Jere Knuuttila TerveTaas – kotiautomaatiota hyödyntävä kotona ...

Jere KnuuttilaTerveTaas – kotiautomaatiota hyödyntävä kotonaselviytymisen tukijärjestelmäDiplomi-insinöörin tutkintoa varten tarkastettavaksi jätetty diplomityöEspoo, 29.7.2003Työn valvoja: professori Aarne HalmeTyön ohjaaja: diplomi-insinööri Panu Harmo

Diplomityön tiivistelmäTekijä: Jere KnuuttilaTyön nimi: TerveTaas – kotiautomaatiota hyödyntävä kotona selviytymisentukijärjestelmäTeknillinen korkeakouluOsasto: Automaatio- ja systeemitekniikkaProfessuuri: AS-84 AutomaatiotekniikkaPäivämäärä: 29.7.2003Paikka: Espoo81 sivua, 50 kuvaa ja 4 liitettäValvoja: professori Aarne HalmeOhjaaja: diplomi-insinööri Panu HarmoHakusanat: kotiautomaatio, kotirobotiikka, avustaminen, etäohjaus, lisättytodellisuus, kotipalvelin, kotiverkkoTässä työssä kuvataan TerveTaas-projektin tavoitteet, toteutus ja tulokset.TerveTaas-projekti toteutettiin Teknillisen korkeakoulun Automaatiotekniikanlaboratorion johdolla vuosina 2000-2003. Projektin tavoitteena oli selvittäätämänhetkisen teknologian, erityisesti kotiautomaation ja kotirobotiikan,soveltuvuutta vanhusten ja vammaisten itsenäisen elämän tukemiseen.Projektin kuluessa toteutettiin demonstraatiojärjestelmä, jonka avulla joitakinkotiautomaation ja kotirobotiikan mahdollistamia palveluita esiteltiin. Tämäjärjestelmä rakennettiin Helsingin kaupungin Sosiaaliviraston ylläpitämään Toimivakoti -esittelytilaan, jossa sitä on esitelty projektin osapuolille, tiedotusvälineille jamuille kävijöille. Demonstraatiojärjestelmässä käytetään hyväksi useita uudehkojatekniikan osa-alueita. Jo mainitut kotirobotiikka ja kotiautomaatio sekätietokoneverkot, etäohjaus, virtuaalimallit, lisätty todellisuus ja videoneuvottelu.Demonstraatiojärjestelmällä on toteutettu muutamia esimerkinomaisiapalveluita kuten laitteisto, joka muistuttaa mikäli hella on valvomatta liian pitkäänpäällä. Toinen palvelu huolehtii siitä, että kotiavain säilytetään tietyssä paikassa jaettä se tulee mukaan ulos lähtiessä.Järjestelmän keskeinen osa on kotirobotti, joko pallomainen Rollo tai pyörilläkulkeva Rolloottori. Robotti toimii liikkuvana kommunikointivälineenä jakäyttöliittymänä. Sitä voidaan haluttaessa myös ohjata etäältä, jopa Internetin kautta,jolloin se voi toimia liikkuvana asunnon ”vahtikoirana”.ii

Abstract of the Master’s ThesisAuthor: Jere KnuuttilaTitle: TerveTaas – independent living assisted by home automationHelsinki University of TechnologyDepartment: Automation and Systems TechnologyProfessorship: AS-84 Automation TechnologyDate: 29.7.2003Place: Espoo81 pages, 50 illustrations and 4 appendicesSupervisor: Professor Aarne HalmeInstructor: Master of Science Panu HarmoKeywords: home automation, home robotics, assisting, remote control, augmentedreality, domotics, home networkThis thesis describes the goals, implementation and results of the TerveTaasproject. TerveTaas was lead by the Automation Technology Laboratory at HelsinkiUniversity of Technology during 2000-2003. The aim of the project was to study theapplicability of current technology, in particular home automation and homerobotics, into assisting independent living of the elderly and disabled.During the project a demonstration system was built to present some of thepossible applications of home automation and home robotics. The system was builtat Toimiva koti, a showroom kept by the City of Helsinki Social ServicesDepartment, where it has been presented to the participants, the media and othervisitors. The demonstration system utilizes several fairly new fields of technology.In addition to the already mentioned home automation and home robotics, alsocomputer networks, remote control, virtual models, augmented reality and videoconferencing has been utilized.The demonstration system implements some exemplary services. Forexample a system to take care that the stove is being supervised when in use andanother one to help remembering to store the front door key in its place and taking itwith oneself when going out.One essential part of the demonstration system is the home robot, either thespherical Rollo or the wheeled Rolloottori. The robot acts as a mobilecommunication platform and user interface to the system. It can also be controlledremotely through a computer network such as the Internet. This way it can be usedas a watchdog for the apartment.iii

SisällysluetteloDIPLOMITYÖN TIIVISTELMÄ........................................................................................................ IIABSTRACT OF THE MASTER’S THESIS......................................................................................IIISISÄLLYSLUETTELO.......................................................................................................................IVALKUSANAT.......................................................................................................................................VIKÄYTETTYJEN TERMIEN JA LYHENTEIDEN SELITYKSET.............................................. VII1 TAUSTA ........................................................................................................................................ 11.1 OMATOIMISEN ELÄMÄN AVUSTAMINEN .................................................................................11.2 TERVETAAS-PROJEKTI ...........................................................................................................21.3 TOIMIVA KOTI -ESITTELYTILA ................................................................................................31.4 KOTIAUTOMAATIO .................................................................................................................41.4.1 Rakennusautomaatio ja kiinteistöautomaatio................................................................... 41.4.2 Kotiautomaatio rakentuu rakennusautomaation päälle.................................................... 41.5 KOTIAUTOMAATIOVERKOT ....................................................................................................61.5.1 Verkon tehtävä..................................................................................................................61.5.2 Kotiverkko ja kotiautomaatioverkko................................................................................. 61.5.3 Kotiautomaatioverkon ominaisuudet................................................................................ 61.5.4 Laitteiden kommunikointi kotiautomaatioverkossa........................................................... 81.5.5 Kotiautomaatioverkon tiedonsiirtomedia ....................................................................... 101.5.6 Markkinoilla olevia kotiautomaatioverkkoja.................................................................. 161.5.7 Kotiautomaatioverkon liittäminen Internetiin ................................................................ 181.6 KOTIPALVELIN .....................................................................................................................191.7 KOTIROBOTIIKKA.................................................................................................................201.8 VIDEONEUVOTTELU .............................................................................................................221.9 VIRTUAALIMALLIT...............................................................................................................231.10 LISÄTTY TODELLISUUS ........................................................................................................241.11 ETÄOHJAUS ..........................................................................................................................251.12 ETÄLÄSNÄOLO .....................................................................................................................262 TAVOITE .................................................................................................................................... 272.1 TUTKIMUSSUUNNITELMA .....................................................................................................272.2 JÄRJESTELMÄ .......................................................................................................................282.2.1 Rakenne .......................................................................................................................... 282.2.2 Toiminnot........................................................................................................................ 293 TOTEUTUS................................................................................................................................. 313.1 KAUPALLISET LAITTEET, JÄRJESTELMÄT JA OHJELMISTOT ...................................................313.1.1 Kotiautomaatio ............................................................................................................... 313.1.2 Muut laitteet.................................................................................................................... 363.1.3 Ohjelmistot ja ohjelmakirjastot ...................................................................................... 383.2 AUTOMAATIOLABORATORIOSSA KEHITETYT JÄRJESTELMÄT................................................393.2.1 Rollo ............................................................................................................................... 393.2.2 Rolloottori....................................................................................................................... 433.2.3 Kotipalvelin-palvelinkone............................................................................................... 443.2.4 Pehtoori-sovellus ............................................................................................................ 453.2.5 Kotivalpas-sovellus......................................................................................................... 483.2.6 Käyttöliittymät ................................................................................................................ 543.2.7 Virtuaalikoti-sovellus...................................................................................................... 573.2.8 Toimivaan kotiin rakennettu demonstraatiojärjestelmä ................................................. 574 TULOKSET................................................................................................................................. 664.1 JÄRJESTELMÄN TOIMIVUUS ..................................................................................................664.1.1 Rollo ............................................................................................................................... 664.1.2 Rolloottori....................................................................................................................... 684.1.3 Kotipalvelin ....................................................................................................................68iv

4.1.4 Pehtoori .......................................................................................................................... 684.1.5 Kotivalpas....................................................................................................................... 694.1.6 Käyttöliittymät ................................................................................................................ 704.1.7 Virtuaalikoti.................................................................................................................... 714.1.8 Demonstraatiojärjestelmä .............................................................................................. 714.2 TOIMIVASSA KODISSA SUORITETUN KYSELYN TULOKSET.....................................................734.2.1 Esillä olevat laitteet ja ratkaisut..................................................................................... 734.2.2 Kyselyssä mainitut palvelut ............................................................................................ 744.2.3 Kotiautomaatio ............................................................................................................... 754.2.4 Kotirobotiikka................................................................................................................. 754.2.5 Yhteenveto....................................................................................................................... 764.3 MITEN JÄRJESTELMÄ TOTEUTTAA SILLE ASETETUT VAATIMUKSET ......................................764.3.1 Yhteyden ottaminen......................................................................................................... 774.3.2 Puheyhteys......................................................................................................................774.3.3 Kuvayhteys......................................................................................................................774.3.4 Mittaustiedon tallennus, haku tietokannasta ja visualisointi.......................................... 774.3.5 Virtuaalimallin hyväksikäyttö paikannuksessa ............................................................... 784.3.6 Laserosoittimen käyttö avustamisessa ............................................................................ 784.3.7 Dokumenttien jakaminen avustajan ja autettavan välillä............................................... 784.3.8 Kodin laitteiden ja Rollon etäkäyttö, Rollon autonomia................................................. 784.3.9 Automaattiset muistutus-, hälytys- ja ohjaustoiminnot ................................................... 794.3.10 RFID-tekniikalla toteutettavat toiminnot ................................................................... 794.4 YHTEENVETO .......................................................................................................................795 JATKOKEHITYSTÄ ................................................................................................................. 805.1 KOTIROBOTTI.......................................................................................................................805.2 KOTIPALVELIMEN OHJELMISTOT ..........................................................................................805.3 PALVELUT............................................................................................................................805.4 JÄRJESTELMÄN TESTAUS AIDOSSA KÄYTTÖTILANTEESSA ....................................................816 LAITELUETTELO .................................................................................................................... 827 LIITTEET ................................................................................................................................... 847.1 LIITE 1, TERVETAAS-PROJEKTIN OSALLISTUJAT...................................................................847.2 LIITE 2, CLIENT-KEEPER COMMUNICATION SPECIFICATION .................................................857.3 LIITE 3, ROLLO COMMUNICATION SPECIFICATION................................................................887.4 LIITE 4, TOIMIVASSA KODISSA SUORITETUN KYSELYN KYSELYKAAVAKE............................92KODIN PALVELUT JA TEKNIIKKA KOTONA ELÄMISEN HELPOTTAJINA..................... 928 LÄHTEET ................................................................................................................................... 988.1 JULKAISUT JA DOKUMENTIT .................................................................................................988.2 ELEKTRONISET LÄHTEET....................................................................................................102v

AlkusanatTämä diplomityö on tehty Teknillisen korkeakoulun Automaatiotekniikanlaboratoriossa toteutetun TerveTaas-projektin yhteydessä. Tässä työssä kuvataanprojektin päämäärä ja tulos, arvioidaan sen onnistumista sekä ehdotetaanjatkotoimenpiteitä.Olin mukana projektissa lähes sen alusta lähtien. Oma osuuteni projektissa oliKotivalpas-sovelluksen suunnittelu ja toteutus sekä Linet-automaatioverkonkäyttöönotto.Tässä työssä on käytetty viittaustapaa, jossa perinteiset julkaisut ja dokumentit onerotettu pelkästään Internetissä julkaistuista dokumenteista. Vain Internetissäjulkaistuihin dokumentteihin on viitattu tekstissä hakasulkein ja muihin lähteisiinkaarisulkein. Viitteessä on tekijän nimi tai sen puuttuessa julkaisijan nimi sekäjulkaisuvuosi, mikäli se on tiedossa. Internetistä löytyvien dokumenttien osaltaviiteluettelossa on mainittu viittauspäivä. Dokumentti on talletettu kyseisenäpäivämääränä ja on luettavissa tämän työn mukana tulevalta CD-ROM -levyltä.Perinteiset dokumentit saattavat löytyä myös Internetistä, missä tapauksessa niidenkohdalla on menetelty samoin kuin Internet-dokumenttienkin. Myös tämä työ onsähköisessä muodossa liitteenä olevalla CD-ROM -levyllä.Projektissa käytettyjen robottien ja projektiin liittyvien järjestelmien kehitystyössä onollut mukana suuri joukko henkilöitä. Haluankin tässä kiittää kaikkia projektiinosallistuneita antoisasta yhteistyöstä: Chandler Boyarko, Sarah Davison, FraukeDriewer, Matias Halinen, Harald Mayer, Pierre Moermans, Victor Perez, HannuPitkänen, Petteri Räisänen, Tapio Taipalus, José Vallet ja Petri Virekoski. Teidänkanssanne on ollut mukava työskennellä. Kiitokset myös kaikille muille pallorobottienja etäohjausjärjestelmän parissa ennen TerveTaas-projektia työskennelleille.Erityiskiitokset haluan esittää diplomityöni ohjaajalle ja TerveTaas-projektinprojektipäällikölle Panu Harmolle, jonka ansiota projektin toteuttaminen oli. Panunkannustuksesta ja ohjauksesta oli suunnaton apu tämän työn tekemisessä. Kiitoksetmyös Automaatiotekniikan laboratoriossa työskenteleville ja työskennelleilletyötovereilleni sekä erityisesti Aarne Halmeelle, jonka johdolla laboratoriossa tehdääntutkimusta maailmanlaajuisestikin aivan alan eturintamassa.Espoossa 29.7.2003_______________________Jere Knuuttilavi

Konsoli-ikkuna engl. console window, tietokoneohjelman paikallinen ikkuna.Tyypillisesti se ikkuna, josta ohjelma käynnistettiin.Kotiautomaatioverkko engl. home automation network. Tässä työssä termi tarkoittaakodin sisäistä verkkoa, jota voidaan käyttää yksinkertaistenlaitteiden ohjaamiseen. vrt. kotiverkko.Kotiverkkoengl. home area network tai home network. Kodin sisäinentietokoneverkko, esimerkiksi Ethernet-lähiverkko. vrt.kotiautomaatioverkko.Lapsiengl. child, olio-ohjelmoinnissa lapsi perii vanhemman, ja saakaikki sen ominaisuudet. Lapsella voi olla lisäksi muitaominaisuuksia ja se voi tietyin rajoituksin muuttaa perittyjäominaisuuksia.Luokkaengl. class. Olio-ohjelmoinnissa jonkin asian idea tai resepti,ohjelmakoodilla toteutettu kokonaisuus. Luokka sisältäämuuttujia ja metodeja, jotka määrittelevät sen tilantoimintatavan. vrt. olio.Metodiengl. method, Java-kielen vastine monissa muissa kielissäkäytetylle termille funktio.Monisäikeinen engl. multithreaded, tietokoneohjelma, joka suorittaa yhtäODBCaikaa monta eri tehtävää.Open Database Connectivity, sovellusliittymä, jolla voidaankäsitellä tietokantaa sovellusohjelmasta.Olio engl. object. Olio-ohjelmoinnissa luokan instanssi,ilmentymä. Luokasta voidaan luoda ohjelman ajon aikanayksi tai useampi olio. Oliot ovat ohjelman ajon aikaisiapalasia, jotka yhdessä suorittavat annetun tehtävän. vrt.luokka.Palvelinpalveluengl. server, tietokone, joka tarjoaa palveluita verkossa.engl. service, tietokoneohjelmistoista puhuttaessa ohjelma,johon asiakasohjelmat voivat ottaa yhteyttä verkon kautta.PHP PHP: Hypertext Preprocessor, yleiskäyttöinenohjelmointikieli, joka soveltuu erityisesti web-sovellustentoteuttamiseen.pistukeProtokollaRajapintaRFIDengl. socket, tietokoneen sisäinen osoite, ”luukku”, jollapalvelu odottaa asiakkaita.engl. protocol. Yhteyskäytäntö, sovittu kommunikointitapa.engl. interface, määrittelee millaisia metodeja (funktioita)rajapinnan toteuttava ohjelma tai kirjasto toteuttaa, eli mitenmuut ohjelmakomponentit voivat kommunikoida sen kanssa.Radio frequency identification, radion avulla etäluettavaasirua hyödyntävä tekniikka, käytössä esimerkiksipääkaupunkiseudun matkakorteissa.RS-232Tiedon sarjamuotoiseen siirtoon käytetty standardi.SMTPSimple Mail Transfer Protocol, sähköpostin välittämiseenkäytetty protokolla.Solmuengl. node, verkossa oleva yksittäinen laite.sovellusliittymä engl. Application Programming Interface (API),ohjelmakirjasto, jota sovellusohjelma voi käyttää alemmantason tehtävien suorittamiseen.viii

SQLSimple Query Language, tietokantakyselyiden tekemiseenkäytetty kieli.Taajuushyppely engl. frequency hopping. Tiedonsiirrossa käytettävänkantoaaltotaajuuden jatkuva vaihtaminen.TCP Transmission Control Protocol, Internetissä käytettävätiedonsiirtoprotokolla, joka takaa tiedon perillemenon. vrt.UDP.UDP User Datagram Protocol, Internetissä käytettävätiedonsiirtoprotokolla, joka ei takaa tiedon perillemenoa. vrt.TCP.WAP Wireless Application Protocol, spesifikaatio, jokamahdollistaa tiedonsaannin ja palveluiden käytönlangattomasti.ix

1 Tausta1.1 Omatoimisen elämän avustaminenMaaliskuussa 2003 Sosiaali- ja terveysministeriön asettama kansallinen sosiaalialankehittämisprojekti julkaisi loppuraporttinsa (Sosiaali- ja terveysministeriö 2003).Raportin yhtenä lähtökohtana on väestörakenteen muutos tulevina vuosikymmeninä.Kuten taulukosta 1 nähdään, vanhimpien ikäluokkien osuus väestöstä tulee kasvamaanhuomattavasti.Taulukko 1 Suomen väestö 2000 ja 2030. Tilastolähde: Tilastokeskus, Altika (v. 2000)Raportissa annetaan toimenpide-ehdotuksia sosiaaliturvan kehittämiseksi jaylläpitämiseksi. Vanhusten osalta toimenpide-ehdotus numero 7:ssä ehdotetaanseuraavaa:Ikääntyneiden hoidossa nostetaan vanhuksen kotona asumisen tukeminen keskiöön japalvelujärjestelmä rakennetaan tukemaan tätä periaatetta. Ikääntyneidenpitkäaikainen laitoshoito järjestetään uudelleen. Pitkäaikainen laitoshoito muodostuutehostetusta palveluasumisesta ja hoivakodeista. Nykyisiä terveyskeskustenpitkäaikaisosastoja on muutettava kodinomaisemmiksi hoivakodeiksi.Terveyskeskusten järjestämässä laitoshoidossa keskitytään ikääntyvän väestönlyhytaikaiseen hoitoon ja kuntoutukseen. (Sosiaali- ja terveysministeriö 2003)Kotihoidon tukemiseksi tarvitaan yhä enemmän avustajia ja resursseja. Vanhustenitsenäistä kotona asumista ja keinoja sen mahdollistamiseksi ja tukemiseksi tutkitaanSuomessa aktiivisesti (esim. Backman 2001 ja Lukkaroinen 2002). Träskbäck onpuolestaan tutkinut teknologian käyttöä vanhusten ja vammaisten itsenäisen asumisentukemiseksi (Träskbäck 2002). Tutkimustyössä tavoitteena oli tutkia itsenäisenasumisen ongelmakohtia ja niiden ratkaisua yksittäisten tapausten kautta. Ongelmiakartoitettiin haastatteluiden ja tutustumiskäyntien avulla ja niitä ratkottiin pääasiassatietotekniikan ja automaatiotekniikan avulla. Johtopäätöksissä (Träskbäck 2002)todetaan suuren osan ongelmista liittyvän kommunikointiin ja päivittäisten asioidenhoitoon kuten ruokailuun ja peseytymiseen. Ympäristönhallinta, esimerkiksivalaistuksen ja ovien ohjaus sekä ylettyminen olivat muita ongelmakohtia.Tietotekniikan avulla saatiin positiivisia tuloksia kommunikoinnin parantamisessa jatuloksissa todetaankin teknologialla – oikein käytettynä – olevan mahdollisuuksiavanhusten ja vammaisten elämänlaadun parantamisessa.1

Termi geronteknologia koostuu kahdesta termistä: gerontologia ja teknologia.Gerontologia on useita eri tieteenaloja käsittävä ala. Tässä yhteydessä se viittaaikääntymisen sosiaaliseen ja lääketieteelliseen tutkimiseen. Teknologian määritelmääon käsitelty muun muassa Kananojan [Kananoja 2002] ja Sotamaan [Sotamaa 2002]artikkeleissa, eikä sille ole ytimekästä ja yleispätevää määritelmää. Tämän työnvaatimalla tarkkuudella voidaan sanoa sen olevan uusien tekniikoiden, tuotteiden japalvelujen tutkimista, kehittämistä ja suunnittelua (Harrington ja Harrington 2000).Geronteknologia on erityisesti ikääntyvän väestön tarpeet huomioon ottavateknologian ala (Harrington ja Harrington 2000). Geronteknologiaa ovat niinkaksitehosilmälasit, ikäihmisten tyypillisiä terveydellisiä ongelmia torjuvat lääkkeet,kuntoutusvälineet, matalalattiaraitiovaunut ja niin edelleen. Kaikki vanhustenriippumatonta kotona asumista tukevat laitteet ja järjestelmät ja mahdollisestipalvelutkin ovat geronteknologiaa, mutta geronteknologia ei rajoitu välttämättä vainvanhuksiin. Edellä mainitut esimerkit ja monet muut voivat helpottaa monien muidenkuin vanhusten elämää.Esimerkiksi Thomas ja Marcia Harrington eivät keskity Gerontechnology-teoksessaan(2000) niinkään esittelemään olemassa olevia ratkaisuja, vaan elää omienkinsanojensa mukaan tulevaisuudessa. Kirjassa on esitetty paitsi taustatietoa, myösideoita ja mahdollisuuksia. Tarkoitus on innostaa lukijaa tutkimaan, kehittämään jamuuten edistämään geronteknologian kehitystä.Tähän työhön liittyviä asioita Harringtonit käsittelee asumista koskevassa luvussasekä informaatiota ja kommunikointia koskevassa luvussa. Asumisosiossa esiin tulevaenglanninkielinen termi domotics vastaa termejä kotiautomaatio ja älykäs koti. Tässätyössä käytetään termiä kotiautomaatio.Geronteknologian alalla toimii järjestöjä maailmanlaajuisesti [International Societyfor Gerontechnology], valtakunnallisesti, kuten Yhdysvalloissa [GerontologicalSociety of America], ja myös Euroopan yhteistyöjärjestelmän COST:in (EuropeanCooperation in the field of Scientific and Technical Research) puitteissa Euroopassa(COST 219 bis 2003).1.2 TerveTaas-projektiTerveTaas-projekti oli Automaatiolaboratorion 1 vuonna 2001 toteuttamayhteistyöprojekti, joka päättyi vuoden 2003 alussa. Se oli osa Teknologiankehittämiskeskuksen (Tekes) iWell-ohjelmaa, jonka tavoitteena on kehittääkansainvälisesti menestyvää hyvinvointiteknologiaa tieto- ja viestintäteknologian sekätuotannon, logistiikan ja rakentamisen aloilla [Tekes 2003]. TerveTaas-projektissapainopiste on tukea vanhusten ja vammaisten itsenäistä ja omaehtoista elämistäkotona. Projektin kuluessa rakennettiin demonstraatiojärjestelmä, jolla voidaanhavainnollistaa nykyisen teknologian mahdollisuuksia ja innostaa yleisöä ehdottamaanuusia, mahdollisesti tärkeämpiä tai toimivampia sovelluskohteita.Demonstraatiojärjestelmä rakennettiin hyödyntäen kaupallisia tuotteitamahdollisuuksien mukaan. Tällä paitsi mahdollistetaan projektin toteuttaminen1 Tällä termillä viitataan tässä työssä nimenomaan Teknillisen korkeakoulun Automaatiotekniikanlaboratorioon.2

saatavilla olevilla resursseilla, myös tähdätään valmiin järjestelmän hinnanalentamiseen ja saatavuuden parantamiseen.TerveTaas-projektin yhteistyökumppanit ovat• Teknillinen korkeakoulu, Automaatiotekniikan laboratorio• Teknillinen korkeakoulu, Sovelletun elektroniikan laboratorio• Teknologian kehittämiskeskus• Asumispalvelusäätiö ASPA• Comsel Oy• Elisa Communications Oyj• Emfitech Ltd Oy• Oy Esperi Ab• Helsingin kaupunki, Toimiva koti• Linet Oy• Orbis Oy• Patria Ailon Oy• Pikosystems Oy• Radiolinja Oy• Vanhustyön keskusliittoMukana on siis sekä suunniteltavana olevan järjestelmän mahdollisten käyttäjienedustajia että järjestelmän rakentamisen mahdollistavaan teknologiaan keskittyneitäyrityksiä. Yhteistyökumppanit esitellään lyhyesti liitteessä (Liite 1).1.3 Toimiva koti -esittelytilaToimiva koti esittelee asumista ja itsenäistä selviytymistä helpottavia ratkaisujakaikille kodin toimivuudesta kiinnostuneille. Se toimii Koskelan sairaalan kupeessaHelsingissä ja sitä ylläpitää Helsingin kaupungin Sosiaalivirasto. Toimivassa kodissaon esillä laaja valikoima vammaisille ja vanhuksille tarkoitettuja apuvälineitä,kuntoutuslaitteita ja terveydenhoitoon ja terveydentilan tarkkailuun tarkoitettujalaitteita. Lisäksi tiloihin on kalustettu kaksi erillistä huoneistoa, joiden suunnittelussaja toteutuksessa on erityisesti huomioitu esteetön liikkuminen myös pyörätuoliakäyttäen. Huoneistoihin on asennettu käyttökuntoon myös erilaisia laitteita, jotkahelpottavat vammaisen tai ikäihmisen itsenäistä asumista.Toimivassa kodissa kaikki laitteet ovat esillä kokeilua ja vertailua varten. Moniaapuvälineitä on tarjolla eri valmistajilta. Toimivassa kodissa työskentelee vakituistahenkilökuntaa, joka tuntee laitteet ja niiden käytön, pystyy tarjoamaan lisätietoa jaosaa auttaa valinnassa. Monet laitteet ovat yritysten näytteille asettamia, jotenyhteystiedot valmistajiin ja jälleenmyyjiinkin löytyvät samalla.Toimiva koti soveltui TerveTaas-projektissa suunnitellun ja toteutetundemonstraatiojärjestelmän sijoituspaikaksi hyvin. Järjestelmää voitiin rakentaa jatestata vapaasti aiheuttamatta häiriötä asukkaalle, sillä asunnot eivät oleasumiskäytössä. Järjestelmän rakentamisen jälkeen Toimivassa kodissa kävijöilletehtiin kysely, jossa kysyttiin muun muassa mielipiteitä rakennetusta järjestelmästä jahaettiin uusia ideoita kotiautomaation ja kotirobotiikan sovelluskohteista erityisestivanhusten ja vammaisten itsenäisen elämisen tukemiseksi.3

1.4 Kotiautomaatio1.4.1 Rakennusautomaatio ja kiinteistöautomaatioRakennusautomaatiolla tarkoitetaan rakennuksen perustoimintojen automatisointia.Näihin perustoimintoihin luetaan tyypillisesti ainakin lämmitys, vesi ja ilmastointi.Kiinteistöautomaatio-termiä käytetään viittaamaan laajempaan järjestelmään, jonkatyypillisiä uusia toimintoja ovat valaistuksen, sähköjen, lukituksien, kulunvalvonnanja erilaisten hälytysten hoitaminen. Kuvassa (Kuva 1) on lueteltukiinteistöautomaation toimintoja.Kuva 1 Kiinteistöautomaation toiminnot (Suurnäkki 1998).Rakennusautomaatio on olennainen osa myös asuintalojen automaatiota. Kuvassa(Kuva 1) mainitut kiinteistöautomaation toiminnot puolestaan ovat tyypillisimmilläänkäytössä yritysten toimitiloissa, liikerakennuksissa ja yleisissä tiloissa.1.4.2 Kotiautomaatio rakentuu rakennusautomaation päälleKuten muunkin automaation, myös kotiautomaation tarkoitus on helpottaa ihmistenelämää ja tehdä siitä turvallisempaa. Rakennusautomaatioon verrattunakotiautomaatioon liittyy usein viihde: helpottamisen lisäksi elämästä halutaan tehdämukavampaa. Kotiautomaatioon liittyy henkilökohtaisia palveluita ja ihmisten välistäkommunikointia.Kotiautomaatio sisältää monia samoja piirteitä kuin kiinteistöautomaatio, muttanimensä mukaisesti kotiautomaatio on suunnattu kotiympäristöön, yksittäisiinasuntoihin tai kokonaisiin asuinrakennuksiin. Kotiautomaatio lisäärakennusautomaation päälle kodintekniikkaa, viihde-elektroniikkaa, laajakaistaisentiedonsiirtoyhteyden Internetiin, liitännän kodin sisäiseen, mahdollisesti langattomaan,tiedonsiirtoverkkoon, uusia kommunikointikanavia, uudenlaisia päätelaitteita ja moniamuita yksittäisiä laitteita tai järjestelmiä. Kaikki kotiautomaatio-nimikkeen allakulkevat järjestelmät eivät kata kaikkia mainittuja alueita, vaan eri yrityksillä jayhteisöillä on usein oma näkemyksensä siitä, mitä kotiautomaatio on, riippuen niidenomista lähtökohdistaan ja osaamisalastaan. Kiinteistöautomaatiojärjestelmätoimittajanäkee kotiautomaation uusien laitteiden, kuten kodinkoneiden, yhdistämisenä4

olemassa olevaan järjestelmään, viihde-elektroniikkavalmistajat taas näkevätviihdelaitteiden keskinäisen tiedonsiirron ja Internetiin liittämisen olevankotiautomaatiota.Kuva 2 Kotiautomaation osa-alueita. Kirjoittajan oma näkemys.Suppeimmillaan kotiautomaatiojärjestelmä voi tarkoittaa vaikkapa vain yhden laitteenpuheohjausta [home-automation.org 2003]. Laajimmillaan sen voidaan sanoasisältävän edellä kuvatut kiinteistöautomaation toiminnot ja sen lisäksi viihdelaitteita,kodinkoneita, Internet-yhteyden asukkaiden käyttöön, kotirobotiikkaa jne.Kotiautomaatio-termin siis ainakin nykyisin määrittelee jokainen sitä käyttävä itse.Tässä työssä kotiautomaatio käsitetään sen laajassa merkityksessä. Määritelmävoidaan muotoilla seuraavasti: Kotiautomaatiojärjestelmä on kotiympäristöönsijoitettu usean keskenään kommunikoivan laitteen järjestelmä, joka tähtää käyttäjänelämän laadun parantamiseen. Vaikka yksittäinenkin automatisoitu laite onautomaatiota, tässä työssä kotiautomaatio-termillä viitataan laajempaankokonaisuuteen. Määritelmä jättää tilaa myös viihdelaitteille. Nekin on tarkoitettuelämän laadun parantamiseen, samoin kuin kotitöitä helpottavat, automatisoidutkodinkoneet. Määritelmässä mainittua laitteiden keskinäistä kommunikointiakäsitellään otsikon ”kotiautomaatioverkot” alla jäljempänä.Kotiympäristö asettaa automaatiolle uudenlaisia haasteita ja rajoituksia, joista yksiolennainen on hinta. Yksittäisten talouksien mahdollisuudet sijoittaa kotiautomaatioonovat hyvin paljon rajatummat kuin rakennuttajan mahdollisuudet sijoittaa kokorakennuksen kattavaan järjestelmään. Kotiautomaatio on tällä hetkellä monelle senkäyttäjälle harrastus, tavallaan talonrakentamisen ja tietotekniikan sekoitus.Kuriositeettina ja harrastuskohteena pieni määrä ihmisiä on valmis sijoittamaan siihenhuomattavastikin rahaa, mutta kotiautomaation yleistyminen edellyttää laitteilta mm.edullista hintaa, lisäarvoa joko hyöty- tai viihdemielessä, helppoa asennettavuutta,helppokäyttöisyyttä, toimivuutta ja laitteiden yhteensopivuutta.Turvallisuus voidaan kotiautomaatiossa huomioida uudella tavalla. Palo- jarikoshälytyksiä ei ole voitu integroida täysin kiinteistöautomaatiojärjestelmiinviranomaismääräysten takia (Suurnäkki 1998). Automaattiset hälytysjärjestelmät ontarpeen mukaan rakennettu erillisinä järjestelminä. Erillisen, viranomaisten5

hyväksymän, automaattisen järjestelmän rakentaminen on kallista. Siihen verrattunakotiautomaatiojärjestelmään on edullista liittää useampikin savunilmaisin. Hälytysvoidaan ohjata esimerkiksi asukkaan omaan mobiililaitteeseen. Hän voi tarkastaatilanteen kotiin asennetun kameran tai liikkuvan kotirobotin avulla ja ryhtyätarvittaviin toimenpiteisiin. Automaattinen virran katkaisu sähkölaitteistasavuhälytyksen tapahtuessa saattaisi myös estää tulipaloja, jos käryävä sähköjohtoaiheuttaisi savuhälytyksen ennen tulipaloa.1.5 Kotiautomaatioverkot1.5.1 Verkon tehtäväKotiautomaatio, kuten muukin automaatio, vaatii tiedon siirtämistä eri laitteidenvälillä. Tähän tarkoitukseen käytetään tyypillisesti jonkinlaista langallista tailangatonta verkkoa, jollaisia onkin jo useita kaupallisesti saatavilla.1.5.2 Kotiverkko ja kotiautomaatioverkkoTermiä kotiverkko käytetään usein viitattaessa mikrotietokoneiden ja mahdollisestimobiililaitteiden muodostamaan kodin sisäiseen lähiverkkoon. Tässä työssä onpysytty samassa käytännössä. Kotiverkko voi olla osa kotiautomaatioverkkoa, muttakotiautomaation toteuttamisessa tarvitaan muunkinlaista tiedonsiirtoa. Tässä työssätermillä kotiautomaatioverkko viitataan sellaiseen verkkoon, jota hyödynnetäänkotiautomaation toteuttamisessa. Kotiautomaatiojärjestelmän on pystyttävävälittämään binäärisiä ohjauksia ja tilatietoja kommunikoitaessa yksinkertaistenlaitteiden kanssa, mutta myös korkeamman tason viestejä tarvitaan. Erityisestikommunikointi käyttäjän kanssa vaatii korkean tason viestien välittämistä.PC-tietokoneiden yleistyessä tietokoneverkot ovat yleistyneet myös kodeissa. Nämäkotiverkot eivät suoranaisesti kilpaile kotiautomaatioverkkojen kanssa, vaan ovatrinnakkaisia tai jopa toisiaan tukevia ratkaisuja. Nykyisin helpoin tapa liittää yhteenkaksi PC-tietokonetta kotona on kytkeä ne Ethernet-lähiverkkoon. Laitteisto on suurenmyyntivolyymin vuoksi halpaa ja kommunikoinnissa voidaan käyttää Internetissäkäytettäviä protokollia, jotka ovat paitsi avoimia, myös sisältyvät valmiiksi useimpiinnykyisin käytössä oleviin käyttöjärjestelmiin. Kotiverkko voidaan lisäksi vähällävaivalla liittää Internetiin, jolloin nettiyhteys voidaan jakaa niin, että se on kaikkienlaitteiden käytössä. Ethernet soveltuu suurenkin tietomäärän siirtämiseen, muttatoisaalta hyvin yksinkertaisia laitteita sillä ei kannata verkottaa. Esimerkiksiyksittäisten valojen ohjaamiseen tai antureiden verkottamiseen soveltuu paremminkotiautomaatioverkko.1.5.3 Kotiautomaatioverkon ominaisuudetParhaimmillaan kotiautomaatioverkko voisi olla yhteinen kaikille laitteille niin, ettäkaikki järjestelmään kuuluvat laitteet voisivat lähettää viestejä toisilleen. Verkkoonvoisi liittyä langattomasti tai kaapelilla, kytkemällä laite mihin tahansa kohtaanverkkoa. Tällainen kuviteltu verkko on esitetty kuvassa (Kuva 3).6

