Pandeemia esitab tudengvormeli tiimile topeltväljakutse

Olukord tudengivormeli võistlustega on parem kui juba korra edasilükatud Tokyo olümpiamängudega: meie meeskonnal on kaks autot peaaegu valmis ja suve lõpuks ka võistlused, kus taset demonstreerida, välja valitud. Möödunud kevadel alanud kriis sundis kahjuks eelmise võistlushooaja vahele jätma ja piirangud on kammitsenud ka seda hooaega. Kirjutab Ants Vill. 

„Eks tempo ole jah teine, tegutseme vaikselt, peame piirangutest kinni. Distantstegevusega on keeruline meeskonnavaimu hoida, aga pole hullu. Anname kõik, et aprilli alguseks (intervjuu toimumise ajal oli sinna veidi üle kahe nädala – toim) saame rattad maha panna ja autod sõitma. Loobujad on mõni olnud, tavapärasel määral,” kommenteeris Georg Kõivumägi, kel läheb tudengivormeli meeskonnas neljas hooaeg. 

Sügisel 2020 alustas praeguseks Tallinna Tehnikaülikoolis magistriõppesse jõudnud Kõivumägi enam kui 60-liikmelise ja kaht autot võistlusteks arendava meeskonna kaptenina. „Vajalikke koosolekuid, nõupidamisi tuleb üle veebi teha, see on kohmakas. Eks uue reaalsusega tuleb meil kõigil harjuda. Peamine raskus on, et kõik võtab rohkem aega, aga selles projektis on aega alati vähe olnud. Õnneks ei ole enamik sponsoreid oma toetusest loobunud, sellega oleme üsna joone peal,” nentis kapten. „Aga mis puudutab meeskonda – saame hakkama! Uued tulijad toovad värskeid ideid, palju on meil helgeid päid, ei ole otsa saanud mõistus Maarjamaal.” 

Kiirus on üleval ka taudiajal

Meie noortele inseneridele juba aastaid palju edu ja kuulsust toonud ning üliväärtuslikke kogemusi andnud tudengivormeli võistlus on seni toimunud kiire ja karmi kalendri järgi.

Sügiseti alustab meeskond, kus paljud liikmed on uustulnukad, uue vormelimudeli arendamist pea nullist, pagasiks „vanade“ tegijate kogemus ja enda südikus. Kevadeks peab sõitev auto (viimastel aegadel juba kaks autot – elektrivormel ja elektriline juhita sõitev vormel) olema sõidukorras, et panna suvel erinevates maailmanurkades oma paremus maksma. 

Elutempo meenutab eduka idufirma tegevust: päeval auditooriumid ja laborid-praktikumid, ülejäänud vaba aeg ja tihti ka osa uneajast kulub projekteerimisele, programmeerimisele ja autoosade oma kätega valmistamisele. 

Meeskond, mis koosneb peamisel Tallinna Tehnikaülikooli ja Tallinna Tehnikakõrgkooli tudengitest, peab autod välja mõtlema, valmis ehitama ja nende kohta ka kuluaruande tegema. Seejärel tuleb võistlustel tõestada oma kuluaruannete ja konstruktsioonilahenduste paikapidavust valdkonna parimaile spetsialistidele, näiteks ja sealhulgas F1 inseneridele. Ja alles siis saab minna rajale neid lahendusi ka n-ö maastikul tõestama. 

Tudengivormel (Formula Student, FS) on väga nõudlik ala ja parim koolitus tulevastele inseneridele, luues põnevad perspektiivid edaspidiseks inseneri-, aga ka juhtivtöö alal, seda on meeskondade liikmed Inseneeriale paljude hooaegade vältel kinnitanud.

