Projektin loppuraportti

Automaatio avuksi – lopullinenprojektissuunnitelmaTeknillinen korkeakouluAutomaatiotekniikan laboratorioSivu /(sivut)1/(34)Tekijä Harmo, Taipalus, Knuuttila, Vallet, Huom! Liitetään koko TSA projektiHalmeloppuraporttiinNimi Automaatio avuksi vers. 3.0 / rev. 13 koodi:Hanke: Tulevaisuuden senioriasuminen tal.pvm 29/03/2006 3:34 tied.. Loppuraportti_AA_TSA_2PMAUTOMAATIO AVUKSITULEVAISUUDEN SENIORIASUMENIN HANKKEEN OSAPROJEKTILOPPURAPORTTI 31.3.2006Panu Harmo, Tapio Taipalus, Jere Knuuttila, José Vallet, Aarne HalmeAutomaatiotekniikan laboratorio, Teknillinen korkeakouluOtaniementie 17, 02150 Espoo

Automaatio avuksi – TulevaisuudensenioriasuminenLoppuraportti - 2006Sivu21 Yleiskatsaus kodin palvelurobotteihin ja kodin automaatioon 31.1 Robotit tulevat koteihin 31.2 Kotirobotiikan ja -automaation sovelluksia 51.3 Tuotteita ja protoja 71.3.1 71.4 Ikääntyvät ja kotiautomaatio - Mummorobotteja – onko niitä? 81.5 Viitteet: 102 Automaation käyttö kotona asumisen avustamisessa 112.1 TIIVISTELMÄ 112.2 JOHDANTO 112.3 TEKNINEN TOTEUTUS 12Kotipalvelin ja yhteydet ulkomaailmaan 12Kotiverkko 12Kuvan siirto 12Kotiautomaatioverkot 13Kotirobotit 14Robotin paikannus 15Järjestelmän etäohjaus 16Järjestelmän toiminnot 162.4 TUTKIMUSMETODIT 172.5 TULOKSET 182.6 POHDINTA 18Saavutetut tulokset 18Jatkokehitys 192.7 TÄMÄN OSUUDEN KIRJALLISUUSLUETTELO 193 KOTONA ASUMISEN AVUSTUSTARPEITA JA TEKNISIÄ RATKAISUEHDOTUKSIA 203.1 Haastatteluja 203.2 Taulukko 1. Kotona asumisen avustustarpeita ja ratkaisuja 1. 213.3 Taulukko 2. Kotona asumisen avustustarpeita ja ratkaisuja 2. 223.4 Taulukko 3. Kotona asumisen avustustarpeita ja ratkaisuja 3. 233.4.1 Taulukkojen 1-3 viitteet 244 Japanilainen vanhainkoti 26

Automaatio avuksi – TulevaisuudensenioriasuminenLoppuraportti - 2006Sivu31 Yleiskatsaus kodin palvelurobotteihin ja kodin automaatioon1.1 Robotit tulevat koteihinTuotantoinsinööri ymmärtää robotin hitsaavana, poraavana, komponentteja latovana tai lavojalastaavana ”käsivarsirobottina”; väsymättömänä teollisuushallin työmyyränä. Hänen tieteiselokuviakatsellut tyttärensä taas mieltää robotin ihmisen kanssa yhteistyössä toimivaksi koneeksi.Molemmat ovat oikeassa. Isä puhuu tästä päivästä ja tytär huomisesta. Japan Robot Association–yhdistys ennustaa 2000-luvun robotiikkastrategiassaan, että kotirobotiikan vuotuinen liikevaihtovuonna 2025 nousisi 30 miljardiin euroon ja olisi noin kolminkertainen teollisuusrobotiikanliikevaihtoon verrattuna. Valmistavan teollisuuden robottimarkkinat kasvaisivat maltillisesti.Terveydenhuollon ja erilaiset julkisen sektorin toiminnan kuten väestönsuojelun, pelastustoimenja ympäristönsuojelun robotiikan markkinat sitä vastoin kasvaisivat merkittävästi. [Jara]Robottimarkkinat (Mrd €)60,050,040,0Mrd €30,020,0kotiterveys hyvinvointijulkinen sektoribioteollisuusvalmistava teollisuus10,00,01995 2000 2010 2025Kuva 1. Japanin robotiikkayhdistys ennustaa kotirobottien markkinoiden huimaa kasvua. Vuonna2025 kotirobotit olisivat vallanneet yli puolet maailman robotiikkamarkkinoista.Erot isän ja tyttären teknologiakäsityksissä ovat suuria myös automaatiosta puhuttaessa. Insinööri-isänautomaatio on venttiileitä, rajakytkimiä ja moottoreita, joita ohjataan säätimillä jalogiikoilla ja valvomoista käsin. Tyttärelle automaatio on sitä, että hänen tullessaan kotiinpihapalvelurobotti on aurannut lumet ja hiekoittanut kulkureitit. Kotona kotirobotti on imuroinut,pessyt lattiat ja hoitanut pyykin. Automaatio on puolestaan säätänyt talon lämpötilan sopivaksi.

Automaatio avuksi – TulevaisuudensenioriasuminenLoppuraportti - 2006Sivu4Kuva 2. Toimiva koti on Helsingin kaupungin sosiaaliviraston esittelytila, jossa on erilaisiakotona selviämistä helpottavia laitteita ja ratkaisuja. Kuvassa esitellään astiakaappia, jotavoidaan laskea ja nostaa pöydän reunassa olevilla painonapeilla. Lattialla oleva pölynimurirobottion Toimivan kodin vakiokalustoa, mutta isompi robotti ”Rolloottori” ja pöydällä olevapyöreä robotti ”Rollo” ovat tällä hetkellä siellä vain testikäytössä. [Toimiva koti]Kotirobotit tarvitsevat ”älykkään” ympäristön, joka koostuu langattomista ja langallisista tietoverkoista,antureista, tietokoneista ja muista keskenään yhteydessä olevista laitteista. Tämänpäivän kotiautomaatio on kokoelma erillisiä murto- ja palohälytysjärjestelmiä, turvapuhelimiaja niihin liitettäviä laitteita ja antureita, kotiteattereita ja muita viihdejärjestelmiä sekä kaukoohjausjärjestelmiävalojen, verhojen ja muiden laitteiden ohjaamiseen.

Automaatio avuksi – TulevaisuudensenioriasuminenLoppuraportti - 2006Sivu6Robotti seuralaisena: erilaisia viihdyttämiseen liittyviätoimintoja, leikkiäRobotti liikkuvana kamerana: kuvaa kodin ulkopuolelle jaTV:henRobotti liikkuvana kuvapuhelimena: videokommunikointiRobotti muistuttajana: tulee ihmisen luo ja muistuttaalääkkeistä etc.Robottikäsi: tavaroiden poimijana ja ojentajana kaapeistaja lattioiltaRobotti siivoajana: itsestään kulkeva pölynimuriRobotti vaaran hälyttäjänä: murtohälytys, häkähälytys,kosteushälytys tms.2 2,5 3 3,5 4 4,5 5Kuva4. Sosiaalialan ammattilaiset ovat kiinnostuneita siivoavista ja turvallisuutta lisäävistäroboteista. Viihde- ja kommunikaatiorobotit ovat heistä vähemmän kiinnostavia. Robottienkiinnostavuutta arvioitiin asteikolla 1 – 5 (”ei kiinnosta lainkaan” – ”kiinnostaa erittäin paljon”)[Knuuttila]Alla on lista kotiroboteille suunnitelluista tehtävistä. Mitä itse haluaisit kotirobotin tekevän?• siivous: pölynimurointi, lattian peseminen• liikkumisen tuki: navigoiva ja motorisoitu rollaattori• tavaroiden kuljetus: robotti kuljettaa tavaroita paikasta toiseen, poimii tavaroita• liikkuva kuvapuhelin: robotti välittää kuvaa ja ääntä kodin ja etäkäyttäjän välillä• seuralainen: robotti huomioi käyttäjän ja vaatii myös itse huomiota• viihde: robotin kautta välittyy TV- ja radio-ohjelmia, videoita, internet-sisältöjä• mittaus ja hälytys: robotti mittaa kotona lämpötilaa, kosteutta, häkää, savua, jne. ja hälyttäätarvittaessa kotona olijan sekä välittää hälytyksen myös kodin ulkopuolelle• muistuttaa: robotti muistuttaa tapaamisista, lääkityksestä, tehtävistä• puhekäyttöliittymä: robotin puhekäyttöliittymän kautta voi ohjata kodin laitteita ja kytkeytyäinternetiinRobottien keskeisiä teknologioita ovat energian varastointi, tietoliikenne, paikannus- ja navigointi,moottorit ja mekaniikkaa, aistinjärjestelmät, mikrokontrollerit ja ohjelmistot ja käyttöliittymät.Miksei meillä vielä ole laajassa käytössä näitä kotirobotteja, vaikka roboteissa käytettävä