kännykkä käyttöliittymänäTV- ja radio-ohjelmien,digitaalisten palveluidenvastaanottoInternetyhteysideaalinen kotiautomaatioverkkovalot,napit,kytkimet...ikkunat ja ovetKodinkoneettelevisio ja kaukosäädinkäyttöliittymänätietokone järjestelmän hallinnointiin,töiden tekemiseen, viihdekäyttöönKuva 3 Esimerkkejä laitteista, jotka voitaisiin kaikki kytkeä samaan ideaaliseenkotiautomaatioverkkoon.Kodin sähkölaitteiden käsittelemä tieto on kuitenkin hyvin eritasoista.Yksinkertaisimpien laitteiden ainoa tieto on käyntitieto, eli että onko laite päällä vaipoissa. Tällaista tietoa ei välttämättä edes käsitellä sen kummemmin, valokytkin onkytketty valaisimeen, eikä käsittelyä tarvita. Kotiautomaatiossa tällaisiakin laitteitahalutaan ohjata, joten esimerkiksi juuri valaisimeen pitää liittää laite, joka kytkee taikatkaisee virran automaatiojärjestelmältä tulevien komentojen mukaan. Koska tällaisiaohjattavia laitteita on kodissa helposti suuri määrä, tulisi yhden laitteenverkottamiskustannusten olla hyvin alhaiset.Toisaalta joissakin kotiautomaatiojärjestelmään kuuluvissa laitteissa, kutenesimerkiksi mikrotietokoneessa, käsitellään tietoa korkeammalla tasolla. Joidenkinyritysten näkemyksen mukaan kotiautomaatio on lähinnä kodin viihde-elektroniikanverkottamista, jolloin korostuu vaatimus kotiautomaatioverkon suurestatiedonsiirtokapasiteetista. Samoin tarvitaan esimerkiksi reaaliaikaisen videokuvansiirtoon soveltuvia korkean tason protokollia. Suuri tiedonsiirtonopeus vaatiihyvälaatuista kaapelointia, korkean tason protokollat puolestaan kehittynyttätiedonkäsittelyä.Halpa hinta ja nopea tiedonsiirto sekä kehittynyt tiedonkäsittely eivät välttämättäkohtaa. Yhden yksittäisen kotiautomaatioverkon on vaikea vastata kaikkiinvaatimuksiin. Hyvälaatuinen, nopeaan tiedonsiirtoon kykenevä verkko on kallisulottaa jokaiseen yksinkertaiseenkin laitteeseen, kuten valokytkimeen ja valaisimeen.Kaikkien verkkoon liitettävien laitteiden tulee ymmärtää verkossa kulkevaaliikennettä, joten korkean tason protokollia käytettäessä jokaiseen laitteeseentarvittava elektroniikka tulee kalliimmaksi.Koska yhdellä yksittäisellä tarjolla olevalla verkkoratkaisulla on vaikea tyydyttääkaikkia erilaisia tarpeita (Abascal ym. 2001), järkevämpää tuntuukin olevan käyttääkahta erilaista, vaikka päällekkäistä,7

verkkoa. Yksinkertaisista laitteista vastaavalla kotiautomaatioverkolla tulisi ollaedullista verkottaa useita laitteita edullisesti, kotiverkolla voitaisiin toteuttaavaativammat tiedonsiirtotarpeet vain muutamaan laitteeseen.1.5.4 Laitteiden kommunikointi kotiautomaatioverkossaErilaisten laitteiden keskinäisen kommunikoinnin toteuttamiseksi tarvitaanjonkinlaiset sovitut säännöt. Laitteet pitää pystyä yhdistämään jollain fyysiselläsiirtoyhteydellä 2 ja niiden tulee pystyä puhumaan samaa ”kieltä”. Asianhavainnollistamiseksi tässä esitellään lyhyesti International Standards Organization(ISO):n Open System Interconnect (OSI) -malli [iso.org 2003; hackerscenter.com2003]. ISO/OSI on avointen järjestelmien suunnitteluun tarkoitettu apuväline, jokamäärittelee seitsemän eri tasoa, alimpana fyysinen ja ylimpänä sovelluskerros.Jokainen kerros määrittelee tietyt säännöt kommunikoinnille omalla tasollaan.Kerrosten tehtävät ovat:• Fyysinen (physical) kerros määrittelee liitännän sähköiset, fyysiset ja mekaanisetominaisuudet.• Siirtoyhteyskerros (data link) määrittelee kahden solmun välisen tiedonsiirron.• Verkkokerros (network) määrittelee yhteydet ja reititykset, datan siirto,varmistukset ja kuittaukset (kunkin osa-)verkon puitteissa.• Kuljetuskerros (transport) määrittelee luotettavan päästä päähän kuljetusyhteydenja siihen liittyvän kuittauksen yhteydenpitäjien välille.• Istuntokerros (session) eli yhteysjaksokerros määrittelee istunnon aloitus- jalopetustoiminnot ja virheistä toipumisen.• Esityskerros (presentation) määrittelee yhteiset tietojen esitystavat osapuoltenvälillä esimerkiksi kirjasinmerkkien, lukujen ja grafiikan koodauksen suhteen.• Sovelluskerros (application) määrittelee sovellusprosessien (esim.päätekäyttäjä/ohjelma/tuotanto) välisen kommunikaation toteutuksen.Esimerkkeinä mm. töiden ja tiedostojen siirto ja hallinta sekä päätetyöskentely.Jokainen kerros käyttää hyväkseen alempia ja vastaavasti palvelee yläpuolellaanolevia kerroksia. Esimerkiksi kuvassa (Kuva 4) lähettäjän eli A:n Data link -kerros onsaanut ylemmältä tasolta (Network) viestin lähetettäväksi B:lle. A:n Data link -kerrosvalmistelee viestin B:n Data link -kerroksen ymmärtämään muotoon ja antaa senedelleen käsiteltäväksi allaan olevalle fyysiselle kerrokselle. Viestejä siis välitetäänvain pinon alimman kerroksen kautta, vaikka jokainen taso tavallaan keskusteleesuoraan vastapuolen saman tason kanssa.2 Fyysinen siirtoyhteys voi tässä olla myös langaton. Kysymys on siis siitä, että tieto pitää siirtääfyysisestä paikasta toiseen.8

Kuva 4 ISO/OSI-mallin tasot. Suomenkieliset nimet ylhäältä alas ovat: sovelluskerros,esitystapakerros, istuntokerros, kuljetuskerros, verkkokerros, siirtoyhteyskerros ja fyysinenkerros.ISO/OSI -standardiperhe on saanut osakseen myös kritiikkiä, varsinkin verrattaessasitä esimerkiksi TCP/IP -standardeihin. Näiden standardien paremmuudesta käydäänjatkuvia keskusteluja [Kuhn 2001]. Tässä työssä ei ole tarkoitus käsitellä juuriISO/OSI:n sopivuutta kotiautomaatioverkon standardointiin, vaan käyttää senkerrosrakennetta apuna puhuttaessa erilaisista kotiautomaatioverkkostandardeista.Monet yritykset, järjestöt, viranomaiset ja näiden yhteenliittymät ovat kehittäneetstandardeja paitsi rakennus- ja kiinteistöautomaatiota, myös kotiautomaatiota varten.Kuten edellä olevan tekstin perusteella voi odottaakin, kyse ei ole yhdestäkaikenkattavasta standardista, vaan niitä on tarjolla monille tasoille. Yksi taho saattaakehittää standardia vain tietyille tasoille, toisaalla yritetään standardoida koko pino.Taulukossa (Taulukko 2) on vertailtu joitakin kotiautomaatioon liittyviä teknologioita.Siitä nähdään esimerkiksi että X-10 määrittelee fyysisen ja Data link -kerroksen,muttei puutu korkeamman tason protokolliin. Toisaalta Jini voidaan sijoittaa jokoylimmälle kolmelle kerrokselle tai kuljetuskerrokselle [Goff 2002].LON KNX X-10 HomePNA Linet Ethernet TCP/IP Jinisovellustelnet,ftp, …JiniesitystapaistuntokuljetusLonTalkKNXTCP,UDPJiniverkkoIPsiirtoyhteysX-10HomeEthernetLinet802.2/802.3fyysinenHomePNA802.3Taulukko 2 Joidenkin verkkoratkaisujen toteuttamat ISO/OSI -tasot vertailussa. [Echelon 2003][smarthome.com 2003] [homepna.org 2003] [HomePNA 1999] [IEEE 2003] [Zhou 1997] [Goff2002]9

1.5.5 Kotiautomaatioverkon tiedonsiirtomediaKodin sisällä käytettävä tiedonsiirtomedia on yksi olennainen ratkaistava tekijäkotiautomaation toteutuksessa, koska kotiautomaatioverkkojen yleistymistä hidastavatluultavasti eniten juuri verkon vaatiman tiedonsiirtoyhteyden aiheuttamatkustannukset. Kuvassa (Kuva 5) vaihtoehdot on esitetty puun muodossa.Langattomaan tiedonsiirtoon verrattuna kiinteän kaapeloinnin etuna on luotettavuus.Langattoman yhteyden laatu saattaa heikentyä tai se voi katketa kokonaan erilaistenhäiriöiden takia, mutta periaatteessa kaapelein toteutettu tiedonsiirtoyhteys toimii,kunhan kaapeli on ehjä. Langattoman tiedonsiirron etuna taas on asennuksenhelppous, sillä laitteet voidaan sijoittaa vapaasti, eikä kaapelointia tarvita.Tiedonsiirtomediakaapelilangatonvanhakaapelointiinfrapunaradioverkkovirtapuhelinuusikaapelointioptinenkoaksiaalikierretty pariKuva 5 Kotiautomaatioverkkojen tiedonsiirtomedioita.KaapelointiKiinteän kaapeloinnin rakentaminen uudisrakennuksiin ei ole kovin kallista, sillätarvittavat kaapelit voidaan suhteellisen pienin kustannuksin asentaa muidensähkökaapeleiden asennuksen yhteydessä. Rakennuskanta uusiutuu kuitenkin varsinhitaasti, joten kotiautomaatioverkkojen yleistyminen edellyttää sitä, että sellainenvoidaan kohtuullisin kustannuksin asentaa myös valmiiseen, mahdollisestiiäkkääseenkin, taloon.Ajateltaessa erityisesti ikäihmisten kotihoitoa tulisi kaikki tekniikka asentaa asiakkaanomaan asuntoon, mikä tarkoittaa nimenomaan valmiin asunnon verkottamista.Vaihtoehtoja verkon toteuttamiseksi on muutama. Ensinnäkin voidaan käyttää joasennettuja kaapeleita, kuten puhelin- tai verkkovirtakaapeleita.Verkkovirtakaapeleiden etu on se, että sähköverkko kattaa usein tehokkaasti kokohuoneiston. Haittana taas on se, ettei sähköverkkoa ole suunniteltu tiedonsiirtoasilmälläpitäen, joten kaapeleiden sopivuus kotiautomaatioverkon rakentamiseen ei oleitsestään selvää. Sähköverkkokaapeleita ei ole esimerkiksi suojattu radiohäiriöiltä,joten kaapeleihin saattaa indusoitua häiriöitä erilaisista radiolähettimistä tai muistakaapeleista. Samoin sähköverkkoon kytkettävät laitteet myös aiheuttavat häiriöitä.10

Lisäksi tiedonsiirtoon käytettäessä kodin sähköverkko tulee erottaa ulkopuolisestasähköverkosta niin, että sähköenergia pääsee kulkemaan, mutta tiedonsiirtoonkäytettävät signaalit eivät.Puhelinkaapelit puolestaan on alunperin suunniteltu tiedonsiirtoon. Nykyisin niitäkäytetään jo laajalti myös kotien nopeiden Internet-yhteyksien toteuttamiseen.Kuitenkin toisin kuin esimerkiksi Yhdysvalloissa, suomalaisissa asunnoissapuhelinpistokkeita on harvoin kattavasti koko asunnossa.Teknisesti paras ratkaisu toteuttaa kodin sisäinen tiedonsiirto on asentaa juurikotiautomaatioverkolle sopivat kaapelit. Tämä voi kuitenkin olla kallista, mikälikaapelit halutaan vielä näkymättömiin rakenteiden sisään. Erityisesti kantavienrakenteiden kohdalla kaapeleiden piilottaminen voi tulla yksinkertaisesti liiankalliiksi. Mikäli kaapelit voidaan asentaa pinta-asennuksena, jää hinta huomattavanpaljon edullisemmaksi. Pinta-asennuksessa kaapeleita kuitenkin jää esiin ja esteettisenhaitan suuruus on asukaskohtaista.Käytännössä uutta kaapelia vedettäessä kyseeseen tulevat lähinnä erilaisetparikaapelit. Optisten kaapeleiden hyvä puoli on erittäin suuri tiedonsiirtokapasiteettisekä se, ettei niihin indusoidu häiriöitä. Toistaiseksi kuitenkin optisten kaapeleidensekä niiden asennuksen hinta estää niiden käytön kotiautomaatiossa.Koaksiaalikaapeli on hyvä häiriösuojaukseltaan ja varteenotettava vaihtoehto, muttakierretty pari -kaapeli on hintansa ja riittävän häiriösuojauksena takia käytetyinratkaisu. Tietokoneverkkojen puolella kierretystä parista on tullut hyvin yleinen, silläuseimmat Ethernet-verkot käyttävät sitä.TopologiaKaapeloinnin määrään vaikuttaa olennaisesti rakennettavan verkon fyysinentopologia. Fyysisellä topologialla tarkoitetaan sitä tapaa, jolla verkon laitteidenvälinen kaapelointi on toteutettu. Kuvassa (Kuva 6) on esitetty yleisimmät käytetyttopologiat. Fyysisen topologian lisäksi puhutaan myös loogisesta topologiasta, jokatarkoittaa tapaa, jolla viestejä välitetään laitteiden välillä. Esimerkiksi loogisessatähdessä kaikki kommunikointi tapahtuu yhden ”keskellä” olevan solmun kautta, kuntaas loogisessa väylässä mitkä tahansa kaksi solmua voivat lähettää viestejä suoraantoisilleen. Loogisen topologian määrittelee käytettävä protokolla, ja se on riippumatonfyysisestä topologiasta. Esimerkiksi Ethernet on fyysinen tähti, mutta looginen väylä[webopedia.com 2003].11

Kuva 6 Verkkotopologioita [webopedia.com 2003]Mikäli kotiautomaatioverkkoa varten vedetään uusia kaapeleita, on väylä useinparempi fyysinen topologia kuin tähti. Tähtikytkennässä jouduttaisiin vetämäänkaapeli keskuslaitteelta erikseen jokaiselle yksittäiselle laitteelle, kun taas väyläävarten voidaan ketjuttaa kaikki laitteet samaan kaapeliin. Väylän rajoituksena onkuitenkin se, että kaapelin on kuljettava jokaisen laitteen kautta, mikä on hankalaavarsinkin lisättäessä laitteita verkkoon myöhemmin. Puumaisessa tai vapaassatopologiassa tätäkään rajoitusta ei ole. Esimerkiksi LON- ja Linet-verkoissa topologiaon täysin vapaa, mikä tarkoittaa sitä, että verkkoa voidaan haaroittaa mistä kohdastatahansa. Kuvassa (Kuva 7) on esitetty esimerkki vapaasta topologiasta.Kuva 7 Vapaa topologia [EIBA Handbook Series 1999].12

Langaton tiedonsiirtoLangaton tiedonsiirto on huomionarvoinen vaihtoehto kaapeloinnille. Laitteet voidaanasentaa periaatteessa juuri siihen, missä niiden toiminnan kannalta paras paikka on.On huomattava, että vaikka tiedonsiirto on langatonta, itse laite ei välttämättä ole.Laitteet vaativat virtalähteen, joka voi olla pienitehoisessa laitteessa patteri.Suurempitehoiset laitteet vaativat verkkovirta-adapterin.Langaton tiedonsiirto tapahtuu tyypillisestisähkömagneettisten aaltojen välityksellä, mikä kattaaradiotaajuudet sekä valon. Näkyvää valoa ei olejuurikaan hyödynnetty langattomassa tiedonsiirrossakodin laitteiden välillä, mutta infrapunavaloa onkäytetty paitsi kaukosäätimissä, myös kännyköissä jakannettavissa tietokoneissa. Infrapunavalon avullavoitaisiin toteuttaa myös kotiautomaatioverkontiedonsiirto. Kuitenkin sen olennaisin haitta, vaatimusnäköyhteydestä laitteiden välillä, tekee siitä hankalantoteuttaa. Infrapunavaloa voidaan kotiautomaatiossakinkuitenkin hyödyntää kaukosäätimissä. Kodeissa onmonia kaukosäätimillä toimivia laitteita ja vastaavastimonta kaukosäädintä. Yksi kotiautomaationsovelluksista on yleiskaukosäädin, jolla voitaisiin ohjatapaitsi kotiautomaatiojärjestelmää, myös kaikkia muitakaukosäätimellä toimivia laitteita.Radioaaltojen käyttökelpoisuuteen kotiautomaatiossavaikuttaa olennaisesti käytetty radiotaajuus. Taajuusmäärää kuinka paljon dataa signaali voi välittää,siirtokyky kasvaa taajuuden kasvaessa. Radioaaltojenvaimeneminen asettaa rajoituksia niiden käytölleerityisesti sisätiloissa. Esteettömässä, avoimessa tilassaradioaallot vaimenevat etäisyyden neliöönverrannollisesti, mutta rakennetussa ympäristössävaimeneminen on usein verrannollinen etäisyydenkolmanteen tai jopa neljänteen potenssiin (Katz 1996).Matalataajuiset sähkömagneettiset aallot taipuvatesteiden ohi (Halme 1996) ja myös läpäisevät niitäparemmin, koska läpäisykyky on verrannollinenaallonpituuteen. Kuitenkin rakennetussa ympäristössäyhteys perustuu paitsi taipumiseen ja läpäisyyn, myös signaaleiden moninkertaiseenheijastumiseen [Spread Spectrum Scene 2003]. Kotiympäristössä on otettavahuomioon myös elektromagneettisen säteilyn vaikutus ihmisiin. Erityisesti suurillataajuuksilla lähetystehoa joudutaan rajoittamaan niin, ettei säteilystä ole vaaraa.Norbury kumppaneineen on tutkinut suurimpia käyttökelpoisia taajuuksia ja tehoja[Norbury ym. 2003].WLAN (Wi-Fi)Kuva 8 Sähkömagneettisensäteilyn aallonpituudet.Joitakin langattomia verkkoratkaisuja on kaupallisestikin saatavilla, yleisimmät jatällä hetkellä lupaavimmat ovat WLAN ja BlueTooth. WLAN eli Wireless Local AreaNetwork on nimensä mukaisesti langaton lähiverkko, joten sen päätarkoitus on13

tietokoneiden välisen kaapeloinnin korvaaminen langattomalla yhteydellä. Paitsimikrotietokoneisiin, myös PDA (Personal Digital Assistant) -laitteisiin, webkameroihinja moniin muihin uusiin digitaalisiin laitteisiin voidaan asentaa WLANyhteydenmahdollistava kortti. Tällä hetkellä IEEE 802.11b on muodostunut de facto -standardiksi langattomissa lähiverkoissa, se on laajassa käytössä ja laitteita on tarjollamonelta valmistajalta. Sen maksimi siirtonopeus on 11 Mbit/s. Wi-Fi -nimi viittaayleisesti IEEE 802.11b-yhteensopiviin laitteisiin, kaikkia tällaisia laitteita voidaanmarkkinoida Wi-Fi -nimen alla. Wi-Fi Alliance (www.weca.net) on yhteenliittymä,joka sertifioi IEEE 802.11b -yhteensopivia laitteita ja vain sertifioidut laitteet voivatkäyttää "Wi-Fi Certified" -tuotemerkkiä. Uudempi ja nopeampi, maksimissaan 54Mbit/s, IEEE 802.11a tekee tuloaan, laitteita on ollut Yhdysvaltojen markkinoillasaatavana, mutta Euroopassa ongelmana on ollut sen käyttämän taajuusalueensääntely. Yhdysvalloissa taajuusalue on vapaa, mutta Euroopassa sekäyhteiseurooppalainen European Telecommunications Standards Institute (ETSI), ettäkansalliset viranomaiset kuten Viestintävirasto valvovat sen käyttöä. Laitteitavalmistavat yritykset ovat joutuneet hyväksyttämään laitteita useissa organisaatioissa,mikä on hidastanut niiden yleistymistä [CNews 2002]. Euroopassa on myös omanopea langaton lähiverkkostandardi Hiperlan/2, joka on teknisesti uutta IEEE 802.11a-standardia parempi, mutta joka ei ole lähtenyt kaupallisesti liikkeelle [802.11 Planet2003]. Langaton lähiverkko soveltuu hyvin tietokoneiden väliseen kommunikointiin,mutta se on varsin monimutkainen ja näin ollen kallis liitettäväksi kaikkein pienimpiinkodin laitteisiin, kuten yksittäisiin antureihin tai toimilaitteisiin.BluetoothBluetooth on alunperin Ericssonin kehittämä pienikulutuksinen lyhyen kantamanradiokommunikointitekniikka. Se suunniteltiin alunperin matkapuhelinten,tietokoneiden ja näiden lisälaitteiden väliseen kommunikointiin, mutta sille onlöytynyt muitakin käyttötarkoituksia. Bluetooth käsittää kaksi luokkaa,pienempitehoisen toimintaetäisyys on 10 metriä ja suurempitehoisen 100 metriä.Yhteys käsittää joko kolme kaksisuuntaista puhekanavaa tai yhden yhdistetynpuhe/datakanavan. Datakanavalla yksisuuntainen siirtonopeus on maksimissaan 723kbit/s, vaihtoehtoisesti kaksisuuntaisena nopeus on 434 kbit/s kumpaankin suuntaan.[Ericsson 2003.]Puhekanava on jäänyt yhä enemmän sivuosaan sitä mukaa, kun tekniikkaa onsovellettu muihin kuin alkuperäiseen käyttötarkoitukseen. Bluetooth-tekniikka onvielä kehitysvaiheessa, valmiita sovelluksia on jo markkinoilla, mutta kaikkienlaitteiden keskinäinen yhteensopivuus kaipaa vielä hiomista. Tekniikkaa onsuunniteltu erityisesti autoteollisuudessa käytettävän CAN-väylän langattomaksijatkeeksi [DCM Technologies 2003], joten hintojen halventuessa se saattaa löytäätiensä myös kotiautomaation pariin. Langattomuudesta ja pienestä virrankulutuksestaolisi hyötyä, paitsi tietysti liikkuvissa laitteissa, myös kiinteitä laitteita verkotettaessa.HomeRFHomeRF on erityisesti kotiympäristöön sovitettu langaton standardi. Se sisältäätiedonsiirron lisäksi myös DECT-puhelinstandardin ja sen suunniteltiin korvaavankodin sisäisen lankapuhelinjärjestelmän ja toimivan samalla langattomanatiedonsiirtoyhteytenä kodin laitteiden välillä. Tekniikka kärsi tappion Intelinvetäydyttyä hankkeesta vuonna 2001 [Wrolstad, Jay 2001] ja sen katsottiin hävinneenkilpailun Wi-fi:lle [SiliconValley.com 2002]. Yhteistyö standardin parissa kuitenkin14

jatkui vuoden 2002 lopulle [Palowireless 2003], jolloin standardin kehitys päättyi.HomeRF ei lähtenyt kaupallisesti liikkeelle ja jäi lopulta Wi-Fi:n jalkoihin.WPANWireless Personal Area Network (WPAN) tarkoittaa lähiverkkoa pienemmän alueenlangatonta verkottamista käyttäjän ympärillä. IEEE:llä on tälläkin alalla toimintaa,IEEE 802.15 -työryhmä [IEEE 2003] työskentelee yhteisten standardien löytämiseksikäyttäjän lähiympäristössä. Työryhmä työskentelee tällä hetkellä viiden eri projektinparissa, joista ensimmäinen itse asiassa määrittelee Bluetoothille virallista standardia.Kaksi työryhmää keskittyy nopeaan tiedonsiirtoon kannettavien digitaalistenmultimedialaitteiden välillä ja yhdessä työskennellään sen hyväksi, että erilaisia 2.4GHz:n taajuusalueella toimivia laitteita pystyttäisiin käyttämään yhtä aikaa ilman, ettäne häiritsisivät toistensa liikennettä. Yksi ryhmistä on kotiautomaation kannaltaerittäin kiinnostava, sillä se keskittyy langattomaan tiedonsiirtostandardiin, jonkatoteuttavat laitteet voisivat toimia hyvin pitkiä aikoja, kuukausista jopa vuosiin, ilmanpatterinvaihtoa. Tiedonsiirtokapasiteetti on matala verrattuna edellä mainittuihin, 20-250 kbit/s, mutta täysin riittävä esimerkiksi kodin erilaisille antureille. Muiksipotentiaalisiksi käyttökohteiksi mainitaan interaktiiviset lelut, älykortit jakaukosäätimet [IEEE 802.15 WPAN Task Group 4 2003].ZigBeeWPAN Task Group 4:n standardia hyödyntämään on syntynyt ZigBee-allianssi, jokamäärittelee IEEE-standardia hyödyntävää ohjelmistoa erityisesti kotiympäristöävarten. IEEE 802.15.4-standardi voidaan ajatella OSI-mallin alimmiksi kerroksiksi,kun taas ZigBee kattaa ylemmät [ZigBee 2003]. ZigBee on tavallaan myös HomeRFstandardinperillinen [Shim, Richard 2003], vaikkei sisälläkään puhekanavaa.Kuva 9 Joidenkin langattomien standardien siirtoetäisyys (pystyakseli) ja tiedonsiirtokapasiteetti(vaaka-akseli) verrattuna toisiinsa, sekä kapasiteetin mahdollistamia palveluita [ZigBee 2003].15

Langattoman tiedonsiirron ongelmiaLangattoman tiedonsiirron haittoja ovat sen luotettavuus, kalleus sekä mahdollisestiheikko tietoturva (Abascal ym. 2001). Luotettavuutta heikentää se, että laitteet useintoimivat vapailla taajuusalueilla. Niinpä esimerkiksi nykyisin käytössä olevat Wi-Filaitteet,Bluetooth ja ZigBee käyttävät samaa taajuusaluetta kuin mikroaaltouunit,langattomat puhelimet ja monet muut laitteet. Mikroaaltouunit on periaatteessasuunniteltu niin, etteivät ne säteile ulospäin, mutta viallinen tai huonosti suunniteltuuuni voi haitata tai estää kokonaan liikennöinnin kyseessä olevalla taajuudella.Samalla taajuusalueella toimivat laitteet voivat häiritä toisiaan tahattomasti, muttamyös tahallisella häirinnällä voidaan estää liikennöinti kokonaan. Taajuusalue ei olemyöskään varattavissa, joten uusia sitä käyttäviä laitteita saattaa tulevaisuudessailmestyä lisää. Langattoman tiedonsiirron tietoturva on langallista heikompi joperiaatteeltaan, sillä kuka tahansa pystyy kuuntelemaan ilmassa liikkuvia radioaaltojasopivalla laitteistolla, mutta langallisen tietoverkon kuuntelu edellyttää yleensä pääsyäitse kaapeleihin. Langattoman tiedonsiirron tietoturvaa voidaan parantaa monintavoin, esimerkiksi salauksella tai taajuushyppelyllä. Monet standardit sisältävätkinjonkinlaisia tietoturvaominaisuuksia. Kuitenkin näiden ominaisuuksien toteuttaminenpaitsi vaatii aina työtä, lisää järjestelmän kompleksisuutta ja samalla yleensä myöshintaa, kokoa ja virrankulutusta.1.5.6 Markkinoilla olevia kotiautomaatioverkkojaKotiautomaatioverkkomarkkinoilla on yhtä aikaa sekä runsaudenpulaa että pulaa.Runsaudenpula tarkoittaa sitä, että monet yritykset ovat kehitelleetkotiautomaatioverkkoja ja markkinoineet omaa ratkaisuaan, tavoitteenaan tietystisaada markkinoita ja parhaassa tapauksessa de facto -standardin asema omalletuotteelleen. Pula puolestaan viittaa siihen, ettei yksikään verkkoratkaisuista oleosoittautunut niin hyväksi, että se olisi saavuttanut selkeän johtoaseman. Vaatimuksetasiakkaiden välillä vaihtelevat suuresti, ja kotiautomaatioverkon aiheuttamakokonaiskustannus on vielä monelle yksityiselle taloudelle suuri sen tuomaan hyötyynverrattuna. Kotiautomaatioverkkojen valmiit sovelluskohteet ovat vielä rajoittuneita,eikä niille ole laajaa kysyntää. Tällä hetkellä kotiautomaatioalalla on kolmemaailmanlaajuisesti varteenotettavaa kilpailijaa, X-10, LonWorks ja KNX. SekäLonWorks että KNX mahdollistavat erilaisten tiedonsiirtomedioiden käytön, joten nevoidaan tarpeen mukaan toteuttaa olemassa olevalla tai uudella kaapeloinnilla taivaikkapa langattomasti. X-10 puolestaan käyttää kommunikointiin sähköverkkoa,mutta järjestelmään voidaan myös liittää langattomia laitteita. Langattomien laitteiden,kuten esimerkiksi valvontakameran kuvaa ei kuitenkaan voida siirtää sähköverkonkautta. [X10 Wireless Technology Inc. 2003.] Taulukossa (Taulukko 3) on vertailtujoidenkin kotiautomaatioverkkojen tukemia tiedonsiirtomedioita.16

kierretty parikaapelipuhelinkaapelisähköverkkoKoaksiaalikaapelilangatonLonWorks X X X X XKNX X X XHomePNA XX10 X (X)LinetXEthernet X XWLAN XBluetooth XTaulukko 3 Joidenkin kotiautomaatioverkkojen tukemat tiedonsiirtomediat. X-10 -järjestelmässävoi olla langattomia laitteita, mutta nämä laitteet ovat erillisessä verkossaan.X-10Mainituista ratkaisuista eniten jalansijaa yksityisissä kodeissa on saanut X-10, joka onedullinen, helposti asennettava, mutta jokseenkin rajoittunut järjestelmä. Se käyttäätiedonsiirtoon verkkovirtajohtoja, joten uutta kaapelointia ei tarvita. Toistaiseksi X-10on käytössä lähes yksinomaan Yhdysvalloissa. Euroopan erilaisen sähköverkonvuoksi Yhdysvalloissa myydyt laitteet eivät toimi Euroopassa, mikä on hidastanutjärjestelmän yleistymistä. Laitteita on kuitenkin modifioitu Euroopan markkinoitavarten ja niitä on myös Suomessa jo saatavilla.Joissakin X-10 -laitteissa on sisäänrakennettuna infrapuna- tairadiolähetin/vastaanotin, joiden avulla verkkoon voidaan lisätä langattomia laitteita.Nämä langattomat sovellukset ovat kuitenkin erilisiä, eivätkä varsinaisesti kuulu X-10-protokollaan. Esimerkiksi langattoman X-10 valvontakameran kuvaa ei pystytälähettämään itse X-10 -verkossa.LonWorksLonWorks on yhdysvaltalaisen Echelon-yhtiön alunperin teollisuuteen ja suurempiinrakennuksiin tarkoitettu järjestelmä, jota kaupataan nykyään myös koteihin. Sen etunaon järjestelmän monipuolisuus. Järjestelmä kattaa myös ylemmän tason toteutuksen,joten asiakkaalle jää vähemmän itse tehtäväksi. Vastaavasti LonWorksin haittana onkorkeampi hinta. Suomessa laitteita on saatavilla, mutta korkean hinnan vuoksijärjestelmiä on myyty toistaiseksi lähinnä suurempien rakennusprojektien yhteydessä.Teknologian kehittämiskeskus (TEKES), Suomen toimitila- ja rakennuttajaliitto(RAKLI) ja Suunnittelu- ja konsulttitoimistojen liitto ry (SKOL) valitsivatLonWorksin vuonna 2000 suositeltavaksi kotiautomaatioverkkostandardiksi [Echelon2000].17

KNXKNX on kolmikon uusin tulokas, mutta sen juuret ovat kauempana. Konnex [KonnexAssociation] on kolmen eurooppalaisen kotiautomaatiojärjestelmän yhteinen yritysluoda yhteinen rakennus- ja kotiautomaatiostandardi. KNX on tämän yhteistyön tulos.Konnex ja KNX esiteltiin suurelle yleisölle vasta vuoden 2000 lopussa, joten sentaival on vasta alussa. Kuitenkin sen osakkaat, BatiBUS Club International BCI,European Installation Bus Association EIBA ja European Home Systems AssociationEHSA ovat olleet alalla jo kauemmin ja niiden takana on useita suuria laitevalmistajia.Näiden kolmen osakkaan omien standardien mukaisia tuotteita on jo markkinoilla jakäytännössä uusi standardi toteutetaan niin, että tuotteiden tulevat versiot tukevatmyös yhteistä KNX-standardia.Muita kotiautomaation yhteensopivuutta edistäviä järjestöjäErilaisia ja osin eri markkinoilla toimivia kotiautomaatiostandardeja on lukuisia.CEBus on yksi vanhimmista, yhteistyö aloitettiin vuonna 1984 [SmartHome Forum2003]. CEBus-yhteistyötä johtaa CEBus Industry Council, Inc [CEBus IndustryCouncil Inc], joka myös työskentelee Home Plug and Play (HPnP) -spesifikaationparissa. CEBus keskittyy laitteiden väliseen kommunikointiin, OSI-mallin fyysisestäkerroksesta kuljetuskerrokseen, kun taas HPnP keskittyy ylemmille, erityisestisovelluskerrostason yhteensopivuuteen [CEBus Industry Council 2003].Continental Automated Buildings Association [CABA] toimii Pohjois-Amerikanmarkkinoita silmälläpitäen. Järjestön tavoite on edistää kotiautomaatiojärjestelmienyhteensopivuutta.Japanissa vastaavaa yhteistyötä on tehty Home Bus System (HBS) -nimen alla, muttaviimeaikaisia tietoja työn etenemisestä ei ole.Home Audio Video interconnect [HAVi] puolestaan keskittyy kodin laajakaistaistenviihdelaitteiden yhteensopivuuteen.Kotiautomaation yleistymistä on ennustettu ja läpimurtoa odotettu ”minä hetkenähyvänsä” nyt muutamia vuosia. Monet yritykset tuntuvat kärkkyvän markkinoita,mutta kaupallisesti yksikään yksittäinen tuote ei tunnu olevan saamassa selvästietulyöntiasemaa. Yhteistyötä laitteiden yhteensopivuuden eteen tehdäänlukemattomissa järjestöissä [hometoys.com 2003; SmartHome Forum 2003],ilmeisesti siksi että laitteiden nähdään yleistyvän kun tarpeeksi vahva standardi lyöitsensä läpi.1.5.7 Kotiautomaatioverkon liittäminen InternetiinKotiautomaatioverkon Internet-yhteydelle asettamat vaatimuksettiedonsiirtokapasiteetin osalta eivät ole kovin suuret. Vaatimukset ovat tiukemmat,mikäli halutaan siirtää esimerkiksi videokuvaa tai ääntä Internetin välityksellä. Sitämukaa kun kotiautomaation viihdesovellukset yleistyvät, Internet-yhteydelle asetetutvaatimukset kasvavat.18

