211service.com
Ontmoet de winnaar van het WK robotica
Als je de indruk hebt dat het recente WK voetbal werd gewonnen door een prima Frans team dat Kroatië zegevierde in een dramatische finale, dan keek je naar het verkeerde toernooi.
Ongeveer tegelijkertijd was aan de andere kant van de wereld in Montreal ook een ander toernooi aan de gang. Dit was het WK voetbal voor robots voor volwassenen. En het werd voor het tweede jaar op rij gewonnen door een robot genaamd NimbRo. Het is niet verwonderlijk dat NimbRo Duits is en een natie vertegenwoordigt met een lange geschiedenis van voetbaltalent.
Tegenwoordig schetsen de meesters van NimbRo enkele van de uitdagingen waarmee ze werden geconfronteerd bij het ontwerpen van hun elektronische held. Het oorspronkelijke ontwerp was voor de RoboCup 2017 in Nagoya, het eerste voor machines voor volwassenen. Het werk suggereert dat hoewel robotici aanzienlijke vooruitgang hebben geboekt, er de komende jaren een enorm potentieel voor verbetering is.
Zoek de robot: het winnende team van het WK 2017
Eerst wat achtergrond. RoboCup begon in 1997 als een manier om verschillende opkomende technologieën te testen met betrekking tot robotica, machinevisie, taakplanning, enzovoort.
Maar veel lezers zullen zich toernooien herinneren waarin de spelers minder dan spectaculair waren. Wereldbekers voor robots worden over het algemeen herinnerd vanwege de onhandige, struikelende gang van de spelers, hun komische verwisselingen en de bezorgdheid van hun menselijke meesters, die vaak door hun vingers kijken.
Deze robots waren over het algemeen klein en vaak niet eens mensachtig. Dat komt vooral door de moeilijkheid om grote machines aan te drijven en te besturen, met name van de tweebenige variant. En hoe dan ook, lopen, rennen en trappen met twee benen zijn slechts enkele van de vele taken die robotici moeten oplossen om voetbal te automatiseren.
Met de snelle vooruitgang in kunstmatige intelligentie en robotica sindsdien, is het gemakkelijk voor te stellen dat machines het voetbal zullen beheersen, net zoals ze hebben gedaan met schaken, Go en een willekeurig aantal Atari-videogames.
Niet helemaal. In de afgelopen jaren hebben krachtigere en efficiëntere actuatoren het mogelijk gemaakt om robots voor volwassenen te bouwen die kunnen deelnemen aan wedstrijden in wereldbekerstijl. Betreed NimbRo, een tweebenige robot die in minder dan zes maanden is gebouwd voor het toernooi van 2017 door Grzegorz Ficht en collega's van de Universiteit van Bonn in Duitsland.
Robots voor volwassenen moeten 130 tot 180 centimeter (51 tot 71 inch) lang zijn. NimbRo is 135 cm lang en weegt 18 kilogram (bijna 40 pond). De competitie zelf omvat een reeks wedstrijden tegen afzonderlijke tegenstanders, gevolgd door een finale waarin de speler die de meeste doelpunten maakt, wint. Er is ook een reeks technische uitdagingen, zoals een bewegende bal trappen, springen en herstellen van een duw.
NimbRo heeft een aantal functies die hem bijzonder goed maken in deze taken. Het is vooral eenvoudig, zodat onderdelen gemakkelijk kunnen worden onderhouden en vervangen. De structuur van de robot is zoveel mogelijk vereenvoudigd om de complexiteit laag te houden, maar de functionaliteit die nodig is bij het voetballen te behouden, zeggen Ficht en co.
Het exoskelet bestaat uit slechts een paar eenvoudige onderdelen die allemaal 3D-geprint zijn van nylon. Door gebruik te maken van de veelzijdigheid van 3D-printen, waren we in staat om in korte tijd een betaalbare, aanpasbare, zeer capabele humanoïde robot voor volwassenen te ontwikkelen, aldus het team.
De meeste onderdelen zijn symmetrisch waardoor ze op meerdere plaatsen inzetbaar zijn. Dit vermindert het aantal benodigde reserveonderdelen.
Vision wordt geleverd via een enkele Logitech C905-camera met een gezichtsveld van 150 graden. De gegevens worden verwerkt door een ingebouwde Intel NUC mini-pc. Dit voert objectdetectie, robotlokalisatie, taakplanning en actuatorbesturing uit.
Dit alles geeft de robot een aantal voetbalvaardigheden. Hij moet in staat zijn de bal te lokaliseren en te benaderen, obstakels zoals andere spelers te vermijden en te trappen en te dribbelen.
NimbRo presteert goed. In vijf wedstrijden scoorde de robot 46 goals terwijl hij er slechts één tegen kreeg. Dat was in de finale tegen een robot die, nogal onflatteus, Sweaty heette. NimbRo pakte ook 21 punten in de technische uitdagingen, wat het een duidelijke overwinning opleverde. Op RoboCup 2017 in Nagoya speelden onze robots erg goed en wonnen ze het voetbaltoernooi AdultSize met hoge scores, zegt het team. In juni verdedigde NimbRo zijn titel in Montreal.
Dat is interessant werk dat laat zien hoe ver robots zijn gekomen in het uitvoeren van relatief complexe taken. Er zijn echter tal van mogelijke verbeteringen.
Betrouwbare balans is zo'n gebied. Bekijk een van de games en je zult merken dat elke robot op de voet wordt gevolgd door een mens wiens taak het is om hem te vangen, mocht de robot zijn evenwicht verliezen. Dat voorkomt onnodige schade. Maar het vermogen om te vallen en weer op te staan is een cruciale vaardigheid in elk voetbalspel (en in veel andere situaties).
De robots bewegen ook niet bijzonder snel of vloeiend. Hun gang kan het best worden omschreven als een ineengedoken shuffle. En hun voetbalvaardigheden zijn op zijn best rudimentair. Deze robots zijn geen partij voor mensen van welke vaardigheid dan ook. (Je kunt enkele hoogtepunten bekijken van de 2017 toernooi hier .)
En daarom mag een snelle verbetering worden verwacht. Er zijn zeker volwassen robots die in staat zijn om effectiever te balanceren en vloeiender te lopen of rennen, zoals iedereen die een horloge heeft gezien Boston Dynamics-video zal het weten.
Robots als deze zouden veel formidabelere tegenstanders zijn. Het is slechts een kwestie van tijd voordat ze het voetbalveld betreden.
Referentie: arxiv.org/abs/1809.04928 : Volwassen NimbRo-robots winnen RoboCup 2017 Humanoid voetbalcompetities voor volwassenen