Automaatio avuksi – TulevaisuudensenioriasuminenLoppuraportti - 2006Sivu101.5 Viitteet:[Jara] Japan Robot Association, Summary Report on Technology Strategy for Creating a ”RobotSociety” in the 21st Century, May 2001, http://www.jara.jp/e/dl/report0105.pdf[Wakamaru] Wakamaru Home Robot, Mitsubishi Heavy Industries, kotisivut:http://www.mhi.co.jp/kobe/wakamaru/english/[InTouch] InTouch Health valmistaa lääkäreiden etäkonsultaatiorobotteja sairaaloille.http://www.intouch-health.com/ith/index.html[CMU] Carnegie Mellon yliopistossa tehdään paljon palvelurobottitutkimusta. Katso:http://peopleandrobots.org/projects.php ja http://www.ri.cmu.edu/[Vaarama] Vaarama, Marja, Ikääntyneiden toimintakyky ja palvelut – nykytila ja vuosi 2015,Ikääntyminen voimavarana, Tulevaisuusselonteon liiteraportti 5, Valtioneuvoston kanslianjulkaisusarja 33/2004, Helsinki, ISBN 952-5354-75-X,http://www.valtioneuvosto.fi/tiedostot/pdf/fi/90437.pdf[Äly] ”Älykäs koti - piloteista massatuotteeksi”, Tekniikan ja arjen tutkimus, Tampereen teknillinenyliopisto, TEKES-hankkeen loppuraportti, Huhtikuu 2004,http://www.tut.fi/dmi/projects/tatu/Raportit.htm[Knuuttila] Knuuttila, Jere, TerveTaas – kotiautomaatiota hyödyntävä kotona selviytymisentukijärjestelmä, Diplomityö, Teknillinen korkeakoulu, Automaatiotekniikan laboratorio,Espoo, 29.7.2003,http://www.automation.hut.fi/people/jere/Dtyo_Jere_Knuuttila_TerveTaas-kotiautomaatiota.pdf[Toimiva koti] Helsingin kaupungin Toimivassa kodissa esitellään esteettömän asumisen ratkaisuja.http://www.toimivakoti.fi/[AutLab] Teknillisen korkeakoulun automaatiotekniikan laboratoriossa on kehitetty kotirobottisovelluksiaikäihmisten kotona asumisen tueksi.http://www.automation.hut.fi/projects/aapinen

Automaatio avuksi – TulevaisuudensenioriasuminenLoppuraportti - 2006Sivu112 Automaation käyttö kotona asumisen avustamisessa2.1 TIIVISTELMÄTässä työssä esittelemme avustettuun asumiseen liittyvää teknologiaa. Tämä teknologia avustaaihmisiä, joiden päivittäisten toimintojen suorituskyky on alentunut niin, että he eivät voi asuakotonaan turvallisesti ilman tukea. Tässä esitetty järjestelmä perustuu kotiautomaation, mukaanlukien kotirobotiikan, tuottamaan tietoon sekä avustajan, omaisen ja avustettavan syöttämiintietoihin. Näitä tietoja analysoimalla järjestelmä voi lähettää tarvittavaa tietoa eri osapuolille jatehdä ohjaustoimenpiteitä avustettavan kotona. Ohjaukset koskevat lähinnä kiinteästi kotiautomaatioverkkoonasennettuja laitteita. Kotiroboteilla voidaan saavuttaa liikkuvuutta tiedonvälitykseen,mutta pääosin muihin fyysisiin toimenpiteisiin kotirobotiikka on vielä kykenemätön.2.2 JOHDANTOLänsimaiden väestön keski-ikä kasvaa jatkuvasti. Tästä johtuen joudumme ponnistelemaan yhäenemmän voidaksemme turvata hyvät elinolot kaikille ihmisille koko elämän ajaksi. Useimmatvanhukset haluaisivat asua mahdollisimman pitkään kotona, eikä kallis laitoshoito ole yhteiskunnankaankannalta toivottavaa. Tarkoituksemme on kartoittaa, testata ja tutkia tekniikan,erityisesti automaatiotekniikan, tuomia mahdollisuuksia avustaa kotona asumista. Aihetta on jolähestytty tieteellisin tutkimuksin muutaman vuoden ajan ja näistä on 2004 koonnelman tehneetStefanov et al. [Stefanov]. Nämä tutkimukset keskittyvät usein avustamisjärjestelmän osiin,kuten älykkääseen kodinkoneperheeseen tai kotirobottiin, kun taas tässä työssä pyrimme tutkimaaneri teknologioiden yhdistämistä. Työ on tehty Automaatio Avuksi (AA) -projektin puitteissa.Automaation ja robotiikan mahdollisuuksien testaamiseksi rakennettiin Helsingin kaupunginSosiaaliviraston ylläpitämään Toimiva koti -esittelytilaan kotiautomaatiojärjestelmä. Järjestelmänkeskeinen osa on PC-tietokone, johon on liitetty kotiautomaatioverkko. PC toimii palvelimenaja kommunikoi myös liikkuvan kotirobotin kanssa. Toimiva koti on yleisölle avoin esittelytila,jossa on esillä lähinnä kotiin tarkoitettuja kalusteita ja apuvälineitä. Tilassa on kaksitäysin kalustettua asuntoa sekä muuta esittelytilaa. Apuväline- kaluste- ja muut valmistajatvoivat jättää tuotteitaan esiteltäväksi ja kiinnostuneet pääsevät vertailemaan niitä sekä saavatasiantuntevaa neuvontaa. Kotiautomaation ja -robotiikan testaamiseen ja esittelyyn valmiiksikalustettu, asumaton koti oli mitä paras.Kuva 2-1. Toimivassa kodissa on esillä erilaisia kotona asumista avustavia ratkaisuja apuvälineistäkotiautomaatioon ja pölynimurirobotteihin. Kuvassa motoroituja vuoteita. Toisen yläpuolellaon sähkötoiminen nostin. Yöpöydällä näkyy erilaisia hälytys- ja kommunikointilaitteita.

Automaatio avuksi – TulevaisuudensenioriasuminenLoppuraportti - 2006Sivu12Samoja järjestelmän toiminnallisuuksia olisi voinut toteuttaa usealla eri tavalla, mutta käytönkannalta teknisellä toteutuksen yksityiskohdilla ei ole suurta merkitystä. Järjestelmän olisivoinut tehdä yksinkertaisemmaksi käyttämällä vain yhtä teknologiaa, mutta halusimme testataeri teknologioiden yhdistämistä kotiympäristössä. Eri teknologioiden kombinaatioita olisi ollutmyös lukemattomasti, joten pitäydyimme tapaustutkimuksessa. Esittelemme teknisen toteutuksenja metodeja toteutuksen arviointiin. Lopuksi käymme läpi tulokset sekä pohdimme niidenmerkitystä.2.3 TEKNINEN TOTEUTUSKaavio koko järjestelmästä on kuvassa 1. Tarkempi kuvaus järjestelmästä ja siinä käytettävistälaitteista löytyy lähteestä [Knuuttila].Sony-kameraInternetInternetADSLLinet & ComselautomaatioverkkoLANLANAilocomkotipalvelinkameraBluetoothkameratohjausreleitäRS-232BluetoothliiketunnistimiamagneettikytkimiäGSM modeemiRobottiKuva 2-2. Toteutetun kotiautomaatiojärjestelmän yleiskuvaKuva 2-2. RolloKotipalvelin ja yhteydet ulkomaailmaanADSL-modeemilla saadaan yhteys Internetiin. Tätä yhteyttä käytetään hyväksi järjestelmän,erityisesti robotin etäohjauksessa. Palvelimeen on yhdistetty myös GSM-modeemi, jolla voidaanlähettää ja vastaanottaa tekstiviestejä ja näin kertoa järjestelmän tilasta tai ohjata sitämatkapuhelimella. Kotipalvelimen välityksellä saadaan komento-, kuva- ja ääniyhteys asiakasohjelmanja robotin välille.KotiverkkoKotiverkolla, erotuksena kotiautomaatioverkosta, tarkoitetaan tässä tavallista paikallisverkkoa(LAN). Järjestelmässä se yhdistää kaikki sellaiset laitteet, joista löytyy Ethernet-liitäntä, kutenLinet-keskusyksikkö, Comsel-palvelin, ADSL-modeemi, Sonyn käänneltävä valvontakamera jaAilocom-palvelin.Kuvan siirtoKuvaa välitettiin liikkuvasta robotista aluksi analogisella videolinkillä ja se digitoitiin kuvankaappauskortillaPC-tietokoneella (kotipalvelin). Kuvan lähetyksen vaatiman virrankulutuksenja häiriöisen kuvan johdosta kuvan lähetys muutettiin digitaaliseksi. Digitaalinen kuvanlähetystoteutettiin suomalaisen Ailocomin Bluetooth-kameralla. Robotin ja toisen samanlaisen, kiinteästiasennetun, kameran kuva lähetetään Ailocom-palvelimelle. Kotipalvelimella ajettava oh-