Kodin sisäinen tietokoneverkko on kytketty Internetiin ja kotipalvelin voi haluttaessatoimia myös liikenteen välittäjänä ja palomuurina. Kuvassa (Kuva 10) on mainittupalveluntarjoajia, jotka voisivat myös käyttää hyväkseen kotipalvelinta. Esimerkiksihuoltoyhtiö voisi sopimuksen mukaan saada tietoa asunnon tilasta ja ongelmanesiintyessä lähettää huoltomiehen paikalle. Kotipalvelin toimii siis yhtenäisenärajapintana kodin ja palveluntarjoajien välillä.Aptus Sensible Electronics -yhtiön näkemys kotipalvelimesta [Aptus SensibleElectronics 2003] on lähellä tässä työssä tarkoitettua kotipalvelinta. Aptuksenkotipalvelin toimii rakennusautomaatiojärjestelmän osana, mahdollistaen järjestelmänohjaamisen Ethernet- tai langattoman WLAN-verkon välityksellä.Erilaisten laitteiden liittäminen yhteen kotipalvelimessa vaatii yhä uusia standardeja.Tällä alalla huomattava toimija on OSGi Alliance [OSGi], jonka tarkoituksena onkehittää Open Services Gateway initiative (OSGi) -nimistä spesifikaatiota. OSGitähtää ylläpidettyjen laajakaistapalveluiden tarjoamiseen kodeissa, autoissa ja muissaympäristöissä [OSGi 2003]. Tarkoitus on siis tarjota yhteinen kehys alalla toimivilleyrityksille, jotta laitteet voidaan integroida samaan järjestelmään. OSGi tarjoaayhteisen rajapinnan kodin laitteisiin myös Internetin välityksellä palveluja tarjoavilleyrityksille. Allianssi tarjoaa vain perustoteutuksen ja yhteiset säännöt jättäen laite- jajärjestelmäkohtaiset toteutukset kaupallisten yhtiöiden tehtäväksi. OSGi on toteutettukokonaan Java-kielellä, mikä helpottaa sen siirrettävyyttä eri ympäristöihin.Automaatiotekniikan laboratoriossa TerveTaas-projektin yhteydessä tehtiindiplomityö X-10, Sine- ja Linet-verkkojen liittämisestä OSGi:lla (Moermans 2002).Työssä toteutettiin tietoliikenneyhteys Sine- ja Linet-verkkoihin ja esitettiinsuunnitelma kotipalvelimen ”älyn” toteuttamiseksi.Kotipalvelin toimii myös tiedon tallentajana. Kodin laitteiden tilasta kertovattilastotiedot voivat auttaa esimerkiksi energian kulutuksen tarkkailussa ja järjestelmänoikean toiminnan valvonnassa.1.7 KotirobotiikkaKotirobotti on sisällä kotona autonomisesti liikkuva laite, joka voi itsenäisestisuorittaa sille annettuja tehtäviä (Harmo 2000b). Kotirobotiikka on tulossakaupallistamisvaiheeseen, mutta sovellukset ovat toistaiseksi varsin rajoitettuja.Electrolux toi vuonna 2002 markkinoille ensimmäisen robottipölynimurin, Trilobiitin[Electrolux 2002]. Laitteita on myynnissä myös Suomessa, keväällä 2003 ohjehinta oli1500 Euroa. Kilpailevia tuotteita on markkinoille ilmestynyt muutamia, muunmuassaamerikkalaisen iRobot-yhtiön Roomba [iRobot 2003] ja saksalaisen KärcherinRoboCleaner [Kärcher 2003]. Vaikuttaa kuitenkin siltä, että nämäkin laitteet ovat,niiden suunnitellusta käyttötarkoituksesta huolimatta, myös viihdelaitteita.Ostopäätökseen vaikuttaa olennaisesti myös tekniikan uutuudenviehätys. Koska nämärobotit pystyvät imuroimaan hyvin vain avoimia ympäristöjä, joissa ne mahtuvatkulkemaan hyvin, on niiden todellinen hyöty vielä kyseenalainen. Tosin hieman peräävoi olla väitteessä, jonka mukaan huoneilman laatu pysyy keskimäärin parempana,mikäli imurointi suoritetaan usein [iRobot 2003]. Vaikka siis imurointi ei ole niinperusteellista kuin ihmisen tekemänä, saattaa siitä olla selvää hyötyä.20

Kuva 11 Markkinoilla olevia imurirobotteja: Trilobite, RoboCleaner ja Roomba.Puhtaasti viihdekäyttöön suunniteltuja robotteja on jo saatavilla useampiakin malleja,tunnetuin ja tämän hetken edistynein kaupallistettu mallisto on Aibo [Sony 2002].Aibo muistuttaa pientä koiraa ja se käyttäytyykin lemmikin tavoin. Se pystyyerottamaan värejä ja se on ohjelmoitu seuraamaan punaista väriä sekä myöspotkimaan punaista palloaan.Viihdelaitteen ja siivoamisen lisäksi kotirobotti voisi soveltua myös esimerkiksikommunikointivälineeksi, vartiointiin, tekemään mittauksia kotiympäristössä taitietysti useampaan näistä tehtävistä. Ehkäpä monikäyttöisin nyt markkinoilla olevistakotikäyttöön tarkoitetuista roboteista on Cye [personalrobots.com 2003]. Se soveltuujo yksinkertaiseen kodin vartiointiin, sillä omistaja voi ottaa yhteyden robottiinInternetin välityksellä ja tarkastaa mitä kotona tapahtuu liikuttelemalla robottiahuoneistossa ja katsomalla sen lähettämää videokuvaa.Ulkotilat ovat joiltakin osin vaativampia kuin sisätilat. Ulkokäyttöön tarkoitetunrobotin tulee olla paitsi fyysisesti kestävämpi, sen tulee myös kestää suurempialämpötilan vaihteluita, kosteutta, jopa sadetta, ja pystyä liikkumaan hankalammassamaastossa. Ruohonleikkuurobotteja on markkinoilla jo muutamia, kuten Husqvarnanakkukäyttöinen sekä aurinkopaneeleilla toimiva malli [Husqvarna 2003]. Ulkotöihintarkoitettuja monikäyttöisiä robotteja ei markkinoilla vielä ole. Tutkimusta alallatehdään, esimerkkinä mainittakoon Automaatiotekniikan laboratoriossa käynnissäoleva Work Partner (WoPa) -projekti [Automaatiotekniikan laboratorio 2003]. WoPaon nelijalkainen ja nelipyöräinen ulkotöihin tarkoitettu robotti, jonka manipulaattorimuistuttaa ihmisen yläruumista.Kuva 12 Work Partner (WoPa).21

1.8 VideoneuvotteluPuhelin oli aikanaan vallankumouksellinen keksintö. Niinpä television keksimisenjälkeen asetettiin suuria odotuksia kuvapuhelimelle, joka välittäisi äänen lisäksi myöskuvan kaksisuuntaisesti. Vuonna 1964 amerikkalainen Bell-yhtiö (myöhemminAT&T) esitteli ensimmäisen kuvapuhelimen [techtv.com 2003]. Kuusi vuottamyöhemmin laite tuli kaupallisille markkinoille 160 dollarin kuukausihintaan. Hintaoli korkea tavalliseen puhelimeen verrattuna, kuvanlaatu oli heikko ja ihmisetvierastivat ajatusta, että vastapuoli katseli heitä puhelun aikana. Yritys luopuihankkeesta 1970-luvun puolivälin paikkeilla.Kuvapuhelimet eivät yleistyneet, vaikka useampi yritys kehitti ja yritti markkinoidaniitä. Toisaalta matkapuhelimet yleistyivät varsin nopeasti kuvapuhelimeenverrattuna, jos verrataan ensimmäisten kaupallisten puhelinten esittelystä laitteenyleiseen käyttöön kulunutta aikaa. Kuvapuhelimelle ei vain ole ollut vastaavaatilausta.Kuvapuhelin sai lisää vauhtia ehkäpä hieman odottamattomasta suunnasta Internetinyleistyessä työpaikoilla ja kodeissa. Nykyisin Internetissä de facto -standardinasemassa oleva H.323 yleistyi. Käytännössä kaikki Internetissä yleisesti käytettävätvideoneuvottelusovellukset käyttävät sitä. Videoneuvottelu siis kyllä kelpaa monellenetinkäyttäjälle, ehkäpä osittain siihen vieläkin liittyvän uutuudenviehätyksen vuoksi.Mutta olennaista on myös hinta. Tekniikka ei alkanut yleistyä tavallisissa kodeissa,ennen kuin sen käyttö ei oikeastaan maksanut yhtään enempää kuin puhelimen tainetin käyttö muutenkaan.Videokuvan siirtoon käytetty protokolla H.323 on kansainvälinen standardi, jokasisältää äänen ja kuvan siirtoon tarvittavat määrittelyt. H.323 on vanhemman H.320-standardin laajennus. Vanha standardi sisälsi videoneuvottelustandardin ISDNverkkojavarten, uusi tähtäsi aluksi vain lähiverkkojen standardiksi, mutta se laajenikattamaan pakettivälitteiset verkot, kuten Internetin, yleisesti. H.323-standardin toisenversion myötä sitä voidaan käyttää myös Internetissä [IMTC]. H.323 sisältää useitaalistandardeja, jotka määrittelevät tarkemmin tiedonsiirron osa-alueita. Äänen siirrolleon omansa, kuvan siirrolle omansa. Yhteyttä muodostettaessa selvitetään minkämuotoista dataa osapuolet haluavat lähettää ja vastaanottaa, jonka jälkeen valitaankummallekin sopivat siirtomuodot.Tekniikan edelleen kehittyessä videoneuvottelutekniikka on tullut joillekinkannattavaksi kaupallisestikin. Yrityksissä ja yhteisöissä kuvapuhelin- elivideoneuvottelutekniikka yleistyy. Sillä voidaan säästää rahaa, hyvälaatuistenlaitteiden edelleen korkeasta hinnasta huolimatta. Esimerkiksi kuntaliiton toteuttamankuvapuhelinprojektin [Kuntaliitto 2001] yhteydessä toteutettu kokeilu kirurginetäkonsultoinnista antoi rohkaisevia tuloksia [Jaatinen 2001]. Niin potilaat kuinlääkäritkin pitivät järjestelmää hyödyllisenä ja käyttökelpoisena. Kustannussäästöjäsyntyy erityisesti silloin, kun videoneuvottelulla voidaan vähentää matkustustarvetta.Erikoislääkärin konsultoinnin lisäksi tällainen tilanne voi tulla esimerkiksi tarvittaessaharvinaisempia palveluita, kuten esimerkiksi viittoma- ja harvinaisten kieltentulkkausta [Kopra ym. 2000].Videoneuvottelua on kokeiltu Suomessakin harvaan asuttujen alueiden kouluissa[Rönkä 2003]. Yhdellä opettajalla voi olla yhteys useampaankin etäpisteeseen, jolloinsaadaan vähennettyä matkustustarvetta. Samalla saatetaan mahdollistaa sellaisten22

aineiden opetus, joita ei pienistä oppilasmääristä johtuen voitaisi järjestää. Etäopetustatutkitaan myös esimerkiksi ETÄKAMU-projektissa [ETÄKAMU 2003].TerveTaas-projektissa videoneuvottelun on suunniteltu olevan osaetäavustuskonseptia. Videoneuvottelu olisi tehokkaimmillaan, jos yhteyden voisi ottaamistä tahansa. Tähän tarkoitukseen liikkuva kotirobotti olisi mitä parhain.1.9 VirtuaalimallitVirtuaalimalli on oikeasti olemassa olevaa tai kuviteltua todellisuutta kuvaavadigitaalinen malli. Malli siis voi olla digitaalinen kopio jostakin olemassa olevasta,täysin mielikuvituksen tuotetta tai näiden yhdistelmä.Kuva 13 Näkymä Automaatiotekniikan laboratoriosta tehtyyn virtuaalimalliin.Tietokoneita on hyvin varhain ryhdytty soveltamaan kolmiulotteisten mallienpiirtämiseen. Tähän tarkoitettu, ensimmäinen kaupallinen CAD-ohjelma myytiinvuonna 1969 [digitalrice.com 2003]. CAD-ohjelma soveltuu paitsi yksittäisten osien,myös niiden kokoonpanojen, kuten vaikkapa kokonaisen lentokoneen, suunnitteluun.Arkkitehdinkin työ muuttuu, kun fyysisten mallien sijasta voidaan käyttäätietokonemalleja rakennusten havainnollistamiseen. Virtuaalimallit tarjoavat tekniikankehittyessä yhä lisää sovellustapoja. Virtuaaliprototyypityksessä suunniteltavanlaitteen kolmiulotteiseen malliin voidaan lisätä lopullisen tuotteen toiminnallisuutta,jolloin mallia voi jopa käyttää tarkoitukseen rakennetun laitteiston avulla [Virve2000]. Tällaisella järjestelmällä voidaan virtuaaliprototyyppiin yhdistää tietoja muunmuassa esineen painosta ja tekstuurista. Käyttäjä pystyy laitteiston avulla kokemaannämä ominaisuudet. [WebShaman Digiloop.] Virtuaaliprototyypitys on myös kätevätyökalu suunnitteluryhmälle, jonka jäsenet työskentelevät fyysisesti eri paikoissa.Suuri yleisö sai ensikosketuksen virtuaalimalleihin vuonna 1982, kun ensimmäinenvirtuaalimalleja käyttänyt elokuva, Tron, sai ensi-iltansa (Eastgate 2001). Elokuvienlisäksi virtuaalimalleja käytetään yhä enemmän muillakin viihdeteollisuuden osa-23

alueilla. Tietokone- ja konsolipelit ovat tästä mainio esimerkki: uusista peleistä yhäuseampi käyttää hyväkseen kolmiulotteista grafiikkaa ja virtuaalimalleja. Malleilletulee uusia sovelluksia jatkuvasti. Tammikuussa 2003 hakutermillä ”virtual model”hakukone Google palautti useita viitteitä palveluun nimeltä My Virtual Model[myvirtualmodel.com 2001]. Kyseessä on sivusto, jossa asiakas voi tehdä itsestäänvirtuaalimallin, sovittaa mallin päälle vaatteita ja ostaa niitä Internetin kautta.TerveTaas-projektissa virtuaalimalli toimii käyttäjän apuvälineenä. Virtuaalimalliauttaa hahmottamaan ympäristöä, se toimii käyttöliittymän osana ohjattaessakotirobottia ja sen avulla voidaan visualisoida asunnosta saatavaa anturitietoa.Virtuaalimalleja sekä jäljempänä käsiteltäviä lisättyä todellisuutta, etäohjausta jaetäläsnäoloa on Automaatiotekniikan laboratoriossa tutkittu Etälä-projektissa[Automaatiotekniikan laboratorio 2003]. Projektin tuloksia, erityisesti sen puitteissarakennettua etähuoltojärjestelmää (Virekoski 2000), on käytetty TerveTaas-projektissapohjana rakennettaessa liikkuvan robotin etäohjausjärjestelmää.1.10 Lisätty todellisuusLisätty tai täydennetty todellisuus (engl. augmented reality) on todellisen javirtuaalisen yhdistämistä. Käyttäjä näkee jotain todellista ja jotain virtuaalista.Todellisuus voi näkyä käyttäjälle suoraan, tai sekin voidaan välittää videokuvanavulla. Jos käyttäjä näkee todellisuuden ympärillään, virtuaaliset objektit näytetäänläpinäkyvän näytön avulla, virtuaaliset objektit näytetään ruudulla ja todellisuus näkyyniiden taustalla tai niiden läpi. Toinen mahdollisuus on kuvata todellista ympäristöäkameralla ja yhdistää sitten kameran ottama kuva ja näkymä virtuaalimallista. Tätätapaa on tietysti käytettävä silloin, kun käyttäjä ei itse ole paikalla havainnoimassaympäröivää todellisuutta, vaan on yhteydessä kohteeseen esimerkiksi tietoverkonvälityksellä.Lisätyn todellisuuden hyötynä on se, että todelliseen näkymään voidaan lisätäobjekteja, linkkejä ja tietoa, joka ei ole nähtävissä kuvasta. Tieto voi olla mitä tahansanäkymään tai tiettyihin esineisiin liittyvää tietoa, jota voidaan havainnollistaavirtuaalisilla objekteilla, väreillä, kuvilla, tekstillä tai vaikkapa äänillä. Virtuaaliseenobjektiin voidaan liittää linkki, jota seuraamalla voidaan hakea asiaan liittyväälisätietoa.Kuva 14 Toimivan kodin keittiö: videokuva, virtuaalimalli ja lisätty todellisuus -näkymä.Oikeanpuoleisessa kuvassa näkyy, kuinka kursorin alla olevasta kohteesta näkyy sen nimi.24

Virtuaalisten objektien lisäämisellä on monia sovellutuksia, eräs viihteellisimmistälienee lisättyä todellisuutta hyväksi käyttävä ammuskelupeli [ARQuake 2002]. Pelissäyhdistetään todellinen ympäristö, yliopiston kampus, ja siitä tehty virtuaalimalli. Kunpelaaja liikkuu kampuksella, hänen selässään oleva laitteisto välittää paikkatiedontietokoneelle, joka siirtää pelaajan paikkaa virtuaalimallissa. Virtuaalimalli näkyykäyttäjälle silmikkonäytössä ja todellinen ympäristö näytön läpi. Pelin ideana onammuskelupelien tapaan ampua hirviöitä, jotka siis tässä lisättyä todellisuuttahyödyntävässä versiossa näyttävät tulevan oikeiden rakennusten takaa tai kulkevanniiden ovista.1.11 EtäohjausEtäohjauksella (engl. teleoperation) tarkoitetaan jonkin tehtävän suorittamista niin,että suorittaja ei ole kosketuksissa suoritettavaan kohteeseen. Välimatka voi olla lyhyttai toisaalta hyvinkin pitkä. Teleoperointijärjestelmissä on Sayersin (1998) mukaankuitenkin aina seuraavat kolme osaa:• käyttöliittymä, johon kuuluu laite, jolla käyttäjä antaa komennot• laite, joka toteuttaa komennot kohteessa• kommunikointijärjestelmä näiden välilläSayersin mukaan ensimmäinen etäohjausjärjestelmä rakennettiin radioaktiivistenmateriaalien käsittelyyn. Järjestelmässä käyttäjä liikutteli ohjaimia, jotka olimekaanisesti liitetty lyijylasin takana olevassa tilassa sijaitseviin manipulaattoreihin.Käyttäjä pystyi siis käsittelemään radioaktiivisia materiaaleja turvallisesti, olemattaniiden kanssa samassa tilassa. Mekaaninen kytkentä on myöhemmissä järjestelmissäuseimmiten korvattu sähköisellä, jolloin käyttäjä voi olla hyvinkin kaukana.Neuvostoliitto esimerkiksi lähetti kuun pinnalle etäohjattavia tutkimusrobotteja. Jottateleoperointi olisi käytännössä mahdollista ja järkevää, täytyy käyttäjän saadapalautetta tekemistään ohjauskomennoista. Maan ja kuun välimatka on jo niin pitkä,että valon nopeudellakin komentojen lähettämisen ja niiden suorittamisesta saadunpalautteen vastaanottamiseen kuluu vajaat kolme sekuntia. Tämä saattaa kuulostaavähäiseltä, mutta väsyttää käyttäjän nopeasti tarkkuutta vaativassa tehtävässä. Niinpävielä pitemmillä välimatkoilla, kuten esim. Mars-planeetan tutkimuksessa tai pitkänvasteajan omaavien maanpäällisten järjestelmien etäkäytössä on turvauduttavakehittyneempään ratkaisuun. Yksi tapa ratkaista ongelma on lisätä manipulaattorin taimuun ohjattavan laitteen ”älykkyyttä”, tehdä siitä itsenäisempi, autonomisempi.Sayers (1998) käyttää termiä etäohjelmointi (engl. teleprogramming), mikä tarkoittaaettä käyttäjä antaa laitteelle korkeamman tason käskyjä tai osoittaa tehtäviä, joidensuorittamista hän voi tarvittaessa valvoa.TerveTaas-projektissa etäohjaus tulee kuvaan sekä lähietäisyydellä, asukkaan voidessaohjata kodin laitteita ollessaan itse paikalla, että kauempaa, avustajien tai asukkaanitsensä ohjatessa laitteita esimerkiksi tietokoneverkon tai GSM-verkon välityksellä.On huomattava, että vaikka tiedonsiirtoetäisyys Internetissä ei ole pitkä verrattunataivaankappaleiden välisiin etäisyyksiin, viivettä syntyy muista syistä. Internetissäliikkuvat tietopaketit käsitellään moneen kertaan matkan varrella, pakettien osoiteluetaan ja selvitetään mihin suuntaan se lähetetään. Jos liikennettä on paljon, saattavatyksittäiset paketit viivästyä huomattavastikin tai hukkua kokonaan.25

1.12 EtäläsnäoloEtäläsnäololla tarkoitetaan käyttäjälle keinotekoisesti luotua tunnetta toisessa paikassaolemisesta. Pelkkää videokuvan siirtoa ei voi sanoa etäläsnäoloksi, mutta kun siihenlisätään muita aistimuksia, päästään lähemmäs tuntemusta, jossa käyttäjä kokeeolevansa etäkohteessa. Tällaisen tuntemuksen luomiseksi voidaan siirtää stereokuvaa,ääntä, tuntoaistimuksia ja ehkäpä muidenkin aistien havaitsemaa informaatiota.Esimerkiksi oikean lentokoneen liikkeitä voitaisiin kuvata nykyisen kaltaisissalentosimulaattoreissa, missä käyttäjän tasapainoaisti saisi aikaan paremman immersiontunteen. Tiettävästi hajuja tai makuja ei toistaiseksi, television huumoriohjelmialukuunottamatta, ole saatu toistettua. Immersion kokemus on hyvin yksilökohtaista,eikä näin ollen helposti määriteltävissä. Selvää on, että mitä useampi käyttäjän aistisaa ärsykkeitä, jotka tukevat immersion tunnetta ja mitä parempilaatuisia nämäärsykkeet ovat, sitä helpompi käyttäjän on tuntea oikeasti olevansa etäkohteessa.Laadulla tarkoitetaan tässä paitsi informaatiosisällön määrää, kuten parempilaatuista,tarkempaa kuvaa, myös muita siihen liittyviä tekijöitä, kuten aiemmin mainittuaviivettä. Jos käyttäjän antaman ohjauksen aiheuttaman palautteen saaminen kestääedes muutamia sekunteja, aiheuttaa se immersion tunteen heikkenemisen.26

2 Tavoite2.1 TutkimussuunnitelmaTerveTaas-projektin tutkimussuunnitelmassa (Harmo 2000a) käsitellään tämänkintyön luvuissa 1.1 ja 1.2 esiteltyjä näkökohtia. Tutkimussuunnitelman johdannossatodetaan, että ihmiset haluavat asua kotonaan mahdollisimman pitkään, läheisten apuaei välttämättä ole riittävästi tarjolla ja toisaalta yhteiskunnan tarjoamat palvelut tulevattavanomaisin menetelmin kalliiksi. Esteet kotona selviytymiselle voivat olla fyysisiä,tiedon ja kokemuksen puutteesta johtuvia tai muistamiseen liittyviä. Opastustasaatetaan tarvita laitteiden käyttöön, kuntoutukseen tai terveydenhuoltoon liittyen.Apua taas tarvitaan esimerkiksi ruuanlaitossa, siivoamisessa, pukeutumisessa japienissä korjaus- ja huoltotoimenpiteissä. Turvallisuus ja turvallisuuden tunnekuuluvat myös kotona selviämiseen. On tärkeää, ettei henkilön tarvitse pelätä ja ettähän voi luottaa saavansa ongelmatilanteessa apua. Lisäksi vuorovaikutus muidenihmisten kanssa on tärkeää. Matkustaminen tai liikkuminen yleensä voi olla hankalaa,joten kommunikaatiovälineiden tärkeys korostuu.Kotona selviämistä voidaan tukea tällä hetkellä kaupallistamisvaiheessa olevalla tai jomarkkinoilla olevalla teknologialla. Eri osa-alueita on käsitelty tämän työnensimmäisessä luvussa ja ne ovat:• Videoneuvottelu• Kotiautomaatio, langattomat ja langalliset anturit• Kotirobotiikka• Virtuaalimallit ja lisätty todellisuus• Etäläsnäolo ja etäohjaus• KodinkoneetTutkimussuunnitelmassa projektin tavoite on määritelty seuraavasti: Projektintavoitteena on kehittää toimiva kotiavustusjärjestelmä, joka samalla voi ollaprototyyppinä koko järjestelmää tai sen osia tuotteistettaessa. Järjestelmän avullavoidaan myös kehittää kotihoidon menetelmiä ja esitellä hoito-organisaatiolle uusiatoimintatapamahdollisuuksia. Ensimmäisen vuoden tavoitteena oli lähinnä tutkiaedellä lueteltuja asioita ja tehdä selvitystyötä. Toisena projektivuotena järjestelmää olitarkoitus rakentaa Automaatiolaboratoriossa ja kolmantena vuotena Toimivassakodissa. Projektissa otettiin erityisesti huomioon myös järjestelmän hinta. Tarkoitusoli rakentaa järjestelmä, joka käyttää hyväkseen ja yhdistelee jo olemassa oleviajärjestelmiä, jolloin järjestelmän lopullinen hinta jäisi pienemmäksi.Demonstraatiojärjestelmän toteutuskustannukset ovat kuitenkin luonnollisestisuuremmat kuin mahdollisen kaupallistettavan järjestelmän hinta.27

2.2 JärjestelmäTässä kappaleessa esitellään toteutettava demonstraatiojärjestelmä sellaisena kuin seon tutkimussuunnitelmassa määritelty.2.2.1 RakenneJärjestelmään on tarkoitus liittää useita erilaisia mittauksia, joiden avulla jäljempänäkuvatut palvelut toteutetaan. Järjestelmän suunniteltu kokoonpano on esitettyseuraavassa kuvassa (Kuva 15).Kuva 15 Avustusjärjestelmän rakenne.Järjestelmässä on kotipalvelin, jonka tehtävänä on ohjata ja valvoa kodin laitteidentoimintaa sekä toimia yhdyskäytävänä kodin sisäisen verkon ja Internetin välillä.Avustaja voi ottaa omalla tietokoneellaan yhteyden tähän kotipalvelimeen Internetinvälityksellä. Kodin sisällä on Ethernet-paikallisverkko, Linet-automaatioverkko sekäComsel-palvelin, jotka hoitavat tiedonsiirron kodin eri laitteiden ja kotipalvelimenvälillä.Järjestelmässä on liikkuva pallorobotti, jollaista on kehitetty Automaatiolaboratoriossajo ennen TerveTaas-projektin alkua. Rolloksi ristittyä pallorobottia kehitetäänedelleen projektin kuluessa. Rollo esitellään tarkemmin kappaleessa 3.2.1.28

2.2.2 ToiminnotTerveTaas-projektin demonstraatiojärjestelmältä haluttavat ominaisuudet ovattäsmentyneet projektin kuluessa. Kolmannen projektivuoden suunnitelmassa (Harmo2002) Toimivaan kotiin rakennettavalta järjestelmältä haluttavat toiminnot onmääritelty seuraavasti:Yhteyden ottaminen: avustaja, “koti”Yhteyden voi aloittaa koti, avustaja tai se käynnistyy jonkin tapahtuman seurauksena,esim. hälytyksen seurauksena.PuheyhteysPuheyhteys toteutetaan ensimmäisessä vaiheessa Rollosta avustajalle yksisuuntaisenaja kääntyvän kamera-aseman ja avustajan välisenä kaksisuuntaisena. Toisessavaiheessa toteutetaan kaksisuuntainen puheyhteys Rollolle. Rollon käyttöä liikkuvanakuvapuhelimena selvitetään mm. tutkimalla voidaanko Rolloon integroida PCtietokone.KuvayhteysKuvayhteys toteutetaan ensimmäisessä vaiheessa Rollolta yksisuuntaisena jakääntyvältä kamera-asemalta kaksisuuntaisena. Kääntyväksi kameraksi hankitaanlangatonta tiedonsiirtoa käyttävä, sähköverkosta tehonsa ottava, kääntyvä ja kaukoohjattavavideoneuvottelukamera. Rollon käyttöä liikkuvana kuvapuhelimenaselvitetään.Mittaustiedon tallennusMittaustieto tallennetaan kodin palvelinohjelmistolle, josta se voidaan lukea avustajaasemalle.Mittaustiedon tallennusväli voidaan asetella avustaja-asemalta jajärjestelmänhallintatyökaluilla.Mittaustiedon hakeminen historiatietokannastaAvustajan asiakassovelluksella voidaan lukea talletetut mittaustiedot kodinpalvelimelta ja tietoliikennepalvelimelta.Kodin virtuaalimallin hyväksikäyttö: mittausten visualisointiKodin mittausten visualisointi tehdään kodin virtuaalimallin avulla siten, ettämittaukset näkyvät siinä väreinä, tekstimuotoisina tai graafisina objekteina. Tutkitaanmahdollisuutta toteuttaa mittausten visualisointi animoituna käyttäen tallennettuamittaustietoa.Kodin virtuaalimallin hyväksikäyttö: paikannusRollo tai henkilöt tai tavarat, jotka kyetään paikallistamaan todellisuudessa,visualisoidaan virtuaalimallissa niiden oikeilla paikoillaan.Laserosoittimen käyttö avustamisessaTestataan laserosoittimen käyttöä tavaroiden ja paikkojen osoittimena pallorobotissaja kääntyvässä kamera-asemassa.29

Dokumenttien jakaminen avustajan ja autettavan välilläToteutetaan valmiiden dokumenttien, kuten ruokaohjeiden ja laitteidenkäyttöohjeiden, siirtäminen kodin tulostimelle tulostettavaksi tai näytetään ne kodinPC:n näytöllä.Kodin laitteiden etäkäyttöAvustaja kykenee etäohjaamaan kodin laitetta kuten TV, radio, ovet, ikkunat, verhottai valot, päälle ja pois käyttäen Rollossa olevaa infrapunalähetintä.Rollo-pallorobotin etäkäyttöPallorobottia etäohjataan kamerainformaatiota ja paikannusinformaatiota hyväksikäyttäen manuaalisesti avustajan asiakassovellukselta. Pallo ajetaan haluttuunpaikkaan, josta se lähettää videokuvaa, ääntä ja pysäytyskuvia.Rollo-pallorobotin autonomiset toiminnotSelvitetään pallorobotin automaattista navigointia ja paikannusta.Automaattiset muistutus-, hälytys- ja ohjaustoiminnotRakennetaan järjestelmään joukko automaattisia hälytyksiä erilaisista mittauksista.Visualisoidaan hälytykset virtuaalimallissa. Aloitetaan etäavustusyhteys hälytyksentapahduttua ja toteutetaan hälytys esimerkiksi ääni- ja valomerkillä tai tietokoneengeneroimana puheena. Automaattisia hälytyksiä antavat sänkyvahti, joka tarkkaileeonko asukas sängyssä normaaliin aikaan, keittiön sähkölaitteiden tilaa valvovalaitteisto ja ovien, myös jääkaapin oven, ja ikkunoiden asentoa tarkkaileva laitteisto.Kulun valvonta ja tavaroiden seuranta käyttäen RFID-tunnistimiaSelvitetään ja mahdollisesti otetaan käyttöön järjestelmä, jonka avulla voidaanpaikantaa tavaroita ja ihmisiä Toimivassa kodissa. Tunnistetaan ohi kulkevia ihmisiäja heidän mukanaan olevia tavaroita. Hälytetään mikäli henkilöiltä puuttuu tärkeitätavaroita. Selvitetään näiden etäluettavien tunnistimien käyttöä kotiautomaatiossa jamahdollisuutta asentaa lukulaite kotirobottiin.Lääkkeiden ottamisen muistutus ja raportointiKäyttäen RFID-järjestelmää ja RF-tarroja toteutetaan lääkkeiden ottamisen muistutusjaraportointijärjestelmä.30