Eelmisest kevadest saadik on aga kõik kulgenud hoopis teises tempos. Kui hooaja 2018/2019 vormelid (tol aastal ka esimest korda isesõitev mudel) said valmis, tutvustati neid avalikkusele ja nendega nopiti võistlustel ka edupunkte. Hooaeg 2019/2020 jooksis kevadel täiest ummikusse: autod olid hoolimata pandeemiast ja eriolukorrast sõiduvalmis, aga mullu ju mõistetavatel põhjustel ühtki võistlust ei peetud. Augustis toimus Baltic Openi asemel alternatiivina Estonian Closed, kus toodi välja ka Eesti tudengivormelite eelmiste põlvkondade sõitvad eksemplarid, isegi kaks bensiiniajastust pärit mudelit. Tegu oli meeskonnasisese kinnise üritusega. 

Palju on uut loomingut

Sügisel hooajaks 2020/2021 kogunenud meeskond oli tõsise valiku ees, kas jätkata eelmise hooaja autode täiustamisega või alustada põhimõtteliselt nullist. Pärast kaalumist otsustati n-ö vahevariandi kasuks: võeti aluseks juba valmis autod, aga otsustati neid põhjalikult uuendada. Sisuliselt tähendas see, et enamik riist- ja tarkvarast projekteeriti ja ehitati uuesti. Probleeme on muidugi tekitanud see, et piirangute tõttu ei tohi töökodades ja muudes ruumides üle ühe-kahe inimese korraga olla. Õnneks aga saab palju projekteerimist ja tarkvaraarendamist teha kaugtööna.

Kuna juba kolmandat hooaega arendatakse korraga kaht autot – elektrivormelit ning elektrilist isesõitvat vormelit, on kapten Kõivumägi üldjuhtida tegelikult kaks meeskonda. Elektrivormeli teemaga puutub ta siiski rohkem kokku ja nii kommenteeris ta meeskonna läbitud ja eelseisvad katsumusi sel alal. „Nagu öeldud, võtsime aluseks eelmise hooaja auto, aga otsustasime, et ehitame selle põhjalikult ümber. Kõige põhjalikuma muutuse tegime vedrustuses ja aerodünaamikas. Kasutusele tuli kitsam ja kergem rehv, mille täieliku potentsiaali ärakasutamiseks muutus rööbe ja käänmikupoolsed vedrustuspunktid. Aerodünaamikapaketis uuenevad esitiib ja difuusor. Et mitte konkurentidele eeliseid anda, ei saa kõike täpsemalt paljastada,” rääkis ta. „Elektroonika puhul parandasime töökindlust, see osa on juba üsna valmis, oleme proovinud stendil rattaid ringi ajada. Ka täiustasime pidurisadulaid, sest otsustasime valmisdetailide asemel enda kavandatud ja valmistatud komponentide kasuks. Üldiselt on vormelis vabrikudetaile praeguseks üsna vähe alles jäänud.“ Autos on veel paar spetsiifilist sõlme nagu amordid ja mootorid, mida ise ei suuda nii lühikese ajaga välja arendada ning suurtööstustega võistelda.

Piloodita auto uus tase

Esimene Eesti isesõitev tudengivormel valmis hooajal 2018/2019 ja oli loodud aasta varasema, radadel edukad tuleristsed läbi teinud „tavalise” elektrovormeli baasil. Vormelile oli lisatud juhtimismehhanismid koos juhtarvutiga, samuti mitmesugused andurid auto liikumise analüüsiks. Rajal orienteerumisel oli põhiseadmeks LiDAR. Nii jõuti raja iseseisval läbimisel tasemeni, millega edestati paljusid konkurente. Ala tase näitab, et eduks oleks tegelikult piisanud vaid sellest, kui auto suudab üldse kogu raja läbida. Näiteks 2019. aasta suvel Saksamaal peetud isesõitjate võistlustel said sellega hakkama vaid pooled võistlusel startinud autod, nende seas Eesti oma. 