Automaatio avuksi – TulevaisuudensenioriasuminenLoppuraportti - 2006Sivu13jelma pyytää kuvat lähiverkon kautta. Kuvat siirretään yksittäisinä JPEG 1 -kuvina ja kuvienkäsittely ja pakkaus hoidetaan kotipalvelimella.Tilaan asennettiin myös kääntyvä Sony SNC-RZ30P –kamera, jonka avulla saadaan yleiskuvaahuoneistosta ja joka auttoi robotin etäohjailussa. Kameran kuva ja sen ohjaamiseen käytettävätkomennot välitettiin Ethernet-liitännän kautta. Vastaavilla kiinteillä kameroilla suunnitellaantoteutettavaksi enemmänkin älykkyyttä automaatiojärjestelmään kotiympäristössä [Hirokazu],[Joo].Kuva siirretään kotipalvelimesta etäkäyttäjälle H.323-protokollaa käyttäen. H.323 on ollutpitkään Internet-kuvapuheluiden de-facto -standardi ja se soveltuu pienen tiedonsiirtokaistantarpeensaansiosta hyvin pitkillekin yhteyksille.KotiautomaatioverkotLinet eli Light Control Network on suomalaisvalmisteinen, kevyt, yhdellä parikaapelilla toteutettuverkko, jonka avulla voitiin edullisesti liittää useita yksinkertaisia mittauksia ja ohjauksiasuhteellisen vähällä kaapeloinnilla. Linet-keskusyksikköön voidaan konfiguroida yksinkertaisiariippuvuuksia sisääntulojen ja ulostulojen välille, mutta monimutkaisia ohjelmia sillä ei voidaajaa. Tästä syystä verkon tilatiedot luetaan verkon kautta palvelinkoneelle, jossa tehdään tarvittavatpäättelyt ja suoritetaan tarvittavat toimenpiteet. Linet-verkon ulostuloja ohjataan samoinpaikallisverkon kautta.Suomalainen Comsel I/O Server 901 -palvelin on sulautettu palvelintietokone, johon voidaankytkeä muutamia sisääntuloja ja lähtöjä. Palvelimeen voidaan myös ohjelmoida toimintoja, mitämahdollisuutta järjestelmässä hyödynnettiinkin. Palvelin hoiti joitakin toimintoja itsenäisesti jajoitakin sen ohjauksia tarkkailtiin Linet-verkon välityksellä. Comsel-palvelimessa olevaa Ethernet-liitäntääkäytettiin laitteen konfigurointiin. Periaatteessa myös tilatiedot ja ohjaukset voidaanvälittää verkon kautta, mutta projektin puitteissa ei ollut aikaa ohjelmoida soveltuvaaliityntärajapintaa tätä varten.Kotiautomaatioverkkoihin on liitetty lukuisia sensoreita ja muita sisääntuloja sekä pari ulostuloa.Sisääntuloja ovat mm. seuraavat: Virtamittaus hellasta: Induktiivisella anturilla havaitaanhellalle menevä virta, eli nähdään onko hella käytössä. Liiketunnistimet: Keittiössä, olohuoneessaja eteisessä on infrapunasäteilyä havaitsevat tunnistimet, joiden perusteella voidaankarkeasti paikantaa asukas. Ovianturit: Magneettikytkimien avulla nähdään onko ulko-ovi,parvekkeen ovi tai jääkaapin ovi auki. Nämä antavat myös tietoa asukkaiden liikkeistä. Emfitechvuode- ja lattia-anturit: Suomalaisen Emfitechin anturit ovat kalvomaisia paineantureita.Niiden avulla voidaan esim. patjan alta havaita sängyssä makaavan ihmisen liikkeet, jopa hengitysja sydämen lyönnit. Anturin avulla siis samoin saadaan tietoa asukkaan olinpaikasta. Postilaatikonvalokennot: Postilaatikon kaltevaan pohjalevyyn asennetut valokennot on sijoitettuniin, että ne havaitsevat laatikkoon pudotetut suuret ja pienetkin postit mahdollisimman varmasti.Ulostuloina verkossa on yksi kodin valaisinryhmä sekä pari merkkivaloa, joiden avulla käyttäjäsaa tietoa järjestelmästä. Punainen merkkivalo ulko-oven pielessä esimerkiksi kertoo, että liesion edelleen päällä. Lisäksi järjestelmä voi releen avulla katkaista tai kytkeä hellan virran. Tätä1 Joint Photographic Experts Group:n määrittelemä kuvaformaatti

Automaatio avuksi – TulevaisuudensenioriasuminenLoppuraportti - 2006Sivu14hyödynnetään hellavahti-toiminnossa. Laajemmin järjestelmän, vaikkei niinkään kotiautomaatioverkon,ulostulona toimii kotirobotti.KotirobotitKotirobottina testattiin kahta erilaista robottia; pallorobotti Rolloa (Kuva 2-3 ja 2-4) ja differentaalivedollavarustettua Rolloottori-robottia. Robottia käytettiin liikkuvana anturialustana jakäyttöliittymänä kotiautomaatiojärjestelmään. Samantyyppisiä robotteja käytetään jo yksinkertaisiinsiivoustehtäviin, viihdyttämiseen tai terapiaan [Taipalus]. Kamera on robotin tärkeinanturi ja olennainen osa sen toiminnallisuutta. Kuva voidaan välittää käyttäjälle, jolloin sehelpottaa robotin etäohjausta. Kameraa pystytään kääntämään poikittaisakselinsa ympäri, jotensillä voidaan katsoa myös suoraan ylöspäin. Samalla kääntöakselilla kameran kanssa on myöslaserosoitin. Tällä osoittimella robottia ohjaava etäavustaja pystyy osoittamaan paikkoja avustettavalle.Osoitin toimii siis virtuaalisena sormena, jolla voidaan osoittaa vaikkapa tietyn tavaransäilytyspaikka tai valokatkaisijan sijainti.Kuva 2-4. Kännykällä voi ohjata sekä vasemmalla olevaa Rolloottorirobottia että pallomaistaRollo robottia.. Molemmat ottaavat vastaan myös tekstiviestejä ja näyttävät ne omilla näytöillään.Kommunikointi käyttäjälle toimii pääasiassa näyttöruudun välityksellä. Yksivärisellä näyttöruudullavoidaan esittää kuvia ja tekstiä. Huomion herättämiseksi voidaan lisäksi käyttää erilaisiaäänimerkkejä. Palvelinkoneen ja robotin välinen kommunikointi hoidettiin aluksi analogisellaradiomodeemilla, jolloin virheentarkistukset, uudelleen lähetykset yms. toiminnot jouduttiintoteuttamaan alusta lähtien itse. Radiomodeemin huonon kantaman ja käytön hankaluudenparantamiseksi siirryimme Bluetooth-teknologiaan.Pallonmuotoisella Rollolla on muutamia selkeitä etuja perinteisempiin konstruktioihin verrattuna.Se ei voi esimerkiksi kaatua ja jäädä kyljelleen tai selälleen. Jos kuoresta tehdään tiivis,robottia ei haittaa, vaikka sen päälle kaatuisi kupillinen kuumaa kahvia. Pallo on myös esteettisestimiellyttävämpi useille ihmisille. Rollo mielletään seuralaiseksi helpommin kuin pyörilläliikkuva Rolloottori.