3 Toteutus3.1 Kaupalliset laitteet, järjestelmät ja ohjelmistotTässä kappaleessa käsitellään TerveTaas-projektissa käytettyjä kaupallisia järjestelmiäja laitteita, erotuksena Automaatiolaboratoriossa kehitetyistä. Tarkkaan ottaen kaikkitässä käsitellyt asiat eivät ole kaupallisia, kuten esimerkiksi avoimen ohjelmakoodinperiaatteiden mukaisesti Internet-yhteisössä kehitettävä OpenH323. Toisaalta Javakielenolennaisimmat ohjelmointityökalut ovat kaupallisen yrityksen tuottamia, muttailmaiseksi käytettävissä.3.1.1 KotiautomaatioTerveTaas-projektissa on hyödynnetty kahta erilaista kotiautomaatioratkaisua sekäkotiverkkoa. Kotiverkolla tarkoitetaan tässä työssä nimenomaan kodin sisäistätietokoneverkkoa kuten Ethernet-paikallisverkkoa. Kotiverkkoja on käsitelty yleisestikappaleessa 1.5.2. Linet-verkko on selvästi kotiautomaatioverkko, siihen on liitettyantureita ja ohjauksia huoneiston eri puolilla. Comsel-palvelimeen on samoin kytkettylaitteita, jotka vastaanottavat tietoa asunnosta tai ohjaavat laitteita, joten sekin on omakotiautomaatiojärjestelmänsä. Kotiverkko on myös osa kotiautomaatiota, koska sehoitaa olennaisen osan laitteiden välisestä tiedonsiirrosta.LinetLinet tulee sanoista light control network eli kevyt automaatioverkko. Se sopiikäytettäväksi esimerkiksi seuraavanlaisissa sovelluskohteissa (Linet):• Kotiautomaatio• Junanvaunujen spottivalaistusjärjestelmä• Hotellihuoneiden yksilöllinen taloautomaatio• Riippumaton teollisuusprosessin hälytysjärjestelmä• Lämpötilamittausmatriisi• Palvelinkoneiden etäohjausjärjestelmä• Veneen valojen ohjaus• Sairaalahuoneiden soittokellojärjestelmäVerkko koostuu keskusyksiköstä ja siihen verkkojohdolla liitetyistä solmuista. Kukinsolmu voidaan konfiguroida toimimaan analogisena tai binäärisenä sisääntulona taiulostulona. Muunkinlaisia tyyppejä esimerkiksi viiveiden aikaansaamiseksi, valojenhimmennykseen ja tiedon siirtoon solmujen välillä on olemassa. Nämä on kuvattuviitteessä (Linet II). Keskusyksikköön voidaan ohjelmoida sisään- ja ulostuloistaryhmiä, joilla saadaan aikaan yksinkertaisia automaattisia toimintoja, kuten valonsyttyminen liikeanturin antaman signaalin perusteella. Jokaiselle solmulle asetetaansen yksilöivä numero solmussa olevan painonapin avulla. Tätä toimenpidettälukuunottamatta ohjelmointi voidaan suorittaa keskusyksikön sarjaportin kautta jokoPC-tietokoneen tai erillisen konfigurointityökalun avulla. Keskusyksikkö voidaan31

liittää Ethernet-paikallisverkkoon ja Linet-verkon laitteiden tiloja voidaan kysellä sekäulostuloja ohjata paikallisverkon kautta.I/O-liitännät Maksimissaan 200 solmua, kukinkonfiguroitavissa halutunlaiseksi sisääntaiulostuloksiliitännätverkkoprotokollakäyttöjännitemitatRJ45, 10BaseTRS232/485-sarjaporttiUDP/IP24V DCKorkeus: 100 mmLeveys: 106 mmTaulukko 4 Linet-keskusyksikön ominaisuuksia.Kuva 16 Linet-verkon osat: vasemmalla keskusyksikkö, oikealla ylhäällä hybridipiiri ja sen allaintegroitu piiri. Kuvilla on eri mittakaava.Kuvassa (Kuva 16) näkyvällä hybridipiirillä voidaan helposti liittää olemassa olevialaitteita Linet-verkkoon, integroitu piiri voidaan suunnitella uusien elektronistenlaitteiden osaksi, jolloin laite voidaan liittää suoraan Linet-verkkoon.Solmut on liitetty keskusyksikköön yksiparisella verkkokaapelilla. Johdinpariakäytetään paitsi tiedon välittämiseen verkossa, myös tehonsyöttönä solmuille sekämahdollisesti solmuihin liitetyille laitteille. Tehoa on kuitenkin tarjolla hyvin rajatusti,maksimissaan 15mW (LIN02), joten suurikulutuksellisille laitteille tarvitaan omatehonsyöttö.Verkon topologia on vapaa, eli se voi olla tähti, väylä, puu tai näiden yhdistelmä.Rajoituksena on, ettei minkään kahden solmun tai solmun ja keskusyksikön välinenetäisyys saa ylittää 200 metriä. Päätevastuksia ei tarvita, mikä yksinkertaistaa verkonsuunnittelua ja rakentamista.32

Linet-verkon toimintaJokaiselle verkossa olevalle solmulle on määritelty oma osoite. Liikennöinti tapahtuuaikajaetusti, eli tahdistetusti niin, että jokainen solmu saa puheenvuoron ajanhetkellä,jonka solmun osoite määrittelee. Keskusyksikkö lähettää verkkoon kehystä, jossa onoma jaksonsa valitulle määrälle solmuja. Kehys koostuu alussa olevistatahdistusbiteistä, joiden mukaan verkon kaikki solmut nollaavat laskurinsa, sekäkullekin solmulle varatuista jaksoista.Fyysisesti keskusyksikkö lähettää verkkoon siniaaltoa, jota solmut kuormittavat.Siniaallon ensimmäinen puolijakso on varattu tiedonsiirtoon ja toinen puolijaksotehon siirtoon. Tiedonsiirto solmuille päin tapahtuu muuttamalla lähetettävän aallonmuotoa, solmu pystyy välittämään tietoa keskusyksikölle päin kytkemällä verkkoonkuorman oman kehyksensä kohdalla. Mikäli kuorma on kytkettynä, siirrettävä bitti onyksi, muuten nolla. Näin saadaan siirrettyä yksi bitti tietoa tietyn solmun jakeskusyksikön välillä. Mikäli bittejä on lähetettävänä useita, mikä on tilanne jossolmu toimii useampibittisenä A/D-muuntimena, joudutaan seuraavan bitinlähettämistä varten odottamaan solmun seuraavaa vuoroa, eli seuraavaa kehystä.Kuvassa (Kuva 17) esitetään kuinka siniaalto muuttuu kuorman vaikutuksesta.Kuva 17 Periaate, jolla Linet-verkossa välitetään dataa.Linet-keskusyksikön konfigurointiSolmujen ohjelmointi rajoittuu vain niille annettavaan osoitteeseen sekäkonfigurointitavuun, joka kertoo solmulle sen toimintamoodin. Kaikki muukonfigurointi tapahtuu keskusyksikössä.Jokaiselle solmulle on määritelty keskusyksikössä sen ryhmä. Ryhmässä voi olla yksitai useampi solmu, jotka toimivat yhdessä. Esimerkiksi samalla tavoin toimivatpainonapit on määritelty omaksi ryhmäkseen, joten minkä tahansa ryhmän napinpainaminen aiheuttaa ryhmän tilan muutoksen. Linet-keskusyksikönohjelmistoversiossa 6.2 on valittavana 12 erilaista ryhmää erityyppisille sisääntuloilleja ulostuloille. Ryhmät määrittelevät järjestelmän toiminnan, joten ne ovat ohjauksenkannalta välttämätön konsepti. Kaikki näihin ryhmiin liittyvä tieto onkeskusyksikössä, solmut eivät siis ”tiedä” mihin ryhmään ne kuuluvat.33

Kuvassa (Kuva 18) on esitetty esimerkki, jossa valaisimet (ympyrä, jonka sisällä onrasti) ja kytkimet (ympyrät, joiden sisällä on musta ympyrä) on jaettu kahteenryhmään. Kummallakin ryhmällä on yksi yhteinen tila, joten kaikki painonapitohjaavat kaikkia valaisimia. Linetin yksi vahvuus on se, että toimintaa voidaanhelposti muuttaa konfiguroimalla ryhmät uudelleen, ilman tarvetta kytkentöjenmuuttamiseen (Kuva 18).Kuva 18 Kaksi esimerkkiä ryhmien konfiguroinnista Linet-verkossa.Linet-keskusyksikön kommunikointi lähiverkossaVaikka Linet-verkko pystyy toimimaan täysin itsenäisesti, se voidaan haluttaessaliittää lähiverkkoon. Tästä on hyötyä jos halutaan tietoa sisään- ja ulostulojen tilastatai jos halutaan ohjata ulostuloja. Kommunikointi Linet-keskusyksikön kanssaEthernet-verkossa tapahtuu siten, että sovellus lähettää sille kyselypaketin, johonkeskusyksikkö vastaa kertomalla kaikkien siihen konfiguroitujen solmujen tyypit jatilat. Mikäli halutaan muuttaa ulostulosolmujen tiloja, voidaan kyselypakettia muuttaasopivasti, jolloin keskusyksikkö muuttaa ulostulon tilan halutuksi. Kommunikointitapahtuu UDP-protokollalla, joka on Internetissä käytettävä yhteydetön protokolla.UDP-paketit pyritään välittämään vastaanottajalle, mutta kuittausta vastaanottamisestaei lähetetä. Idea on, että jos paketti ei löydä perille, tieto on jo vanhentunutta, eikä sitäkannata lähettää uudelleen.Comsel-palvelinComsel-palvelin on pienikokoinen sulautettu palvelintietokone. Se soveltuu pientenautomaatiojärjestelmien rakentamisen ja on kätevä silloin, kun järjestelmää halutaanohjata paikallisverkon välityksellä. Laitetta voidaan käyttää Windowskäyttöjärjestelmässäajettavan käyttöliittymän tai web-selaimen avulla. Laite voidaanmyös liittää laajempaan järjestelmään windows- tai unix-yhteensopivienohjelmistokirjastojen avulla (Comsel System).Palvelimessa on kaksi analogista ja neljä binääristä ulostuloa sekä neljä analogista jakahdeksan binääristä sisääntuloa. Lisäksi palvelimessa on valmius 1-Wire -laitteiden[1-Wire] liittämiselle. 1-Wire on toiminta-ajatukseltaan Linet-verkon kaltainen, eli34

ideana on vähentää kaapelointia ja selvitä yhdellä parikaapelilla, johon kaikki laitteetvoidaan ketjuttaa. 1-Wire mahdollistaa jo varsin laajan kotiautomaatioverkonrakentamisen Comsel-palvelimen avulla.Palvelimessa on sisäänrakennettuna Ethernet-lähiverkkoyhteys, jonka kautta laitteenkonfigurointi ja sen antureiden tilojen lukeminen onnistuvat. Palvelin tukee lisäksikeskeisimpiä Internet-protokollia, kuten sähköpostin välittämiseen tarkoitettua SMTPprotokollaa.Palvelimessa olevan www-palvelimen avulla ulos- ja sisääntulojen tilojavoidaan tarkkailla ja ulostulojen tilaa myös muuttaa web-selaimella.Palvelimen ohjelmoitavan logiikkayksikön avulla siihen voidaan ohjelmoidasisääntuloista riippuvia toimintoja. Ulostulojen tilaa voidaan muuttaa,tapahtumatietoja voidaan tallettaa tai voidaan lähettää sähköpostia. Palvelimeen onsaatavilla myös lisäosa, jonka avulla pystytään lähettämään tekstiviestejämatkapuhelimiin.I/O-liitännät 4 analogista tuloa2 analogista lähtöä8 digitaalista tuloa4 digitaalista lähtöäLiitännät RJ45, 100BaseT / 10BaseT auto senseRS232-sarjaporttiProtokollat TCP/IP -protokollat, DHCP, HTTP, SMTP, SNMP, LDAP,PPP, NTP, SPCP (Comsel omaisuutta Simple Port ControlProtocol)käyttöjännite 90-264 VAC 47-60 Hz.Mitat Korkeus: 187 mmLeveys: 244 mmSyvyys: 38 mmPaino: 1300 gTaulukko 5 Comsel I/O Server 901:n keskeiset ominaisuudet.Kuva 19 Comsel I/O Server 901.35

Kommunikointiin lähiverkossa CI/OS901 käyttää edellä mainittujen tapojen lisäksikahta dedikoitua protokollaa: Enhanced Port Control Protocol (EPCP) ja Simple PortControl Protocol (SPCP). Nämä toimivat OSI:n sovelluskerroksessa ja käyttäväthyväkseen TCP/IP -protokollia. Mikäli palvelin halutaan integroida laajempaanjärjestelmään, jomman kumman protokollan käyttö on tarpeen. EPCP on uudempi,siinä liikenne on salattu ja se mahdollistaa kommunikoinnin ”taustalla”, eli sovellusvoi suorittaa muita tehtäviä sillä aikaa kun tietoa lähetetään, odotetaan javastaanotetaan (Comsel System).3.1.2 Muut laitteetKiinteä kamera ja siihen liittyvä laitteistoProjektissa on käytetty hyväksi erilaisia kamerakonfiguraatioita. Ensimmäisessäversiossa käytettiin hyväksi Etälä-projektin yhteydessä rakennettua järjestelmää, jossaoli erilliset kamera, kääntöpää ja näiden käyttöön tarvittava laitteisto. Koko laitteistooli varsin painava ja kookas, koska kääntöpään ja kameran ohjaus oli toteutettusalkkuun asennetulla teollisuus-PC:llä. Tämä järjestelmä oli käytössä lähinnäprojektin alkuvaiheessa Automaatiotekniikan laboratoriossa. Järjestelmä on kuvattuhyvin Petri Virekosken (2000) diplomityössä.Uudemmassa ratkaisussa käytetään hyväksi valmista kaupallista ratkaisua,hyvälaatuista web-kameraa. Kamera, sen kääntämiseen käytettävät moottorit jaohjauselektroniikka on kaikki pakattu yhteen laitteeseen (Kuva 20). Kamerassa onsisäänrakennettuna myös lähiverkkoyhteys ja www-palvelin, jonka avulla kuvaa voikatsella ja kameraa ohjata web-selaimella.Kuva 20 Sony SNCRZ30P web-kamera.Kolmas käytetty ratkaisu oli käyttää Etälä-projektin kameraa ja kääntöpäätä, muttaerillisen salkkutietokoneen sijasta niiden ohjaus hoidettiin palvelimella, jotaprojektissa käytettiin kotipalvelimena. Laitteiston näkyvillä oleva osa on kuvassa(Kuva 21).36

Ailonet access pointKuva 21 Hitachi-kamera ja kääntöpää.Ailonet access point on wlan-, Bluetooth-, gsm/gprs- ja Linux-teknologiat yhdistävälangaton tukiasema ja palvelin. Sitä voi käyttää lukuisissa erilaisissa langatontaverkkoa hyödyntävissä sovelluksissa kuten Internet-yhteyksissä sekä paikallisissasalaus-, kuvankäsittely- ja valvontatehtävissä. Sen avulla voidaan myös esimerkiksiseurata bluetooth-valvontakameroiden kuvaa langattomalta päätteeltä tai Internetiinkytketyltä pc:ltä. Ailonetissa on Motorolan 80 megahertsin PowerPC 855 T -suoritin,32 tai 64 megatavun keskusmuisti ja kahdeksan tai 16 megatavun flash-muisti, Linuxkäyttöjärjestelmä,sekä sarjaportti-, ethernet-, wlan- ja bluetooth-verkkoliitännät, japc-kortin avulla modeemi-, kaapelimodeemi-, dsl-, gsm-data-, korttimodeemi- taiwlan-liityntä internetiin. Tuote palkittiin Comdex-tekniikkamessuilla vuoden 2001parhaana tuotekonseptina. [Viitasaari 2001.]Kuva 22 Ailonet Access Point.37

3.1.3 Ohjelmistot ja ohjelmakirjastotMySQLMySQL [MySQL] on vapaasti Internetistä ladattavissa oleva tietokantapalvelin.Palvelin voidaan asentaa verkkoon kytketylle tietokoneelle, jolloin tietokantaanvoidaan kirjoittaa ja sieltä voidaan lukea tietoa verkon välityksellä. Palvelinohjelmavoidaan asentaa demoniksi, jolloin sitä ajetaan tausta-ajona niin, että toiminta ei näykäyttäjälle. Palvelimelle tehdään kyselyjä tietokantasovelluksissa yleisen SQL-kielenavulla. TerveTaas-projektissa käytettiin versiota 3.23.53-max-nt.OpenH323OpenH323 [OpenH323] on Internet-yhteisössä kehitettävä avoimen lähdekoodinprojekti, jonka tarkoituksena on tarjota H.323-videoneuvottelustandardin toteuttavailmainen kirjasto. H.323 on esitelty tämän työn kappaleessa 1.8. OpenH323-kirjastoahyödynnetään videokuvan siirtoon demonstraatiojärjestelmästä etäavustajalle.WorldToolkitWorldToolkit (WTK) [Sense8] on kaupallinen kolmiulotteisten virtuaalimallienkäsittelyyn tarkoitettu ohjelmakirjasto. Se pystyy käsittelemään useidensuunnitteluohjelmien tiedostomuotoja, joten virtuaalimalli voidaan rakentaa CADohjelmassaja sen jälkeen käyttää sitä muissa WTK-kirjastoa käyttävissä sovelluksissa.Kirjastoa on käytetty TerveTaas-projektissa Apuri-etäkäyttöliittymässä, joka onkuvattu kappaleessa 3.2.6, sekä Virtuaalikoti-sovelluksessa, kuvattu kappaleessa 3.2.7.Matrox Imaging LibraryMatrox Imaging Library (MIL) on kuvankaappauskorttien käyttöön jakuvankäsittelyyn tarkoitettu ohjelmakirjasto. Kirjaston avulla Pehtoori-sovellus, jokaon kuvattu kappaleessa 3.2.4, kaappaa sisään tulevan analogisen videosignaalindigitaaliseen muotoon. Samoin paikannuksessa tarvittavaan kuvankäsittelyyn onkäytetty kirjaston funktioita.Java-virtuaalikone ja Java-kirjastotOhjelmointikieliä on olemassa kahta eri päätyyppiä, tulkattavia kieliä ja käännettäviäkieliä. Tulkattavan kielen komento muunnetaan tietokoneen ymmärtämään muotoonohjelman ajon aikana, juuri ennen komennon suorittamista. Käännetyssä kielessä taaskoko ohjelma muunnetaan ensin ja ajetaan sitten. Tulkatun kielen etu on, että ohjelmavoidaan ajaa millä tahansa tietokoneella, jossa on sopiva komentotulkki. Käännettyohjelma taas on yleensä tehokkaampi, koska ohjelmaa suoritettaessa prosessorilla onvähemmän tekemistä.Java on sekä tulkattu että käännetty kieli. Tällä tarkoitetaan sitä, että kirjoittamisenjälkeen ohjelmakoodi käännetään tavukoodiksi (engl. byte code). Kun ohjelmahalutaan ajaa, tavukoodi tulkataan ajon aikana. Näin saadaan hyödynnettyäkummankin tavan etuja, tavukoodi on nopeampi ajaa kuin pelkkä lähdekoodi, mutta sevoidaan ajaa millä tahansa alustalla, jolle on olemassa sopiva tulkki, Java RuntimeEngine (JRE).38

Kotivalpas-sovelluksen, joka on kuvattu kappaleessa 3.2.5, ajamiseen tarvitaan Javavirtuaalikone(JRE) versio 1.3.1 tai uudempi. Sen lisäksi käytössä ovat seuraavatkirjastot:• javax.comm (Java Communications API version 2.0)Tämä kirjasto on tarkoitettu tietokoneen porttien, kuten sarjaportin käsittelyyn.• javax.mail (JavaMail API 1.3)• javax.activation (JavaBeans Activation Framework 1.0.2)JavaMail ja sen tarvitsema JavaBeans Activation Framework mahdollistavatsähköpostin lähettämisen Java-sovelluksesta.• org.gjt.mm.mysql (MM.MySQL 2.0.8, Mark Matthews JDBC Driver for MySQL)JDBC-ajuri mahdollistaa SQL-tietokannan käyttämisen Java-sovelluksesta. Tämäkirjasto on tarkoitettu nimenomaan MySQL-tietokantaa varten.Java-virtuaalikone, Java Communications API, JavaMail API ja JavaBeans ActivationFramework ovat kaikki Sum Microsystems:in kehittämiä ohjelmistoja ja ne onsaatavilla ilmaiseksi Internetistä. Mark Matthews JDBC Driver for MySQL [MySQLConnector/J] oli myös ilmaiseksi Internetistä saatavilla oleva kirjasto, jota kehitettiinavoimen lähdekoodin projektissa. Kirjaston uusi nimi on MySQL Connector/J jakehitystyö jatkuu edelleen tämän nimen alla.Linet-ajuritLinet-keskusyksikkö kommunikoi lähiverkossa UDP-protokollalla. Tämä protokollaon Internet-standariprotokolla ja Java-ohjelmointikielessäkin on sille tuki. UDPpakettienmuoto noudattaa Linet OY:ssä suunniteltua protokollaa, jota varten yhtiöltäon saatavilla Java-esimerkkisovellus. Tätä esimerkkisovellusta käytettiin pohjanaLinet-keskusyksikön kanssa kommunikointiin.3.2 Automaatiolaboratoriossa kehitetyt järjestelmät3.2.1 RolloMiksi pallo?Idea pallorobotin rakentamisesta Automaatiotekniikan laboratoriossa syntyi 1990-luvun alkupuoliskolla. Pallonmuotoisella robotilla on muutamia selkeitä etujaperinteisempiin konstruktioihin verrattuna. Se ei voi esimerkiksi kaatua ja jäädäkyljelleen tai selälleen ollenkaan. Se ei jää myöskään jumiin mistään kohdastaan,mikä voi tapahtua, jos robotissa on ulkonevia osia. Jos kuoresta tehdään tiivis, robottiaei haittaa, vaikka sen päälle kaatuisi kupillinen kuumaa kahvia. Pallo on myösesteettisesti miellyttävämpi useille ihmisille. Pallo saatetaan mieltää seuralaiseksihelpommin kuin härveliltä näyttävä laite.39

Rollon kehityshistoriaVuosikymmenen puolivälin paikkeilla rakennettiin pallorobotin ensimmäisetprototyypit (Kuva 23). Huomattavimpana erona näiden prototyyppien ja uudempienversioiden välillä oli ensimmäisten mallien läpinäkymätön kuori sekä se, ettäelektroniikan sisältävä ohjausyksikkö oli täysin irrallaan kuoresta. Ohjausyksikkölepäsi kuoren sisällä pääasiassa kahden pyörän varassa.Kuva 23 Ensimmäiset pallorobottiprototyypit.Ensimmäisten prototyyppien ohjaus osoittautui hankalaksi ja kuoren valmistus olikallista. Niinpä seuraavia malleja varten suunniteltiin uudenlainen mekaniikka jaotettiin käyttöön läpinäkyvät kuoret (Kuva 24).Kuva 24 Pallorobotti läpinäkyvällä kuorella.Läpinäkyvät kuoret mahdollistavat mm. kameran sijoittamisen robottiin. Tästä onhuomattavaa etua ohjattaessa robottia. Kamera mahdollistaa myös optiikkaanperustuvan paikannuksen.40

Vuoden 2003 alussa läpinäkyvällä kuorella varustettuja robotteja on rakennettu joneljä. Pääasiassa kehitys on edennyt niin, että edelliseen versioon on aina lisätty uusiaominaisuuksia. Ohjauselektroniikkaa on pyritty integroimaan robotin ”emolevylle”,jotta siitä tulisi kompaktimpi ja jotta tilaa riittäisi yhä uusille ominaisuuksille.Sivujuonteina tälle pääkehityssuunnalle ovat olleet versiot, joissa ei ole muutatoiminnallisuutta kuin radio-ohjaus, joka toteutettiin radio-ohjattavien pienoismallienkäyttämällä tekniikalla. Loppukeväällä 2003 toiminnoiltaan monipuolisin jakehittynein versio on Rollo III (Kuva 25).Kuva 25 Rollo III kuoren yläosa poistettuna. Alla näkyy robottipallon kuljetukseen soveltuvakantokassi.Pallorobotin liikkuminenPallorobotit käyttävät liikkumiseen kahta moottoria: ensimmäinen hoitaa liikkumiseneteen- ja taaksepäin toisen hoitaessa kääntymisen. Eteenpäin liikutaan siirtämälläRollon painopistettä eteenpäin. Tämä tapahtuu kääntämällä elektroniikkayksikköä(Internal Drive Unit eli IDU) moottorilla eteenpäin. Robotin painavimman osan,akkujen, ollessa elektroniikkayksikön alaosassa saadaan painopiste siirtymääneteenpäin ja Rollo lähtee liikkeelle. Sisällä oleva elektroniikkayksikkö pysyy siis kokoajan samoin päin, vain robotin kuori pyörii ympärillä. Kääntyminen tapahtuukääntämällä elektroniikkayksikköä vaakatasossa kuoressa olevan hammastetun kehänavulla. Kehän tulee olla vaakatasossa, jotta Rollo kääntyisi paikallaan. Kehän ollessapystyasennossa Rollo voisi periaatteessa liikkua sivuttain, mutta tätä ominaisuutta eitoistaiseksi ole hyödynnetty. Selkeyden vuoksi kaikki liikkuminen pyritään hoitamaanensin kääntymällä haluttuun suuntaan ja sen jälkeen ajamalla eteenpäin.41

Rollon osajärjestelmätKamera on olennainen osa robotin toiminnallisuutta. Sen kuva voidaan välittääkäyttäjälle, jolloin se helpottaa robotin etäohjausta. Kameraa pystytään kääntämäänpoikittaisakselinsa ympäri, joten sillä voidaan katsoa myös suoraan ylöspäin. Tämä onolennaista robotin paikannuksessa, sillä paikannus on toteutettu kattoon sijoitettujenmaamerkkien avulla. Paikannuksessa tarvittava kuvankäsittely ja laskenta suoritetaanpalvelinkoneella ja se on kuvattu tarkemmin kappaleessa 3.2.4. Samallakääntöakselilla kameran kanssa on myös laserosoitin. Tällä osoittimella robottiaohjaava etäavustaja pystyy osoittamaan paikkoja avustettavalle. Osoitin toimii siisvirtuaalisena sormena, jolla voidaan osoittaa vaikkapa tietyn tavaran säilytyspaikka taivalokatkaisijan sijainti.Kommunikointi käyttäjälle toimii pääasiassa näyttöruudun välityksellä. Yksivärisellänäyttöruudulla voidaan esittää kuvia ja tekstiä. Huomion herättämiseksi voidaanlisäksi käyttää erilaisia äänimerkkejä.Rollossa on kaksisuuntainen radio, jonka avulla se kommunikoi palvelintietokoneenkanssa. Tätä yhteyttä käytetään komentojen ja muiden viestien sekä näiden kuittaustenvälittämiseen, joten tästä käytetään nimitystä komentoyhteys. Lisäksi käytössä ontoinen radiolähetin, jonka avulla kameran kuva lähetetään vastaanottimelle ja sitäkautta palvelinkoneelle. Tämä yhteys on yksisuuntainen ja siihen viitataan termeillävideoyhteys tai kuvayhteys. Kahta erillistä radiolaitetta käytetään siksi, ettämikrokontrollerin prosessointiteho ei riitä kuvan digitointiin eikä pakkaukseen, eikäkäytetyn kaksisuuntaisen radion kaistanleveys edes sallisi niin suuren datamääränsiirtoa.vastaanotinvideokuvallekuvayhteysradiolähetinvideokuvallePAL-videosignaaligyroskooppilaserosoitinkamerakamerankääntömoottoripalvelinkompassion/offon/offasentokulmatietolähetin/vastaanotinradiolähetin/ vastaanotinkomentoyhteyssarjamuotoinendatamikrokontrollerinäyttöruutukaukosäädininfrapunalähetin/ vastaanotintehokulmatietoäänimerkkikulmatietotehomoottorieteen/taaksemoottorikääntyminenRollon ohjaaminenKuva 26 Kaaviokuva Rollon osajärjestelmistä.Rollon ohjaaminen tapahtuu joko radion tai television kaukosäätimen avulla. Radionvälityksellä komentoja voidaan lähettää Pehtoori-sovelluksesta, joka voi puolestaanolla yhteydessä asiakasohjelmaan tietokoneverkon välityksellä. Televisionkaukosäädin on puolestaan kätevä tapa ohjata robottia paikallisesti. Kaikkia robotin42

toimintoja ei voida kaukosäätimellä käyttää, mutta kaukosäätimen nappuloille voidaanohjelmoida yleisimmin käytetyt toiminnot.Projektin osana tehdyssä diplomityössä (Mayer 2002) tutkittiin vaihtoehtojakotirobotin ohjaamiseksi erilaisilla langattomilla järjestelmillä. Selvityksen perusteellapäätettiin toteuttaa tiedonsiirtoyhteys Bluetooth-tekniikalla. Järjestelmä toteutettiinpienikokoisen PC/104-mikrotietokoneen avulla ja se on kuvattu Mayerin (2002)työssä. Toistaiseksi käytössä ollut radiomodeemi tulee väistymään, kun Bluetoothyhteyssaadaan toimimaan.3.2.2 RolloottoriRolloottori on yhdistelmä Automaatiotekniikan laboratoriossa erikseen kehitetystänelipyöräisestä JarskaBot (J2B2) -alustasta sekä Rollon elektroniikasta (Kuva 27).Kuva 27 Rolloottori.Olennaisin muutos oli siirtyminen Rollon ajo- ja kääntömoottoreiden käytöstäRolloottorin vasemman ja oikean pyörän moottorin käyttöön, muuten järjestelmäpysyi jokseenkin samana (Kuva 28). Pyörien avulla liikkuminen saatiin tarkemmaksi,sillä kuljettu matka saadaan mitattua tarkasti ja toisaalta voidaan paremmin luottaasiihen, että suoraan ajettaessa suunta säilyy. Rolloottorin uusimpaan ohjelmaversioonon vielä ohjelmoitu tarkistussilmukka, joka pysäyttää liikkeen, mikäli suunta muuttuu.Suuntatieto saadaan sisäiseltä kiihtyvyysanturilta, ja se on riittävän tarkkahavaitsemaan myös törmäyksen aiheuttaman tärähdyksen ja siitä aiheutuvansuunnanmuutoksen. Rolloottorin tarkemman liikkumisen myötä myösreitinsuunnittelu sekä tiettyyn kohteeseen ajaminen tuli mahdolliseksi. TerveTaasprojektinpuitteissa suunniteltiin ja toteutettiin reitinsuunnittelualgoritmi liikkuvallerobotille (Driewer 2002).43

adiolähetinvideokuvallePAL-videosignaalilaserosoitinkamerakamerankääntömoottorikompassiradiolähetin/ vastaanotininfrapunalähetin/ vastaanotinsarjamuotoinendataon/offtehoon/offmikrokontrolleriasentokulma-tehtietokulmatietokulmatietonäyttöruutuäänimerkkiRolloAlustamoottorivasenmoottorioikeaKuva 28 Kaaviokuva Rolloottorista.J2B2-alustassa oli valmiina myös akut, mikä vapautti hieman lisätilaa. Lisäksikonstruktio mahdollistaa vapaammin laitteiden liittämisen kuin pallomainen kuori.Tätä mahdollisuutta käytettiin hyväksi muun muassa kokeilemalla erilaisia tapojatoteuttaa robotin ja palvelimen välinen kommunikointi. Yksi testattu ratkaisu oli liittääRolloottoriin pienikokoinen PC/104-tietokone ja siihen Bluetooth-USB -adapteri,jolloin siihen saatiin yhteys Ailonet-tukiasemasta. PC/104-tietokoneenmikrotietokoneeksi pienestä koosta huolimatta se oli liian suuri käytettäväksi Rollokotirobotissa,mutta Rolloottorin avulla tämä oli mahdollista.3.2.3 Kotipalvelin-palvelinkoneTerveTaas-projektin monissa dokumenteissa viitataan kotipalvelimeen nimelläKeeper. Keeper tulee englanninkielisestä sanasta housekeeper, taloudenhoitaja.Projektin loppupuolella tämän anglismin tilalle haluttiin paremmin istuva nimi,jollaiseksi Pehtoori 3 sopii hyvin. Sekaannusta saattaa edelleen aiheuttaa se, ettäKeeper-nimellä viitataan sekä järjestelmän toimintoja hoitavaan sovellukseen, ettäpalvelinkoneeseen, jossa sovellusta suoritetaan. Tässä työssä palvelinkoneeseenviitataan termillä kotipalvelin ja sovellukseen termillä Pehtoori.Kotipalvelimena TerveTaas-projektissa toimii tavallinen PC-tietokone, jossa onWindows 2000 -käyttöjärjestelmä. Se hoitaa kotiautomaatiojärjestelmän keskeisiä3 Pehtoori tarkoittaa tilanhoitajaa. Pehtoori toimii töiden, erityisesti maatöiden johtajana.44

toimintoja siinä ajettavien sovellusten avulla. Sovellukset ovat Pehtoori ja Kotivalpas.Pehtoori huolehtii muun muassa Rollon ohjauksesta mahdollistaa sen etäoperoinnin,Kotivalpas ohjaa kiinteästi asennetun kotiautomaatiojärjestelmän toimintoja javiestien välitystä järjestelmän käyttäjille.Palvelimeen on asennettu kaksi verkkokorttia, joista toinen hoitaa liikenteenInternetiin ja toinen sisäiseen verkkoon. Samalla se eristää sisäverkon Internetistä niin,että kotiverkon laitteisiin ei saa yhteyttä Internetistä. Haluttaessa kotipalvelin voidaankonfiguroida reitittämään liikennettä, mitä onkin hyödynnetty kiinteästi asennetunkameran kohdalla.Videokuvan kaappausta ja käsittelyä varten kotipalvelimessa on kuvankaappauskortti,jolla analoginen videosignaali voidaan digitoida. Kuvadata siirretään kameraltakotipalvelimelle analogisena, joko kaapelia tai langatonta videolinkkiä hyväksikäyttäen. Kotirobotissa ja seinäkamerassa on kummassakin lähetin ja kotipalvelimenkuvankaappauskorttiin on kytketty kaksi vastaanotinta. Kaappauskortilla voidaanvalita kumpaa kuvasignaalia tarkastellaan.3.2.4 Pehtoori-sovellusPehtoorin tehtävänä on:• Hoitaa kommunikointi kotirobotin kanssa• Hoitaa kommunikointi Apuri-etäoperointisovelluksen kanssa• Ohjata kiinteästi asennettua kameraa• Kaapata, digitoida, pakata ja lähettää edelleen kotirobotin ja kiinteän kameranlähettämä videokuva• Laskea robotin paikka sen lähettämän videokuvan perusteella• Suunnitella kotirobotille reitti annettuun päätepisteeseen ja ajaa robotti sinneMatias Halinen on kuvannut sovelluksen toimintaa (2003c) ja käyttöä (2003d).Seuraavassa sovelluksen toiminta esitellään yleisellä tasolla. Sovelluksen pohjana onEtälä-projektin yhteydessä kehitetty sovellus, mutta huomattava määrä kehitystyötä ontehty TerveTaas-projektin yhteydessä.Kommunikointi kotirobotin kanssaKommunikointi kotirobotin kanssa tapahtuu yleensä sarjaportin välityksellä. KunBluetooth-yhteyden käyttöä robottiin testattiin (Mayer 2002; Vallet García 2002),lisättiin mahdollisuus kommunikoida robotin kanssa myös pistukkeita (engl. socket)käyttäen. Sarjaporttia käytettäessä viestit välitetään radiomodeemia käyttäen. Sevälittää sarjaporttiin kirjoitetut merkit radioteitse kotirobotin vastaavaan laitteeseen.Yhteysnopeus riittää hyvin lyhyiden tekstikomentojen ja kuittausten välittämiseen.Kommunikoinnissa käytetään Automaatiotekniikan laboratoriossa kehitettyäprotokollaa (Kontio 1998), joka sisältää kotirobotin ohjaamiseen tarvittavat komennot.Protokollassa on myös määritelty tilanteet, joissa vastaanotettu viesti kuitataan. Tällävarmistetaan se, että Pehtoorin lähettämä liikekomento on vastaanotettu jaymmärretty. Mikäli kuittausta ei kuulu tietyn ajan sisällä, voidaan se lähettääuudelleen. Jokaisella liikekomennolla on lisäksi tunniste, jolla varmistetaan se, etteisamaa komentoa suoriteta kuin kerran. Lisäksi tunniste liitetään kuittausviestiin,jolloin kuittauksen vastaanottaja tietää minkä komennon kuittaus kuittaa. Protokollantarkempi spesifikaatio on liitteenä (Liite 3).45

