Erfolgsrezept: Stabiler laufen, mehr Tore schießen

"Tor, Tor, Tor" - Grund zum Torjubel hatte das Team B-Human, eine Kooperation der Universität Bremen mit dem Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) beim Robocup, der Fußballweltmeisterschaft, die im Juni 2009 im österreichischen Graz stattfand, oft genug: 64 Mal trafen die zweibeinigen Roboter aus Bremen das gegnerische Tor, mussten selbst aber nur einen einzigen Gegentreffer hinnehmen. Auf der Cebit präsentieren die Bremer am Stand des DFKI (Halle 9, B45) das Weltmeisterteam.

Drei Spieler

Es besteht aus drei humanoiden Robotern, von denen einer das Tor hütet und ein zweiter den Sturm übernimmt. Der Dritte spielt auf einer Art Libero-Position: Je nachdem, wo sich der Ball befindet, unterstützt er den Stürmer oder übernimmt defensive Aufgaben.

Die Spieler dieser Klasse sind alle gleich: Die 50 cm hohen Roboter mit dem Namen Nao stammen vom französischen Hersteller Aldebaran. Gelenke in Armen, Beinen, Füßen und im Hals ermöglichen 25 Freiheitsgrade. Als Recheneinheit dient ein 500-MHz-Prozessor. Die Roboter kommunizieren untereinander per WLAN und können so ihre Spielzüge koordinieren. An diesen Robotern sollen auch die Algorithmen zur selektiven Wahrnehmung getestet werden, die Forscher im Rahmen des europäischen Forschungsprojektes Humavips entwickeln.

Kameras und Ultraschallsensoren

Der Roboter sieht mit zwei Kameras, die in der Stirn und im Mund sitzen. Sie haben eine Auflösung von 640 x 480 Pixeln und können bis zu 30 Bilder pro Sekunde aufnehmen. Vier Ultraschallsensoren in der Brust dienen zur Erkennung von Hindernissen wie etwa einem gegnerischen Spieler.

Sein Gleichgewicht hält der Roboter durch Drucksensoren in den Füßen sowie durch einen Trägheitssensor im Bauch, der aus einem Beschleunigungsmesser und einem Gyrometer besteht. Ist der Roboter umgefallen, etwa weil er gefoult wurde, erkennt er das mit diesem Sensor und kann wieder aufstehen.

Teams programmieren Steuersoftware

Aufgabe der Teams ist es, die Steuersoftware für die Roboter zu entwickeln. "Wir programmieren, wie die Roboter laufen, also wie sich die Gelenke bewegen müssen, wie die Bilderkennung ist, dass die Spieler also den Ball, die Linie, das Tor sehen, und natürlich das Verhalten: Wie reagieren die Roboter, wenn der Ball in einem falschen Winkel zum Tor liegt, wenn ein Roboter dazwischen ist, dass sie dann in eine andere Richtung schießen, das Verhalten des Angreifers gegenüber dem Torwart", erklärt Wiebke Sauerland im Gespräch mit Golem.de.

Um ein Tor schießen zu können, muss der Roboter zunächst einmal sehen und unterscheiden können: Wo ist der Ball, wo das Tor, wo befinden sich Gegner und Mitspieler. Dabei muss er auch die verschiedenen Farben auseinanderhalten können: das Grün des Feldes und das Weiß der Linien, das gelbe und das blaue Tor sowie den Ball, der orange ist. Hat der Roboter erkannt, welches das richtige Tor ist, muss er den Winkel zum Tor berechnen und entscheiden, wie er schießt - geradeaus, zur Seite oder diagonal. Dann muss er sich den Ball zurechtlegen und kann schießen. Auf der Cebit hätten sich die Roboter gern mal vom Spiel ablenken lassen, erzählt Sauerland: "Wenn jemand mit einer orangefarbenen Tüte am Spielfeld vorbeigeht, dann hält der Roboter die Tüte für einen Ball und läuft der Tüte hinterher statt dem Ball."

Erfolgsfaktor Laufen

Der Erfolgsfaktor der Bremer sei das Laufen, sagt Sauerland: Die Roboter sind schnell und vor allem stabil auf ihren Beinen unterwegs. "Es gibt zwar Teams, die wesentlich schneller sind als wir, aber dafür kippen die Roboter häufiger um. Und wir schießen mehr Tore. Wir haben bei der Weltmeisterschaft mehr Tore geschossen als die anderen Teams zusammen. Und darum geht es ja beim Fußball: Wer die Tore schießt, gewinnt."

Die deutschen Roboterfußballer sind in den letzten Jahren kontinuierlich in verschiedenen Spielklassen erfolgreich. Beim Robocup 2006 etwa gewannen deutsche Teams in elf von 33 Wettbewerben und schnitten damit als Beste ab. 2008 waren sie im chinesischen Suzhou ebenfalls in verschiedenen Disziplinen erfolgreich, darunter auch ein Team aus Bremen.

Die nächsten Wettbewerbe für das B-Human-Team sind die German Open in Magdeburg vom 15. bis 18. April und die Weltmeisterschaft in Singapur vom 19. bis 25. Juni. Sauerland ist optimistisch: "Wir werden gewinnen", sagt sie.