Automaatio avuksi – TulevaisuudensenioriasuminenLoppuraportti - 2006Sivu15Rollo käyttää liikkumiseen kahta moottoria: ensimmäinen hoitaa liikkumisen eteen- ja taaksepäintoisen hoitaessa kääntymisen. Eteenpäin liikutaan siirtämällä painopistettä, mikä tapahtuukallistamalla elektroniikkayksikköä. Painavin osa, akut, sijaitsee elektroniikkayksikön alaosassaja kallistusakseli sen yläpuolella, joten kallistaminen saa pallon vierimään. Sisällä oleva elektroniikkayksikköpysyy siis koko ajan samoin päin, vain robotin kuori pyörii ympärillä. Kääntyminentapahtuu kääntämällä elektroniikkayksikköä vaakatasossa kuoressa olevan hammastetunkehän avulla. Kehän tulee olla vaakatasossa, jotta Rollo kääntyisi paikallaan. Kehän ollessapystyasennossa Rollo voisi periaatteessa liikkua sivuttain, mutta tätä ominaisuutta ei toistaiseksiole hyödynnetty.Rolloottoriksi ristitty differentiaalivedolla toteutettu robotti on elektroniikan kannalta lähesidenttinen Rollon kanssa; kääntö- ja kallistusmoottorin sijasta ohjataan vasenta ja oikeaa pyörää.Pyörien avulla liikkuminen saatiin tarkemmaksi, sillä kuljettu matka saadaan mitattuatarkasti ja toisaalta voidaan paremmin luottaa siihen, että suoraan ajettaessa suunta säilyy.Rolloottorissa on myös suurempien akkujen suoma pidempi käyttöaika. Lisäksi konstruktiomahdollistaa vapaammin laitteiden, kuten törmäysanturoinnin ja kosketusnäytön, liittämisenkuin pallomainen kuori.Kommunikointi robotin ja kotipalvelimen välillä on hoidettu usealla erillisellä Bluetoothyhteydellä,joista ensimmäinen on tarkoitettu ohjauskomennoille ja tilatiedoille. Toista käytetäänkuvan siirtoon robotilta Ailocom-palvelimelle. Kolmannella saadaan ääniyhteys robotin japalvelimen välille.Robotin paikannusRobottien ja ihmisten paikannut on keskeinen toiminto kodin järjestelmässä, jossa laitteet jaihmiset liikkuvat. Robottien paikantamiseen on olemassa enemmän ”työkaluja” kuin ihmistenpaikantamiseen. Robotissa on aina jonkinlainen radiokommunikointijärjestelmä ja hyvin useinmyös kamera ja näitä voi käyttää paikannukseen. Robottien paikantamista kotiympäristössäkäsittelee projektissa valmistunut diplomityö ”Palvelurobotin paikantaminen koti- ja toimistoympäristössä”[Liesaho]. Robotin paikka voidaan määritellä pyörien pyörimismatkoista. Robotinlähtiessä tunnetusta paikasta voidaan pyörien pyörimistä seuraamalla laskea aina robotinuusi paikka. Vastaavanlaisesti liikettä ja kuljettua matkaa voidaan seurata gyroskooppien jakiihtyvyysantureiden avulla. Absoluuttista paikkaa voidaan mitata erilaisten maamerkkienavulla. Maamerkkejä voidaan lukea esim. kameran tai laserin avulla. Radiomajakat ovat myöspaljon käytettyjä aktiivisia maamerkkejä. Karttapohjaisessa järjestelmässä robotti tietää lähistölläänolevien rakenteiden ja esineiden paikat, ja näin pystyy paikantamaan itsensä tunnistaessaanlähistön tunnistettavia paikkoja käyttäen joko kameraa tai seuraamalla ympäristöä muilla aisteilla.Yleensä paras paikannustulos saadaan käyttämällä useaa paikannusmenetelmää yhtä aikaa jalaskemalla näin saaduista paikka-arvioista kaikkein todennäköisin paikka-arvio.Henkilöiden paikantamiseen on myöskin tarpeita. Henkilön ei yleensä voida edellyttää kantavanmonimutkaista paikannuslaitetta mukanaan. Näin ollen ympäristössä olevien antureiden jamittalaitteiden avulla on tehtävä henkilön paikannus. Usein kuitenkin riittää karkea tieto henkilönpaikasta. Jos hyväksytään, että henkilöllä saa olla pieni radiolähetin tai infrapunalähetin,niin henkilö voidaan yleensä paikantaa huoneen tarkkuudella.Robottien paikannukseen sisätiloissa tarvittiin kohtuuhintainen järjestelmä, joka kattaa kokohuoneiston. Toteutustavaksi valikoitui visuaalisiin maamerkkeihin perustuva konenäköjärjestelmä.Asunnon kattoon on kiinnitetty mustavalkotulostimella tulostettuja A4-paperiarkkeja,joissa jokaisessa on yksilöllinen kuvio. Merkkien paikat on mitattu ja talletettu konfigurointitiedostoon.Robotin kamera voidaan kääntää ylöspäin ja konenäköjärjestelmällä kuvasta pystytään

Automaatio avuksi – TulevaisuudensenioriasuminenLoppuraportti - 2006Sivu16tunnistamaan merkit ja niiden yksilönumerot. Kun tiedetään mikä merkki ja missä kohtaa kuvaase näkyy, voidaan kameran eli robotin paikka laskea. Lisäksi käytetään merkintälaskua, elimikäli merkkiä ei jostain syystä löydy, lasketaan nykyinen paikka edellisen paikannustuloksenja siitä kuljetun matkan avulla. Kuvankäsittely suoritetaan kotipalvelimessa, sillä robotin suhteellisenyksinkertainen mikrokontrolleri ei suoriudu tehtävästä.Järjestelmän etäohjausRobotteja ja joitakin muita järjestelmään liitettyjä laitteita voidaan ohjata etäkäyttöliittymänkautta. Tässä asiakasohjelmassa päätarkoituksena on robotin ohjaus, mitä varten siitä löytyyruudut videokuvalle, virtuaalimallille ja ohjauskomennoille. Robotin ohjaus tapahtuu jokoyksinkertaisin ”liiku eteen 100 senttiä”, ”käänny 90 astetta vasempaan” -tyyppisin tai korkeammantason ”mene keittiöön”-tyyppisin komennoin. Videokuvan kanavan voi valita, eli voi katsella robotin tai jonkin ulkoisenkameran lähettämää kuvaa. Ohjauskomentoja voidaan antaa paitsi suoraan robotille, myösmm. paikannuksesta, reitinsuunnittelusta ja kuvankäsittelystä huolehtivalle palvelimelle. Virtuaalimallion tarkoitettu antamaan yleiskuva robotin ympäristöstä sekä visualisoimaan kodinlaitteiden tiloja. Mallissa voidaan esimerkiksi avata ja sulkea ovia sen mukaan miten automaatiojärjestelmäne näkee.Järjestelmän toiminnotJärjestelmässä on useita muistutus- ja hälytystoimintoja. Tieto erilaisista muistutuksista jahälytyksistä voidaan välittää asukkaalle monin tavoin. Keskeisin tapa demonstraatiojärjestelmänkannalta on luonnollisesti kotirobotti. Kotipalvelin voi anturitiedon perusteella päätellämissä asukas todennäköisimmin on ja ajaa kotirobotin samaan paikkaan. Kotirobotti kertootilanteesta ruudussaan näkyvällä kuvalla ja tekstillä sekä äänimerkillä. Rolloottorissa on pai-

