Roboterfußball

Roboterfußball – das Tor zur künstlichen Intelligenz

Humanoide Roboter

Mehrfach holte das Team der „Darmstadt Dribblers“ den Weltmeistertitel im Roboterfußball. Bild: Darmstadt Dribblers
Mehrfach holte das Team der „Darmstadt Dribblers“ den Weltmeistertitel im Roboterfußball. Bild: Darmstadt Dribblers

Wenn zweibeinige Roboter einen Ball ins Tor kicken, fein dribbeln oder auch mal den Gegner foulen, dann sieht das auf den ersten Blick nach Spielerei aus, mit der Forscherinnen und Forscher ihren Alltag auflockern. Doch Wettbewerbe im Roboterfußball, bei denen sich Teams aus aller Welt messen, bedeuten viel mehr. Die Entwickler von Fußballrobotern streben danach, intelligente Roboter zu entwickeln, die im Jahr 2050 dem menschlichen Fußballweltmeister ebenbürtig sind.

Ihr Antrieb: Die Forscher betrachten den Roboterfußball als Schlüssel zu grundlegenden Fortschritten in künstlicher Intelligenz und Robotik. Denn für die Entwicklung von Intelligenz ist ein beweglicher Körper mit Sinnesorganen nötig, der die Umwelt wahrnimmt und mit ihr interagiert, wie Biologen herausgefunden haben. Der Grad der Intelligenz steigt mit der Vielfalt an Bewegungsmöglichkeiten und Sinnesorganen eines Lebewesens.

Demnach sind Menschen nicht zuletzt deshalb intelligent, um ihre enorm vielen Muskeln, Bewegungsmöglichkeiten und Sinnesorgane in einer dynamischen Umgebung effektiv einsetzen zu können. So liegt die Hypothese nahe, dass nur eine menschenähnliche Maschine menschenähnliche Intelligenz entwickeln kann.

Die humanoiden Fußballroboter des Fachgebiets Simulation, Systemoptimierung und Robotik der TU Darmstadt haben rund zwei Dutzend motorisierte Gelenke. Dank ihrer Flinkheit kicken sie weltmeisterlich: Mehrfach holte das Team der „Darmstadt Dribblers“ in der zurückliegenden Dekade den Weltmeistertitel im Roboterfußball.

Roboter Bruno beherrscht alle fußballerischen Raffinessen. Bild: Katrin Binner
Roboter Bruno beherrscht alle fußballerischen Raffinessen. Bild: Katrin Binner

Ihre Beweglichkeit befähigt die Darmstadt Dribblers sogar zu fußballerischen Kabinettstückchen wie dem weltweit ersten Hackentrick-Tor eines humanoiden Roboters. Als Sinnesorgane dienen den Maschinenmenschen ein technisches Auge in Form einer Videokamera auf dem Kopf sowie Gelenkwinkel-, Beschleunigungs- und Drehratensensoren. Ein winziger, mobiler PC auf dem Rücken dient als Gehirn der vollständig autonomen Roboter. Zwar stolpern derart bewegliche Roboter leichter als solche, die sicher auf vier Rädern rollen, weshalb es sehr viel aufwendiger ist, ihnen Gehen und Kicken beizubringen.

Retter in Krisensituationen

Roboter Hector wird dem Publikum präsentiert. Bild: Jan Hartung
Präsentation vor Publikum: Der an der TU Darmstadt entwickelte Rettungsroboter des Teams Hector. Bild: Jan Hartung

Aber dafür können sie sich an vielfältige Umgebungen anpassen. Humanoide Roboter könnten daher in Zukunft als Rettungsroboter in gefährlichen Umgebungen, als Helfer im Haushalt oder als Serviceroboter eingesetzt werden. Roboterfußball-Wettbewerbe sind aber noch mehr als ein Experimentierfeld der Roboterentwickler. Für Studierende bieten sie die einmalige Chance, vielfältige fachliche Anforderungen der Informatik- und Ingenieurwissenschaften sowie Faktoren für erfolgreiche Teamarbeit unter Zeitdruck und im internationalen Wettbewerb intensiv kennenzulernen. Darüber hinaus spielen die Turniere eine Vorreiterrolle: Sie gehören zu den ersten standardisierten Testumgebungen für autonome, intelligente Roboter.

Dass die Darmstädter Studierenden, Doktorandinnen und Doktoranden unter Wettkampfbedingungen wie etwa den RoboCup-Weltmeisterschaften stets zur Höchstform auflaufen, beweisen sie stets aufs Neue. Im Jahr 2014 in Brasilien errang das Team Hector der TU Darmstadt in der RoboCup Rescue Robot- League trotz starker internationaler Konkurrenz den Weltmeistertitel. Außerdem gewann das Team einmal mehr den Preis für den intelligentesten Rettungsroboter – er funktionierte optimal im Umfeld standardisierter Tests für Katastrophenszenarien, etwa der Situation nach einem Erdbeben oder einem Tsunami. Mit Hilfe ihrer vielfältigen Sensoren – Video-Kameras, Infrarot-Sensoren, 3D-Kameras, Laser-Scanner – erkunden die Roboter möglichst autonom das betroffene Areal, kartografieren dieses und suchen nach Opfern. Die Bewertung erfolgt dabei nach den vom US National Institute of Standards and Technology (NIST) entwickelten Kriterien.