Kommunikointi Apuri-sovelluksen kanssaApuri on sovellus, jolla kotirobottia voidaan etäoperoida. Sitä käsitellään tarkemminjäljempänä. Kommunikointi Pehtoorin ja Apurin välillä tapahtuu Internet-protokolliakäyttäen. Käytössä on itse asiassa kaksi erilaista yhteyttä. Komentoyhteys käyttääpistukkeita ja Automaatiolaboratoriossa sovittua protokollaa (ks. Liite 2) viestienlähettämiseen, kuvayhteys on toteutettu H.323-protokollien avulla. TerveTaasprojektissakäytetään vain H.323-standardin yhtä osaa, videokuvan siirtoa, kiinteästiasennetun tai robotin kameran kuvan välittämiseen etäoperaattorille.Komentoyhteyttä käytetään viestien välittämiseen Apurin ja Pehtoorin välillä. Osakäyttäjän lähettämistä komennoista, kuten paikannuskomento, suoritetaan Pehtoorissa,kun taas kaikki robotin ohjauskomennot välitetään suoraan robotille.Kiinteästi asennetun kameran ohjausProjektin kuluessa käytettiin kahta erilaista kameran kääntämiseen tarkoitettualaitteistoa. Alkuperäistä järjestelmää, jossa on erillinen kääntöpää ja kamera, käytetäänlähettämällä kääntöpään ohjaimelle ja vastaavasti kameralle komentoja sarjakaapelinkautta. Etälä-projektissa (Virekoski 2000) näiden komentojen välitykseen tehtiinremote-niminen sovellus, jota käytettiin myös TerveTaas-projektissa. Pehtoorilähettää komentoja remote-sovellukselle, joka välittää ne vastaavasti kameralle jakääntöpäälle.Web-kameraa käytettäessä ohjaus hoidetaan lähiverkon välityksellä. Koska webkameraon kytketty samaan kotiverkkoon kotipalvelimen kanssa, ohjaus voitiintoteuttaa lähettämällä kameralle sopivanmuotoisia ohjauskomentoja suoraanPehtoorista.Videokuvan siirto ja käsittelyPehtoori hoitaa videokuvan kaappauskortin ohjauksen. Kortin ja sen mukana tulevankuvankäsittelykirjaston avulla kuva digitoidaan eli muunnetaan analogisestasignaalista digitaaliseksi kuvaksi koneen muistiin. Digitaalista kuvaa voidaankuvankäsittelykirjaston avulla käsitellä eri tavoin, siitä voidaan esimerkiksikoneellisesti etsiä haluttuja piirteitä. Tätä mahdollisuutta on hyödynnetty robotinpaikannuksen toteutuksessa. Apuri-sovelluksen käyttäjä voi halutessaan katsellavideokuvaa, jolloin tarvittavan tiedonsiirtokapasiteetin pienentämiseksi kuva pakataanennen lähetystä käyttäen H.323-standardia.Kotirobotin paikannusKotirobotin paikannus on toteutettu Pehtoorissa, sillä robotin rajallinen laskentakykyei riitä tarvittavan kuvankäsittelyn suorittamiseen. Paikannus tapahtuu katossa olevienmaamerkkien (Kuva 29) avulla.46

Kuva 29 Kotirobotin kameran näkymä, jossa on paikannukseen näkyvä maamerkki.Paikannusta varten robotin kamera käännetään ylöspäin ja kuvasta etsitäänmaamerkkejä. Jos maamerkki löytyy, sen sijainti kuvassa lasketaan. Maamerkinyksilöivä järjestysnumero lasketaan sen täplien avulla. Järjestysnumeron perusteellamerkin oikea paikka katsotaan taulukosta. Kun tiedetään katon ja kameran välimatka,maamerkin paikka ja missä suunnassa se näkyy robotista katsoen, voidaan robotinpaikka laskea. Kun laskennassa huomioidaan vielä robotin asento, joka saadaanasentoanturilta, paikannustuloksen tarkkuus riittää robotin navigointiinkotiympäristössä.Reitinsuunnittelu ja reittiä pitkin ajoRobotin ajamiseksi haluttuun paikkaan tarvittiin ohjelma, joka suunnittelee reitinnykyisestä paikasta haluttuun kohteeseen ja antaa robotille tarvittavatohjauskomennot. Tällainen sovellus suunniteltiin ja toteutettiin projektin yhteydessädiplomityönä (Driewer 2002), jossa järjestelmä myös kuvataan. Reitinsuunnitteluntoteuttava ohjelmakoodi sisällytettiin Pehtoori-sovellukseen. Reitinsuunnittelu ei näyPehtooria ajettaessa, mutta algoritmin toimintaa voidaan visualisoida virtuaalimallissaVirtuaalikoti-sovelluksen avulla. Virtuaalikoti-sovellusta käsitellään tarkemminkappaleessa 3.2.7. Kuvassa (Kuva 30) on esimerkki algoritmin hakemasta reitistäkeittiöstä makuuhuoneeseen. Kuten kuvasta näkyy, löydetty reitti välttää esteetkiertämällä ne tietyn varoetäisyyden päästä. Reitti kulkee muutaman reittipisteenkautta, joissa robotin paikka tarkistetaan.47

Kuva 30 Reitinsuunnittelualgoritmin löytämä reitti visualisoituna. Punainen piste keittiössä onlähtöpiste, siniset ja vihreät pisteet kuvaavat reittiä. Punaiset laatikot esineiden ympärillä ovatvaroalueita.3.2.5 Kotivalpas-sovellusKotivalpas on kotipalvelimella ajettava, Java-kielellä toteutettu sovellus. Kehitystyöaloitettiin automaatiolaboratoriossa vuoden 2002 alkupuolella. Alunperin sovellustakäytettiin ainoastaan Linet-verkon tilan tarkkailuun ja ohjauksien tekemiseenmanuaalisesti. TerveTaas-projektin yhteydessä sovellusta laajennettiin ja lopulta siitätuli olennainen osa kotiautomaatiojärjestelmää. Sen tehtävät ovat• Tarkkailla kotiverkkojen tilaa• Tallettaa tapahtumat SQL-tietokantaan• Suorittaa päättelyitä antureiden tilojen perusteella• Ohjata laitteita kotiverkossa• Lähettää viestejä käyttäjille kotirobotin avulla, tekstiviestein, sähköpostilla• Vastaanottaa tekstiviestejä• Toimia palvelimena asiakassovelluksille• Toteuttaa palveluita: Avainvalpas, Kotivalpasyhteys, PostivalpasSovelluksen toiminta esitellään tässä kappaleessa yleisesti, järjestelmän tarjoamatpalvelut on kuvattu kappaleessa 4.1.8 kohdassa ”Järjestelmän toiminnot ja sentarjoamat palvelut”. Sovelluksen ohjelmakoodi on kymmeniä sivuja pitkä, joten se onluettavissa vain sähköisessä muodossa tämän työn ohessa olevalta CR-ROM -levyltä.Kuvassa (Kuva 31) on kaavio laitteista ja sovelluksista, joiden kanssa Kotivalpaskommunikoi. Linet-keskusyksikkö ja GSM-modeemi ovat fyysisiä laitteita, muutsovelluksia. Ohjelman parametrejä voidaan helposti muuttaa editoimalla senkonfigurointitiedostoa. Sovellus vaatii toimiakseen Java-virtuaalikoneen version 1.3.1tai uudemman, sekä kappaleessa 3.1.3 esitellyt Java-ohjelmakirjastot.48

kotipalvelinKotiValpasPehtooriInternetRolloSQLtietokantaKotivalpasyhteystai muukäyttöliittymämatkapuhelinverkkoSMTPpalvelinGSMmodeemikotiautomaatioverkkoLinetkeskusyksikköKuva 31 Kotivalpas-sovellukseen liitetyt laitteet ja sovellukset.ToiminnotKotiverkkojen tilan tarkkailuKotiverkkojen antureiden tiedot saadaan Linet-keskusyksiköltä. Comsel-palvelimeltasaadaan vain tieto Hellavalppaan muistutuksesta ja lieden sammutustieto, jotka onlangoitettu Linet-verkon kautta. Kommunikointi Linet-keskusyksikön kanssahoidetaan UDP-protokollalla. Aina kun keskusyksikkö vastaanottaa paketin, se vastaasiihen lähettämällä vastaavan paketin, johon verkon ryhmien senhetkiset tilat ontalletettu. Jos ulostulojen tilaa halutaan muuttaa sovelluksesta, lähetetään paketti, jossamääritellään uusi tila ja asetetaan paketissa bitti, joka kertoo että halutaan tehdämuutos. Kotivalpas lähettää kyselypaketteja tasaisin väliajoin ja haluttaessa tehdäohjauksia se muotoilee kyselypakettia tarpeen mukaan.Tapahtumien tallennus tietokantaanTapahtumien tallennus tietokantaan tapahtuu automaattisesti aina kun Kotivalpas onkäynnissä. Demonstraatiojärjestelmässä tietokanta on kotipalvelimella ja siitähuolehtii MySQL-palvelindemoni. Aina kun binäärinen tila muuttuu, sen uusi arvokirjoitetaan tietokantaan.PäättelytKaikki kotiverkkoihin liittyvät päättelyt on toteutettu yhdessä Java-luokassa. Tällainentoteutus tekee ohjelmasta helpommin siirreltävän. Samaa ohjelmakoodia voidaankäyttää niin Toimivan kodin demonstraatiojärjestelmässä kuinAutomaatiolaboratoriossa järjestelmän kehittämisessä, testauksessa jademonstroinnissa, käytettävä versio valitaan konfigurointitiedostossa.Automaatiolaboratoriossa on myös Linet-verkko, mutta erilainen anturointi ja erilaisettoiminnot, joten päättelyyn käytettävä toteutus on erilainen.49

Kommunikointi käyttäjien kanssaViestien lähettämiselle järjestelmän käyttäjille on tarjolla erilaisia tapoja. Asukkaallevoidaan välittää viestejä kotirobotin välityksellä. Viestit välitetään ottamallapistukeyhteys Pehtooriin ja antamalla tarvittavat komennot robotin näytön virrankytkemiseksi ja viestin näyttämiseksi. Kotivalpas myös huolehtii siitä, että jos viestejäon paljon, ne näytetään sellaisella nopeudella, että kunkin viestin ehtii lukea ennenseuraavan näyttämistä. Jos viestejä ei ole tullut tietyn ajan sisällä, Kotivalpassammuttaa kotirobotin näytön virrankulutuksen pienentämiseksi.Kotipalvelimeen kytketyn GSM-modeemin avulla voidaan lähettää tekstiviestejä.Demonstraatiojärjestelmässä tekstiviestejä lähetetään postin saapumisestapostilaatikkoon, lieden päälläolosta ja lieden poiskytkemisestä. ToisaaltaKotivalppaalle voidaan myös lähettää tekstiviestejä. Vastaanotettu viesti voidaanesimerkiksi välittää kotirobotille ja näyttää sen ruudulla.Kotivalpas lähettää hälytysviestit myös sähköpostilla. Sähköpostin lähettämistä vartenkonfigurointitiedostoon määritellään vastaanottajan osoite sekä SMTP-palvelin.Kotivalpas-sovellus toimii myös palvelimena. Siihen voidaan ottaa yhteys verkonkautta ja tiedustella kotiautomaatioverkon laitteiden tilaa, ohjata laitteita, lähettäätekstiviestejä sekä lähettää viestejä Pehtoorille ja kotirobotille. Lisäksi asiakasohjelmavoi pyytää Kotivalpasta lähettämään viestin joko tärkeistä, kuten Hellavalppaanmuistutuksesta, tai kaikista tapahtumista. Palvelinyhteyttä voidaan käyttää jokoasiakasohjelmasta tai mobiileista käyttöliittymistä palvelimen välityksellä. Näinmatkapuhelimella tai kämmentietokoneella voidaan tarkkailla ja ohjata kodin laitteita.Palvelinyhteyttä hyödyntää myös Kotivalpasyhteys-sovellus. Sen avulla voidaan ottaayhteys Kotivalppaaseen kotiverkon tai Internetin kautta. Sovellus kirjautuuhälytysviestien vastaanottajaksi automaattisesti yhteyden muodostamisen jälkeen javiestin saapuessa näyttää sen käyttäjälle popup-ikkunassa.RakenneKotivalpas-sovellus on jaettu kuuteentoista tiedostoon, joista jokainen toteuttaa yhdenluokan. Lisäksi on KotiValpasYhteys-luokka, jonka olio (instanssi) toimiiasiakasohjelmana, sekä MySQLCleaner, jolla voidaan tarvittaessa poistaa MySQLtietokannastavanhentuneet mittaustiedot. Tehtävät on jaettu niin, että jokainentoimintokokonaisuus on omassa luokassaan, joillakin luokilla on lisäksi apuna yksi taikaksi luokkaa. Kuvassa (Kuva 32) on esitetty yksinkertaistettu luokkakaavio, jostaselviävät luokkien riippuvuudet yleisesti. Kaaviosta on selvyyden vuoksi jätetty poismuuttujien ja metodien nimet sekä joitakin vuorovaikutussuhteita. Esimerkiksi läheskaikki luokat pystyvät suoraan hakemaan Preferences-oliolta konfiguraatiotiedostossamääriteltyjä parametrejä sekä lähettämään Log-luokalle viestejä, jotka kirjataanjärjestelmän lokitiedostoon. Kuitenkin kaikkien näiden vuorovaikutussuhteidenlisääminen kaavioon olisi tehnyt siitä lukukelvottoman.Kotivalpas on monisäikeinen sovellus. Siinä suoritetaan tyypillisesti seitsemää säiettäyhtä aikaa, lisäksi jokaista yhteyden avannutta asiakasta varten on oma säie. Tämänlisäksi joissain tilanteissa UDP-paketteja voi olla yhdellä hetkellä matkalla enemmänkuin yksi, mikä edelleen lisää säikeiden määrää. Tämä ei kuitenkaan ole toivottavatilanne, joten se on pyritty estämään konfiguroimalla ohjelman asetukset niin, ettäuutta pakettia ei lähetetä ennen kuin edellisen odottelusta on luovuttu.50

Kuva 32 Kotivalpas-sovelluksen yksinkertaistettu luokkakaavio.KotiValpasTässä luokassa on sovelluksen main-metodi eli sovellus käynnistetään täältä.Käynnistystoimenpiteiden jälkeen tämä luokka hoitaa kommunikoinnin Linetkeskusyksikönkanssa lähettämällä UDP-paketteja. Paketteja lähetetään tasaisinväliajoin ja jäädään odottamaan vastausta. Kun vastaus tulee, tiedot päivitetäänkäyttöliittymäikkunaan mikäli sellainen on avattuna. Seuraavaksi välitetään tietosaapuneesta paketista MySQLHandler- ja Logic-olioille.KotiValpas-olio hoitaa lisäksi konsoli-ikkunan. Konsolilta voidaan antaa komentojajärjestelmälle, myös sammuttamaan se kokonaan.Preferences ja SettingPreferences-olio hoitaa konfiguraatiotiedoston lukemisen ja käsittelyn järjestelmääkäynnistettäessä. Konfiguraatiotiedoston rivit talletetaan kukin Setting-olioinavektoriin, josta niitä voidaan nimen perusteella hakea. Muut oliot voivat tietojatarvitessaan hakea niitä Preferences-olion aksessorin avulla.Poikkeuksena edellisestä konfiguraatiotiedostossa on myös lueteltu järjestelmäänkytkettyyn Linet-keskusyksikköön määriteltyjen ryhmien selväkieliset nimet. Linet eitunne ryhmille muuta nimeä kuin järjestysnumeron, joten käyttäjille selväkielisistänimistä on apua. Nimet talletetaan omaan taulukkoonsa, josta niitä voidaan samoinhakea aksessorin avulla.Kun konfiguraatiotiedosto on luettu käynnistyksen yhteydessä, Preferences-olio luoLog-luokan olion.51

LogLog-olio hoitaa järjestelmän lokitiedoston avaamisen ja sinne kirjoittamisen. Muutluokat lähettävät tapahtumatiedot tälle oliolle, joka kirjoittaa ne lokiin. Kaikkilokitiedostoon kirjoitettavat tapahtumat tulostetaan myös konsoli-ikkunaan.Lokitiedostoon kirjoitetaan jokaisen tapahtuman kohdalle päiväys ja kellonaika.Lokitiedostosta voidaan jälkeenpäin selvittää ohjelman toimintaa ja se auttaaerityisesti vikatilanteissa.MySQLHandlerTämä olio hoitaa tietokantaan kirjoittamisen. Kun ensimmäinen UDP-paketti Linetkeskusyksiköltäon vastaanotettu, tietokannasta tarkistetaan onko kaikkikonfiguraatiotiedostossa mainitut Linet-ryhmät mainittu tietokannassa. Mikäli ryhmiäpuuttuu, ne päivitetään tietokantaan. Ensimmäisen vastaanotetun paketin tiedotkirjataan aina tietokantaan. Tämän jälkeen jokainen vastaanotettu paketti käsitellään jaryhmien tiloja verrataan edellisen paketin arvoihin. Mikäli jokin arvoista onmuuttunut, uusi arvo talletetaan tietokantaan. Liikeantureiden tilatieto on laskuri, jokaasetetaan liikettä havaittaessa ennalta määriteltyyn kokonaislukuarvoon ja jostavähennetään yksi joka sekunti. Jokaisen laskurin arvon tallentaminen ei ole tarpeen,joten liikeantureiden osalta tietokantaan talletetaan merkintä vain kun liikettä onhavaittu ja kun laskurin aika on kulunut.LogicLogic-luokka on abstrakti luokka, joten siitä ei voida luoda oliota. Luokka määritteleekuitenkin sen jälkeläisille yhteisiä ominaisuuksia, kuten muuttujia ja metodeja. Erilähteistä tulevat komennot käsitellään tämän luokan metodissa. Komentoja voi tullaKotiValppaaseen yhteyttä ottaneelta asiakassovellukselta, kuten KotiValpasYhteys taikappaleessa 3.2.6 esitellyn WAP-palvelimen käynnistämältä PHP-komentotiedostolta.Komentoja voi tulla myös konsolilta tai tekstiviestillä.Logic-luokan metodit toimivat tiedon välittäjänä ja prosessoijana ohjelmiston eri osienvälillä ja se vaikka se ei ole varsinainen Java-kielen rajapinta, se määritteleesamanlaisia asioita.LogicTKK ja LogicToimivakotiNämä kaksi luokkaa perivät Logic-luokan eli ovat sen lapsia. LogicTKK sisältääAutomaatiotekniikan laboratorion järjestelmässä käytettyjä päättelyitä,LogicToimivakoti puolestaan Toimivan kodin vastaavia. Näiden luokkien oliotkäsittelevät vastaanotetut UDP-paketit ja tarvittaessa lähettävät hälytysviestin.Oliot palauttavat kysyttäessä listan kaikista määritellyistä Linet-ryhmistä ja niidentiloista tai listan vain ohjattavista ryhmistä. Ne hoitavat myös tilojen ohjauksetvastaanotettujen komentojen perusteella.ClientSocketServer ja ClientSocketServerThreadClientSocketServer-olio on palvelinsäie, joka odottaa yhteydenottoja määritellyssäpistukkeessa. Kun asiakas ottaa yhteyden, olio luo ClientSocketServerThread-olion javälittää yhteyden hoitamisen sille. Tämä asiakaskohtainen olio kuunteleeasiakasohjelman lähettämiä viestejä ja välittää niitä järjestelmälle. Asiakas voi pyytääettä kaikki järjestelmässä tapahtuvat hälytykset tai kaikki tapahtumatiedot lähetetään52

sille. Palvelinsäie pitää kirjaa avoinna olevista asiakassäikeistä, ja hälytystentapahtuessa välittää viestin kaikille tilaajille.KotiValpasYhteysKotiValpasYhteys-olio on itsenäinen asiakasohjelma, joka ottaa yhteyden Kotivalpassovellukseenja tilaa hälytysviestit automaattisesti. Kun hälytys tulee, ohjelma avaaikkunan, jossa on hälytysviesti tekstinä, sekä hälytykseen liittyvä kuva, mikälisellainen on saatavilla (Kuva 33). Käyttäjän huomion herättämiseksi annetaan samallaäänimerkki.Kuva 33 KotiValpasYhteys-ohjelman avaama muistutusikkuna.KeeperMessager, KeeperListener ja SenderNämä kolme luokkaa hoitavat kommunikoinnin Pehtoorin kanssa. Kun Kotivalpassovelluskäynnistetään, KeeperMessager-olio yrittää ottaa yhteyttä Pehtooriin. Mikäliyhteydenotto onnistuu, luodaan KeeperListener-olio, joka jää kuuntelemaanPehtoorilta tulevia viestejä omassa säikeessään. Kotivalpas-sovelluksen oliot voivatlisätä KeeperMessager-olion jonoon viestejä, joita se lähettää Sender-olion avullaPehtoorille. Mikäli viestejä ei ole, säie nukkuu tietyn ajan ja herättyään tarkastaajonon uudelleen.Serialhandler ja SMSMessageSerialHandler-olio luodaan sovelluksen käynnistyksen yhteydessä ja sitä suoritetaanomassa säikeessään. Käynnistettäessä se avaa kommunikointia varten sarjaportin,johon GSM-modeemi on kytketty. Oliolla on ulospäin meneviä SMS-viestejä vartenjono, johon muut oliot voivat lisätä järjestelmältä tai käyttäjiltä tulleita viestejä.SerialHandler-olio tarkastaa vuorotellen jonon ja GSM-modeemin uusien viestienvaralta. Ulospäin menevät lähetetään ja saapuneet lähetetään tulkittavaksi Logicluokantoteuttavalle oliolle. Mikäli tekemistä ei ole, säie nukkuu hetken ennen uuttatarkistusta. SMSMessage-luokka on tehty viestien käsittelyn helpottamiseksi.Jokaiseen viestiin liittyy sen verran tietoa, että yksittäisen muuttujan käyttö onhankalaa. Jokaiseen viestiin liittyy tieto siitä, onko se menossa ulos vai saapunut sekävastaavasti joko vastaanottajan tai lähettäjän numero. Viesti voi olla myös ns. flashviesti,joka ei talletu automaattisesti matkapuhelimen SIM-kortille, tästä on oliollamyös tieto. Lopuksi viestiin liittyy tietysti myös itse teksti.EmailSenderEmailSender-olio vastaa toiminnaltaan läheisesti muita viestejä lähettäviä olioita.Silläkin on jono, johon tulleita viestejä säie lähettää eteenpäin ja nukkuu mikälitekemistä ei ole. Sähköpostiviestit välitetään SMTP-palvelimelle, joka on Kotivalpassovelluksenulkopuolinen osa. SMTP-palvelin on yleensä Internet-yhteydentarjoajanylläpitämä.53

MySQLCleanerMySQLCleaner on erillinen ohjelmansa. Se ottaa komentoriviargumenttina ajan,jonka perusteella tietokannasta pyyhitään pois vanhat tapahtumat. Nykyinen aikakysytään tietokantapalvelimelta ja siitä vähennetään määritelty vanhenemisaika.Seuraavaksi kaikki saatua aikaa vanhemmat tiedot poistetaan, paitsi jos kyseiseltäanturilta ei ole kuin yksi mittaus. Ohjelmasäie jää lopuksi luuppiin, jossa se nukkuutietyn ajan ennen uutta tarkistusta, ja aina herätessään tekee uuden tarkistuksentietokannasta ja pyyhkii vanhentuneet tiedot.3.2.6 KäyttöliittymätApuri-etäkäyttösovellusApuri on kotirobotin pääasiallinen etäkäyttöliittymä. Sen avulla Rolloa tai Rolloottoriapystytään käyttämään Internetin välityksellä. Jotta kaikkia Apurin toimintoja voidaankäyttää, tarvitaan yhteys Pehtooriin sekä SQL-tietokantaan. Pehtoorin kanssakäytetään kahdenlaista yhteyttä, komentoyhteyttä ja H.323-videoneuvotteluyhteyttä.Yhteys SQL-tietokantaan on hoidettu ODBC-ajurin avulla. Halinen on kuvannuttarkemmin käyttöliittymän rakenteen (2003a) ja käytön (2003b).Apuri-sovellus hyödyntää robotin ympäristöstä tehtyä virtuaalimallia. Kuvaavirtuaalimallista voidaan tarkastella joko erikseen omassa ikkunassaan tai yhdessävideokuvan kanssa, jolloin saadaan lisättyä todellisuutta käyttävä kuva.Virtuaalimallin läpinäkyvyyttä voidaan säätää vapaasti. Malli voi olla myösläpinäkymättömänä videokuvan päällä, jolloin mallin perusteella voidaan saadakuitenkin tietoa esimerkiksi kursorin alla olevan laitteen tilasta. Virtuaalimalliavoidaan myös käyttää erilaisten mittausten visualisointiin. Virtuaalimallissa olevanhuoneiston esineiden ominaisuuksia voidaan muuttaa sen mukaan, mikä niiden tila on.Tämä tapahtuu ottamalla yhteys SQL-palvelimeen. Sen jälkeen voidaan esimerkiksikatsella huoneiston tapahtumia nopeutettuna animaationa. Ovet avautuvat jasulkeutuvat, liedelle ilmestyy kattila kun liettä käytetään ja kodin laitteet muuttavatväriä sen mukaan ovatko ne käynnissä vai eivät. Huoneiston liikeantureidentallettamien tietojen perusteella virtuaalimallissa voidaan myös karkeasti näyttäämiten asukas on liikkunut huoneistossa. Samoin robotin paikka voitaisiin tallettaa jaesittää animaationa.Kuvassa (Kuva 34) näkyy esimerkki tilanteesta, jossa Rollo onAutomaatiolaboratorion käytävällä. Vasemmassa yläkulmassa näkyy kiinteästiasennetun kameran lähettämä kuva, sen alla on näkymä virtuaalimalliin, missä robottinäkyy sinisenä pallona. Keskellä oleva ikkuna on tarkoitettu komentojenlähettämiseen robotille. Oikeassa laidassa on ikkuna, jossa näkyy listavirtuaalimallissa olevista esineistä ja oikealla alhaalla olevassa ikkunassa näkyymillaisia viestejä on lähetetty ja vastaanotettu. Robotille voidaan lähettäätekstikomentoja, jotka on määritelty liitteessä (liite 3). Yleisimmille komennoille onomat painonappinsa, joilla esimerkiksi robotin liikkuminen voidaan hoitaa.54

Kuva 34 Apuri-etäkäyttöliittymä.Etäkäyttöliittymällä voidaan valita katsellaanko kiinteän kameran vai robotin kamerankuvaa. Jos valittuna on kiinteä kamera, voidaan videokuvaa napsauttamalla kääntääkamera osoittamaan haluttuun suuntaan. Seinäkameran kuvaa voidaan myös zoomatahaluttuun kohteeseen. Jos valittuna on robotin kameran kuva, ruudun napsauttaminenkääntää robottia haluttuun suuntaan. Kun virtuaalimalli ja videokuva ovat omissaruuduissaan, voidaan virtuaalimallissa liikkua hiirtä käyttäen.Käyttöliittymällä on myös reitinsuunnitteluun liittyvä tehtävä. Sovelluksellamuodostetaan robotin ympäristöstä kartta, joka Pehtoori käyttää reitinsuunnittelussa.Karttageneraattorin rakennetta ja toimintaa on kuvannut Frauke Driewer (2002)diplomityössään.Mobiilit käyttöliittymät: matkapuhelin ja kämmentietokoneKotirobotin käyttämiseksi joustavasti TerveTaas-projektissa tutkittiin ja kehitettiinmenetelmiä kotirobotin ohjaamiseksi pienillä mobiililaitteilla. Projektin osanatehdyssä diplomityössä (Vallet García 2002) toteutettiin WAP-käyttöliittymä (Kuva35), jonka avulla kotirobottia sekä kotiautomaatiojärjestelmää voidaan ohjatamatkapuhelimen tai kämmentietokoneen avulla.55

Kuva 35 Mobiilit käyttöliittymät: WAP matkapuhelimessa ja kämmentietokoneessa.Kuvassa (Kuva 36) on esitetty järjestelmän osat kaaviona. Matkapuhelimella voidaanottaa GPRS-yhteys matkapuhelinverkkoon ja hakea WAP-palvelimelta tarvittavatdokumentit. Tämän jälkeen puhelimella voidaan lähettää komentoja WAP-palvelimenkautta Pehtoorille, joka välittää komennot kotirobotille. Vastaavastikämmentietokoneella voidaan ottaa Bluetooth-yhteys Ailonet-palvelimeen, jolloinsaadaan yhteys WAP-palvelimelle kotiverkon kautta.matkapuhelinverkkoGPRSmatkapuhelinkämmentietokoneBluetoothmatkapuhelinoperaattorikotirobottiAilonetInternetkotiverkkoWAP-palvelinkotipalvelinja PehtooriKuva 36 Kotirobotin ohjaamiseen tarkoitettu järjestelmä.56

3.2.7 Virtuaalikoti-sovellusDemonstraatiojärjestelmään kuuluu erillinen sovellus, jonka avulla Toimivassakodissa vieraileville ihmisille voidaan esitellä paitsi esillä olevia kotiautomaatio- jakotirobotiikkajärjestelmiä, myös virtuaalitekniikan mahdollisuuksia. Sovellus on osaTerveTaas-projektin yhteydessä tehtyä diplomiyötä (Driewer 2002). Sovellus on ollutesillä yleisölle Toimivassa kodissa sen valmistumisesta alkuvuodesta 2003 lähtien.Kuva 37 Virtuaalikoti-esittelysovellus.Virtuaalikoti-sovellus sisältää kuvaukset kustakin huoneesta ja huoneessa olevistakotiautomaatiolaitteista. Sovellus voidaan jättää näyttämään animaatiota, joka esitteleehuoneet yksi kerrallaan. Huoneita voidaan lisäksi katsella interaktiivisestikäyttöliittymän avulla. Käyttäjä pystyy hiirellä napsauttamalla availemaan ovia jakääntämään esimerkiksi hellan päälle ja pois. Sovellus sisältää myös neljä erilaistakäyttötapausta (engl. use case), jotka havainnollistavat kotiautomaatiojärjestelmäntoimintoja. Halutessaan käyttäjä saa myös lisätietoa kotirobotti Rollosta ja pystyykatselemaan videoleikkeen, jossa Rollo esiintyy.3.2.8 Toimivaan kotiin rakennettu demonstraatiojärjestelmäTerveTaas-projektin keskeinen tavoite, Toimivan kodin demonstraatiojärjestelmä,koostuu fyysisesti kahdesta kotiautomaatioverkosta, kotiverkosta, Internet-yhteydestä,nämä yhdistävästä kotipalvelimesta sekä kotirobotista. Lisäksi järjestelmään kuuluuuseita ohjelmia, joita ajetaan paitsi kotipalvelimella, myös muissa laitteissa japalvelimissa.Järjestelmän fyysinen rakenneKotiverkko toteutettiin yksinkertaisesti Ethernet-keskittimellä, johon kaikkikotiverkon laitteet liitettiin. Keskitin sijoitettiin toimistohuoneessa sijaitsevaansähkökaappiin, johon tuli myös kaapelit huoneistoon valmiiksi asennetuista57

verkkopistokkeista. Toimistohuoneen kaapista vedettiin lisäksi uusi kaapeli eteisensähkökaappiin, mihin Linet-keskusyksikkö ja Comsel-palvelin sijoitettiin. Kiinteästiasennettu, käännettävä kamera kytkettiin myös samaan sisäverkkoon.Internet-yhteys on toteutettu ADSL-modeemin avulla. Yhteys on jatkuvastikäytettävissä ja sen nopeus on riittävä haluttujen etäyhteyksien luomiseksi.Ulkoverkossa ei ole muita laitteita kuin Internet-yhteydentarjoajan ADSL-modeemi jakotipalvelin. Kotipalvelin voidaan liittää kahteen verkkoon yhtä aikaa, koska siihen onasennettu kaksi verkkokorttia. Verkon rakenne näkyy kuvassa (Kuva 38). Kuvassa onmyös Ailonet-tukiasema, joka voidaan sijoittaa joko sisä- tai ulkoverkkoon.Tukiasemaa käytetään järjestelmässä paikallisten Bluetooth-yhteyksien luomiseen.Tällaista yhteyttä on kokeiltu robotinkin ohjaamiseen, mutta pääasiassa sitä käytetäänkäyttöliittymänä toimivan kämmentietokoneen ja kotiautomaatiojärjestelmän välisessätiedonsiirrossa.kotipalvelinLinetComselkiinteäkameraEthernetkeskitinADSLmodeemiUlkoverkkokotiverkko(sisäverkko)EthernetkeskitinInternetAilonetKotipalvelimeen kytketyt laitteetKuva 38 Sisä- ja ulkoverkko Toimivassa kodissa.Kotiverkon ja Internet-yhteyden lisäksi kotipalvelimeen on kytketty kaksi analogistavideokuvan vastaanotinta, radiomodeemi robotin kanssa kommunikointiin ja GSMmodeemitekstiviestien lähettämistä ja vastaanottoa varten (Kuva 39). Robotin kuvanvastaanottamiseksi langaton yhteys on välttämätön, mutta kiinteän kameran kuvavoitaisiin siirtää kaapeliakin pitkin. Tässä kuitenkin törmättiin jälkeenpäinasennetuille kotiautomaatiojärjestelmille tyypilliseen ongelmaan eli kaapeloinninhankaluuteen. Kiinteä kamera on kotipalvelimesta katsoen asunnon toisella puolella,joten kaapelointi olisi ollut hankala tehdä helposti ja huomaamattomasti. Langatonyhteys on helppo asentaa, mutta kuvan laatu saattaa häiriöistä riippuen kärsiälaadullisesti.58