„Aga sellelt tasemelt on tarvis edasi liikuda, kiirused on siiani olnud ikka üsna väikesed,” ütles piloodita vormeli projektiga tegeleva tiimi selle hooaja peainsener Tauri Tammaru. Sarnaselt Georgiga on ka tema tudengivormeliga seotud juba mitu aastat. Tauri alustas mullu sügisel tehnikaülikoolis bakalaureuseõppe teist aastat informaatikaerialal. Vahepeal jõudis kiiresti ka kaitseväeteenistuse läbi teha, et siis taas meeskonnas kaasa lüüa. „Tudengivormeli juurde jõudsin nii, et sõbrad kutsusid – tule, läheme vormeliga sõitma. Nende sõbrad olid tudengivormeliga seotud. Meeldis väga, eriti, et see oli tudengite enda kavandatud ja ehitatud. Hooajal 2018–2019 liitusimegi koos mitme sõbraga tudengivormeli meeskonnaga. Asusin ühtlasi ka TalTech-i õppima,” meenutab noor mees toonaseid valikuid. „Kui alguses tegelesin autode juhtmestikuga, siis on praeguseks kujunenud nii, et sel hooajal olen isesõitva vormeli meeskonna peainsener. Juhtmestamine oli hea koht, millest alustada ja nii õppisin auto kohta töö käigus päris palju – millised need erinevad trükiplaadid on, mis on nende ülesanded, kuidas ühendatud on. Pusimist oli päris palju, kahe auto peale kulus mitu rulli juhet.”

See oli kõik enne koroonapandeemia algust. Paralleelselt juhtmestamisega tuli tulevasel peainseneril hakata tegelema tarkvaraga, mis isesõitva auto puhul on mahukas ja keerukas ning koosneb paljudest moodulitest. „Kui läinud sügisel kaitseväest tagasi jõudsin, siis asusin jälle meeskonnas kaasa lööma, aga tuli ka rohkem programmeerimisele pühenduda. Seoses koroonakriisiga tuli üha rohkem asju ajada kaugtöö vahenditega, neid suhtlusi korraldada ja koordineerida. Nii see juhtimine tasapisi minu kätte libises. Mingi aja pärast otsustas meeskond, et mina pean juhtimise üle võtma,” meenutas Tauri. 

Kriisi ajal pole tegevus soiku jäänud, sarnaselt elektrivormeliga peab ka isesõitev vormel valmima 1. aprilliks. „Eks sealt edasi on vaja palju tööd teha, et vormel kiiresti sõitma hakkaks, see pool vajab veel kaasaaitamist,” tõdes ta. „Varasemat vormelit on praeguseks kõvasti täiendatud. Samas – isejuhitavuse kontseptsioon on sama, algoritmid on paigas. Aga selleks, et asja saaks edasi arendada, tuleb kõigil eelnev asi n-ö üle võtta, endale selgeks teha. See võtab päris tublist aega, olles võrreldav ühe ainekursuse mahuga.“ 

Tudengivormeli projekti eripära on, et igal hooajal vahetub suur osa meeskonnast. „Vanad olijad lõpetavad õpingud, uued on peamiselt esimese aasta bakalaureuseõppes,” lisas Tammaru. 

Sel aastal on palju asju teisiti, aga asjad edenevad. „Isesõitva auto puhul on põhitöö programmide arendamine ja seda saab päris hästi kaugtööna teha, sest vormel ise on põhiosas valmis. See on ju varasem hästitöötava elektrivormeli mudel, mis edukalt võistlustel osalenud, seda küll inimjuhiga,” nentis ta. „Programme, algoritme saab arendada ja katsetada simulaatorprogrammide, arendustööriistade abil arvutis, enne kui autole installeerida. Nii saab asjadega edasi minna ka siis, kui kogu aeg pole võimalik auto peal katsetada.“

Kui varasema arendusega jõuti niikaugele, et auto suutis mõõduka kiirusega raja läbida, siis uuel hooajal soovitakse saavutada piloodiga vormeliga võrreldavamaid kiirusi. Selleks on tehtud rida tehnilisi uuendusi: lisaks senisest täpsemale LIDAR-ile on autole paigaldatud ka kaks kaamerat, mille põhiülesanne on lisaks rada märgistavate koonuste asukoha analüüsile tuvastada kiiresti ka nende värvus. Tänu neile muutustele on auto teinud kiiruse osas suure „hüppe“.

