Mitä tapahtuu, kun robotti lähetetään veden alle? Ensimmäinen yllätys on tämä: moni asia, jota pidämme maalla itsestään selvänä, ei enää toimikaan. GPS ei kulje veden läpi. Langaton yhteys heikkenee nopeasti. Kamerakuva voi muuttua sameaksi, vihertäväksi tai lähes käyttökelvottomaksi. Silti juuri näissä olosuhteissa vesirobotiikka on kiinnostavimmillaan.
Urban Mobile Robotics -hankkeessa olemme tarkastelleet, miten erilaisia robottialustoja voidaan hyödyntää kaupunkiympäristöissä. Veden äärellä se tarkoittaa esimerkiksi satamia, siltoja, rantarakenteita, matalia vesialueita ja vedenlaadun seurantaa.
Vesirobotteja on erilaisia, koska tehtäviäkin on erilaisia. Kauko-ohjattu vedenalainen robotti (ROV) on kuin vedenalainen silmä ja käsi. Ihminen ohjaa sitä pinnalta kaapelin kautta ja näkee kamerakuvan reaaliajassa. Tällainen robotti sopii hyvin tarkastuksiin. Sillä voidaan katsoa esimerkiksi laiturin alapintaa, putkea, sillan rakennetta tai jotain epäilyttävää kohdetta veden alla.
Autonominen vedenalainen ajoneuvo (AUV) toimii eri tavalla. Se ei tarvitse jatkuvaa kaapeliyhteyttä, vaan se liikkuu ennalta suunnitellun reitin mukaan. AUV sopii paremmin laajoihin mittaus- ja kartoitustehtäviin. Se voi esimerkiksi kulkea merenpohjan päällä järjestelmällistä reittiä ja kerätä dataa.
Miehittämätön pinta-ajoneuvo (USV) liikkuu veden pinnalla. Siksi sen elämä on hieman helpompaa: se voi käyttää GPS:ää, satelliittiyhteyksiä ja langatonta tiedonsiirtoa. USV voi mitata vedenlaatua, kartoittaa matalia alueita tai toimia vedenalaisen robotin tukialustana.
Koska GPS ei toimi veden alla, robotti tarvitsee muita tapoja selvittää sijaintinsa. Tässä kohtaa mukaan tulevat anturit. IMU eli inertiamittausyksikkö mittaa robotin liikettä ja asentoa. DVL eli akustinen nopeusmittari mittaa robotin nopeutta suhteessa merenpohjaan tai veteen. Akustiset paikannusjärjestelmät taas käyttävät ääntä sijainnin määrittämiseen.
Yksinkertaisesti sanottuna: kun robotti ei voi kysyä satelliitilta, missä se on, sen täytyy päätellä sijaintinsa liikkeen, suunnan, nopeuden ja äänen avulla.
Ääni on veden alla erityisen tärkeä, koska se etenee vedessä paljon paremmin kuin radioaallot tai valo. Siksi kaikuluotaimia käytetään merenpohjan kartoittamiseen, esteiden havaitsemiseen ja navigoinnin tukemiseen. Kaikuluotain ei ota tavallista valokuvaa. Se “kuuntelee” ympäristöä. Sen avulla voidaan hahmottaa pohjan muotoja, rakenteita ja joskus myös kohteita, joita kameralla ei näkisi sameassa vedessä.
Vesiympäristössä eri tehtävien mukaan vertaillaan erilaisia alustoja. BlueROV2 on kevyt ja helposti lähestyttävä ROV. Se sopii hyvin opetukseen, tutkimukseen ja ympäristöntarkastuksiin. Ihminen ohjaa sitä kamerakuvan perusteella, ja kaapeli tuo reaaliaikaisen yhteyden pintaan. Sen vahvuus on käytännöllisyys. Se on hyvä silloin, kun halutaan mennä lähelle ja katsoa tarkasti.