KotiautomaatioKuva 39 Kotipalvelimeen kytketyt laitteet.Linet-keskusyksikkö ja Comsel-palvelin koteloitiin yhteiseen laatikkoon, jokasijoitettiin eteisen sähkökaapin päälle. Näin johdotukset sähkökaapissa sijaitseviinlaitteisiin oli helposti toteutettavissa ja laitteet ovat samalla poissa tieltä ja näkyvistä.Laitteet liitettiin kotiverkkoon koteloon vedetyillä Ethernet-kaapeleilla.Comsel I/O Server 901Comsel-palvelimella on toteutettu pieni kotiautomaatioverkko. Kaikki laitteet onjohdotettu suoraan palvelimen sisääntuloihin, joten verkon topologia on tähti. Comselpalvelimellaon toteutettu Hellavalpas-palvelu, joka on kuvattu tarkemmin tämänluvun kohdassa ”Järjestelmän toiminnot ja sen tarjoamat palvelut”.Comsel-palvelimen yhteen binääriseen sisääntuloon on kytketty virtavahti, jokatarkkailee Toimivan kodin liedelle menevän virran määrää. Liesi toimiiinduktioperiaatteella ja ohjauselektroniikka vie pienen määrän virtaa jatkuvasti.Virtavahti on valittu ja asennettu niin, että sen kontaktitieto kertoo hellan olevanpäällä vain silloin, kun sillä kuumennetaan jotakin. Virtavahti on kytketty Comsel I/O-palvelimen sisääntuloon.Kahteen muuhun sisääntuloon on kytketty Rokonet-vastaanottimen kaksikosketustietoa. Rokonet on edullinen, lähinnä valvontaan tarkoitettu laitteisto.Demonstraatiojärjestelmään kuuluu langaton, keittiöön sijoitettu liikeanturi ja samoinkeittiöön sijoitettu langaton savuhälytin. Savuhälytin toimii kuten tavallinenkinhälytin, eli havaitessaan savua se antaa äänimerkin. Tämän lisäksi se lähettää radionvälityksellä tiedon tukiasemalle. Rokonet-tukiasemaan on liitetty myös pieniavaimenperän kokoinen lähetin, jonka kosketintieto on kytketty suoraan Linet-verkonsolmuun.Yksi ulostuloista ohjaa hellalle menevää virtaa releen välityksellä. Eteisessä, ulkoovenvieressä sijaitsevia ”liikennevaloja” ohjataan samoin palvelimen ulostuloilla.Lisäksi kahteen ulostuloon on kytketty Linet-solmut, joiden avulla saadaan tietoapalvelimen tilasta Linet-verkkoon.59

keittiönliiketunnistinsavuhälytinhellanvirtavahtihellanohjausreleRokonetkosketintietoComsel I/OServer 901liikennevalot*punainen*keltainen*vihreäavainperähälytinLinetKuva 40 Comsel I/O Server 901:een kytketyt laitteet.LinetLinet-verkko on toinen demonstraatiojärjestelmän kotiautomaatioverkoista. Verkko ontoteutettu parikaapelilla, johon kaikki solmut on kytketty ja sen topologia onpuumainen.Linet-verkkojohdon vetäminen sähkökaapista huoneistoon oli myös helppoa.Verkkojohto vedettiin Toimivaan kotiin seinänviertä pitkin makuuhuoneen jaolohuoneen kautta keittiöön, joten se saatiin kattamaan suurin osan huoneistosta.Kylpyhuoneeseen ei suunniteltu anturointia, joten verkkoa ei ulotettu sinne. Eteisessäverkkojohto vedettiin asunnon ulko-ovelle ja siitä asunnon ulkopuolelle. Asunto kattaavain osan Toimivan kodin tiloista, joten asunnon ulkopuolella olevalle postilaatikollevedetty kaapeli on kuitenkin sisätiloissa. Vapaan verkkotopologian ansiosta kaikkiakaapeleita voidaan haaroittaa halutusta kohdasta, joten laitteita on helppo lisätäjälkeenpäin. Toimivassa kodissa verkon 200 metrin maksimietäisyys ei tullut vastaan.Kuvassa (Kuva 41) näkyy malli Toimivan kodin huoneistosta ylhäältä päin katsottuna.Kuvassa näkyy Linet-keskusyksikön sijoituspaikka eteisen sähkökaapissa sekäverkkojohdon reitti. Verkon oikeanpuoleisin haara kuvaa asunnon ulkopuolellaolevalle postilaatikolle vedettyä kaapelia.60

Kuva 41 Linet-laitteiden sijoittelu Toimivassa kodissa.Linet-verkon solmuja on huoneiston eri puolilla. Asunnon ulko-oveen, parvekkeenoveen ja jääkaapin oveen asennettiin magneettikytkimet, joihin kuhunkin liitettiin yksisolmu. Magneettikytkin on laite, jonka koskettimet sulkeutuvat, kun viereen tuodaanmagneetti. Kytkinosa voidaan asentaa oven karmiin ja magneetti itse oveen, jolloinkytkin kertoo onko ovi kiinni vai auki. Magneettikytkimen etuna on, että se eikäytännössä kulu ollenkaan.Huoneistoon asennettiin integroidulla Linet-piirillä varustettuja liikeantureita yhteensäneljä kappaletta, yksi eteiseen ja kolme jääkaapin päälle, mistä on hyvä näköyhteyskeittiön ja olohuoneen eri puolille. Liikeanturit ovat infrapunavastaanottimia, jotkatarkkailevat muutoksia näkökentässään. Kun muutos havaitaan, integroitu Linet-solmuantaa signaalin. Antureiden virrankulutus on niin pieni, että ne toimivat Linet-verkonvälittämällä teholla eivätkä siis tarvitse erillistä virtalähdettä.Linet-verkon avulla toteutettiin Postivalpas-palvelu, jota varten postilaatikkoonsijoitettiin yksi verkon solmu, jolta saadaan tieto laatikossa olevasta postista.Postilaatikon pohjalla on kaksi valokennoa, joissa on pieni lamppu ja heijastuvanvalon määrää mittaava anturi. Kun laatikossa on postia, se heijastaa valon takaisinanturiin ja tieto välittyy Linet-solmulle. Antureita tarvittiin kaksi siitä syystä, ettäpienikokoinen postikortti voi pudota laatikkoon niin, että yksittäinen anturi ei sitähavaitse. Valokennoanturit vaativat toimiakseen 24 voltin jännitteen ja enemmäntehoa kuin mitä Linet-verkosta voitiin ottaa, joten käyttöjännitettä varten vedettiinylimääräinen kaapeli.Kotiautomaatioverkkoon haluttiin demonstraatiomielessä liittää myös valaisin. Tämätoteutettiin ohjaamalla yhden valoryhmän kontaktoria sähkökaapissa. Koskakontaktorin ohjausjännite on 24V AC, kontaktorin ohjaamiseen tarvittiin rele. Tähäntarkoitukseen käytettiin Linet-verkkoon tarkoitettua relettä, joissa on Linet-solmu61

sisäänrakennettuna. Kun solmu saa komennon kytkeä virta, rele kytkee kontaktorinohjausjännitteen ja kontaktori kytkee valaisimiin virran. Eteisen liikeanturi ja valaisinkonfiguroitiin Linet-keskusyksikössä samaan ryhmään, jolloin saatiin valo syttymäänautomaattisesti aina kun eteisessä on liikettä.Eteisessä, ulko-oven vieressä, on myös Avainvalpas-palveluun liittyvä rasia. Rasiassaon kytkin, joka kertoo onko kotiavain sille varatulla paikallaan. Sen lisäksi siinä onäänisummeri ja punainen valo, joilla muistutetaan asukasta kotiavaimen mukaanottamisesta tai sen laittamisesta paikalleen. Punainen valo toimii myös painonappina,jolla laite voidaan hiljentää. Laitteessa on myös kaksi ylimääräistä valoa, joista toistaon käytetty laitteiden ohjauksen testaamiseen. Kaikki rasian toiminnot on liitettysolmuiksi Linet-verkkoon.Kaksi relettä, joissa myös on integroidut Linet-solmut, hoitavat signaalienvälittämisen Comsel-palvelimelta Linet-verkkoon. Lisäksi kaksi solmua on kytkettyRokonet-vastaanottimeen. Näille solmuille tuleva kytkintieto tulee langattomanavaimenperähälyttimen nappeja painamalla. Avaimenperälähetintä voidaan käyttääesimerkiksi hätätilanteessa avustajan kutsumiseen paikalle.Järjestelmän toiminnot ja sen tarjoamat palvelutHellavalpasKuva 42 Hellavalpas. Vasemmalla liiketunnistin, keskellä hella ja sen lähistöllä olevapalovaroitin, oikealla "liikennevalot", jotka kertovat hellan tilan. Oikeanpuoleisessa kuvassa valoon punainen, eli hella on päällä.Hellavalpas on palvelu, joka tarkkailee hellan käyttöä ja huolehtii siitä, että hellaa eiunohdeta päälle. Järjestelmä tarkkailee onko hella päällä ja onko keittiössä liikettä.Mikäli hella on ollut käytössä tietyn ajan eikä keittiössä ole liikuttu, järjestelmämuistuttaa käyttäjää. Mikäli käyttäjä ei tarkasta tilannetta, hellan virta katkaistaan.Järjestelmän toimintakaavio on kuvassa (Kuva 43). Järjestelmän tilasta kertovat ulko-62

oven vieressä eteisessä olevat liikennevalot, joiden tarkoitus on muistuttaa käyttäjäähellan päälläolosta ulos lähdettäessä. Keltaisen valon palaessa hella on päällä,punainen valo varoittaa että hella on ollut ilman valvontaa liian kauan.Hella poispäältäH ella k eittää,ajanottoaloitetaanalustak äy ttäjä laittaahellan päällekeittiössäliik että?eikylläeikylläkeittiössäliik että?m uistutusaikakulunut?eivirtakatkaistaankylläHellavalpasm uistuttaakylläkeittiössäliik että?eik y llähäly ty s aik akulunut?eiKuva 43 Hellavalppaan toimintakaavio.Comsel-palvelimessa ajettavassa ohjelmassa määritellään kuinka pitkän ajan päästäannetaan muistutus hellan päälläolosta ja kuinka pitkän ajan kuluttua virta katkaistaan.Muistutus tapahtuu ajoittaisella äänimerkillä ja punaisella merkkilampulla. Jos asukaskäy keittiössä tarkastamassa tilanteen, liiketunnistin havaitsee sen, muistutus poistuu,äänimerkki hiljenee ja punainen valo sammuu. Muistutus alkaa uudelleen mikäli hellajää uudelleen keittämään vartioimatta. Jos muistutusta ei ole huomioitu ja Hellavalpason katkaissut virran, se saadaan kytkettyä uudelleen yksinkertaisesti menemälläkeittiöön, jolloin liiketunnistin havaitsee taas liikettä.Haluttaessa Comsel-palvelin voidaan ohjelmoida myös lähettämään sähköposti eritapahtumista. Tätäkin toimintoa on kokeiltu projektin kuluessa, muttademonstraatiojärjestelmässä sille ei nähty tarvetta. Tieto Hellavahdin tilasta välitetäänsen sijaan Linet-solmujen kautta Kotivalpas-sovellukselle, joka puolestaan voiesimerkiksi välittää viestin eteenpäin ja tallettaa tapahtuman tietokantaan. Kotivalpassovelluksenkautta viesti saadaan myös esimerkiksi kotirobotti Rollon näytölle.63

PostivalpasKuva 44 Postilaatikon pohjalevyyn on asennettu kaksi anturia, jotka havaitsevat laatikkossaolevan postin.Postivalpas on verraten yksinkertainen palvelu, joka on toteutettu Kotivalpassovelluksessa.Se tarkkailee postilaatikon anturia. Kun laatikkoon tulee postia,käyttäjälle välitetään viesti kotirobotin ja tekstiviestin välityksellä. Myös kaikki muutKotivalppaan viestinvälitystavat ovat periaatteessa käytettävissä, toiminta määritelläänohjelmakoodissa. Ohjelmakoodin modulaarisuuden vuoksi ohjelmointitaitoiselletoiminnan määrittely eri tapahtumien seurauksena on helppoa.AvainvalpasKuva 45 Ulko-oven vieressä oleva Avainvalpas-laite.Avainmuistuttaja on Toimivan kodin demonstraatioasunnon ovenpielessä oleva laite,jota Kotivalpas ohjaa. Avain roikkuu laitteessa olevassa langassa. Tarkoituksena onmuistuttaa asukasta ottamaan kotiavain mukaan asunnosta poistuttaessa japalauttamaan se paikalleen kotiin tultaessa. Näin avain tulee aina mukaan ja se onhelppo löytää ulos lähdettäessä.64

Laitteessa on paikka avaimelle, nappi, josta laitteen muistutusäänen saa hiljennettyä,ja punainen muistutusvalo. Järjestelmä hyödyntää myös asunnon liikeantureita sekäulko-oven magneettikytkintä. Kun ulko-ovi on suljettu ja asunnossa havaitaan liikettä,päätellään asukkaan olevan kotona. Mikäli avain ei ole paikallaan, Avainvalpasmuistuttaa siitä punaisella lampulla ja summerilla. Muistutus poistuu kun avainlaitetaan paikalleen. Kun asunnosta ollaan poistumassa, eli kun sisällä on ollut liikettäja ulko-ovi avataan, järjestelmä tarkastaa onko myös avain otettu mukaan. Mikäli näinei ole, laite muistuttaa. Muistutuksen voi koska tahansa hiljentää painamalla laitteessaolevaa nappia. Tämä on kätevää jos ovea avataan vaikkapa ilosanoman levittäjille taiTV-maksutarkastajalle. Järjestelmän yksinkertaistettu toimintakaavio on kuvassa(Kuva 46). Kaaviossa hälytyksen hiljennystä ei käsitellä, mutta se siis hiljentäähälytyksen kunnes uudenlainen hälytys tulee.asukas ulkona,kaikki hyvinAsukasilman avaintaulkona,turha hälyttääkylläulko-ovikiinni?eiulko-ovikiinni?kylläasunnossaliikettä?kylläeieieiAvainvalpasmuistuttaa:Ota avainmukaan!kylläavainpaikallaan?avainpaikallaan?kylläeiAvainvalpasmuistuttaa:Laita avainpaikalleen!eikylläulko-ovi auki?asukas kotona,kaikki hyvinKuva 46 Avainvalppaan toimintakaavio.65

4 Tulokset4.1 Järjestelmän toimivuus4.1.1 RolloPallorobotteja on tutkittu maailmalla varsin vähän, muita yliopistotasoisia projektejaon vain kaksi [Roball; Ballbot]. Lisäksi on kehitelty kaupallisia, lähinnäviihdekäyttöön tarkoitettuja laitteita. Rollo on tällä hetkellä kehittynein jamonikäyttöisin olemassa oleva pallorobotti. Rollo onkin saanut huomiotatiedotusvälineissä paitsi Suomessa, myös ulkomailla. Pallomainen muoto onherättänyt ihastusta niin lapsissa kuin aikuisissakin.LiikkuminenRollon ohjaaminen on osoittautunut vaativaksi sen muodosta johtuen. Tasaisellapinnalla oleva homogeeninen pallo on tasapainotilaltaan indifferentti, eli se eipoikkeutettaessa pyri palaamaan takaisin alkutilaan, muttei toisaalta lähdeetääntymäänkään siitä. Kaikki sen tilat ovat tasapainotiloja. Kun massajakauma onepähomogeeninen, kuten Rollossa, tasapainotilasta tulee stabiili. Poikkeutettaessatällaista kappaletta tasapainoasemastaan se pyrkii palaamaan siihen, muttamuodostaan johtuen jää värähtelemään eli keinumaan pituus- ja poikittaisakselinsaympäri. Värähtely vaimenee varsin hitaasti ja on hieman häiritsevää Rollon kamerankuvaa katseltaessa. Poikittaisakselin suhteen tapahtuvaa liikettä voitaisiin paitsiehkäistä, myös aktiivisesti vaimentaa ohjausalgoritmia parantamalla, muttapitkittäisakselin suunnassa tapahtuvaan liikkeeseen ei nykyisellä konstruktiollapystytä vaikuttamaan. Tätä varten tarvittaisiin esimerkiksi poikittaissuunnassaliikuteltava massa, jonka avulla voitaisiin paitsi ohjata suoraan ajettaessa, myösvaimentaa keinumista. Kuitenkin tällainen esimerkiksi akkua liikutteleva konstruktiovie lisää tilaa ja saattaa olla hankala toteuttaa. Aiemmassa Rollon versiossa oli pienierillinen tasapainotusmassa, jota voitiin liikutella sivusuunnassa matoruuvilla, muttaratkaisu jäi kokeilun asteelle. Rollon liikkumista, erityisesti heilumista, on tutkittu jayritetty parantaa projektityössä (Halinen ym. 2001). Kokonaan uudenlaistakonstruktiota, jossa kuori on ohjausyksikössä kiinni kahden tangon avulla, on myösehdotettu. Se mahdollistaisi paitsi ohjaamisen suoraan ajettaessa, myös paikallaankääntymisen.Nykyisellä konstruktiolla, kun pallon painopiste viritetään Rollon pystyakselille,pystytään tasaisella alustalla kulkemaan suoraan. Kuitenkin pienetkin epätasaisuudet,kuten maton reunat, kynnykset tai sähköjohdot saattavat saada sen kääntymäänsuunnastaan tai heilahtelemaan. Mikäli Rollo liikkuu esteen yli kohtisuoraan, eiongelmaa yleensä ole, mutta lähestyttäessä estettä viistosti saa se aikaansuunnanmuutoksen. Sisäisen kompassin ja gyroskoopin antamaa tietoa voitaisiinkäyttää suunnanmuutosten ja törmäyksien havaitsemiseen ohjelmoida Rollokorjaamaan suuntaansa, mutta heilunta hankaloittaa asennon ja suunnan mittaamista.Verraten matala este voi myös estää Rollon täysin vapaan liikkumisen. EsimerkiksiAutomaatiotekniikan laboratorion korkeat kynnykset ovat osoittautuneet esteiksi,joiden ylittäminen vaatii kohtisuoraa lähestymistä ja riittävää nopeutta.66

Liikkumisongelmien takia Rollon ohjaaminen ja erityisesti tarkka navigointi onhaastavaa. Murtoviivasuunnistus (engl. dead reckoning) ei käytännössä onnistu ennenhuomattavan kehitystyön suorittamista.KommunikointiRollon ja Pehtoorin välisessä radiokommunikoinnissa on ollut lukuisia ongelmia.Todennäköisiä syitä ovat radiolaitteiden sähköiset kytkennät, ohjelmistoviat ja muidenradiolaitteiden aiheuttama interferenssi. Sähköisiä kytkentöjä on paranneltuhäiriösuojausta parantamalla ja erilaisia antenneja on testattu. Ohjelmistovikoja onkorjattu ja protokollaan on lisätty kuittausviestit, joiden avulla varmistetaan viestienperillemeno lähettämällä viestit tarpeen mukaan uudelleen. Muiden laitteideninterferenssi on ongelma toimittaessa vapaasti käytössä olevilla radiotaajuuksilla.Häiriöitä saattaa tulla mahdollisista muista samaa taajuutta käyttävistä laitteista, muttamyös muilta taajuuksilta. Esimerkiksi PC-tietokoneet aiheuttavat häiriöitäympäristöönsä. Toimivassa kodissa on lisäksi esittelykäytössä monenlaisia laitteita,jotka kommunikoivat radioaaltojen välityksellä, eikä niiden käyttämistä taajuuksistaollut tarkkaa tietoa.Rollossa olevan kameran kuvaa lähettävä radio toimi yleensä ottaen hyvin. Kuvasaatiin Pehtoori-sovellukselle riittävän laadukkaana ja sitä voitiin käyttää robotinohjaamiseen sekä paikannukseen. Kuva saatiin näkymään myös televisioruudussa.Kuvan laatu heikkenee mitä kauempana toisistaan robotti ja vastaanotin ovat, muttaasunnon sisällä laatuun vaikuttaa enemmän muun muassa Rollon kuoren kunto.Robotin konstruktiota pystyttäisiin yksinkertaistamaan käyttämällä vain yhtä radiota.Tällaisen radion tulisi pystyä siirtämään digitaalista tietoa, sillä robotinohjauskomentojen ja muiden viestien lähetys käytännössä vaatii datan siirtoadigitaalisesti. Kuvadatan siirtoon pystyvät siirtotiet samoin kuin kuvan digitointivaatisivat kuitenkin tehokkaamman prosessorin kuin nykyinen mikrokontrolleri, japrosessorin virrankulutus on puolestaan suurempi. Jää nähtäväksi miten sopivienprosessoreiden laskentateho, virrankulutus ja hinta kehittyvät tulevaisuudessa.Muut toiminnotKamera on erittäin käyttökelpoinen laite liikkuvassa robotissa. Sen avulla etäohjauson helpompaa ja liikkuvan kameran avulla voidaan suorittaa tehtäviä, joita vartenmuuten tarvittaisiin useita kiinteästi asennettuja kameroita. Kameran kääntäminenpystysuunnassa on myös paitsi paikannuksen kannalta olennainen, myös muutenkäyttökelpoinen ominaisuus. Rollon kuori on altis naarmuuntumiselle janaarmuuntunut kuori puolestaan heikentää robotista saatavan kuvan laatua. Erityisestihankalissa valaistusolosuhteissa, kuten lampun paistaessa robottiin, kuvasta eivälttämättä saa selvää.Myös näyttöruutu on osoittautunut erittäin hyödylliseksi. Sen avulla voidaan viestiäpaitsi kotiautomaatiojärjestelmältä tulevia tietoja, myös muilta ihmisiltä tuleviaviestejä.Akkujen riittävyys on aina jonkinasteinen ongelma kokonaan langattomissa laitteissa.Rollossa akut riittävät hyvin demonstraatiokäyttöön. Akkujen latauksen tulisikuitenkin olla helpompaa, eli mieluiten ne voitaisiin ladata avaamatta robotin kuorta.Tätä varten onkin jo suunniteltu ratkaisua, jossa robotti voitaisiin ladata kuoressaolevien elektrodien kautta.67

4.1.2 RolloottoriTerveTaas-projektin aikataulun puitteissa tarvittiin testialustaksi liikkuva robotti.Rollon ongelmien johdosta demonstraatiojärjestelmää varten päätettiin kokeillaperinteisemmällä tavalla liikkuvaa konstruktiota. Pyörillä liikkuvan Rolloottorinliikkuminen on ennakoitavissa yleensä niin hyvin, että murtoviivasuunnistus onnistuu.Projektin puitteissa robotteja varten kehitettyä reitinsuunnittelualgoritmia olisi siismyös mahdollista käyttää. Algoritmin toimintaa arvioidaan kappaleessa 4.1.4.Rolloottorissa olevaa kiihtyvyysanturia pystytään käyttämään esineeseen törmäyksenaiheuttaman tärähdyksen ja siitä aiheutuvan hyvin pienenkin suunnanmuutoksenhavaitsemiseen. Havainnon perusteella liikkuminen pysäytetään. Samanlaistakorjausta voitaisiin käyttää periaatteessa Rollossakin, mutta sillä suunnanmuutokset jaheilahtelu on niin yleistä, että liikkumisesta tulisi hidasta jatkuvan pysähtelyn vuoksi.Rolloottorissa oli käytettävissä enemmän tilaa erilaisten laitteiden kokeilemiseksi.PC/104 mahtui siihen paremmin, joten Bluetooth-kommunikointiin kehitettyäjärjestelmää (Mayer 2002) päästiin testaamaan. Kommunikointi toimi, mutta käytössäolleen Bluetooth-radion kantama oli maksimissaan noin 13 metriä ja yhteys katkesiajoittain. Ohjelmistoon ei oltu toteutettu yhteyden uudelleenmuodostusta, joten sejouduttiin katkeamisen jälkeen avaamaan aina uudelleen manuaalisesti. Markkinoillaon myös RS-232 -sarjakaapelin korvaamiseen langattomalla Bluetooth-yhteydellätarkoitettuja kaupallisia laitteita, joista erästä [BlueGiga 2002] testattiin projektissa.Laitteen toimivuus oli hyvä ja se sopi hyvin radiomodeemiyhteyden korvaajaksi,mutta laite oli liian suuri integroitavaksi Rolloon sekä varsin hintavakäyttötarkoitukseensa nähden.Kokeilut Bluetoothilla kuitenkin rohkaisivat sen käyttöön, joten kesällä 2003 onvalmistumassa pienikokoinen Bluetooth-radioyksikkö, joka soveltuu hyvin niinRolloon kuin Rolloottoriinkin. Sen avulla toivotaan myös päästävän eroon käytössäolevaan radiomodeemiin liittyneistä kuuluvuus- ja yhteysongelmista. Koskavirheenkorjaus on toteutettu Bluetooth-protokollassa, päästään samalla eroon joistakinmahdollisista ohjelmistovioista.4.1.3 KotipalvelinNormaali PC-tietokone ja Windows-käyttöjärjestelmä soveltuivat kotipalvelimeenhyvin TerveTaas-projektissa. Tarvittavat ohjelmistot ja ohjelmistokirjastot olivatsaatavilla tälle alustalle ja yleensä ottaen järjestelmä oli helppo käyttää. Konettakäytettiin myös Internetin välityksellä VNC-ohjelmiston [VNC 2003] avulla, mikäsäästi jonkin verran aikaa ja vaivaa.4.1.4 PehtooriPehtoori-sovelluksen kehitys on ollut huomattavaa. Sovellus toimii yleisesti ottaenhyvin ja suoriutuu tehtävistään. Videokuvan vastaanotto, pakkaus ja lähetys toimiiluotettavasti. Kuvan perusteella suoritettava robotin paikannus antaa robotin paikanyleensä muutamien senttien tarkkuudella, mikä on kotiympäristössä riittävä tulos.Radiokommunikoinnissa robotin kanssa on esiintynyt ongelmia, jotka saattavat johtuaohjelmassa edelleen olevista virheistä. Liikennöinti sarjakaapelin kautta68

adiomodeemin kanssa on myös ajastettava niin, ettei radio sotke viestejä. Tarkkojenradion toimintaa kuvaavien tietojen puuttuessa ajastusta on jouduttu säätämäänkokeilemalla.Reitinsuunnittelualgoritmin rakenteen ja paikannuksen luotettavuuden takia robotinajaminen haluttuun paikkaan ei toimi. Reitinsuunnittelualgoritmi nimittäin tarkastaarobotin paikan matkan varrella muutamassa kohdassa reittiä ajettaessa. Mikälipaikannus ei aina onnistu, mikä saattaa tapahtua, jos valaistusolosuhteet ovat huonottai maamerkkejä ei juuri sillä hetkellä näy, algoritmi pysäyttää toiminnan.4.1.5 KotivalpasKotivalpas suoriutuu tehtävistään hyvin. Kaikki sen kappaleessa 3.2.5 kuvatutominaisuudet toimivat. Sovellusta on testattu eri tilanteissa ja käytettydemonstraatioissa menestyksellisesti.Sovellus päätettiin toteuttaa Java-kielellä, koska sen käyttämiselle oli parhaatvalmiudet sekä valmiin ohjelmakoodin että toteutuksesta vastaavan aiemmanohjelmointikokemuksen muodossa. Javan käyttö on ilmaista, sille löytyy ilmaisiasovelluskehittimiä ja runsaasti, paitsi kielen kehittäneen Sun Microsystemsin, myösmuiden osapuolten tarjoamia ilmaisia kirjastoja. Kieli soveltuu myös verkottuneidensovellusten kehittämiseen, sillä se on tehty käytettäväksi erityisesti Internetissä tietoavälittävien sovellusten kehittämiseen. Ongelmana Java-kielen käytössä TerveTaasprojektissaoli, että Pehtoori- ja Kotivalpas-sovellukset ovat näin erillisiä sovelluksia.Toisaalta tämä helpotti tehtävien jakoa ja kehitystyötä, mutta toisaalta tekilopputuloksesta epäyhtenäisemmän.Kotivalpas-sovellus on pyritty ohjelmoimaan olio-ohjelmoinnin periaatteidenmukaisesti niin, että nyt toteutettu koodin osa olisi hyödynnettävissä mahdollisissatulevissa versioissa.Käyttöliittymänsä puolesta sovellus on nykyisessä muodossaan hankalakäyttöinen.Olennaisimmat muuttuvat parametrit voidaan asetella konfigurointitiedostossa, muttasen käyttö vaatii hieman tietokoneenkäyttökokemusta. Toisaalta kaikki järjestelmänsuorittamat päättelyt on ohjelmoitu suoraan ohjelmakoodiin, joten toiminnanmuuttamiseksi tarvitaan ohjelmointikokemusta. Demonstraatiojärjestelmässä tämätoimii, mutta oikeassa käyttötarkoituksessaan toiminnallisuus tulisi olla muuteltavissailman ohjelmointikokemusta. Käytännössä tämä tarkoittaisi sellaisen käyttöliittymäntoteuttamista, jossa olisi yksinkertainen sisäänrakennettu ohjelmointikieli. Tämä onkuitenkin varsin mittava järjestelmä, eikä sellaisen toteuttaminen ollut mahdollistaTerveTaas-projektin puitteissa.Projektin loppupuolella toteutettu ”tiedonsiirto” Comsel-palvelimen ja Linet-verkonvälillä on myös varsin epäelegantti ratkaisu. Comsel-palvelimen kanssakommunikointiin Java-kielellä oli suunnitteilla ajuri, mutta muiden tehtävienpriorisointi ajoi sen ohi. Lopulta tiedonsiirto hoidettiin langoittamalla, sillä tarvittaviatilatietoja ei ollut kuin kaksi.Toteutettu Kotivalpas-sovellus voitaisiin myös integroida toteutettujen OSGirajapintojen(Moermans 2002) kanssa. Jos samalla Comsel-ajurista tehtäisiin OSGiyhteensopiva,olisi kotiautomaatiolaitteilla käytössä rajapinta, jota tulevaisuudessakäytetään kotiautomaatiossa laajemminkin. Mikäli vielä kotirobotin rajapinta69

voitaisiin toteuttaa OSGi:lla, olisivat koko järjestelmän liitännät fyysisiin laitteisiinyhdenmukaiset.4.1.6 KäyttöliittymätApuri-etäoperointisovellusRobotin ja kiinteän kameran ohjaus Apuri-sovelluksella toimii hyvin. Erityisen hyväon videokuvaa napsauttamalla toimiva ohjaus. Kiinteää kameraa on helppo kääntääosoittamaan haluttuun suuntaan ja robotin kääntäminen toimii vaivattomasti. Robottiaohjatessa kuvaruudun napsauttamista voitaisiin soveltaa myös eteenpäin liikkumiseen.Kuten jo Virekosken (2000) diplomityön arviointiosassa on todettu, virtuaalimallin javideokuvan kohdistaminen päällekkäin on vaativaa. TerveTaas-projektissa asiaa auttoise, että ainakin kiinteän kameran tapauksessa kameran paikka on tiedossa, eikä semuutu. Kameraa käännettäessä se ei kuitenkaan käänny optisen akselinsa ympäri,joten paikka ja suunta joudutaan kuitenkin laskemaan uudestaan. Kameran paikan jasen muutosten tarkasta mittaamisesta huolimatta virtuaalimallia ja videokuvaa ei saatuniin hyvin päällekkäin, että tulos olisi ollut hyvä. Kameran linssivirheet ja optiikanmuuttuminen zoom-kerrointa muutettaessa aiheuttivat aina selvästi havaittavanvirheen.Virtuaalimallin käytöstä on hyötyä etäoperoinnissa, mutta videokuvan kanssakäytettynä malli kannattaa useimmiten pitää läpinäkyvänä tai kokonaan erillisenäomassa ikkunassaan. Varsinaista etäläsnäoloa järjestelmällä ei saada aikaan. Toisaaltakun käytetään selvästikin etäohjausta, eikä etäläsnäoloa, viiveiden aiheuttama haitta eiole niin häiritsevä. Vaikka videokuvan siirrossa on luonnollisesti viivettä erityisestiInternetin kautta operoitaessa, se ei ole häiritsevää ohjaa-ja-odota –menetelmääkäytettäessä (engl. move-and-wait, Sayers 1998).Etäoperointisovellusta on testattu paitsi paikallisesti lähiverkossa ja Internetinvälityksellä esimerkiksi Automaatiolaboratorion ja Toimivan kodin välillä, myösulkomailta. Näissä testeissä ja myös joissain muissa demonstraatiotilanteissaongelmaksi on tullut monissa paikallisverkoissa käytettävät palomuurit. Palomuuriatai Pehtoori- ja Apuri-sovelluksia uudelleen konfiguroimalla voidaan komentoyhteysyleensä muodostaa, mutta H.323-videoneuvotteluyhteys on siitä hankala, että sekäyttää satunnaisesti valittuja pistukkeita. Tähän ei pystytty vaikuttamaan sovellustakehitettäessä, sillä toiminta määritellään H.323-standardissa. Toisaalta ylläpito eiyleensä suhtaudu suopeasti palomuuriin tarvittavien muutosten tekemiseen.Tällaisessa tapauksessa videokuvaa ei siis saada siirrettyä.Mobiilit käyttöliittymätMobiilit käyttöliittymät tuovat uusia mahdollisuuksia, koska tietokoneen ja Apurisovelluksenkäyttö kaikissa tilanteissa ei ole mielekästä. Matkapuhelimella jakämmentietokoneella toimivat WAP-käyttöliittymät on saatu toimintavarmoiksi.70