Automaatio avuksi – TulevaisuudensenioriasuminenLoppuraportti - 2006Sivu182.5 TULOKSETJärjestelmän merkittävimmät ongelmakohdat olivat erilaisten osakokonaisuuksien yhteensovittaminen.Loppukäyttäjää ajatellen eräs ongelma on kotiautomaatiojärjestelmän toimintojenohjelmointi. Haluttu toiminta vaihtelee käyttäjästä riippuen, joten järjestelmä tulisi olla muunneltavissa.Testijärjestelmässä toiminnallisuus on toteutettu C++ ja Java-ohjelmointikielillä,mutta loppukäyttäjää ajatellen tämä on liian vaativaa. Kotirobotin liittäminen järjestelmään eiole kovin monimutkaista, mutta tarvittavan monipuolista robottia ei ole kaupallisesti saatavilla,vaikka teknologia mahdollistaakin jo sen toteuttamisen.Kyselyyn vastasi 83 henkilöä, joista suurin osa oli naisia. Pääkaupunkiseudulla asuvia oli noinjoka kahdeksas. Vastaajat olivat pääasiassa terveydenhoito- ja sosiaalialan ammattilaisia. Vainpuolet vastaajista kertoi ikänsä. Vastaajien ikä vaihteli välillä 18-69 keskiarvon ollessa 45vuotta. Otoksen perusteella ei siis voida tehdä tilastollisesti merkittäviä vertailuja erityyppistenvastaajien, kuten naisten ja miesten, eri-ikäisten, tai alan ammattilaisten ja laitteiden käyttäjien,välillä.Vastaajia kiinnosti eniten esteetön asuminen yleensä. Laitteista kiinnostavimpia olivat liikkumisenja nostamisen apuvälineet. Ympäristönhallintalaitteet, jotka edustavat vaihtoehdoista parhaitenkotiautomaatiota, olivat esitellyistä laitteista vähiten kiinnostavia. Palveluista eniten kiinnostustaherättivät henkilökohtaiset palvelut, kuten pesu-, kylvetys- ja terveydenhoito- sekäturvallisuuspalvelut.Kotiautomaatiossa eniten kiinnosti hellavahti, lääkemuistuttaja sekä kodin hälytysten ja kaukoohjaustenvälittäminen esimerkiksi kännykkään, palvelukeskukseen tai sukulaisille. Kotirobotiikassaeniten kiinnosti vaaroista hälyttäminen sekä imurirobotti. Esimerkkeinä vaaroista kyselykaavakkeessaoli mainittu murto- häkä- ja kosteushälytys.Haastatteluissa ja vierailuissa tuli esille päällimmäisenä ongelmana vanhusten yksinäisyys jasen myötä passivoituminen. Näitä ongelmia voitaisiin auttaa parantamalla sähköisen viestinnänkäytettävyyttä ja aktivoimalla ihmisiä kotiautomaation avulla. Fysikaalisiin ongelmiin on jokehitetty lukuisa joukko apuvälineitä, mutta niissäkin olisi kehittämisen varaa lisäämällä toiminnallisuuksiaja integroimalla niitä kotiautomaatiojärjestelmään. Tosin apuvälineiden teknistyminenlisää niiden kustannuksia, vikaantumistodennäköisyyttä sekä usein fyysistä kokoa.2.6 POHDINTASaavutetut tuloksetTässä työssä esiteltiin kotiautomaatiojärjestelmän toteutus, missä teknologiaa käyttäen voidaanpidentää ihmisten itsenäistä asumista ennen laitoshoitoon siirtymistä. Järjestelmän toteutustaarvioitiin eri tavoin.Kyselyssä tiedusteltiin kiinnostusta Toimivassa kodissa esillä olevia ratkaisuja, apuvälineitä jamuita laitteita, palveluita, kotiautomaatiota ja kotirobotiikkaa kohtaan ja pyydettiin arvioimaankotiautomaation ja -robotiikan tarpeellisuutta. Luonnollista on, että Toimivaan kotiin vierailemaantulleet ovat kiinnostuneita esteettömästä asumisesta ja sitä helpottavista laitteista ja ratkaisuista.Vastaajaryhmässä, joka koostui lähinnä alalla työskentelevistä, kiinnostus kotiautomaatiotaja -robotiikkaa kohtaan oli hieman laimeampaa kuin Toimivan kodin perinteisiä aihealuei-

Automaatio avuksi – TulevaisuudensenioriasuminenLoppuraportti - 2006Sivu19ta kohtaan. Silti kiinnostuksen määrä oli samaa luokkaa palveluita kohtaan osoitetun kiinnostuksenkanssa.Erityisesti joillekin mainituille kotiautomaatiotoiminnoille, mutta myös kotirobotiikalle, onperiaatteessa olemassa kysyntää. Nämä tarpeet odottavat toimivia ja riittävän edullisia ratkaisuja.JatkokehitysJo asennettujenkin laitteiden avulla voitaisiin rakentaa järjestelmään mahdollisesti hyödyllisiätoimintoja. Yksi tällainen toiminto on nimetty Aktiivisuusvalppaaksi. Tarkoituksena on, ettäkodin eri antureista kerättävä tieto talletetaan ja järjestelmä oppii asukkaan päivärytmin. Tämänjälkeen voidaan havaita poikkeamat kuten epätavallisen pitkä sängyssä vietetty aika tai ulkoovenavaaminen aamuyöllä. Tapahtumista voidaan ilmoittaa esim. turvapuhelimella ja tarpeenmukaan avustaja tulee paikalle tarkastamaan tilanteen.Kotiroboteissa on myös luonnollisesti kehitettävää. Pallorobotti Rollo on lupaavampi sikäli, ettäihmiset yleensä pitävät sitä mielenkiintoisempana kuin pyörillä kulkevaa Rolloottoria. Pallonmuotoisen robotin liikkumisen ohjailu on kuitenkin haastavaa, eikä ongelmia ole vielä ratkaistu.Robotin käyttö liikkuvana kamerana onnistuu jo, kuvapuhelimena se toimii vain yhteen suuntaan.Parempi näyttö ja tietokone mahdollistaisivat hyvälaatuisen kuvan ja sitä myötä myöskuvapuhelimen ja TV:n robotissa. Tiedonkäsittelykapasiteettia ja toisaalta akkujen kestoa tulisiparantaa tekemättä robotista kuitenkaan painavaa.Järjestelmän avulla on toteutettu joitakin esimerkkiluontoisia toimintoja. Ajatus on, että tulevaisuudessakotiautomaatiojärjestelmä olisi modulaarinen ja toimintoja voisi ostaa moduuleina jalisätä niitä tarpeen mukaan. Mahdollisen jatkoprojektin tarkoitus olisi testata kyseisiä moduuleitakotiympäristössä. Edullista, kotiautomaatioon soveltuvaa, kaupallisesti menestyksekästäautomaatioverkkoa vielä odotetaan.2.7 TÄMÄN OSUUDEN KIRJALLISUUSLUETTELOStefanov D.H., Z. Bien, W.-C. Bang,: The Smart House for Older Persons and Persons WithPhysical Disabilities: Structure, Technology Arrangements, and Perspectives. IEEE trans.On neural systems and rehabilitation engineering, 12(2004)2, 228-250Knuuttila J.: TerveTaas – kotiautomaatiota hyödyntävä kotona selviytymisen tukijärjestelmä,diplomityö, Automaatiotekniikan laboratorio, TKK, Espoo, Finland, 2003, 81 s.Hirokazu Seki, Yoichi Hori: Detection of Abnormal Action for Monitoring System of AgedPeople and Industrial Robot, Proceedings of 5th SNU-UOT Joint Seminar on Electrical Engineering,37-42, 2001Joo-Ho Lee, Kazuyuki Morioka and Hideki Hashimoto, "Mobile Robot Control in IntelligentSpace for Supporting Human", JSME Journal of Robotics and Mechatronics, Vol. 14, No. 4,2002Taipalus T.: Using Remote Controlled Service Robot for Fetching Objects in Home Environment,diplomityö, Automaatiotekniikan laboratorio, TKK, Espoo, Finland, 2004, 80 p.Liesaho, Rami, Palvelurobotin paikantaminen koti- ja toimistoympäristössä, diplomityö, Teknillinenkorkeakoulu, automaatiotekniikan laboratorio, Espoo, 2006.