Pitkän matkan AUV, kuten REMUS-tyyppinen järjestelmä, on suunniteltu aivan eri tarkoitukseen. AUV-tyyppiset autonomiset vedenalaiset ajoneuvot tekevät tuntemattomasta vedenalaisesta maailmasta helpommin saavutettavan. Ne voivat kartoittaa laajoja alueita, kerätä arvokasta mittausdataa ja hoitaa myös vaarallisia tehtäviä, kuten miinantorjuntaa, ilman että ihmisen tarvitsee mennä riskialueelle.
Pinta-ajoneuvo, kuten Saildrone- tai pienikokoinen Otter-tyyppinen USV, taas toimii veden pinnalla. Se voi kerätä dataa pitkään, kulkea reittejä ja tukea muita vesirobotteja. Usein USV toimii ROV- tai AUV-robotin rinnalla pintatukena, jolloin vedenalaisen robotin toiminta-alue, tiedonsiirto ja paikannusmahdollisuudet voivat parantua.
Siksi ”paras robotti” riippuu aina tehtävästä. Halutaanko katsoa lähelle? Kartoittaa laaja alue? Mitata vedenlaatua? Toimia matalassa vedessä? Vai tukea toista robottia?
UMR-hankkeen alkuvaiheessa tarvittiin edullinen ja joustava tapa kokeilla vesirobotiikan ideoita käytännössä. Ratkaisuksi valittiin CPS5, tee-se-itse-tyyppinen vedenalainen droonialusta.
Pidän tästä vaiheesta erityisesti, koska se muistuttaa hyvin aidosta kehitystyöstä. Kaikki ei ala täydellisestä laitteesta. Usein ensin rakennetaan jotain yksinkertaisempaa, jolla voidaan testata, oppia ja epäonnistua turvallisesti.
CPS5-alustassa käytettiin samoja teknologioita, joita löytyy monista droonijärjestelmistä. Pixhawk toimii ohjaimena, Raspberry Pi tietokoneena ja BlueOS ohjelmistoympäristönä. Tällainen rakenne mahdollistaa sen, että alustaan voidaan lisätä erilaisia antureita ja ohjelmistoja.
Yhdessä kokeilussa alustaan liitettiin vedenlaadun mittaukseen liittyviä antureita, kuten pH- ja sameusantureita. Toisessa ideassa pintapoiju voisi auttaa vähentämään suoraa kaapeliriippuvuutta tietokoneeseen.
Myöhemmin käyttöön tuli myös BlueROV2, joka tarjoaa vakaamman ja valmiimman ympäristön jatkokehitykseen. Ajatus on käytännöllinen: ensin kokeillaan kevyemmällä alustalla, ja kun idea alkaa toimia, sitä voidaan kehittää eteenpäin luotettavammassa järjestelmässä.
Vesirobotiikka ei ole yksi yksittäinen laite. ROV auttaa katsomaan lähelle. AUV auttaa keräämään dataa laajasti. USV tukee pinnalta ja kerää dataa. Akustiset anturit kertovat, missä robotti on, mitä se näkee ja millainen ympäristö sen ympärillä on.
Minusta juuri tämä tekee tästä hankkeesta kiehtovaa. Hanke yhdistää mekaniikkaa, automaatiota, ohjelmointia, ympäristötutkimusta ja kaupunkikehitystä. Vaikka vesirobotiikassa robotti näyttää ulospäin vain pieneltä laitteelta vedessä, sen takana on kokonainen järjestelmä päätöksiä: miten se liikkuu, miten se paikantaa itsensä, miten se kerää dataa ja mihin tehtävään se oikeasti sopii.
Lue lisää vesirobotiikan nykytilanteesta hankkeen osana kirjoitetusta State of the Art -raportista: Urban Mobile Robotics State of the art -raportti: Vesirobotiikka kaupunkiympäristössä (Nilofar Mirzai, 2026).
Nilofar Mirzai on Metropolia Ammattikorkekoulusta vastavalmistunut koneautomaatioinsinööri. Urban Mobile Robotics -hankkeessa Mirzai tutkii projektiassistenttina vesirobotiikkaa ja sen kehitystä, ja tukee pinnanalaisia pilotointeja. Mirzai on myös osa Metropolian Robo Garagen tiimiä.
