„Roboterfußball ist die faszinierende Kombination aus dem Mannschaftssport Nummer 1 und innovativer Technologie. Autonom agierende Roboter kämpfen um Sieg oder Niederlage“.

Autonom heisst hier, dass die Roboter alle Entscheidungen selbst mittels künstlicher Intelligenz ohne Beeinflussung von aussen treffen müssen.

Im Rahmen meines Studiums habe ich mich lange mit autonomen, fußballspielenden Robotern beschäftigt und mit den Microsoft-Hellhounds an verschiedenen nationalen und internationalen Wettbewerben teilgenommen.

Die Microsoft Hellhounds sind die Roboterfußballmannschaft des Instituts für Roboterforschung der Uni-Dortmund. Zwei wissenschaftliche Mitarbeiter, einige studentische Hilfskräfte, zu denen auch ich gehöre, und 12 weitere Studenten programmieren die Roboter und fahren zu internationalen Wettbewerben, um ihre Forschungsarbeit mit anderen Universitäten zu vergleichen.

Die Hellhounds treten dabei in der so genannten "Sony legged league" beim http://www.robocup.org an. Hier wird mit AIBO-Robotern von Sony gearbeitet. Diese hundeähnlichen Spielzeugroboter sind für Forschungszwecke sehr gut geeignet, da sie über sehr viele Funktionen verfügen, frei programmierbar und im Vergleich zu anderen Robotern mit ähnlichen Fähigkeiten relativ günstig sind.

Der Sony AIBO verfügt über drei Gelenke an jedem Bein, drei Gelenke am Kopf, zwei Gelenke am Schwanz, eine Kamera in der Schnauze und noch einige weitere Sensoren. In seinem „Bauch“ arbeitet ein 600Mhz MIPS-Prozessor mit 64MB Ram, der seine Programme über einen 16MB Memory-Stick erhält. Außerdem verfügt der Roboter über WLan, um mit seinen Teamkollegen beim Roboterfußball kommunizieren zu können.

Leider ist die Produktion des Roboters von Sony eingestellt worden.

Die Probleme beim Roboterfußbll mit AIBO-Robotern gliedern sich grob in die vier Bereiche Bildverarbeitung, Lokalisierung, Verhaltenssteuerung und Laufen. Alle für diese Bereiche entwickelten Algorithmen lassen sich natürlich auch in „ernsthaften“ Anwendungen verwenden. Roboterfußball dient dabei als ein Benchmark dafür, wie gut unsere Algorithmen schon sind.

Das Problem beim Roboterfußball ist, das die Umgebung – im Unterschied zu z.B. Schach – sehr dynamisch ist. Außerdem erhält man von den Sensoren meist nur sehr schlechte, verrauschte Messwerte. Daher müssen alle unsere Algorithmen darauf angepasst sein, mit dieser unsicheren, dynamischen Umgebung zurechtzukommen.

Die Software besteht aus ca. 350 000 Zeilen Quellcode und enthält zusätzlich zu dem Roboterprogramm noch einen Simulator und ein Debug-Programmm, mit dem man während der Entwicklungsphase alle Vorgänge im Roboterprogamm beobachten kann.

Das Roboterprogramm ist dabei sehr modular aufgebaut. Ausgehend von einem plattformunabhängigen Framework für Prozess- und Netzwerkkommunikation kann der selbe Source-Code sowohl für den Roboter (GCC-Compiler, Aperios Betriebssystem) als auch für den Simulator (Microsoft Compiler, Windows) verwendet werden.

Dabei gibt es für jede Teilaufgabe (z.B. die Bildverarbeitung) ein sog. Modul. Für dieses Modul kann es verschiedene Implementierungen (Solutions) geben, die zur Laufzeit umgeschaltet werden können. Dies ermöglicht eine weitgehend getrennte Entwicklung der Algorithmen, die danach sogar ohne Neustart des Roboters verglichen werden können.

Dabei habe ich mich sehr viel mit dem Framework, insbesondere der Netzwerkkommunikation und dem Debug-Programm beschäftigt.

Organisiert von der Robocup Organisation finden mehrere internationale Wettbewerbe statt, bei denen Teams von verschiedenen Universitäten gegeneinander antreten, um ihre Forschungsergebnisse untereinander zu vergleichen. Der wichtigste Wettbewerb ist dabei die Robocup WM. Zusätzlich gibt es locale Wettbewerbe wie z.B. die German Open, die Australian Open und die US-Open.

Während meiner Zeit bei den Microsoft Hellhounds gewann das Team zweimal den Weltmeistertitel im Roboterfußball (2004 und 2005), zweimal den Weltmeistertitel in der Technical Challenge (2003 und 2006), die German-Open in Paderborn (2005), den Interkontinentaltitel in Atlanta (2005), die Dutch-Open in Eindhofen(2006), die US-Open in Atlanta (2006) und die Robogames in Seatle (2005). (siehe hier)

Alle Bilder Copyright Michael Wachter bzw. Matthias Meyer. Wenn Sie die Bilder verwenden möchten, treten Sie bitte mit mir in Kontakt.