Kui ta libedal jääl kukub, ajab ta kõik neli jalga laiali ja tõuseb püsti. Video näitas efektselt, kuidas katsetaja proovis jalahoobiga teda külje pealt ümber tõugata. See ei õnnestunud. Tehismuul vaarus, astus sammu kõrvale, aga ajas jalad vastu ja jäi püsti. Sobib sõjameestele, aga miks mitte ka asendama eeslit idamaade majanduse tulevikus?

Tulevikumasinad on lõpmatult automatiseeritavad
Inimene on sada aastat juhtinud autot ka ilma automaatikavahenditeta. Saab ka nüüd hakkama, kui ta pole just puudega. Paljud tõrjuvadki automaatika saavutusi, eelistades näiteks automaatkäigukasti asemel manuaalkasti, mis suurendab juhtimismõnu. Automaatika koos kavala mehaanikaga võib aga puudega inimese puhul tema võimekust oluliselt suurendada.
Tuntud Belgia disaini ja TRIZi-põhise loovusõpetuse firma CREAX deviisiks on Loovus Innovatsiooniks (ds@creax.com). Ta tutvustab oma kodulehel (www.creax.com/newsletter.htm) sadu huvitavaid lahendusi, nagu näiteks robotiseeritud liigutusvahend, mis on ette nähtud liikumis­vaegusega inimeste elu kergendamiseks (sele 5).
Vahend haarab oma käsivartega istuva inimese ümbert ja tõstab ta püsti. Püsti­asendis on võimalik selle liikumisvahendiga eemalduda ratastoolist, liikuda ringi näiteks ostukeskuses, haarata riiuleilt asju, seista kassa ees, püstjalabaaris jne. Püstiseismist stabiliseerib mehhanism, mis on lähedane Segwayle. Kui inimene on ratastoolis, võib vahend olla ratastooli liikumisajam, vedur. Istudes voodil, võib inimene juhtpuldi abil liikumisvahendi enda juurde kutsuda. Teine arendaja propageerib eemalt juhitavat ratastooli (Robot Assist), mille saab kutsuda käimispuudega inimese auto juurde ja mis laseri abil paigutub ise õigesse kohta auto suhtes. Siia juurde minu arendusmõte: robottool võiks ju ka auto tagaluugist välja astuda, end töökorda klapitada ja siis külgukse juurde tulla. Seda mõtet ma sealt välja ei lugenud.

Tugeva käepigistusega robotkindad
Kui aga soovid väsimatut jõulist käepigistust omada, hangi robotkindad. GM ja NASA on sellised välja töötanud. Igal sõrmel on iseseisev jõuajam. Et aga asju mitte puruks pigistada, on sõrme pind survetundlik. Tugeva haardega on hea teha tööd, lihased ei väsi, midagi ei pudene käest. Sama kinnas on kasutatav humanoidroboti käes kosmoses, sealt ka NASA huvi. Igatahes on tulevik lõpmatus automatiseerimises.