Automaatio avuksi – TulevaisuudensenioriasuminenLoppuraportti - 2006Sivu203 KOTONA ASUMISEN AVUSTUSTARPEITA JA TEKNISIÄ RATKAI-SUEHDOTUKSIAKotona asumisen avustamista erilaisin teknisin välinein ja ratkaisuin on esitelty lukuisissajulkaisuissa [4, 5, 6, 7]. Yoshimi et al. [8] esittelevät kotikäyttöön tarkoitetun informaatiorobotin.Tämä pyörillä kulkeva kameralla varustettu kotirobotti toimii käyttöliittymänä kodin muillelaitteille. Robotin käyttöliittymä käyttää puheentunnistusta ja puhesyntetisointia. Robottia voiohjata myös internetin välityksellä. Homma et al. [9] ovat rakentaneet kuntouttajarobotin, jokaavustaa raajojen fysikaalisessa kuntoutuksessa. T. Maeda et al. [10] ovat toteuttaneet empatiarobotin,joka toimii lemmikkieläimen korvikkeena. Se vaatii huolenpitoa ja paijaamista,mutta siinä on myös kamera- ja puhelintoimintoja. Gimenez et al. [11] esittelevät siirrettävänrobottikäsivarren, joka voidaan kiinnittää esimerkiksi pyörätuoliin, keittiön seinään tai makuuhuoneenkattoon. Käyttäjä voi ohjata robottikättä esimerkiksi nostamaan tavaroita puolestaan.3.1 HaastattelujaTaipio Taipalus selvitti haastatteluin vanhusten hoitoon liittyviä tarpeita ja ongelmia Japanissa.Ne näyttävät olevan hyvin samanlaisia suomalaisten tarpeiden ja ongelmien kanssa.Vanhustenhoidon työntekijät kokevat nostamiseen, pukemiseen, riisumiseen ja pesemiseenliittyvät tehtävät hankaliksi tai rasittaviksi. Ruokailuun tai ruokintaan taas kuluu paljon aikaa.Ruokailuun liittyvä käsihygienia saattaa olla ongelma kun vanhukset itse osallistuvat ruoanvalmisteluun.Kotihoidon työnjohto haluaisi parannuksia kotihoidon työntekijöiden työn seurantaan ja raportointiin,jotta töitä voisi suunnitella paremmin ja jotta asiakkaita voitaisiin laskuttaa oikeintehdyistä toimenpiteistä.Vanhukset kiinnittävät huomiota ennen kaikkea turvallisuuteen. Mahdollinen kaatuminen taisairaskohtaus, joka jättää vanhuksen makaamaan avuttomana lattialle ilman apua, on pelottavamahdollisuus. Myös ryöstetyksi tulemisen pelko tai tulipalon pelko on yleistä yksin asuvillavanhuksilla. Yksinäisyys on myös merkittävä ongelma. Vanhukset kaipasivat enemmän ihmiskontakteja.He suhtautuivat tekniikkaan varautuneesti tai jopa torjuvasti. Uusien laitteidenkäyttöä pelättiin, koska henkilöt kokivat käytön vaikeaksi ja heitä pelotti, että he rikkoisivatlaitteen tai laite toimisi jotenkin muuten huonosti. Turvarannekkeita ei myöskään yleensä käytettymielellään. Niiden sanottiin olevan kutittavia, raskaita tai muuten vaan luotaantyöntäviä.

Automaatio avuksi – TulevaisuudensenioriasuminenLoppuraportti - 2006Sivu213.2 Taulukko 1. Kotona asumisen avustustarpeita ja ratkaisuja 1.Tarve, ongelmatai haittaTunnettu ratkaisuOlemassa oleva robotiikka/automaatioratkaisuKehitteillä olevaa automaatiotaja robotiikkaaYksinäisyysKotipalvelu, päiväkerhot,TV, kirjat, kommuni-kaatio:puhelin, internet,matkapuhelinViihderobotti, empatiarobottiEmpatiarobotti vrt. Tamagotchi[1], informaatiorobotti,[3,8], älykäskoti [2]RuokaRuoan kotiin kuljetus,kotipalvelu, einekset,kodin koneetRuoka-automaatti, liikkuvathylly / pöytätasotÄlykäs koti [2] (keittiönautomaatiota)RuokailuKotipalvelu, erikoisruoat,apuvälineet (lusikat,veitset)Ruokintarobotti (manipulaattori)= apuvälineLääkeannosteluSiivousKotipalvelu, kotisairaanhoito,dosetit, lääkkeetpostitseSiivooja, kotipalvelu,pölynimuri, motoroituikkunanpesuri, keskuspölynimuriLääkemuistuttaja Älykäs koti [2,3]Pölynimuri-robotti, lattian-pesurobottiikkunanpesurobotti[15]OstoksetKotipalvelu, ostoksetkotiin palvelu, postimyyntiluettelot,internet ostokset ja kotiinkuljetusÄlykäs koti tilaa puuttuvattavarat [2]HygieniaKotipalvelu, esteetönWC, monitoimi WCistuin, apuvälineitäKylvetysrobotti

Automaatio avuksi – TulevaisuudensenioriasuminenLoppuraportti - 2006Sivu223.3 Taulukko 2. Kotona asumisen avustustarpeita ja ratkaisuja 2.Tarve, ongelmataihaittaTunnettu ratkaisuOlemassa oleva robotiikka/automaatioratkaisuKehitteillä olevaa automaatiotaja robotiikkaaPassiivisuusPäiväkerhot, terapia,järjestöt, järestettyäryhmätoimintaaViihderobottiKotirobotti [8], Empatiarobotti[10]KommunikaatioHelppokäyttöiset puhelimet,sähköpostilaitteet,internet-laitteetTurvapuhelin, robottipuhelinInformaatiorobotti [8],Kommunikaatiorobotti,älykäs koti [2]LiikkuminenliikkumistarpeenvähentäminenAvustajat, kalustus,asunnon ja toimintojensuunnitteluManipulaattorirobotit[16], kuljetusrobotitLiikkuminen(liikkumisentukeminen)Kävelykepit, pyörätuolit,rollaattorit, kuntoutusSähköpyörätuolit, sähköpolkupyörät,sähkörollaattoritMotoroidut proteesit,itsestään kulkevat rollaattorit[17],itsestäänkulkevat ja navigoivatsähköpyörätuolitVähäinen lihasvoimaKotipalvelu, apuvälineet,kuntoutusMotoroidut nostimet,sängyt,Manipulaattori-robotit[16,18MuistihäiriötMuistuttajat, muistutustaulut,sukulaiset ja ystävät,kotipalvelu, almanakatSähköiset almanakat Informaatiorobotti [8],älykäs koti[12]

Automaatio avuksi – TulevaisuudensenioriasuminenLoppuraportti - 2006Sivu233.4 Taulukko 3. Kotona asumisen avustustarpeita ja ratkaisuja 3.Tarve, ongelmataihaittaTunnettu ratkaisuOlemassa oleva robotiikka/automaatioratkaisuKehitteillä olevaa automaatiotaja robotiikkaaMotoriikkaongelmatKotiapalvelu, apuvälineet,muotoillutruokailuvälineet, …Robottiikkamanipulaattorit(erikoisapuvälineet)Manipulaattori-robotit[16,18]NäköSilmälasit, puhuvat laitteet,sokeainkirjoitus,valaistus, apuvälineetTekstistä puheeksi muuttavatlaitteet, puheentunnistusInfomaatiorobotti [3,8],opastava robotti [18]Halvauspotilaat Kotikuntoutus, kotisairaanhoito,itseharjoituslaitteet,apuvälineitäRobotisoidut kuntoutuslaitteet,manipulaattoritManipulaattori-robotit[8]KuuloKuulolaoitteet, paperi jakynä, tekstiviestit, sähköpostiPuheentunnistus, puheestatekstiksi ohjelmatInformaatiorobotti [7]Onnettomuudet,kaatumiset, sairaskohtauksetTurvarannekkeet, turvapuhelimet,Turvapuhelin ja kamerayhteyskotiinÄlykäs koti, [2] Informaatiorobotti,kommunikaatiorobottiPukeutuminenja riisuutuminenKotipalvelu, apuvälineet - -

