211service.com
Møt vinneren av verdensmesterskapet i robotikk
Hvis du er under inntrykk av at det nylige fotball-VM ble vunnet av et fint fransk lag som seiret over Kroatia i en dramatisk finale, så du feil turnering.
Omtrent samtidig, på den andre siden av verden i Montreal, var også en annen turnering i gang. Dette var fotball-VM for roboter i voksenstørrelse. Og den ble vunnet av en robot kalt NimbRo for andre år på rad. Ikke overraskende er NimbRo tysk og representerer en nasjon med en lang historie med fotballdyktighet.
I dag skisserer NimbRos mestere noen av utfordringene de møtte i utformingen av sin elektroniske helt. Den originale designen var for 2017 RoboCup i Nagoya, den første for maskiner i voksenstørrelse. Arbeidet antyder at selv om robotikere har gjort betydelige fremskritt, er det et stort forbedringspotensial de neste årene.
Finn roboten: Vinnerlaget til verdensmesterskapet i 2017
Først litt bakgrunn. RoboCup startet i 1997 som en måte å teste ulike nye teknologier relatert til robotikk, maskinsyn, oppgaveplanlegging og så videre.
Men mange lesere vil huske turneringer der spillerne har vært mindre enn spektakulære. Robot-VM huskes generelt for spillernes klønete snublegang, deres komiske sammenblandinger og bekymringen til deres menneskelige mestere, som ofte ser gjennom fingrene deres.
Disse robotene har generelt vært bittesmå, og ofte ikke engang humanoide. Det er hovedsakelig på grunn av vanskelighetene med å drive og kontrollere store maskiner, spesielt den tobeinte varianten. Og uansett er det å gå, løpe og sparke med to ben bare noen av mange oppgaver som robotikere må løse for å automatisere fotball.
Med de raske fremskrittene innen kunstig intelligens og robotikk siden den gang, er det lett å forestille seg at maskiner er satt til å mestre fotball, akkurat som de har gjort med sjakk, Go og et hvilket som helst antall Atari-videospill.
Ikke helt. De siste årene har kraftigere og mer effektive aktuatorer gjort det mulig å bygge roboter i voksenstørrelse som kan konkurrere i konkurranser i verdenscupstil. Gå inn på NimbRo, en tobeint robot bygget på mindre enn seks måneder for 2017-turneringen av Grzegorz Ficht og kolleger ved universitetet i Bonn i Tyskland.
Roboter i voksenstørrelse må være 130 til 180 centimeter (51 til 71 tommer) høye. NimbRo er 135 cm høy og veier 18 kilo (nesten 40 pund). Selve konkurransen involverer en serie kamper mot enkeltmotstandere etterfulgt av en finale der spilleren som scorer flest mål vinner. Det er også et sett med tekniske utfordringer som å sparke en ball i bevegelse, hoppe og komme seg etter et dytt.
NimbRo har en rekke funksjoner som gjør den spesielt god til disse oppgavene. Spesielt er det enkelt, slik at deler enkelt kan vedlikeholdes og skiftes ut. Strukturen til roboten er forenklet så mye som mulig for å opprettholde lav kompleksitet, men beholde funksjonalitet som kreves når man spiller fotball, sier Ficht og co.
Eksoskjelettet består av bare noen få enkle deler alle 3-D-printet av nylon. Ved å dra nytte av allsidigheten til 3D-utskrift, var vi i stand til å utvikle en rimelig, tilpassbar, svært dyktig, menneskelig robot i voksenstørrelse på kort tid, sier teamet.
De fleste delene er symmetriske slik at de kan brukes flere steder. Dette reduserer antallet reservedeler som kreves.
Vision kommer via et enkelt Logitech C905-kamera med et 150-graders synsfelt. Dataene behandles av en innebygd Intel NUC mini-PC. Dette utfører objektdeteksjon, robotlokalisering, oppgaveplanlegging og aktuatorkontroll.
Alt dette gir roboten en rekke evner til å spille fotball. Den må kunne lokalisere og nærme seg ballen, unngå hindringer som andre spillere, og sparke og drible.
NimbRo presterer godt. På fem kamper scoret roboten 46 mål mens han bare slapp inn ett. Det var i finalen mot en robot kalt, ganske lite flatterende, Sweaty. NimbRo hentet også 21 poeng i de tekniske utfordringene, noe som ga den en klar seier. På RoboCup 2017 i Nagoya spilte robotene våre veldig bra, og vant fotballturneringen AdultSize med høye poeng, sier laget. Så i juni forsvarte NimbRo tittelen sin i Montreal.
Det er interessant arbeid som viser hvor langt roboter har kommet i å utføre relativt komplekse oppgaver. Imidlertid er det mange mulige forbedringer.
Pålitelig balanse er et slikt område. Se et av spillene, og du vil legge merke til at hver robot følges tett av et menneske som har som jobb å fange den, dersom roboten skulle miste balansen. Det stopper unødvendig skade. Men evnen til å falle og reise seg igjen er en avgjørende ferdighet i enhver fotballkamp (og i mange andre situasjoner).
Robotene beveger seg heller ikke spesielt raskt eller flytende. Gangarten deres kan best beskrives som en bøyd stokking. Og fotballferdighetene deres er i beste fall rudimentære. Disse robotene er ingen match for mennesker av noen som helst evne. (Du kan se noen høydepunkter fra 2017-turneringen her .)
Og det er derfor rask forbedring bør forventes. Det finnes absolutt roboter i voksenstørrelse som er i stand til å balansere mer effektivt og gå eller løpe mer flytende, som alle som har sett på en Boston Dynamics-video vil vite.
Roboter som dette ville gjort mye mer formidable motstandere. Det er bare et spørsmål om tid før de tar til fotballbanen.
Ref: arxiv.org/abs/1809.04928 : Voksne NimbRo Robots Vinner RoboCup 2017 Humanoid AdultSize Fotballkonkurranser