Poznaj zwycięzcę mistrzostw świata w robotyce

Jeśli masz wrażenie, że ostatnie mistrzostwa świata w piłce nożnej wygrała świetna francuska drużyna, która triumfowała nad Chorwacją w dramatycznym finale, to oglądałeś niewłaściwy turniej.

Mniej więcej w tym samym czasie, po drugiej stronie świata, w Montrealu, odbywał się również kolejny turniej. To były mistrzostwa świata w piłce nożnej dla robotów dorosłych. I wygrał go robot o nazwie NimbRo drugi rok z rzędu. Nic dziwnego, że NimbRo jest Niemcem i reprezentuje naród o długiej historii piłkarskich umiejętności.

Dziś mistrzowie NimbRo opisują niektóre z wyzwań, z jakimi musieli się zmierzyć, projektując swojego elektronicznego bohatera. Oryginalny projekt był przeznaczony na RoboCup 2017 w Nagoi, pierwszy dla maszyn dla dorosłych. Prace sugerują, że chociaż robotycy poczynili znaczne postępy, istnieje ogromny potencjał do poprawy w ciągu najbliższych kilku lat.

Znajdź robota: zwycięska drużyna Mistrzostw Świata 2017

Najpierw trochę tła. RoboCup powstał w 1997 roku jako sposób na testowanie różnych nowych technologii związanych z robotyką, wizją maszynową, planowaniem zadań i tak dalej.

Ale wielu czytelników pamięta turnieje, w których gracze byli mniej niż spektakularni. Mistrzostwa Świata Robotów są powszechnie pamiętane z niezdarnego, potykającego się chodu graczy, ich komicznych pomyłek i troski ich ludzkich mistrzów, często obserwujących przez palce.

Te roboty były na ogół malutkie, a często nawet nie humanoidalne. Wynika to głównie z trudności w zasilaniu i kontrolowaniu dużych maszyn, zwłaszcza dwunożnych. W każdym razie chodzenie, bieganie i kopanie obiema nogami to tylko niektóre z wielu zadań, które muszą rozwiązać robotnicy, aby zautomatyzować piłkę nożną.

Dzięki szybkim postępom w sztucznej inteligencji i robotyce, które nastąpiły od tamtego czasu, łatwo sobie wyobrazić, że maszyny są gotowe do zdobycia mistrzostwa w piłce nożnej, podobnie jak w przypadku szachów, Go i dowolnej liczby gier wideo na Atari.

Nie do końca. W ostatnich latach mocniejsze i wydajniejsze siłowniki umożliwiły budowanie robotów wielkości dorosłych, które mogą rywalizować w zawodach w stylu Pucharu Świata. Wejdź do NimbRo, dwunożnego robota zbudowanego w niecałe pół roku na turniej 2017 przez Grzegorza Fichta i współpracowników z Uniwersytetu w Bonn w Niemczech.

Roboty w rozmiarze dorosłym muszą mieć od 130 do 180 centymetrów (51 do 71 cali). NimbRo ma 135 cm wzrostu i waży 18 kilogramów (prawie 40 funtów). Same zawody obejmują serię gier przeciwko pojedynczym przeciwnikom, po których następuje finał, w którym wygrywa gracz, który zdobędzie najwięcej bramek. Istnieje również zestaw wyzwań technicznych, takich jak kopanie poruszającej się piłki, skakanie i odzyskiwanie sił po pchnięciu.

NimbRo ma wiele funkcji, które sprawiają, że jest szczególnie dobry w tych zadaniach. W szczególności jest to proste, dzięki czemu części można łatwo konserwować i wymieniać. Struktura robota została maksymalnie uproszczona, aby zachować niską złożoność, ale zachować funkcjonalność wymaganą podczas gry w piłkę nożną, mówią Ficht i spółka.

Egzoszkielet składa się z zaledwie kilku prostych części, które zostały wydrukowane w technologii 3D z nylonu. Wykorzystując wszechstronność druku 3D, byliśmy w stanie w krótkim czasie opracować niedrogiego, konfigurowalnego, wysoce funkcjonalnego robota humanoidalnego o rozmiarach dorosłych, mówi zespół.

Większość części jest symetryczna, dzięki czemu można ich używać w wielu miejscach. Zmniejsza to liczbę wymaganych części zamiennych.

Wizja jest zapewniana przez pojedynczą kamerę Logitech C905 z polem widzenia 150 stopni. Dane są przetwarzane przez wbudowany mini PC Intel NUC. Wykonuje wykrywanie obiektów, lokalizację robota, planowanie zadań i sterowanie siłownikiem.

Wszystko to daje robotowi szereg umiejętności gry w piłkę nożną. Musi być w stanie zlokalizować piłkę i zbliżyć się do niej, omijać przeszkody, takie jak inni gracze oraz kopać i kozłować.

NimbRo działa dobrze. W pięciu meczach robot strzelił 46 bramek, tracąc tylko jedną. To było w finale przeciwko robotowi zwanemu, niezbyt pochlebnie, Sweaty. NimbRo zdobył również 21 punktów w wyzwaniach technicznych, co dało mu wyraźne zwycięstwo. Zespół twierdzi, że na RoboCup 2017 w Nagoi nasze roboty grały bardzo dobrze, wygrywając turniej piłki nożnej AdultSize z wysokimi wynikami. Następnie w czerwcu NimbRo obroniło tytuł w Montrealu.

To interesująca praca, która pokazuje, jak daleko zaszły roboty w wykonywaniu stosunkowo złożonych zadań. Istnieje jednak wiele możliwych ulepszeń.

Jednym z takich obszarów jest niezawodna równowaga. Obejrzyj dowolną grę, a zauważysz, że każdy robot jest uważnie śledzony przez człowieka, którego zadaniem jest złapanie go, gdyby robot stracił równowagę. To zatrzymuje niepotrzebne uszkodzenia. Jednak umiejętność upadku i ponownego wstawania jest kluczową umiejętnością w każdym meczu piłki nożnej (i w wielu innych sytuacjach).

Roboty nie poruszają się też szczególnie szybko i płynnie. Ich chód najlepiej można opisać jako zgarbione szuranie nogami. A ich umiejętności piłkarskie są w najlepszym razie szczątkowe. Te roboty nie mogą się równać z ludźmi o jakichkolwiek zdolnościach. (Możesz obejrzeć kilka najciekawszych momentów z Turniej 2017 tutaj .)

I dlatego należy spodziewać się szybkiej poprawy. Z pewnością istnieją roboty w rozmiarze dorosłym, które potrafią skuteczniej balansować i chodzić lub biegać płynniej, jak każdy, kto oglądał Wideo Boston Dynamics będzie wiedział.

Takie roboty byłyby znacznie potężniejszymi przeciwnikami. To tylko kwestia czasu, zanim wyjdą na boisko.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1809.04928 : Dorosłe roboty NimbRo wygrywają RoboCup 2017 Humanoidalne zawody piłkarskie dla dorosłych

ukryć