Automaatio avuksi – TulevaisuudensenioriasuminenLoppuraportti - 2006Sivu243.4.1 Taulukkojen 1-3 viitteet[1] K. Wada, T. Shibata, T. Saito, K. Tanie, “Analysis of Factors that Bring Mental Effectsto Elderly People in Robot Assisted Activity”, Proceedings of 2002 IEEE/RSJ InternationalConference on Intelligent Robots and Systems (IROS), Switzerland, 2002[2] D.H. Stefanov, Z. Bien and W.-C. Bang, ”The smart house for older persons and personswith physical disabilities: structure, technology arrangements, and perspectives”, IEEE trans.on neural systems and rehabilitation engineering, Vol 12, No 2, June, 2004, pp. 228-250.[3] P. Harmo, J. Knuuttila, T. Taipalus, J. Vallet, A. Halme “Automation and Telematics forAssisting People Living at Home” (in press)[4] Homepage of International Journal of Human-friendly Welfare Robotic Systems(HWRS),http://hwrs.kaist.ac.kr/english/ (accessed 20.8.2004)[5] P. Juutilainen, “Activities of Daily Living of 75-years Old People in Three DifferentNordic Cities, Five-year-study”, Licentiate Thesis, University of Jyväskylä, Department ofHealth Sciences, Finland, 1999, (in Finnish)[6] New York State Department of Health, Office of Continuing Care, “Assisted living inNew York: preparing for the future”, Report to the Governor and Legislature, New York,USA, 1999[7] T. L. Harrington and M. K. Harrington, “Gerontechnology Why and How”, HermanBouma Foundation for Gerontechnology, 2000, ISBN 90-423-0107-4[8] T. Yoshimi, N. Matsuhira, K. Suzuki, D. Yamamoto, F. Ozaki, J. Hirokawa and H.Ogawa, “Development of Concept Model of a Robotic Information Home Appliance, Apri-Alpha” Proceedings of IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems(IROS2004), Sendai, Japan, 2004, pp. 205-211.[9] K. Homma, O. Fukuda, Y. Nagata and M. Usuba, “Study of a wire-driven leg rehabilitationsystem”, Proceedings of IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots andSystems(IROS 2004), Sendai, Japan, 2004, pp. 1668-1673.[10] T.Maeda, K. Yoshida, H. Niwa, K. Kayashima and Y. Maeda, “Net-accessible Pet-typeRobot for Aged People’s Welfare”, Proceedings of the IEEE International Symposium onComputational Intelligence in Robotics and Automation, Kobe, Japan, 2003, pp. 130-133[11] A. Gimenez, A. Jardon and C. Balaguer, “Light weight autonomous service robot fordisabled and elderly people to help in their living environment”, Proceedings of InternationalConference on Advanced Robotics (ICAR), Coimbra, Portugal, 2003, pp.1074-1079[12] B. Graf, E. Helms, V. Lakshmana, B. Rohrmoser, “Anthropomorphic Robot Assistant –Giving the Human a Helping Hand”, Proceedings of the second IARP IEEE/RAS Joint workshopon technical challenge for dependable robots in human environments, Toulouse, France,2002, pp. 20-24.[13] http://www.neater.co.uk/main.htm(accessed 6.12.2004)

Automaatio avuksi – TulevaisuudensenioriasuminenLoppuraportti - 2006Sivu25[14] M. Governo, V. Riva, P. Fiorini and C. Nugent, ”MEDICATE teleassistance system”,Proceedings of ICAR, , Coimbra, Portugal, 2003 pp.191-196. www.medicateonline.org(accessed31.1.2004)[15] http://www.toshiba.co.jp/tcm_hac/ebyt/trilobite/index_j.htm,http://www.trilobite.electrolux.se, http://www.robosoft.fr/robuglass.html, (accessed31.1.2004)[16] T. Taipalus, “Using remote controlled service robot for fetching objects in home environment”,Master’s thesis, Helsinki University of Technology, Automation technologyFinland M. King, B. Zhu, and S. Tang, “Optimal path planning,” Mobile Robots, vol. 8, no.2, pp. 520-531, March 2001.[17] O. Chuy Jr., Y. Hirata, K. Kazuhiro, “Control of Walking Support System Based ofVariable Center of Rotation”, Proceedings of IEEE/RSJ International Conference on IntelligentRobots and Systems(IROS 2004), Sendai, Japan, 2004, pp. 2289-2294.[18] M. Hans, B. Graf and R. D. Schraft, “Robotic Home Assistant Care-O-bot: Past – Present– Future”, Proceedings of 11th International Workshop on Robot and Human InteractiveCommunication (IEEE Roman 2002), 2002, Berlin, Germany, pp. 380-385.

Automaatio avuksi – TulevaisuudensenioriasuminenLoppuraportti - 2006Sivu264 Japanilainen vanhainkotiTapio TaipalusVierailin vanhainkodissa Japanin Sendaissa 22.9.2004. Rakennus oli noin kymmenen vuottavanha, joten se ei edustanut viimeisimpiä teknologian virtauksia. Kuitenkin se oli hyvä esimerkkinykyisin Japanissa käytössä olevasta teknologiasta ja hoitotyöstä vanhainkodeissa.Vierailu kesti nelisen tuntia ja sisälsi seikkaperäisen talon esittelyn ja keskusteluhetken vanhemmanhoitajan kanssa. Pahoitelen joidenkin kuvien laatua, sillä kuvat sai ottaa pääosin vainilman salamavaloa, eikä vanhuksia itseään saanut kuvata.Japani on säädöksien maa ja se näkyi myös täällä, joten hoito arkkitehtuurista ryhmäkokoihinoli säädetty. Esimerkiksi käytävillä oli tietty minimileveys sänkyjen ja rullatuolien vaivatontakäsittelyä varten. Toisaalta tällöin käytävät olivat turhan leveitä ylittää vanhuksille, jotka tarvitsivatjatkuvaa tukea lähes kaikkialle seiniin assenetuista kaiteista (kuva 1). Kahdessa viidestähoitoyksiköstä tai -ryhmästä käytävä kiertää ympyrän, minkä sisälle jää wc ja suihkutilat. Tämäon kuulemma hyvä kun: ”Vanhukset tykkää kävellä ympäriinsä.”Kuva 1. Vanhainkodin leveä käytävä ja kaiteet seinissäAikaisemmin oli säädetty että asutaan neljän hengen huoneissa, mutta nykyää suositaan henkilökohtaisiahuoneita. Tosin kustannussyistä neljän hengen huoneet ovat vielä käytössä. Kustannuksissaon sama periaate, mikä on muissakin hoitomuodoissa ja välineissä, kuten esitettyvierailuraportti2:ssa (Paramount Bed). Eli vanhuksen kyky maksaa omavastuu osuutta määräähuonekoon (kuva 2).

Automaatio avuksi – TulevaisuudensenioriasuminenLoppuraportti - 2006Sivu27Kuva 2. Neljän hengen länsimainen huone ja yhden hengen tatami huoneMuuten vanhukset on jaettu n. 20 hengen sekaryhmiin, niin sukupuolen kuin kunnon perusteella.Ryhmä muodostaa hoitoyksikön, jolla on oma keittiö, peseytymistila, oleskelutila (kuva 3.)jne.Kuva 3. Hoitoyksikön oleskelutilaaKuvassa 3 oikealla näkyvän pöydän alla on japanilais tyylinen kaasulämmitin. Talvisaikaanvanhukset istuvat pöydän ympärillä ja lämmittelevät jalkojaan lämmittimellä viltin alla ja juovatteetä. Perinteisesti Japanissa ei ole juuri keskitytty lämmön eristämiseen asunnoissa, vaan,samaan tapaan kuin valot, lämmöt laitetaan päälle vasta sisään tultaessa.

Automaatio avuksi – TulevaisuudensenioriasuminenLoppuraportti - 2006Sivu28Sekaryhmiin jakoa on perusteltu lähinnä hoitajien määrän tarpeella. Muutama huonokuntoinenryhmässä ei kuormita liikaa, kun pelkästään huonokuntoisten ryhmän hoidossa tarvittaisiinenemmän hoitoa jatkuvsti. Päiväsaikaan hoitajia on 1-3 ryhmää kohti ja yöaikaan 0.5 – 1. Lisäksion tukitoimintoja suorittavia työntekijöitä, kuten siivoojia, huoltomiehiä yms.Yksi oleellinen muutos toimintatavoissa lähiaikoina on ollut keskusruokalan vaihto ruokailuunomissa tiloissa ja ruoan valmistuksen osin hoitoyksikön omiin keittiöihin. Tämä on vähentänytlaitosmaisuutta ja tarvetta pitkiin siirtymisiin ja ramppaamiseen kerrosten välillä. Tällä ontietysti hyvät ja huonot puolensa.Seuraavassa (kuva 4) on WC ja pesuhuone tilat, missä yksityisyyden ja turvallisuuden kompromissinaon tilat jaettu verhoilla. Mainittavan arvoista on, että yksityisyys käsitys on hiukanerilainen Japanissa. Fyysistä kosketusta vältetään jopa lääkäri-potilas suhteessakin ja julkisiinpesutiloihin mennään yleensä pyyhkeeseen kääriytyneenä omaan sermiin, niin ettei kukaan näevilaustakaan, tai pesulla käydään vasta kotona. Toisaalta kylpylöissä (onsen) on hyvin Suomensauna kulltturia vastaava käytös.Kuva 4. Verhoilla erotellut WC ja pesutilatPesutiloissa on monenlaisia ratkaisuja eri kuntoisille, täysin avustetusta pesusta (kuva 5.) turvakaiteisiinsuihkussa ja kylpyamme hissiin rullatuolipotilaille (Kuva 6.) .

