Älykkäiden koneiden huippuyksikkö GIM (2008-2013)

Huippuyksikössä tutkittiin liikkuvien älykkäiden koneiden kehittämisessä tarvittavia menetelmiä ja teknologioita. Koneet voivat olla tämän päivän moderneja työkoneita tai tulevaisuudessa eri tehtävissä käytettäviä robotteja; kaikilla on yhteisenä piirteenä tietty samankaltainen osajärjestelmiin perustuva, sovellutuksista riippumaton rakenne. Rakenteessa mekaniikkaan yhdistyy elektroniikan ja tietotekniikan muodostama "äly".

Tutkittavat osajärjestelmät vastaavat koneissa energian ja tehon tuottamisesta, liikkumisesta, ympäröivän maailman aistimisesta, navigoinnista, käyttäjän kanssa tapahtuvasta kommunikoinnista ja autonomisiin toimintoihin liittyvästä päättelystä. Tutkimus kohdistui kaikkiin näihin osajärjestelmiin ja koneiden yleiseen modulaariseen rakenteeseen. Tutkimuksen piiriin kuuluivat materiaaleja lukuun ottamatta kaikki muut koneiden kehityksessä tarvittavat teknologiat.

Älykkäät liikkuvat koneet edustavat voimakkaasti kehittyvää teknologiateollisuuden osa-aluetta, joka näkyy evoluutiona moderneissa työkoneissa ja revoluutiona uuden sukupolven robottiteknologian kehityksessä. Viimeksi mainittu muuttaa ihmisten arkea lähivuosikymmenien aikana ja tarjoaa myös täysin uusia mahdollisuuksia teollisuuden tuotekehitykselle. Alan teknologiateollisuus on Suomessa korkeatasoista; se pystyy hyödyntämään tapahtuvaa kehitystä viennissä.

Huippuyksikkö oli maailmanlaajuisestikin merkittävä, monipuolinen toimija. Se pyrki tutkimuksen avulla tukea uusien ratkaisujen löytämistä ja alan kilpailukyvyn säilymistä korkeatasoisena.

Tutkimustyön tavoitteet

Yksikön tavoitteena oli luoda ja kokeilla sellaisia uusia menetelmiä ja teknologioita, joiden avulla voitaisiin lisätä koneiden eri osajärjestelmien tehokkuutta, olosuhteisiin mukautuvaa toimintaa ja yleistä autonomisuusastetta.

Tutkimusongelmat ulottuivat uusista komponenttiteknologioista järjestelmätason kehittämisen keskeisiin kysymyksiin. Esimerkkeinä edellisestä ovat uudentyyppiset hydrauliset toimilaitteet. Jälkimmäiseen ryhmään kuuluvat menetelmät, joiden avulla robottimainen kone kartoittaa oman työalueensa ja voi sen jälkeen suorittaa siinä käyttäjän osoittamia tehtäviä autonomisesti tai puoliautonomisesti dialogia hyödyntäen. Tähän yhteyteen liittyy läheisesti oppiminen, joka on keskeinen osa koneita ohjaavaa tekoälyä.

Liikunta ja liikuntajärjestelmät sekä niiden ohjaus ovat myös tärkeä osa liikkuvien koneiden tekniikkaa. Perinteisistä poikkeavia ratkaisuja voidaan toteuttaa tietokoneohjausta hyödyntäen, esimerkkinä jalallinen liikkuminen pyöräratkaisuiden sijasta. Myös uudet energiaratkaisut olivat keskeisesti esillä tutkimuksessa, esimerkkinä sähkökäyttöisyys ja polttokennoteknologian soveltaminen.

Tutkimus oli luonteeltaan soveltavaa perustutkimusta. Se oli läheisessä yhteydessä käytäntöön. Kehittyvä tietämys ja innovaatiot on tästä syystä helppo hyödyntää alan yrityksissä.

Huippuyksikön organisaatio

Yksikköä johti professori(nyttemmin emeritius professori) Aarne Halme. Hän on alallaan kansainvälisesti tunnettu ja arvostettu tutkija. Aalto-yliopiston Automaatio- ja systeemitekniikan laitos ja Tampereen teknillisen yliopiston Hydrauliikan ja automatiikan laitos toimivat saumattomasti.