4.1.7 VirtuaalikotiVirtuaalikoti-esittelysovellus toimii varsin luotettavasti ja on selkeä käyttää.Ongelmana on ollut lähinnä sen käyttämä virtuaalimallin käsittelyyn tarvittava WTKkirjasto,jonka lisenssijärjestely tuottaa ylimääräistä vaivaa.4.1.8 DemonstraatiojärjestelmäToimivan kodin demonstraatiojärjestelmä on saatu rakennettua ja suurimmaksi osaksitoimivaksi. Järjestelmän luotettavuudessa on edelleen parantamisen varaa, eikä sitäole saatu täysin autonomiseksi. Lisäksi demonstraatiojärjestelmään kuuluviakotirobotteja käytetään jatkuvasti myös kehitystyössä. Järjestelmää käytettäessätarvitaan siis sen tunteva henkilö, joka katsoo että kotirobotti, tarvittavat ohjelmat jamuut laitteet ovat käyttövalmiina.TietoliikenneyhteydetTietoliikenneyhteyksien toteuttamisessa auttoi se, että Toimivassa kodissa oli joitakinkaapeleita, erityisesti Ethernet-lähiverkkokaapeleita, jo valmiiksi asennettuna.Tarvittavien kaapelien vetäminen asennettaessa järjestelmää normaaliin asuntoon voiolla hankalaa.InternetNopeat Internet-yhteydet ovat yleistyneet kodeissa huomattavasti, joten ADSLmodeeminasennus ja käyttöönotto on tehty helpoksi. Yhteys toimi yleensä ottaenvaivatta.KotiverkkoEthernet-lähiverkko oli käytännössä ainoa hyvä tapa toteuttaa laitteiden välinentiedonsiirto. Periaatteessa olisi ollut mahdollista kommunikoida niin Comselpalvelimen,Linet-keskusyksikön kuin Sony-kamerankin kanssa sarjakaapeleidenvälityksellä, mutta tämä olisi vaatinut huomattavasti enemmän työtä ohjelmistonparissa.Alunperin kotiverkko ajateltiin kytkettäväksi suoraan Internetiin, mutta kun käytettäväInternet-yhteys ei sallinut kiinteitä IP-osoitteita ja toisaalta Linet-keskusyksikkö vaatisellaisen, sisäverkosta tehtiin erillinen. Jälkeenpäin tämä osoittautui hyväksiratkaisuksi, koska järjestelmän sisäiset, kiinteät numerot tekevät yhteyksienmuodostamisesta helpompaa sovellusten välillä. Lisäksi kun sisäverkko on erotettuInternetistä, järjestelmän turvallisuus on parempi. Internetistä ei voi lähettääkomentoja Linet-verkkoon, eikä Sony-kameran kuvaa pääse katselemaan.Kotipalvelin ei välitä liikennettä verkkojen välillä paitsi erikseen konfiguroitaessa.Videokuvan siirtoVideokuvan siirto kiinteän Sony-kameran ja kotipalvelimen välillä toteutettiinsamanlaisella langattomalla videolinkillä kuin kotirobotinkin kuvan siirto. Näinvältyttiin ylimääräiseltä kaapelilta. Kuitenkin koska Sony-kamera on myöskotiverkossa, kuva voitaisiin siirtää järjestelmän käyttöön sen kautta. Tällaisentoteutuksen seurauksena tosin liikenteen määrä kotiverkossa kasvaisi. Kohtuullinenliikenteen kasvu ei haittaa, mutta maksimiresoluutiolla ja -kuvataajuudella Sony-71

kamera aiheuttaa verkon tukkeutumista niin, että esimerkiksi UDP-paketit Linetkeskusyksikölleja takaisin eivät kulje luotettavasti. Vaikka Sony-kamera myöshelpottaisi Pehtoorin kuormaa digitoimalla kuvan valmiiksi, täytyisi kuva silti pakataH.323-standardin mukaiseen muotoon, sillä kamera ei tue tätä standardia.ComselComsel-palvelin on varsin hyvä ratkaisu jos automaatiojärjestelmään halutaan liittäävain muutamia analogi- ja binääripisteitä. Palvelimessa on kohtalaisen hyvätvalmiudet erilaisten riippuvuuksien ohjelmoimiseksi sisään- ja ulostulojen välille.Valmiina oleva HTTP-palvelin helpottaa laitteen asetuksien muuttamista sekä sisäänjaulostulojen tilojen tarkkailua verkon kautta. 1-wire -tekniikan avulla palvelimeenvoidaan liittää suurikin määrä laitteita, mutta tätä mahdollisuutta ei TerveTaasprojektissapäästy kokeilemaan.Comsel-palvelimen kanssa alussa ilmenneiden ongelmien helpotettuaohjelmistopäivitysten myötä laite on toiminut Toimivassa kodissa luotettavasti.Palvelimella toteutettu Hellavalpas-palvelu on toiminut hyvin.LinetLinet-verkko sopii hyvin kotiautomaatioverkoksi yksinkertaisiin ohjauksiin.Keskusyksikön hyvin rajalliset ohjelmointimahdollisuudet kuitenkin rajoittavat senkäyttöä monimutkaisempiin sovelluksiin. Yksi mahdollisuus kiertää ongelma on tehdäkuten TerveTaas-projektissa, eli hakea tilatiedot Linet-keskusyksiköltä, suorittaapäättelyt mikrotietokoneella ja lähettää ohjauskäskyt takaisin keskusyksikölle. Tällätoimintatavalla on kaksi ongelmaa. Ensinnäkin järjestelmä ei toimi, jos verkkoyhteyson poikki tai verkko täysin ruuhkautunut. Toiseksi, tiedonsiirto ja sen käsittely viehieman aikaa, joten ohjauksissa on havaittava viive käyttäjän syötteestä järjestelmäntoimintaan. Tämä on tosin tottumiskysymys, viive häiritsee eniten siihentottumattomia.Linet-verkon vapaa topologia on erittäin käytännöllinen kotiautomaatiojärjestelmäärakennettaessa. Varsinkin silloin, kun aloitettaessa ei vielä tiedetä mitä kaikkia laitteitatullaan asentamaan ja mihin. Verkkoa voi tarvittaessa myöhemmin haaroittaa vapaastimistä vain, mikä on huomattava etu.Linet-verkkokaapelin välityksellä siirrettävä käyttöjännite on huomattava etu laitteille,jotka eivät tarvitse suurta tehoa. Esimerkiksi demonstraatiojärjestelmässä käytettyjenliikeantureiden asennus oli vaivatonta, koska verkosta saatava teho riitti niille.Tulevaisuudessa Linet-piirejä saatetaan integroida moniin laitteisiin, mutta matalantehorajoituksen (15mW) vuoksi monet sovelluksista tarvitsevat kuitenkin erillisenkäyttöjännitekaapelin. Linet-piirin uuden version tehorajoitusta ei ole julkaistu, sesaattaa olla korkeampi kuin edellä mainittu.Tarjotut palvelutHellavalpas toimii varsin luotettavasti ja monet Toimivassa kodissa vierailleet ovatpitäneet järjestelmää tarpeellisena. Hella unohtuu helposti päälle muiltakin kuinhuonomuistisilta vanhuksilta. Toimivan kodin hella on itse asiassa induktiohella, jokaon turvallisempi kuin tavallinen, eikä vaadi Hellavalppaan kaltaista järjestelmää.Hellavalppaan konsepti on kuitenkin havaittu hyödylliseksi ja toimivaksi.72

Avainvalppaan ongelmana on se, että nykyisessä muodossaan se toimii vain yhdenasukkaan asuessa huoneistossa. Mikäli asukkaita on useampi, tarvitaan laitteestahienostuneempi monen käyttäjän versio. Avainvalpastakin on kuitenkin pidettyhyvänä konseptina.Kotivalpas pystyy seuraamaan asunnon liikeantureita ja päättelemään onko asukaskotona. Tällaista päättelyä kuitenkin sotkevat kotieläimet ja ehkäpä myös kotirobotit.4.2 Toimivassa kodissa suoritetun kyselyn tuloksetToimivassa kodissa suoritettiin loppukeväällä 2003 kysely, jossa tiedusteltiinkävijöiden mielipiteitä muun muassa kotiautomaatiosta ja kotirobotiikasta. Käytettykyselykaavake on liitteenä (Liite 4). Seuraavassa käsitellään lyhyesti kyselynvastauksia. Vastaajia pyydettiin kertomaan kiinnostuksensa lueteltuja palveluita tailaitteita kohtaan asteikolla 1-5, missä 1 on ”ei kiinnosta” ja 5 on ”kiinnostaa erittäinpaljon”.Kyselyyn vastasi 83 henkilöä, joista suurin osa oli naisia. Pääkaupunkiseudulla asuviaoli noin joka kahdeksas. Vastaajat olivat pääasiassa terveydenhoito- ja sosiaalialanammattilaisia. Vain puolet vastaajista kertoi ikänsä. Vastaajien ikä vaihteli välillä 18-69 keskiarvon ollessa 45 vuotta. Otoksen perusteella ei siis voida tehdä tilastollisestimerkittäviä vertailuja erityyppisten vastaajien, kuten naisten ja miesten, eri-ikäisten,tai alan ammattilaisten ja laitteiden käyttäjien, välillä. Seuraavissa kuvissa näkyyvastausten keskiarvo sekä luottamusväli eri asioita kohtaan.4.2.1 Esillä olevat laitteet ja ratkaisutVastaajia kiinnosti eniten esteetön asuminen yleensä. Seuraavana tulivat liikkumisenja nostamisen apuvälineet. Ympäristönhallintalaitteet, jotka edustavat vaihtoehdoistaparhaiten kotiautomaatiota, olivat vähiten kiinnostavia (Kuva 47).73

54,543,532,52Esteetön asuminenyleensäLiikkumisen apuvälineetNostamisen apuvälineetPesuhuoneet / WC:tKommunikoinninapuvälineet: puhelin,KeittiötTurvallisuus:turvapuhelimet,Terveyden hoito jatarkkailuKalustaminen:huonekalut, sängyt, jne.Liikunta: kuntoutus,kuntoilu tai muu liikuntaNäön apuvälineetKuulon apuvälineetYmpäristönhallintalaitteet:sähköisesti ohjattavatKuva 47 Toimivan kodin kyselyyn vastanneiden kiinnostuksen kohteet. Keskimmäinen kuvaajaesittää vastausten keskiarvoa, sen ylä- ja alapuolella olevat kuvaajat esittävät vastaustenluottamusvälin. Tilastollisesti 99% todennäköisyydellä keskiarvo on tällä välillä.4.2.2 Kyselyssä mainitut palvelutMainitut palvelut kiinnostivat keskimäärin hieman vähemmän kuin esteetön asuminentai erilaiset laitteet yleensä. Palveluista eniten kiinnostusta herättivät henkilökohtaisetpalvelut, kuten pesu, kylvetys ja terveydenhoito sekä turvallisuuspalvelut, kutenhälytyspainikkeet, palo- ja murtohälytykset (Kuva 48).54,543,532,52Henkilökohtaisetpalvelut: pesu,kylvetys,Turvapalvelut:hälytyspainikkeet,palo- jaRuoka: esim.ruuanlaitto, ruuankuljetus kotiinSähköinenkommunikointi:seurustelu,Kodin laitteidenkäyttö, huolto,neuvontaUlkoilu: esim.ulkoiluttaminen,Kuljetuspalvelut:henkilöt tai tavaratAsiointipalvelut:kauppa, pankki,jne.Kodin ylläpito:kunnostus taipiha- jaHenkilökohtaisetpalvelut: parturi,jalkahoito,Lemmikkienulkoilutus tai hoito,Kuva 48 Kyselyyn vastanneiden kiinnostus erilaisia palveluita kohtaan.74

4.2.3 KotiautomaatioKun kysyttiin kiinnostusta kotiautomaatioon, tulos oli hieman yllättävä. Vastauksissailmoitettiin tilastollisesti merkittävästi enemmän kiinnostusta kotiautomaatiota kuinkotona asumista helpottavia ja auttavia palveluita kohtaan. Tähän voi olla syynä se,että kyselyn etusivulta selviää, että kysely on Automaatiotekniikan laboratorionjärjestämä. Toisaalta kotirobotiikka kiinnosti merkittävästi vähemmän kuin palvelut,joten vertailtaessa kotiautomaatiota ja kotirobotiikkaa ero on selvä.Kotiautomaatiossa eniten kiinnosti hellavahti, lääkemuistuttaja ja kodin hälytysten jakauko-ohjausten välittäminen esimerkiksi kännykkään, palvelukeskukseen taisukulaisille (Kuva 49). Vain 71% vastaajista arvioi hintaa, jonka olisi valmisyksittäisestä toiminnosta maksamaan, keskiarvon asettuessa 560 euroon.54,543,532,52Hellavahti:muistutuksia hellanpäälläolosta,automaattinenLääkemuistuttaja:muituttaa, hälyttäälääkkeenottamiseksiKodin hälytykset jakauko-ohjauksetkännykkään,palvelukeskukseen,Yleiskaukosäädin:TV:n, radion,valojen, verhojenyms. laitteidenAvaimuistuttaja:muistuttaa / vaatiiotta-maan avaimenmukaanAktiivisuusvalpas:Seuraa kotonaolijan aktiivisuutta,hälyttääPuheohjaus:Valojen, ovien,verhojen ohjausPostilaatikkovahti:ilmoitus postistapostilaatikossaKuva 49 Vastaajien kiinnostus kotiautomaatiota kohtaan.4.2.4 KotirobotiikkaKotirobotiikassa eniten kiinnosti vaaroista hälyttäminen sekä imurirobotti (Kuva 50).Esimerkkeinä vaaroista kyselykaavakkeessa oli mainittu murto- häkä- jakosteushälytys. Muihin aihealueisiin verrattuna kiinnostus kotirobotiikkaa kohtaanyleensä oli kuitenkin vähäisempää. Yllättäen kuitenkin yli puolet vastaajista arvioihinnan, jonka olisi valmis maksamaan yksittäisestä toiminnosta, ja keskiarvo asettui790 euroon. Joukossa oli muutama joka vastasi olevansa erittäin kiinnostunutimurirobotista ja toisaalta olevansa valmis maksamaan siitä 1500 euroa tai enemmän.Tämän perusteella Electroluxin Trilobiitillä olisi hyvinkin asiakaskuntaa, laitetta onnimittäin myyty kyseisellä hinnalla jo noin vuoden.75

54,543,532,52Robotti vaaranhälyttäjänä:murtohälytys,häkähälytys,kosteushälytys tms.Robotti siivoajana:itsestään kulkevapölynimuriRobottikäsi:tavaroidenpoimijana jaojentajanakaapeista ja lattioiltaRobottimuistuttajana: tuleeihmisen luo jamuistuttaalääkkeistä etc.Robotti liikkuvanakuvapuhelimena:videokommunikointiRobotti liikkuvanakamerana: kuvaakodin ulkopuolelle jaTV:henRobottiseuralaisena:erilaisiaviihdyttämiseenliittyviä toimintoja,Kuva 50 Vastaajien kiinnostus kotirobotiikkaa kohtaan.4.2.5 YhteenvetoKyselyssä tiedusteltiin kiinnostusta Toimivassa kodissa esillä olevia ratkaisuja,apuvälineitä ja muita laitteita, palveluita, kotiautomaatiota ja kotirobotiikkaa kohtaanja pyydettiin arvioimaan kotiautomaation ja -robotiikan tarpeellisuutta. Luonnollistaon, että Toimivaan kotiin vierailemaan tulleet ovat kiinnostuneita esteettömästäasumisesta ja sitä helpottavista laitteista ja ratkaisuista. Vastaajaryhmässä, jokakoostui lähinnä alalla työskentelevistä, kiinnostus kotiautomaatiota ja -robotiikkaakohtaan oli hieman laimeampaa kuin Toimivan kodin perinteisiä aihealueita kohtaan.Silti kiinnostuksen määrä oli vertailukelpoinen palveluita kohtaan osoitetunkiinnostuksen kanssa. Kun tiedusteltiin kuinka paljon toiminnoista oltaisiin valmiitamaksamaan, keskiarvo asettui yllättävän korkeaksi.Erityisesti joillekin mainituille kotiautomaatiotoiminnoille, mutta myöskotirobotiikalle, on periaatteessa olemassa kysyntää. Nämä tarpeet odottavat toimiviaja riittävän edullisia ratkaisuja.4.3 Miten järjestelmä toteuttaa sille asetetut vaatimuksetLuvussa 2 esiteltiin TerveTaas-projektin tutkimussuunnitelmassa määritellytvaatimukset. Seuraavassa käsitellään vaatimusten toteutuminen kohta kohdalta jakappaleessa 4.4 arvioidaan koko projektin onnistumista.76

4.3.1 Yhteyden ottaminenYhteyden aloittajana voi tietyin rajoituksin toimia avustaja tai se voidaan muodostaaautomaattisesti tiettyjen tapahtumien seurauksena. Avustaja pystyy ottamaan yhteydenetäkäyttösovelluksella kotiin ja pystyy sen avulla esimerkiksi katselemaan kameroidenlähettämiä kuvia, ohjaamaan robottia ja näkemään kotiautomaatioverkon antureidentilat. Kotoa päin yhteys muodostetaan tarpeen mukaan automaattisesti hälytyksen taimuistutuksen seurauksena sähköpostin, tekstiviestin ja avustajan tietokoneen ruudulletulevan viestin avulla.4.3.2 PuheyhteysRollossa olevan mikrofonin käyttöä on kokeiltu, mutta robotin kuori on osoittautunutvarsin tehokkaaksi äänenvaimentimeksi. Puhesignaali ei kuulu kuoren sisään riittävänhyvin. Toisaalta Rollon kaiuttimen äänet kuuluvat pallon ulkopuolelle, ainakinkäytettäessä elektronisesti tuotettuja äänimerkkejä. Puhetta ei ole nykyisellälaitteistolla voitu tuottaa tai toistaa. Rolloottorissa puolestaan kuorta ei ole japuheyhteyttä onkin testattu robottiin liitetyn radion avulla. Äänen laatu on ollut hyvinriippuvainen radion kuuluvuudesta, joka puolestaan on ollut vaihteleva. Suotuisissaolosuhteissa ääniyhteys on saatu toimimaan, mutta sen luotettavuudessa kaikissatilanteissa on toivomisen varaa.4.3.3 KuvayhteysKuvayhteys robotista avustajalle on toteutettu. Robotista langattomasti saatavan kuvanlaatu on varsin hyvä lähietäisyyksillä. Kuva saadaan haluttaessa näkyviin televisioon.Internetissä siirrettäessä kuvaa joudutaan pakkaamaan, jolloin sen laatu heikkeneejonkin verran. Silti laatu on riittävä robotin etäohjaamiseen. Kiinteästi asennetunkameran kuva saadaan myös näkyviin avustajan käyttöliittymään. Toisinpäin eliavustajan kuvan siirtoa avustettavalle ei ole toteutettu. Kodin palvelimen jaetäohjauspisteen välillä kuvan siirto ei ole ongelma, tähän tarkoitukseen onInternetistä ladattavissa useita erilaisia valmiita sovelluksia. Kuvan siirto robotinruudulle osoittautui liian vaativaksi tämän projektin puitteissa toteutettavaksi.Tutkimussuunnitelmassa mainittiin, että ”Rollon käyttöä liikkuvana kuvapuhelimenaselvitetään”. Selvityksen lopputulos on, että kuvapuhelimena käyttöä varten Rolloontarvitaan nopeampi tiedonsiirtoyhteys, enemmän laskentatehoa sekä parempi näyttö.Näiden järjestäminen on mahdollista, mutta aiheutunut virrankulutuksen ja tilantarpeen kasvu vaikeuttaa kaikkien tarvittavien laitteiden pakkaamista Rollon kuoriensisään.4.3.4 Mittaustiedon tallennus, haku tietokannasta ja visualisointiMittaustiedon tallennusta varten kotipalvelimelle asennettiin tietokantapalvelin, johontallentuu automaattisesti laitteiden tilatieto. Mittaustiedon tallennusvälin asettelutoteutettiin niin, että tilatieto tallennetaan vain tilojen muuttuessa. Näin käyttäjän eiole tarpeen asetella tallennusväliä erikseen ja tarvittavan tallennuskapasiteetin käyttöon minimoitu. Mittaustietoa voidaan hakea ja sitä voidaan visualisoida77

etäkäyttösovelluksen avulla. Visualisoinnissa käytetään hyväksi ympäristönvirtuaalimallia.4.3.5 Virtuaalimallin hyväksikäyttö paikannuksessaTutkimussuunnitelmassa mainitaan, että virtuaalimallissa visualisoidaan asiat, jotkavoidaan paikantaa todellisuudessa. Kirjaimellisesti ottaen tämä toteutuu, muttapaikannus toimii lähinnä vain Rollon osalta, eikä senkään osalta täysin luotettavasti.Henkilöiden paikannus toimii liikeantureiden avulla erittäin ylimalkaisesti.4.3.6 Laserosoittimen käyttö avustamisessaRoboteissa olevat laserosoittimet toimivat yleensä ottaen hyvin ja näkyvät myösnormaalivalaistuksessa normaalinäöllä. Osoittaminen on helppoa, sillä osoitin kääntyykameran katselusuunnan mukana. Heikkonäköiselle pienen pisteen erottaminenkirkkaassa valaistuksessa on kuitenkin hankalaa. Osoittimien tehoa rajoittavat lähinnäturvallisuusnäkökohdat, tehokkaampi eli kirkkaampi osoitin on haitallinen näölle,mikäli sitä katsotaan suoraan.4.3.7 Dokumenttien jakaminen avustajan ja autettavan välilläTutkimussuunnitelmassa määriteltyä dokumenttien näyttämistä tai tulostamista kodinPC:n avulla ei toteutettu. Tähän tarkoitukseen soveltuvat monet niistä ohjelmista,joiden avulla saadaan aikaan kuvapuhelinyhteyskin tietokoneverkossa. Yksi tällaisistaon Microsoftin NetMeeting [Microsoft 2002].4.3.8 Kodin laitteiden ja Rollon etäkäyttö, Rollon autonomiaKodin laitteiden etäkäyttöä ei toteutettu tutkimussuunnitelmassa määritellyllä tavalla.Rollon infrapunalähetintä testattiin ja sen käyttämiseksi toteutettiin osaprojekti.Lähetintä ei kuitenkaan saatu toimimaan halutulla tavalla projektin aikana, jotenlaitteiden ohjaus jäi toteuttamatta.Kotiautomaatiojärjestelmän avulla laitteiden ohjaus voidaan toteuttaa helpommin.Toimivan kodin yksi valoryhmä onkin etäohjattavissa matkapuhelimella taitietokoneverkon välityksellä.Rollon ohjaus toimii suunnitelmassa kuvatulla tavalla ja sitä voidaan ohjataasiakassovelluksella. Myös videokuvan lähetys toimii, mutta suunnitelmassa ollutäänen ja pysäytyskuvien lähetys ei toimi.Automaattista navigointia ja paikannusta on selvitetty suunnitelman mukaan. Näitätoimintoja varten on suunniteltu ja toteutettu myös tarvittava ohjelmisto, muttaautomaattisen paikannuksen ja navigoinnin muodostama kokonaisuus ei toimiluotettavasti.78

4.3.9 Automaattiset muistutus-, hälytys- ja ohjaustoiminnotSuunnitelman mukaisesti järjestelmässä on joukko automaattisia toimintoja, jotkaaiheuttavat hälytyksiä ja muistutuksia ja joiden perusteella otetaan yhteys avustajaan.Suunnitelmassa mainittu kohta hälytysten visualisoinnista virtuaalimallissa jäitoteuttamatta.4.3.10 RFID-tekniikalla toteutettavat toiminnotRFID-tekniikalla oli tarkoitus toteuttaa lääkkeiden ottamisesta muistuttava järjestelmäsekä tutkia tekniikan käyttöä ihmisten ja tavaroiden paikannukseen Toimivassakodissa. Kuitenkin RFID-laitteistolla suoritetuissa projektitöissä ei saatu toteutettualuotettavasti toimivaa järjestelmää. Lääkkeiden ottamisesta muistuttava sovellusvalmistui projektin aikana, mutta tarrojen kirjoitus- ja lukuongelmien takia se eitoiminut luotettavasti.4.4 YhteenvetoKotirobotiikalle on kiinnostusta ja kysyntääkin. Rollolla ja Rolloottorillademonstroitiin joitakin mahdollisia käyttökohteita ja niiden avulla osoitettiin, ettäkotirobotiikka ei ole enää kovin kaukana tulevaisuudessa. TerveTaas-projektissakehitettiin ainoastaan demonstraatiojärjestelmä, vastaavan kaupallisen järjestelmänkehittämiseen kuluisi vielä huomattavasti enemmän resursseja.Projektissa kehitettiin useita sovelluksia, kuten Pehtoori ja Kotivalpas. Jotkin osatnäistä sovelluksista soveltuisivat myös verkon kautta toimiviksi. Kappaleessa 1.6olevan kuvan (Kuva 10) tapaan jotkin toiminnoista voisivat ollakotiautomaatiopalveluja tarjoavan yrityksen palvelimella suoritettavia.Virtuaalitodellisuutta hyödynnettiin projektissa virtuaalimalleja käyttämällä, mikäosoittautui hyväksi apuvälineeksi. Virtuaalimallin ja videokuvan kohdistaminen onvaativa tehtävä ja onnistui vain välttävästi.Demonstraatiojärjestelmässä toteutettiin vain muutamia palveluita, kuten Hellavalpas,Postivalpas ja Avainvalpas. Tällaisia palveluita on jälkeenpäin helppo lisätä, kunperusinfrastruktuuri on jo olemassa. Erityisesti mahdollisessa kaupallisessajärjestelmässä tämä on etu, sillä kukin asiakas voisi näin valita haluamansa palvelut jamyös lisätä niitä tarpeen mukaan jälkeenpäin.Kaiken kaikkiaan toteutettu järjestelmä toteuttaa, joskaan ei kaikkia, niin suurimmanosan tutkimussuunnitelman asettamista tavoitteista. Järjestelmä on saatu toimimaan,joskin sen luotettavuudessa ja autonomiassa on huomattavasti paranneltavaa.Kokonaisuutena TerveTaas-projekti osoitti kotiautomaation ja -robotiikantarpeellisuuden ja menestyksellisesti demonstroi joitakin mahdollisia ratkaisuja. Tästäon hyvä jatkaa.79

5 Jatkokehitystä5.1 KotirobottiKotirobottien kehitys Automaatiotekniikan laboratoriossa jatkuu edelleen.Seuraavaksi valmistumassa on Bluetooth-radio, joka sopii myös Rolloon. Tämä radiotulee helpottamaan kommunikointia verrattuna nykyiseen järjestelmään, koskaBluetooth-spesifikaatio sisältää virheenkorjauksen.Rolloon on suunniteltu äänen perusteella toimivaa käyttöliittymää. Rollossa onkaiutin, jota on käytetty erilaisten äänimerkkien antamiseen. Lisäksi kameranyhteydessä on myös mikrofoni, joten jonkinasteinen valmius on jo olemassa.Ongelmana on kuitenkin Rollon kuori, joka vaimentaa ääniä huomattavasti. Kuoreenei haluta tehdä reikiä, sillä samalla menetettäisiin kuoren antama suoja. Kuori suojaaRolloa varsin hyvin esimerkiksi roiskeilta.Kokonaan uudenlaista mekaanista konstruktiota on myös esitelty ja prototyyppiäpäästään mahdollisesti kokeilemaan tulevaisuudessa.Rolloottorin käyttö oli alunperinkin suunniteltu väliaikaisratkaisuksi ja tarkoituksenaonkin saada siinä kokeillut toiminnot rakennetuksi Rollon kuorien sisään.5.2 Kotipalvelimen ohjelmistotReitinsuunnittelualgoritmin toiminnassa havaitut ongelmat ovat mahdollisestiratkaistavissa kohtuullisin ponnistuksin ja ne tullaan korjaamaan lähitulevaisuudessa.Algoritmi sinänsä toimii, ongelmana on ollut sen ja alustan eli kotirobotinyhteistoiminta.Pehtoori-, Kotivalpas- ja projektissa toteutetut OSGi-ohjelmistot saatetaan tullaintegroimaan yhdeksi yhtenäiseksi ohjelmistoksi, mahdollisesti jonkin yleisenstandardin kuten Java Embedded Server (JES) [Java Embedded Server] mukaiseksi.Samalla järjestelmä tarvitsisi toimivan paikallisen käyttöliittymän, jollakotiautomaatiojärjestelmän ylläpito voitaisiin suorittaa.5.3 PalvelutTerveTaas-projektin aikana ideoitiin palveluita, joita tutkittiin, mutta jotka jäivättoteuttamatta.LääkeValppaasta tehtiin prototyyppejäkin, mutta lopullinen, luotettavasti toimivaratkaisu jäi toteuttamatta. Lääkevalpas on palvelu, joka muistuttaa käyttäjää ottamaanlääkkeensä. Yhdistettynä kotiautomaatiojärjestelmään tällaisesta laitteesta olisi se etu,että lääkkeiden käytöstä saataisiin automaattisesti ajantasaista tietoa esimerkiksihoitohenkilökunnalle. Automaatiolaboratoriossa LääkeValpas suunniteltiin80

toteutettavaksi RFID-tarrojen ja lukulaitteen avulla. Toimivassa kodissa suoritetunkyselyn perusteella konseptille löytyy kiinnostusta.Toinen toteuttamatta jäänyt palvelu on SänkyValpas ja AktiivisuusValpas -nimien allakulkenut järjestelmä, joka sänkyanturin ja infrapuna-liiketunnistimien avulla havaitsisiasukkaan liikkeet asunnossa. Järjestelmä oppisi tai sille voitaisiin opettaa käyttäjännormaali päivärytmi. Mikäli huomattavia poikkeuksia esiintyisi, voitaisiin tästävälittää tieto hoitohenkilökunnalle. Tarkoituksena on saada tieto ongelmasta, josvanhus esimerkiksi jää sänkyyn epätavallisen pitkiksi ajoiksi tai ei palaa sänkyynnoustuaan yöllä käymään WC:ssä.5.4 Järjestelmän testaus aidossa käyttötilanteessaProjektissa rakennettu järjestelmä oli tarkoitettu etupäässä demonstroimaankotiautomaatiojärjestelmän ja kotirobotiikan mahdollisuuksia. Nyt toteutettuja,toteuttamatta jääneitä tai kokonaan uusia palveluita olisi syytä testata myös oikeissakäyttötilanteissa, jotta saataisiin tietoa niiden lopullisten käyttäjien mielipiteistä.Kehittämällä nyt kokeiltuja palveluita edelleen niistä pystytään saamaan oikeisiinkäyttötarkoituksiin soveltuvia, luotettavia ratkaisuja.81

6 LaiteluetteloADSL-modeemi Toimivan kodin Internet-liikenteen hoitava modeemi,valmistaja A-link, malli ADSL router Roadrunner 44.Ailonet-tukiasema Bluetooth-kommunikointiin käytetyt tukiasemat, AilonetAccess Point, Ailonet 100 Developer’s kit, ohjelmistoversio2.0.Aptus-liiketunnistin Kotiautomaatioverkossa käytetty liiketunnistin, johon onyhdistetty Linet-solmu. Valmistaja Aptus Sensible Electronics,liiketunnistimessa mallimerkintä KC7783R.Bluetooth-adapteri Rolloottorissa Bluetooth-kommunikointiin käytetty adapteri,valmistaja TDK, malli TDK USB Bluetooth adaptor.Comsel-palvelin Sulautettu palvelintietokone, jossa sisään- ja ulostuloja, toinenjärjestelmän kotiautomaatioverkoista, malli Comsel I/O Server901.Delcon-rele Releitä ja niiden kantoja on käytetty Linet-verkon sisään jaulostuloina. Kantoihin on integroitu Linet-piiri. Kannat malliaMIS 1L (sisääntulo) ja MOS 1L (ulostulo), releyksiköt SLI24CR (sisääntulo) ja SLO 24TL (ulostulo).Ethernet-keskittimet Toimivan kodin sisä- ja ulkoverkoissa käytetyt keskittimet,kaksi erilaista. Valmistaja Nokia, malli M1122 ja valmistaja3Com, malli Office Connect HUB 8/TPC.Kiinteä kamera Kiinteästi huoneistoon asennettu käännettävä kamera, jonkakuvaa käytetään mm. robotin etäohjauksessa. Kaksi erilaistakonfiguraatiota, toisessa web-kamera, toisessa yhdistettyerillinen kamera ja kääntöpää. Web-kameran valmistaja Sony,malli SNCRZ30P. Erillisen kameran valmistaja Hitachi, malliColour Video Camera model VK-C77E.Kuvankaappauskortti Kotipalvelimeen asennettu videokuvan kaappaamiseen jadigitointiin käytetty laajennuskortti. Valmistaja Matrox, malliMeteor II PCI.Kämmentietokone Kotirobottien ohjaamiseen langattomasti Bluetooth-yhteydenavulla käytetetty tietokone, valmistaja Compaq, malli iPAQH3800 series model 3870.Kääntöpää Kiinteästi asennetun kameran kääntelyyn käytetty laite,valmistaja Directed perception, malli Pan-tilt unit model PTU-46-70.Linet-keskusyksikkö Kotiautomaatioverkon keskusyksikkö, LIC03 Linet NetworkController.Linet-solmu Kotiautomaatioverkon solmu, LIN02 Network Node (hybrid).Magneettikytkin Kotiautomaatiojärjestelmässä ovien asennon ilmaiseva anturi.Valmistaja Sentrol, mallimerkintä 1085TW\82TW.MatkapuhelinKotirobottien ohjaamiseen GPRS-yhteyden avulla käytettypuhelin, valmistaja Ericsson, malli R520m.82

Mikrokontrolleri Rollon ja Rolloottorin toimintoja ohjaavat mikrokontrollerit.Laitteen ja kehitysympäristön valmistaja Phytec, malliminiMODUL-167. Prosessorin valmistaja InfineonTechnologies, malli C167CR.Nokia GSM-modeemi Tekstiviestien lähetykseen ja vastaanottoon käytetty modeemi,malli Nokia 30, tyyppi TME-3.Optinen anturi Postilaatokossa käytettävät, postin tunnistavat valokennoanturit.Valmistaja Omron, tyyppi E3T-FD13(R).PC/104-mikrotietokone Korttimallinen tietokone, jota on käytetty RolloottorissaBluetooth-tietoliikenteen hoitamiseen. Valmistaja Digital-LogicCompany, malli MSMP5SEN/SEV.Radiomodeemi Kotirobottien ja kotipalvelimen väliseen kommunikointiinkäytetyt radiot. Samanlainen radioyksikkö Rollossa,Rolloottorissa ja tukiasemissa. Radiopiirin valmistajaRadiometrix, mallit BiM2-433-64 ja B1M-433-F. Radiopiirinlisäksi tukiasemissa on Automaatiolaboratoriossa suunniteltu jarakennettu elektroniikkayksikkö. Kotiroboteissa radio on osalaajempaa järjestelmää.RokonetVastaanotin ja tukiasema langattomille Rokonet-lähettimille(liikeanturi, savuhälytin ja painonappi). Valmistaja Rokonet,malli Nova 4.Savuhälytin Toimivan kodin keittiöön asennettu savuhälytin, jossaradiolähetin, valmistaja Sentrol, malli Single station smokealarm model 560S.Videolähetin Kotirobotteihin integroitu videokuvaa lähettävä radiolaite,valmistaja VTQ Videotronik GmbH Querfurt, malliGigaLinkMini OEM IV sender.Videovastaanotin Kiinteästi asennetun Sony-kameran ja robotin kameran kuvaavastaanottavat laitteet. Käytössä kahtenlaisia, Turvakamerasecurity & satellite systems, malli Pro Av Link RX-5 receiver jaVTQ Videotronik GmbH Querfurt, malli GigaLinkMini OEMIV receiver.83

7 Liitteet7.1 Liite 1, TerveTaas-projektin osallistujatTeknillinen korkeakoulu, Automaatiotekniikan laboratorio(http://www.automation.hut.fi/), automaatiotekniikan opetusta ja tutkimusta.Teknillinen korkeakoulu, Sovelletun elektroniikan laboratorio(http://www.hut.fi/Yksikot/Elektroniikka/), sovelletun elektroniikan opetusta jatutkimusta.Teknologian kehittämiskeskus (http://www.tekes.fi/), rahoittaa suomalaistateknologian kehitystyötä.Asumispalvelusäätiö ASPA (http://www.aspa.fi/), asumispalveluita vammaisille.Comsel Oy (http://www.comsel.fi/), koti- ja rakennusautomaation järjestelmiä.Elisa Communications Oyj (http://www.elisa.fi/), tietoliikennepalveluita.Emfitech Ltd Oy (http://www.emfit.com/), kodin antureita ja mittauksia.Oy Esperi Ab (http://www.esperi.fi/), kotipalveluita ja avustettua asumista.Helsingin kaupunki, Toimiva koti (http://www.hel.fi/sosv/toimivakoti/),asumisratkaisuja erityisryhmille kuten vanhuksille ja vammaisille.Linet Oy (http://www.linet.fi/), automaatioverkon kehitys ja myynti.Orbis Oy (http://www.orbis.fi/), tietoliikennejärjestelmiä ja laitteita.Patria Ailon (http://www.ailocom.com/), langaton Ailonet-tukiasema.Pikosystems (http://www.pikosystems.fi/), sähköiset apuvälineet ja turvajärjestelmät.Radiolinja Oy (https://www.radiolinja.fi/go), langatonta tietoliikennettä ja palveluita.Vanhustyön keskusliitto (http://www.vanhustyonkeskusliitto.fi/), vanhuspalveluita.84

7.2 Liite 2, Client-Keeper communication specification(direction: -> to Keeper, ss server status query, ask about devices and their status sr server reset (does nothing at the moment) g[s|m]: grab+send a stereo or mono image, fragment length hp head position query hm request head measurements (pan,tilt,laserdist) ccX… camera command, send … straight to camera-> cfXa focus auto-> cfXm focus manual, autofocus off-> cfXf: focus far for ms-> cfXn: focus near for ms-> czXe: set zoom echo mode, X does not matter, says whether to sendzoom position always after a zoom command, 1 = yes, 0 = no85