Automaatio avuksi – TulevaisuudensenioriasuminenLoppuraportti - 2006Sivu29Kuva 5.Taysin avustettu pesu, asiakas voidaan liu’uttaa pesuammeen, kuivaupöydänja pyörillä varustetun sängyn välilläKuva 6. Kylpyamme hissilläTeknologiaan liittyen jokaisella sänkypaikalla on hoitajan kutsunappi ja keskitetty palohälytinjärjestlmä. Joissakin erikoistapauksissa on käytetty enemmänkin anturointia, kuten sängynvieressä oleva paine aunturi kuvassa 7. Anturin mittaus aiheuttaa hälytyksen, jos sen päällähavaitaan ihminen yli tietyn kynnysajan. Tällöin odotetaan vnhuksen pudonnen tai kaatuneenlattialle noustessaan tai laskeutuessaan sängystä.

Automaatio avuksi – TulevaisuudensenioriasuminenLoppuraportti - 2006Sivu30Kuva 7.Lattialla makaavan potilaan anturiSamassa huoneessa oli myös potilaiden siirtelyyn tarkoitettu hissi. Eli missä valjaat kiinitetäänpotilaan ympärille ja valjaista nostamalla potilas nostetaan kattoon asennetulla nosturilla esim.rullatuolista ja siirretään sänkyyn kattoon kiinitettyä kiskoa pitkin. Vanhukset ja hoitajat eivätoikein hyväksyneet ”katossa lenteleviä ihmisiä”, joten apuväline oli nykyään täysin käyttämättä.Tästä juontuu merkittävin ero vanhusten avustustyössä länsimaihin verrattuna: Japanilaiset,

Automaatio avuksi – TulevaisuudensenioriasuminenLoppuraportti - 2006Sivu31varsinkin vanhempi polvi, on pienikasvuista ja vanentuessaan vielä ”kuivuvat kasaan” eli hoidettavatovat n. 150 cm pitkiä ja painavat vain 40-50 kiloa. Eli lähempänä länsimaisia mittojaolevat nykypäivän japanilaisilla ei ole yleisesti vaikeuksia vanhusten siirtämisissä yms toimenpiteistä,mutta tämä tilannehan on muuttumassa. Muutenkin monien länsimaisten apuvälineidenmitoitus onkin siten väärä ja esim. hollantilaiset ergonomiset lusikat eivät mahdu vanhustensuuhun.Seuraavassa kuvassa 8 on esitelty pehmustettu huone vanhukselle, jolla on vaikeita tasapainoongelmia.Huomattavaa on myös, että sänky on poistettu jatkuvien putoamisten johdosta, mikäon heille luonnollinen vaihtoehto. Aikasemmin japanilaiset nukkuivat pelkästään lattialle tatamimattojen päälle levitetyllä futon-patjalla, joka rullattiin aina yöksi kaappiin. Muutenkin japanilaisetovat tottuneet liikkumaan ja käyttämään lattiaa aivan eri tavalla kuin länsimaissa. Ehkätästä tai sitten vain geneettisistä eroista johtuen japanilaisilla on varsin liikkuvat alaraajojennivelet myös vanhempana.Kuva 8.Pehmustettu huone kaatumiseen liittyvien riskien minimoimiseksiVanhainkoti sijaitsi varsin rauhallisella paikalla lähellä jokea ja pienen metsikön vieressä, muttasilti varsin lähellä keskustaa. Rakennuksen katolle oli yritetty tehdä maisema piha, mutta uusiokäyttöönotetut vanhat kiskojen aluspuut, sinänsä ekologinen vaihtoehto, olivat liian epätasaisetvanhuksille ja liikuntarajoitteisille (Kuva 9.).

Automaatio avuksi – TulevaisuudensenioriasuminenLoppuraportti - 2006Sivu32Kuva 9.KattoterassiKuva 10.Näkövammaislle suunnatut jalkatiemerkinnät ovat käytössä osin myös sisätiloissa.

Automaatio avuksi – TulevaisuudensenioriasuminenLoppuraportti - 2006Sivu335 PROJEKTIN JULKAISUT:(Kaikki julkaisut löytyvät projektin dokumenttipalvelimelta ja projektin internet-sivuilta)5.1 Internet-sivustothttp://bscw.uiah.fi:8080/bscw/bscw.cgi/0/257(Koko tulevaisuuden senioriasuminen hankkeen dokumenttipalvelin: saattaa vaatia salasanan)http://www.automation.hut.fi/projects/tsa/aut/(Automaatio avuksi projektin internet-sivusto)http://aut-bscw.hut.fi/bscw/bscw.cgi/0/1523http://www.automation.hut.fi/projects/tsa/aut/(Automaatio avuksi projektin dokumenttipalvelin: saattaa vaatia salasanan)5.2 Diplomityöt:Knuuttila Jere, "TerveTaas - Kotiautomaatiota hyödyntävä kotona selviämisen etätukijärjestelmä",(Remote assistance home automations system for senior citizens – in Finnish) HelsinkiUniversity of Technology, 2003.Tapio Taipalus, “Using Remote Controlled Service Robot for Fetching Objects in Home Environment”,Helsinki University of Technology, Automation Technology Laboratory, 2004Miguel Muñoz Arancón, “Assistive Home Robotics for the Elderly and the Disabled”, , HelsinkiUniversity of Technology, Automation Technology Laboratory, 2004Tenhunen, Emmi-Noora, Konseptien testaus vanhustenhuollon kotihoidossa, Diplomityö, Teknillinenkorkeakoulu, Sovelletun elektroniikan laboratorio, 9.8.2004, EspooRami Liesaho, Palvelurobotin paikantaminen koti- ja toimistoympäristössä, Helsinki Universityof Technology, Automation Technology Laboratory, 20065.3 Kutsuttuja esitelmiä:Harmo, Panu, Demonstraatio kotirobotiikasta Ranskan terveysministeri Christian Jacobille10.9.2004 Helsingin kaupungin Toimiva koti –esittelytilassa. Esiteltiin Rollo robottia sekäpyörillä kulkevaa Rolloottori-robottia.Harmo, Panu, Rollo-kotirobotti, HYVe-konferenssi, Hämeenlinna 7.-8.10.2003. , Hämeenkesäyliopisto, s..Knuuttila, Jere; Harmo, Panu; Taipalus, Tapio; Halinen, Matias; Räisänen, Petteri; Halme,Aarne, TerveTaas - kodin automaatiota ja robotiikkaa hyödyntävä tukijärjestelmä, 6. Kehitysvammatutkimuksenkonferenssi, Helsinki 2003. Helsinki 2003, Kehitysvammaliitto, s. 26.Harmo Panu, AAA - Automaatioavustettu asuminen, iWELL teknologiaohjelman päätösseminaari,TEKES, 14.4. 2004, Hanasaari, HelsinkiHarmo, Panu, Kotiautomaatio ja kotirobotiikka asumisen tukena, Arkkitehdit Toimivassa kodissa–seminaari, 27.4.2004, Toimiva koti, Helsingin kaupunki, Helsinki

Automaatio avuksi – TulevaisuudensenioriasuminenLoppuraportti - 2006Sivu34Harmo, Panu, Assisting robots for elderly at home, Technology Day, Science week for elderly,Heureka Science Center, 25.10.20055.4 Kansainvälisiä konferenssijulkaisujaHarmo, Panu, Taipalus, Tapio, Knuuttila, Jere , Vallet, José, Halme , Aarne, Needs and Solutions- Home Automation and Service Robots for the Elderly and Disabled, IEEE/RSJ InternatinalConference on Intelligent Robots and Systems, IROS2005, Edmonton, Alberta, Canada,August 2-6, 2005.Harmo, Panu, Knuuttila, Jere, Taipalus, Tapio, Vallet, José, Halme , Aarne, Automation andTelematics for Assisting People Living at Home, IFAC 2005, 16th IFAC World Congress,Prague, Czech Republic, July 4-8Harmo, Panu, Knuuttila, Jere, Taipalus, Tapio, Vallet, José, Halme , Aarne, Automaationkäyttö kotona asumisen avustamisessa, Automaatiopäivät 2005, 6.-8.9.2005, Suomen AutomaationTuki ry, Helsinki, 2005.5.5 LehtiartikkeleitaHarmo, Panu, ”Automaatio avuksi – apua kotiin”, Hetky 1/2005, Helsingin Tietojenkäsittelyyhdistysry, ISSN 1458-4816, 2005, p. 19 – 22.Harmo, Panu. Palvelurobotteja ja robottipalvelijoita. Automaatioväylä, 2006. Nro 2, SuomenAutomaation tuki ry, Helsinki.(in print)