Inimesest veidi kiirem 

„Raja läbimisel lahendatakse kaht ülesannet – esimesel ringil kaardistatakse rada, järgmistel ringidel on ülesandeks see võimalikult kiiresti ja ohutult läbida. Orienteerumine käib rada piiravate koonuste järgi: vasakul on sinise, paremal kollase triibuga koonused. Finišijoont märgivad oranžid koonused, siis peab auto seisma jääma. Sõidu ajal aga analüüsib juhtimissüsteem koonuste asukohta ja planeerib raja läbimiseks optimaalset trajektoori. Seal kasutatakse pakkumise ja valiku loogikat – valik tehakse pidevalt 1000 variandi seast,” selgitas peainsener Tammaru. „Kuigi arvutuskiirused saaksid olla veelgi suuremad, siis seda teed minna ei saa, kuna siis oleks vaja suuremaid arvuteid, seega näiteks rohkem akusid jne. Arvutatakse pidevalt paari kurvi jagu ette ja ligikaudu iga 10 millisekundi järel antakse autole järgmine juhtimiskorraldus,” selgitas Tammaru.

„Auto juhtimisel on abiks ka GPS ja kiirendusandurid ning muud lisaseadmed. Siin panevad piiri ette seadmete hinnad, näiteks täpsus-GPS, mida eeskirjad lubavad kasutada, on kaugelt üle meie eelarve võimaluste,” nentis Tammaru. 

„Juhtimissüsteem tegeleb vaid koonuste asukohtade määramisega. Kui keegi muidu inimestele suletud rajale tormab, peab reeglites ette nähtud kaugjuhtimispuldiga operaator, kes jälgib sõitu raja kõrval, auto avariipeatuse nupu abil peatama. Tänavatele ja teedele sõitma kavandatavad iseautod lahendavad teistsuguseid juhtimisülesandeid,” selgitas Tammaru vormeli eripära. Peamise arendamissuunana märkis ta vajadust saavutada juhtimissüsteemi senisest veelgi sujuvam toimimine. „Probleemid on keerulised, nii pole ka lahendused lihtsad. Liigume sammhaaval, igal päeval väikesed rõõmud. Paljud meie konkurendid on alles selles faasis, et saaks auto nii kaugele, et see suudaks üldse raja läbida,” summeeris ta. 

Lootusrikas pilk tulevikule

„Võistlusi on kavas vähe, plaanime minna Ungarisse ja Tšehhi, need on suve lõpus. Siis on ehk pandeemiaolukord leevenenud. Nii on muidugi tavapärasest rohkem aega ka arendustöödeks ja testimisteks, samas on kogu töö korraldamine olnud väga keeruline. „Oleme kokku saanud üllatavalt hea ja tegusa meeskonna, seda hoolimata rasketest aegadest. Ise olen saanud kõva juhtimiskogemuse, ehkki end eriliseks juhitüübiks pole pidanud. Olen ühtlasi selgeks saanud, millises suunas oma õpinguid tahan jätkata. Eks ikka koodikirjutamine ja robootika, tootmise arendamine. Tudengivormeli projekt on võimaldanud rakendada ka õppetöös omandatut, samas on vormeliehituses saadud praktika õpinguid toetanud. Sellest on imeväärselt suurt kasu olnud. Arvan, et seda seisukohta jagab enamik neist, kes on tudengivormelite arendamises kaasa löönud,” võttis teema kokku peainsener Tammaru.

„Kui mõlemad vormelid saavad „rattad maha” juba aprilli alguseks, siis võistlused on alles juuli lõpupoole – elektrivormelil Hispaanias ja Austrias, isesõitja Tšehhis ja Ungaris. Võistlustel on lisaks hooaja muudele keerukustele ka eelnev karantiin, samuti on võistkonna suurus piiratud kümnele inimesele. See tähendab, et iga liige peab täitma üsna mitut lisafunktsioon, mis tuleb enne lõpuni selgeks saada,” märkis kapten Georg Kõivumägi.