-> czXt: zoom tele for ms-> czXw: zoom wide for ms-> czXp: set zoom position-> czXq zoom position query l0 laser (beam) off-> l1 laser (beam) on-> lm laser measure request (single sample) lc… laser command, send … straight to laser-> lp purge laser com port buffers-> rc… robot command, send … straight to robot-> re: echo mode, if > 0 then all messages from robot will be sent toclient also-> rr reset robot(s)-> rn: set resend count, messages to robot will be resent automatically times, this can be used to improve the radio communicationquality-> ri: set receiver robot id , that is used when sending messages to robot-> rt robot traffic mode: 0:(default mode) Use INFO-messages (no ACK required), resend alwaysas set with ->rn1: Use CMD-messages (ACK required), resend at most as set with ->rn, timeout between resends if no ACK received is 100 ms. Ifno ACK is received, an error message is sent to client.-> hl request to get location by laser. rdo read data from rollo once-> rm:f:m:s:k:t:defines the format of data sent by Rollo. can be “default”(x%xy%yC%CP%PR%R), or a string. Look at ‘Rollo Data File’ documentfor more info. can be 0, if data are sent to client, 1 if they aresaved in a file, 2 both of them. is in ms. can be 0 if we want rollo to send data continuously, 1 if we want torecord data only for (in ms). Default settings:fdefault:m0:s100:k0:t10000:-> rd starts reading data from Rollo, with specifications set with rm command.-> rds stop data sending from Rollo.-> rfs:f:n:request a rollo data file. is the length of the string sent toclient.

closes and saves the previous data file, and opens . If is ‘a’, it appends; if ‘c’ it creates.-> rfls sends to Client a list of the Rollo Data Files availables at that moment(*.rdf). rl:::,,....:This command is used to sent a list to Keeper. It is sent just the firsttime, so keeper create a list in its memory.-> rl:::::After previous, Client sends this command as many times as lines havethe subroutine.-> rldel:: Deletes a list from Keeper memory.-> rlls Gets the name of all the lists in Keeper memory. rlgo:: Executes a list of commands.::While Rollo is executing a list, this command will inform Client aboutwhat happens. =1, command was received fromRollo. =2, command done by Rollo. rlstop Stops the execution of a list.-> rlinfo:: Gets information of the the list.,,....:Reply to previous.-> rlicom:: Gets all the commands saved in keeper memory, of that list. rp Starts in keeper the automatic actualization of Rollo position.-> rps Stops in keeper the automatic actualization of Rollo position.-> rpget Get position of Rollo. rpr Reset of x and y coordinates. Resets the rolling encoder counter too.87

7.3 Liite 3, Rollo communication specificationRollo3_2 Communication SpecificationMultiple commands can be sent at once, separated by semicolon (;), also thesubcommands can be concatenated, e.g. rd+t100 which will change roll direction toforwards and initiate rolling for 100 milliseconds. If there are many commands thatare in conflict (e.g. ta100t1200;tc) with each other, only the last of them will beeffective (the previous example would cause continuous turning, tc). White space(space and tab) can exist between commands but not between a command and itsarguments. The direction in the table is -> to Rollo, b,,Beep for milliseconds, the period is ( + ) *0.4 microseconds, where and are the low- andhigh-times of the signal (times 0.4 microseconds).-> c Camera commands, after 'c' can follow:a Turn camera to an absolute angle, where 0 is upward, 90 isforward, -90 is backward. So the is an integer ofdegrees.a? Query camera anglebTurn camera backward (to -90 degrees)fTurn camera forward (to 90 degrees)m Camera mode, bits of the decimal determinebehaviour:bit0: continuous stabilization for tilt-anglep Turn camera for encoder pulses, can be -65535..(+)65535, where positive is upwardsuTurn camera up (to 0 degrees) ca?)-> d Data commands, after 'd' can follow any of these:f…This defines the data string for sending. Note that the formatstring (…) is terminated only by semicolon or being the lastcommand in the message. The format string can consist ofnormal characters that are put in the data string as such, plusspecial placeholders that begin with percent character '%'. Theplaceholders currently available are:%% the percent character%C compass heading times ten (integer, 0..3599)%P pitch angle times ten (integer, -499..499)%R roll angle times ten (integer, -499..499)%T temperature times ten (integer, -250..1000)%r rolling position (consists of the number of full rotations,comma, the additional encoder pulses), e.g. 3,1003. The88

ostnumbers start going negative when rolling backwards belowzero.%p rim position, at the moment in encoder pulses, zero isthe position at reset, full rotation is 12033 pulses. See also ->gp104%s rolling speed (pulses/100ms)%v main battery voltage ADC%b backup battery voltage ADC%c main current ADC%l light sensor ADC%g gyro ADCAn example: "dfC%CP%PR%R" which is also the default andproduces a data string message like "dC431P34R50".Send data once.Stop data sending.Start data sending at times ten milliseconds. See D (capital 'D') Display Commands, after 'D' can follow:0 (zero) Display off (sleep mode).1 Display on.c…Cgcgl,imt@,Command, send following comma-separated hex-formattedbytes to display, the first one is a command, any followingbytes are parameters.(capital 'C') Clear screen (graphics and text).Clear graphics layer.Put logo bitmap on screen at coordinates ,. Origin is topleft, is horizontal 0..239, is vertical 0..127. Bitmap'sorigin is its top left corner.Initialize display. Sets all display parameters correctly andclears display, done automatically at reset, so normally notneeded separately.Display mode, bits of the decimal define behaviour:bit0: 0:freeform display, 1:data displaySet text cursor at square ,. Origin is top left, ishorizontal 0..29, is vertical 0..15.tc Clear text layer and put text cursor at 0,0.tbBackspace: set text cursor one position back and clear characterunder it.tp… Print text. The characters to be printed (…) are taken to the endof message so this is the last command in message. The textcursor is left to the end of the text.

cCamera did not initialize correctly, so it can be controlled onlyby encoder pulses (-> ca can produce this error)ri Rim position sensor was not found during initialization (see ->ri).uUnknown command, rest of message is ignored-> g General commands, after 'g' can follow any of these:e Echo mode, bits of the decimal define echo andconfirmation from Rollo:bit 0: Errors are sentbit 1: OK-confirmation is sent when messages receivedbit 2: Confirmations of actions are sent when doneL (capital ‘L’) Lights, 0=off, 1=onl Laser power, 0=off, 1=onm[,] Read/write a memory word (hex) at (hex,0..ffff). The byte at is LSB. If the , is missingthen this is a read (see

it1: Watchdog resetbit2: software resetbit3: Short hardware resetbit4: Long hardware reset-> i Set ID to (0..255). ID 0 is reserved for a robot that has notyet got an ID, ID 1 is reserved for the host computer, ID 255 isbroadcast P (capital ‘P’) PC commands, after ‘P’ can follow any of these inany order:dShutdown the PC-> r Rolling commands, after 'r' can follow any of these in any order(e.g. rp100d-t1000):c Roll cm defined distanced+ OR d- set rolling direction forwards or backwardss Roll for half rotationsiInitialize rim position. NOTE: This will cause rolling for amaximum of one full round.p Set rolling power to , which can be 0..1023, default 800sStop moving (see also ->sm and -> sa).t Roll for 10millisecondszReset (zero) rolling encoder counter (but not the rim position,see -> gp104)a, Drive arc, only for Jarskabot (see also ->gVj)-> sa Stop: All stop (movement, data sending…)-> sm Stop moving-> t Turning commands, after 't' can follow any of these in any order(e.g. td+p500t2000):a Turn for degrees/10 to current directiond+ OR d- set turning direction clockwise or anticwp Set turning power to , which can be 0..1023, default1023sStop moving (see also -> sm and -> sa).t Turn for 10milliseconds

7.4 Liite 4, Toimivassa kodissa suoritetun kyselynkyselykaavakeKodin palvelut ja tekniikka kotona elämisenhelpottajinaHyvä vastaaja,Tämä kysely liittyy TerveTaas -nimiseen projektiin, jota Teknillisen korkeakoulunautomaatiotekniikan laboratorio tekee yhteistyössä Helsingin kaupungin Toimivankodin kanssa.Kyselyn tarkoituksena on selvittää seniorikansalaisten ja vammaisten kotona asumistaavustavien palveluiden ja toimintojen ja teknologioiden kiinnostavuutta(tarpeellisuutta ja haluttavuutta).Meitä kiinnostaa tietää myös miten ihmiset suhtautuvat ”kotirobotteihin”. Lopuksikuulemme mielellämme teidän ideoistanne; miten kotona asumista voidaan tukea jamillaisia ratkaisuja te kaipaisitte (sellaisiakin joita me emme ole osanneet teiltäkysellä).Täytä lomake vierailusi päätteeksi Toimivassa kodissa. Toivan kodin henkilökunta voiantaa sinulle täyttämiseen liittyviä neuvoja ja ohjeita.Lue kun kysymys ja ympyröi kuhunkin vastauksen numero.Lisätietoja TerveTaas projektista saa projektin www-sivulta:http://www.automation.hut.fi/TerveTaas/Tälle sivulle pääsee myös Toimivan kodin www-sivulta linkistä •TerveTaas -projektihttp://www.hel.fi/sosv/toimivakoti/Lisätietoja kyselystä saa Panu Harmolta: panu.harmo@hut.fi tai 09-4513313.92

Kotona asumisen avustaminen jatukeminenTietoja vastaajasta:IkäSukupuoli 1 nainen2 miesKotikunta 1 Helsinki2 Espoo3 Vantaa4 muu / mikäOlen 1 ammattilainen2 opiskelija3 eläkeläinen4 omainen (esim. laitteidenkäyttäjän omainen)5 loppukäyttäjäJos olet tullut tänne opiskelijana taiammattilaisena, niin edustatko . .1 rakentamisalaa2 muuta teknistä alaa3 terveydenhoitoalaa4 sosiaalialaa5 muut / mitä?Jos haluatte, niin voitte tähän kirjoittaa tarkemminomasta taustastanne ja minkä tyyppisistä asioistaolette kiinnostunut.93

Mikä teitä kiinnostaa. (Laitteita tai ratkaisuja seuraaviin asioihin):Ympyröikää sopivin vaihtoehtoei kiinnostakiinnostaaaika vähänkiinnostaajonkinverrankiinnostaapaljonkiinnostaaerittäinpaljonLiikunta: kuntoutus, kuntoilu tai muuliikunta 1 2 3 4 5Turvallisuus: turvapuhelimet,turvarannekkeet etc. 1 2 3 4 5Esteetön asuminen yleensäKeittiötPesuhuoneet / WC:t1 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 5Ympäristönhallintalaitteet: sähköisestiohjattavat ovet, ikkunat, etc. 1 2 3 4 5Kalustaminen: huonekalut, sängyt, jne.Terveyden hoito ja tarkkailu1 2 3 4 51 2 3 4 5Kommunikoinnin apuvälineet: puhelin,kirjoittaminen, jne. 1 2 3 4 5Kuulon apuvälineetNäön apuvälineetLiikkumisen apuvälineetNostamisen apuvälineet1 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 5Onko vielä jotain muuta minkäkiinnostaa?94

Mitkä kotona asumista helpottavat ja auttavat palvelut kiinnostavat teitä.(joko kotiin tuotuina tai sähköisinä palveluina)Ympyröikää sopivin vaihtoehtoRuoka: esim. ruuanlaitto, ruuan kuljetus kotiinei kiinnostakiinnostaaaika vähänkiinnostaajonkinverrankiinnostaapaljonkiinnostaaerittäinpaljon1 2 3 4 5Henkilökohtaiset palvelut: pesu, kylvetys,terveydenhoito 1 2 3 4 5Asiointipalvelut: kauppa, pankki, jne.Ulkoilu: esim. ulkoiluttaminen,Kuljetuspalvelut: henkilöt tai tavarat1 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 5Kodin ylläpito: kunnostus tai piha- japuutarhatyöt 1 2 3 4 5Turvapalvelut: hälytyspainikkeet, palo- jamurtohälytykset 1 2 3 4 5Sähköinen kommunikointi: seurustelu,ystävien ja tuttujen kanssa ajatusten vaihto taimuu vuorovaikutusKodin laitteiden käyttö, huolto, neuvontaLemmikkien ulkoilutus tai hoito,1 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 5Henkilökohtaiset palvelut: parturi, jalkahoito,kauneuspalvelut, etc. 1 2 3 4 5Onko jotain muita palveluita jotka kiinnostavatteitä tai muuten haluaisitte kommentoidaaihepiiriä.95

KotiautomaatioMiten kiinnostaviksi (tarpeellisiksi tai haluttaviksi) arvioisit seuraaviakotiautomaatiotoimintoja ja -ratkaisuja:Ympyröikää sopivin vaihtoehtoei kiinnostakiinnostaaaika vähänkiinnostaajonkinverrankiinnostaapaljonkiinnostaaerittäinpaljonYleiskaukosäädin: TV:n, radion, valojen,verhojen yms. laitteiden ohjaus 1 2 3 4 5Puheohjaus: Valojen, ovien, verhojen ohjaus1 2 3 4 5Hellavahti: muistutuksia hellan päälläolosta,automaattinen katkaisu 1 2 3 4 5Postilaatikkovahti: ilmoitus postistapostilaatikossa 1 2 3 4 5Avaimuistuttaja: muistuttaa / vaatii otta-maanavaimen mukaan 1 2 3 4 5Lääkemuistuttaja: muituttaa, hälyttäälääkkeen ottamiseksi 1 2 3 4 5Aktiivisuusvalpas: Seuraa kotona olijanaktiivisuutta, hälyttää poikkeuksista 1 2 3 4 5Kodin hälytykset ja kauko-ohjauksetkännykkään, palvelukeskukseen, sukulaisille1 2 3 4 5Kuinka paljon tällainen yksitäinen toimintosaisi enintään maksaa, jotta voisitte harkitasen hankkimista100€(600mk)250€(1500mk)500€(3000mk)1000€(6000mk)1500€(9000mk)Onko muita kotiautomaation toimintoja tairatkaisuja jotka kiinnostavat teitä:96

Robotiikka: Miten kiinnostavaksi (tai tarpeellisiksi ja hyödyllisiksi) arvioit seuraaviarobotiikkaratkaisuja (toimintoja)Ympyröikää sopivin vaihtoehtoei kiinnostakiinnostaaaika vähänkiinnostaajonkinverrankiinnostaapaljonkiinnostaaerittäinpaljonRobotti muistuttajana: tulee ihmisen luo jamuistuttaa lääkkeistä etc. 1 2 3 4 5Robotti liikkuvana kamerana: kuvaa kodinulkopuolelle ja TV:hen 1 2 3 4 5Robotti liikkuvana kuvapuhelimena:videokommunikointi 1 2 3 4 5Robotti vaaran hälyttäjänä: murtohälytys,häkähälytys, kosteushälytys tms. 1 2 3 4 5Robotti siivoajana: itsestään kulkevapölynimuri 1 2 3 4 5Robottikäsi: tavaroiden poimijana jaojentajana kaapeista ja lattioilta 1 2 3 4 5Robotti seuralaisena: erilaisiaviihdyttämiseen liittyviä toimintoja, leikkiä 1 2 3 4 5Kuinka paljon tällainen yksitäinen toimintosaisi enintään maksaa, jotta voisitte harkitasen hankkimista250€(1500mk)500€(3000mk)1000€(6000mk)1500€(9000mk)3000€(18000mk)Onko muita kotirobottien mahdollisiatoimintoja tai ratkaisuja jotka kiinnostavatteitä?Kiitos vastauksistasi!97

8 Lähteet8.1 Julkaisut ja dokumentitNämä ovat muuten kuin ainoastaan Internetissä julkaistuja dokumentteja. Monetnäistä dokumenteista on tosin saatavilla myös Internetistä, missä tapauksessa viitteenyhteydessä on mainittu sen Internet-osoite ja viittauspäivämäärä. Dokumentti on myöstalletettu kyseisenä päivänä ja on luettavissa tämän diplomityön mukana tulevalta CD-ROM -levyltä. Näihin viitteisiin on tekstissä viitattu kaarisulkeissa olevalla tekijän taijulkaisijan nimellä sekä julkaisuvuodella.Abascal, Julio The University of the Basque Country / Euskal Herriko Unibertsitatea,Informatika Fakultatea;Civit, Antón University of Sevilla, Facultad de Informática;Fellbaum, Klaus; Hampicke, Maik Brandenburg University of Technology Cottbus2001Smart Homes - Technology for the Futurehttp://www.stakes.fi/cost219/procabascsmart3.docviitattu 31.5.2003Backman, Kaisa 2001Kotona asuvien ikääntyvien itsestä huolenpitoHoitotieteen ja terveyshallinnon laitos, Oulun yliopistoOulun yliopistollinen sairaala, Oulun yliopistollinen sairaalahttp://herkules.oulu.fi/isbn9514259033/viitattu 31.5.2003Comsel SystemEpcpCom White PaperSaatavilla Comsel SystemiltäDriewer, Frauke 2002Virtual Reality User Interface for Home Automation and Home RoboticsMaster’s ThesisUniversity of Applied Science FH Ravensburg-Weingarten &Teknillinen korkeakouluEastgate Richard 2001The Structured Development of Virtual Environments: Encancing Functionality andInteractivity, Doctoral Thesis, University of Nottingham 2001http://www.virart.nottingham.ac.uk/RMEPhD2001.pdfviitattu 16.1.200398

Halinen, Matias 2003aClient User Interface Application – Roadmap to softwareAutomaatiotekniikan laboratorioTeknillinen korkeakouluHalinen, Matias 2003bClient User Interface Application – User ManualSisäinen muistioAutomaatiotekniikan laboratorioTeknillinen korkeakouluHalinen, Matias 2003cKeeper Server Application – Roadmap to softwareSisäinen muistioAutomaatiotekniikan laboratorioTeknillinen korkeakouluHalinen, Matias 2003dKeeper Server Application – User ManualSisäinen muistioAutomaatiotekniikan laboratorioTeknillinen korkeakouluHalinen, MatiasPaanajärvi, JanneModeen, Joakim2001RolloKurssin ”AS-84.284 Automaatiotekniikan projektityöt” loppuraporttiHalme, Seppo J. 1996Televiestintäjärjestelmät4. korjattu ja tarkastettu painos, 1. painos 1992OtatietoHarmo, Panu 2000aTerveTaas – kotiautomaatiota hyödyntävä kotona selviytymisen etätukijärjestelmäTerveTaas-projektin tutkimussuunnitelma, 30.6.2000Automaatiotekniikan laboratorioTeknillinen korkeakouluHarmo, Panu 2000bTerveTaas – kotiautomaatiota hyödyntävä kotona selviytymisen etätukijärjestelmäTerveTaas-projektin esiselvitysraportti: Kotirobotiikka, 10.2.2001Automaatiotekniikan laboratorioTeknillinen korkeakoulu99

Harmo, Panu 2002TerveTaas – kotiautomaatiota hyödyntävä kotona selviytymisen etätukijärjestelmäKolmannen projektivuoden tutkimussuunnitelma, 26.7.2002Automaatiotekniikan laboratorioTeknillinen korkeakouluHarrington, Thomas L.Harrington, Marcia K. 2000GerontechnologyShaker Publishing B.V.Maastrichthttp://www.shaker.nl/catalogus/view.asp?ISBN=90-423-0107-4&doc=DOK&view=frameviitattu 31.5.2003Katz, Randy H 1996CS 294-7: Radio PropagationCourse materialUniversity of California, Berkeleyhttp://www.sss-mag.com/pdf/1propagation.pdfviitattu 31.5.2003Kontio, Markku 1998Robottiyhteisön ja tukiaseman välinen tietoliikenneAut-84.284 Automaatiotekniikan projektityöLinetLight Control NetworkProduct Descriptionhttp://www.linet.fi/assets/download/gendescr.pdfviitattu 31.5.2003Linet IILIN02 Linet network nodeData Sheethttp://www.linet.fi/assets/download/lin02.pdfviitattu 31.5.2003Lukkaroinen, Riitta 2002Vastuunjaon malli vanhusten kotona asumisen mahdollistamiseksiYli 75-vuotiaiden kotihoidon asiakkaiden asumismuodot sekä palvelurakennemallienkustannukset ja toiminnallinen sisältöVäitöskirjaHoitotieteen ja terveyshallinnon laitos, Oulun yliopistoOulun yliopistollinen sairaala, Oulun yliopistollinen sairaalahttp://herkules.oulu.fi/isbn9514268334/viitattu 31.5.2003100

Mayer, Harald 2002Communication with a ball-shaped robot in a Home Automation EnvironmentBluetooth ApproachMaster’s ThesisHelsinki University of TechnologyMoermans, Pierre 2002Open Service Gateway Implementation for House MonitoringMaster’s ThesisUniversité Libre de BruxellesHelsinki University of TechnologyNokia Networks 2001Nokia Networks, Broadband Systems, NHOGNokia Home Server -esitys TKK:llaNorbury J. R., Gibbins C. J., Matheson D. N. 2003A Study into the Theoretical Appraisal of theHighest Usable FrequenciesRadio Communications Research UnitRutherford Appleton LaboratoryChilton, Didcothttp://www.radio.gov.uk/topics/research/topics/propagation/frequency/frequency.pdfviitattu 31.5.2003Sayers, Craig 1998Remote control roboticsBased on the author’s Ph.D. dissertation, University of PennsylvaniaSpringer-Verlag New York Berlin HeidelbergSosiaali- ja terveysministeriö 2003Kansallinen sosiaalialan kehittämisprojekti. Selvityshenkilöiden loppuraportti.http://www.vn.fi/stm/suomi/pao/kehittamisprojekti/sosprojekti.pdfviitattu 31.5.2003Suurnäkki, Tomi 1998Asiakaslähtöinen kiinteistöautomaation hankintamenettelyDiplomityö : LTKK. Tuotantotalouden osastoLappeenranta : Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu 1998http://www.rakli.fi/samba/londoc/ASLKAHM.pdfviitattu 31.5.2003Träskbäck, Marjaana 2002The use of technology to support the independent living of the elderly and disabledpeopleDepartment of Electrical and Communications EngineeringHelsinki University of Technology101

Tulevaisuusvaliokunta 2001Geronteknologia-arvioinnin loppuraporttiIkääntyneiden itsenäistä selviytymistä tukeva tulevaisuuspolitiikka ja geronteknologiaTulevaisuusvaliokunta Teknologian arviointeja 9Eduskunnan kanslian julkaisu 7/2001http://www.eduskunta.fi/fakta/julkaisut/ekj7_2001.pdfviitattu 31.5.2003Vallet García, José Maria 2002Comunicaciones y control remoto de un robot móvil con Bluetooth y WAPProyecto fin de carreraUniversidad Carlos III de MadridVirekoski, Petri 2000Etäläsnäoloon perustuva virtuaalitodellisuustuettu etähuoltojärjestelmäAutomaatiotekniikan laboratorioTeknillinen korkeakoulu8.2 Elektroniset lähteetNämä viitteet ovat ainoastaan Internetissä julkaistuja dokumentteja. Niitä eityypillisesti ole saatavilla muin keinoin. Viitteen yhteydessä on mainittu sen Internetosoiteja viittauspäivämäärä. Dokumentti on myös talletettu kyseisenä päivänä ja onluettavissa tämän diplomityön mukana tulevalta CD-ROM -levyltä1-Wire and iButtonMaxim Integrated Productshttp://www.maxim-ic.com/1-Wire.cfmviitattu 31.5.2003802.11 Planet 2003HiperLAN/2: An Efficient High Speed WLANhttp://www.80211-planet.com/tutorials/article.php/2109571viitattu 31.5.2003APTUS Sensible Electronics 2003http://www.aptus-se.com/kotitek.htmviitattu 31.5.2003ARQuake 2002Wearable Computer Laboratory, University of South Australiahttp://wearables.unisa.edu.au/arquake/viitattu 31.5.2003102

Automaatiotekniikan laboratorio 2003EtäläAutomaatiotekniikan laboratorioTeknillinen korkeakouluhttp://www.automation.hut.fi/~etala/viitattu 31.5.2003Automaatiotekniikan laboratorio 2003Work Partner (WoPa)Automaatiotekniikan laboratorioTeknillinen korkeakouluhttp://www.automation.hut.fi/IMSRI/workpartner/viitattu 31.5.2003BallbotSpherical Mobile RobotMechanical Systems LaboratoryUniversity of Delawarehttp://mechsys4.me.udel.edu/spheremovie.htmviitattu 31.5.2003BlueGiga 2002WRAP Cable Replacer for wireless machine communicationshttp://www.bluegiga.com/products/wrap_cable_replacer.htmlviitattu 31.5.2003CABAhttp://www.caba.org/viitattu 31.5.2003CEBus Industry Council Inc.http://www.cebus.org/index.htmlviitattu 31.5.2003CEBus Industry Council 2003Home Plug & Playhttp://www.cebus.org/HomePnP.htmlviitattu 31.5.2003CNews 2002Wi-Fi: Spelling Europe with an "a"http://news.com.com/2100-1033-940352.htmlviitattu 31.5.2003Comsel SystemCI/OS901Tekniset tiedothttp://www.comsel.fi/new_layout/finnish/901-info.htmviitattu 31.5.2003103

COST 219 bis 2003Telecommunications:Access for disabled people and elderlyhttp://www.stakes.fi/cost219/viitattu 31.5.2003DCM Technologies 2003CAN-Bluetoothhttp://www.dcmtech.com/canboothindex.htmviitattu 31.5.2003digitalrice.com 2003i-MB CAD Chronologyhttp://mbinfo.digitalrice.com/CAD1960.htmviitattu 31.5.2003Echelon 2000Echelon's LonWorks® Technology Chosen as Finland's Preferred Home NetworkingStandardhttp://www.echelon.com/about/press/2000/finland.htmviitattu 31.5.2003Echelon 2003LonWorks Frequently Asked Questionshttp://www.echelon.com/products/lonworks/faq.htmviitattu 31.5.2003EIBA Handbook Series 1999Volume 1: PrimerPart 2: Introduction to the Systemhttp://www.knx-developer.de/online/data/introduc.pdfviitattu 31.5.2003Electrolux 2003Trilobitehttp://trilobite.fi.electrolux.com/viitattu 31.5.2003Ericsson 2003Bluetooth Beginner.s Guidehttp://www.ericsson.com/bluetooth/files/beginners_guide.pdfviitattu 31.5.2003ETÄKAMU 2003Etäopetus multimediaverkossaTampereen teknillinen korkeakouluDigitaalisen median instituuttiHypermedialaboratoriohttp://matwww.ee.tut.fi/kamu/viitattu 31.5.2003104

The Gerontological Society of Americahttp://www.geron.org/viitattu 31.5.2003Goff, Max 2002A Comparison of Network/Distributed Computing Approaches,Jini, Jxta and Web ServicesSUN DEVELOPER NETWORK, EvangCentralhttp://developer.java.sun.com/developer/onlineTraining/webcasts/20plus/pdf/mgoff.pdfviitattu 31.5.2003hackerscenter.comISO OSI 7 Layer model and other modelshttp://www.hackerscenter.com/KnowledgeArea/papers/download/ISO_OSI_7_Layer_model_and_other_models.htmviitattu 31.5.2003HAVihttp://www.havi.orgviitattu 31.5.2003Home-Automation.org 2003Complete Systemshttp://home-automation.org/Complete_Systems/viitattu 31.5.2003homepna.org 2003http://www.homepna.org/viitattu 31.5.2003HomePNA 1999Home PNA response letter to IEEE 802.3 Working Grouphttp://grouper.ieee.org/groups/802/3/minutes/mar99/B3_0399.pdfviitattu 31.5.2003hometoys.com 2003Home Toys Home Automation – Standardshttp://www.hometoys.com/standards.htmviitattu 31.5.2003Husqvarna 2003Automaattiset ruohonleikkurithttp://www.husqvarna.fi/Folder_263/node703.aspviitattu 31.5.2003105

iRobot 2003Roomba Intelligent FloorVachttp://www.roombavac.com/index.htmviitattu 31.5.2003IEEE 2003IEEE 802.3 Working Grouphttp://grouper.ieee.org/groups/802/3/viitattu 31.5.2003IEEE 2003IEEE 802.15 Working Grouphttp://www.ieee802.org/15/viitattu 31.5.2003IEEE 802.15 WPAN Task Group 4 2003http://www.ieee802.org/15/pub/TG4.htmlIMTC (International Multimedia Telecommunications Consortium)H.323 OverviewMultimedia Teleconferencing Standardshttp://www.imtc.org/h323.htmviitattu 31.5.2003International Society for Gerontechnologyhttp://www.gerontechnology.info/viitattu 31.5.2003iso.org 200335.100 Open systems interconnection (OSI)http://www.iso.org/iso/en/CatalogueListPage.CatalogueList?ICS1=35&ICS2=100viitattu 31.5.2003Jaatinen, Pekka T. 2001Kirurgin videokonsultaatio IPhttp://hosted.kuntaliitto.fi/DocStore/Kuvapuh/Docs/KirurginVideokonsIP.pptviitattu 23.1.2003Java Embedded ServerSun Microsystemshttp://wwws.sun.com/software/embeddedserver/viitattu 31.5.2003Kananoja, Tapani 2002Teknologia tiedonalanahttp://www.cc.jyu.fi/~ziggy/tekninen/TEKA/text/tapani1.htmviitattu 16.7.2003106

Konnex Associationhttp://www.konnex-knx.com/viitattu 31.5.2003Kopra, PekkaVivolin-Karen, RiittaKeinonen, JuhaniTaipaleenmäki, Merja 2000Viittoma- ja harvinaisten kielten tulkkaus kuvapuhelimen avullahttp://hosted.kuntaliitto.fi/DocStore/Kuvapuh/Docs/trevi02.docviitattu 31.5.2003Kuhn, Markus 2001OSI protocolshttp://ken.slctech.org/miscdatacomm/osi_protocol.htmviitattu 31.5.2003Kuntaliitto 2001Kuvapuhelin- eli videoneuvottelutekniikkahttp://www.kuntaliitto.fi/tietot/kuvapuh/kuvapuhelin.htmviitattu 31.5.2003Kärcher 2003Kärcher RoboCleaner RC 3000http://www.robocleaner.de/viitattu 31.5.2003WebShaman DigiloopKäyttöliittymä- ja ryhmäteknologialaboratorioOulun yliopistohttp://www.hci.oulu.fi/digiloop/viitattu 17.7.2003Microsoft 2002Windows NetMeetinghttp://www.microsoft.com/windows/netmeeting/default.aspviitattu 15.7.2003MySQLhttp://www.mysql.com/viitattu 31.5.2003MySQL Connector/Jhttp://mmmysql.sourceforge.net/viitattu 31.5.2003myvirtualmodel.com 2001www.myvirtualmodel.com/viitattu 31.5.2003107

Nieminen, TomiOSI, Open System Interconnectionhttp://www.cc.jyu.fi/~tominiem/harjtyo.htmlviitattu 17.7.2003Nokia Home Communications 2000Nokia ja KPN yhteistyöhön tulevaisuuden kodin luomiseksihttp://press.nokia.fi/PR/200002/815202_4.htmlviitattu 31.5.2003OpenH323http://www.openh323.org/viitattu 31.5.2003OSGihttp://www.osgi.org/viitattu 31.5.2003OSGi 2003The Mission of the OSGi Alliancehttp://www.osgi.org/about/mission.aspviitattu 31.5.2003Palowireless 2003HomeRF Resource Centerhttp://www.palowireless.com/homerf/viitattu 31.5.2003personalrobots.com 2003Cyehttp://www.personalrobots.com/viitattu 31.5.2003RoballDepartment of Electrical and Computer EngineeringUniversité de Sherbrookehttp://www.gel.usherb.ca/laborius/projects/Roball/Roball.htmlviitattu 31.5.2003Rönkä, Aarno 2003Videoneuvottelu etäopetuksessahttp://www.helsinki.fi/kasv/nokol/projektit/kilpis/kilpi.htmlviitattu 31.5.2003Sense8WTKhttp://www.sense8.com/products/wtk.htmlviitattu 31.5.2003108

Shim, Richard 2003ZigBee to keep network market buzzinghttp://news.com.com/2100-1033-984757.htmlviitattu 31.5.2003SiliconValley.com 2002Fight for home wireless market enters second roundhttp://www.siliconvalley.com/mld/siliconvalley/business/technology/personal_technology/3367544.htmviitattu 31.5.2003smarthome.com 2003WHAT IS X10?http://www.smarthome.com/about_x10.htmlviitattu 31.5.2003SmartHome Forum 2003http://www.smarthomeforum.com/start/default.aspviitattu 31.5.2003SmartHome Forum 2003CEBushttp://www.smarthomeforum.com/start/cebus.asp?ID=5viitattu 31.5.2003Sony 2002Aibohttp://www.aibo.com/main.htmlviitattu 31.5.2003Sotamaa, Ollihttp://www.m-cult.net/mediumi/avainsanat/kaikki_sanat/2a_teknologia.htmlviitattu 16.7.2003Spread Spectrum Scene 2003Indoor Radio Propagationhttp://sss-mag.com/indoor.htmlviitattu 31.5.2003techtv.com 2003Famous Netcam: 1964 World's Fairhttp://www.techtv.com/screensavers/twistedlist/jump/0,24331,3323224,00.htmlviitattu 31.5.2003Tekes 2003Hyvinvointi ja terveys - iWellhttp://akseli.tekes.fi/Resource.phx/tivi/iwell/index.htxviitattu 31.5.2003109

Tietotekniikan liitto 2003ATK-sanakirjahttp://www.tt-tori.fi/atk-sanakirja/viitattu 31.5.2003Wall, Michael 2003New applications enlivening BluetoothFrost & Sullivan's Global Bluetooth Network Infrastructure Market Analysis reportsthat new Bluetooth applications are encouraging uptake faster than everhttp://computerworld.com.my/pcwmy.nsf/0/A2D985EF6635A9BB48256CA2000A9365?OpenDocumentviitattu 31.5.2003webopedia.com 2003Network Topologieshttp://www.webopedia.com/quick_ref/topologies.aspviitattu 31.5.2003webopedia.com 2003logical topologyhttp://www.webopedia.com/TERM/L/logical_topology.htmlviitattu 31.5.2003Wi-Fi Networking News 2001Cheap Residential Gatewayshttp://wifinetnews.com/archives/000979.htmlviitattu 31.5.2003Viitasaari, Jukka 2001digitodayPatrian Ailonet palkittiin Comdexin parhaana tuotekonseptinahttp://www.digitoday.fi/digi98fi.nsf/pub/te20011115234819_jvi_62479743viitattu 31.5.2003Virve 2000http://www.tol.oulu.fi/projects/hci/virve/viitattu 31.5.2003VNC 2003VNC - Virtual Network Computing from AT& T Laboratories Cambridgehttp://www.uk.research.att.com/vnc/viitattu 31.5.2003Word Spy 2000residential gatewayhttp://www.wordspy.com/words/residentialgateway.aspviitattu 31.5.2003110

Wrolstad, Jay 2001Intel Evicts HomeRF, Moves to Wi-FiWireless NewsFactorhttp://www.wirelessnewsfactor.com/perl/story/8352.htmlviitattu 31.5.2003X10 Wireless Technology Inc. 2003http://www.x10wti.com/viitattu 31.5.2003Zhou, Tao 1997Windows & .NET Magazine Networkhttp://www.winnetmag.com/Articles/Index.cfm?ArticleID=22&pg=1&show=1517viitattu 31.5.2003ZigBee 2003ZigBee Overviewhttp://www.zigbee.org/zigbee_new/resources/ZigBeeOverview4.pdfviitattu 31.5.2003111