Wenn man Fußballroboter sagt, dann meint man TechUnited. Die Mannschaft von Eindhoven ist ein fester Bestandteil der großen Turniere. Nicht weniger als elf Mal erreichten sie das Finale des Middle Size RoboCup, der Weltmeisterschaft. Im vergangenen Juni gab es den vierten Weltmeistertitel für den Trophäenschrank. Was ist ihr Geheimnis, was macht dieses Team so stark? Aber auch: Können andere Branchen, z.B. Montageroboter, von den Entwicklungen bei TechUnited profitieren?
Heute gibt es Teil 1, nächste Woche den zweiten Teil, in dem wir das High Tech Systems Center an der TU/e besuchen, um zu sehen, wie Techniken aus dem Roboterfußball zu Robotern beitragen, die die Welt um sie herum besser verstehen.
Die TU München hat auch ein eigenes RoboCup Team: die TUM Lions. Dieses Team konzentriert sich auf den humanoiden NAO-Wettbewerb von Aldebaran Robotics. Hier mehr.
Die Roboter rasen mit viel Brummen über das Feld, sie passieren, dribbeln und schießen wie im „echten“ Fußball. Die Roboter halten sich gegenseitig mit kurzen ruckartigen Bewegungen vom Ball fern. Der RoboCup ist ein Wettbewerb, bei dem Roboter autonom gegeneinander spielen, nicht ferngesteuert werden und selbst entscheiden, wem sie den Ball zuspielen oder nicht. Jedes Jahr ändern sich die Regeln ein wenig, wenn Teams gewinnen wollen, müssen sie sich an die Regeln anpassen. Bis 2050 hofft die Organisation, den FIFA-Weltmeister besiegen zu können.
Das Projekt ist Open Source. Alles, was die Teams nutzen, erforschen und entdecken, wird am Ende des Turniers den anderen zugänglich gemacht. „Das erhöht das Niveau, in der Vergangenheit konnte man nur mit Tempo oder tollen Pässen gewinnen. Das ist heute nicht mehr möglich”, sagt Wouter Kuijpers, Teamleiter der Fußballroboter von Techunited.
Der Grund für den Erfolg
Kuijpers: „Wir arbeiten jetzt an einem neuen Antriebssystem, das den Roboter schneller und vor allem agiler machen soll. Jetzt gibt es drei Schwerlastmotoren, die die drei Räder antreiben, aber es läuft immer nur ein Motor. Die anderen beiden sind zusätzlicher Ballast. Das neue System hat 8 Räder und nutzt alle Motoren.“
Im Untergeschoss des Gemini-Gebäudes geht Kuijpers durch das „eigene” Testfeld zu dem Raum, in dem die Roboter gelagert werden. Der Schuppen ist voller Werkzeuge und Teile. Die neue Plattform – wie die Teammitglieder es nennen – ist auch hier zu finden. Kuijpers zeigt auf einen großen roten Knopf am Roboter: „Es geht um Sicherheit, nur wenn wir sicher sind, dass alles funktioniert, geht es los.” Das Team sucht die ideale Kombination von Hard- und Software für diesen neuen Antriebsstrang. „Natürlich willst du nicht, dass der Roboter verrückte Dinge macht. Aber wenn es später funktioniert, geht es viel schneller.”
Das Team besteht aus einer Mischung von Studenten, Doktoranden und Mitarbeitern der Technischen Universität, aber auch aus ehemaligen Studenten. Kuijpers: „Für viele Teammitglieder ist es ein Hobby, das außer Kontrolle geraten ist, sie sind als Student ins Team gekommen, können aber den Roboterfußball nicht mehr loslassen und verbinden ihn nun mit ihrem Job”.
Kuijpers sieht die Tatsache, dass das Team schon so lange zusammen ist, als einen der Gründe für den Erfolg. Kuijpers: „Da wir seit 2007 an den Turnieren teilnehmen, fangen wir nicht immer bei Null an. Wir bauen auf früheren Entwicklungen auf, insbesondere bei der Software. Wir arbeiten jetzt unter anderem an der Optimierung taktischer Aspekte: Welcher Roboter fällt bei Ballverlust zurück? Oder wer nimmt einen fallenden Ball an? Hier kommt unsere Erfahrung zum Tragen.”
Neben der eigenen Erfahrung können sie auch auf das Wissen und Netzwerk der TU/e zurückgreifen. Denn nicht nur das Zuhause der Fußballroboter im Untergeschoss des Universitätsgebäudes, sondern die gesamte „Roboterabteilung” der Technischen Universität forscht hier. Verschiedene Forschungsgruppen suchen hier nach neuen Anwendungen oder versuchen, bestehende Techniken zu verbessern.
Kuijpers: “Hier geht es um das Zusammenspiel von Sensoren und der Software von Systemen. Aber auch, wie Roboter auf Menschen reagieren, eigentlich alles, was mit autonomen Systemen zu tun hat. Darüber hinaus haben Sie eine Reihe von Spin-Offs, die aus der Forschung entstehen, wie z.B. Preceyes, die einen Roboter entwickelt haben, der Chirurgen bei der Augenoperation unterstützt. Einer unserer Mitarbeiter arbeitet bei Preceyes. Dann gibt es da noch die Pflege-Roboter, die ebenfalls zu einem Spin-Off geführt haben: Revu, sie schreiben Software für Roboter. Jeder hat seine eigene Spezialisierung, alles Wissen wird geteilt. Das ist ein großer Vorteil: Verschiedene Disziplinen der Universität sind an einem Ort angesiedelt.”
„Fußballerfindungen” für die Industrie
TechUnited steuert zur Ausbildung an der Universität bei. Kuijpers sagt: „Bei uns kann man ein Praktikum absolvieren oder an einem Abschlussprojekt arbeiten. Die Studenten können das Wissen und die Erfahrung, die sie hier sammeln, nutzen, wenn sie in ein Unternehmen einsteigen.”
Sioux, eines der Unternehmen, das mit TechUnited zusammenarbeitet, tut dies hauptsächlich, um „die Leitungen kurz zu halten”. Das Ingenieurbüro investiert unter anderem in Wissen im Bereich des maschinellen Lernens. Laut Manon Nijenhuis von Sioux sucht TechUnited nach Lösungen: intelligente Roboter, die vor den Herausforderungen der KI nicht zurückschrecken. „Wir helfen ihnen bei der Datenanalyse. Wir halten es für wichtig, Talente zu fördern, sie sind die Zukunft und vielleicht werden sie eines Tages für uns arbeiten”, sagt Nijenhuis.
Unternehmen profitieren indirekt von den Kompetenzen von TechUnited. In Zusammenarbeit mit Sponsoren testen sie auch Komponenten oder entwickeln sie selbst. Aber Kuijpers weist darauf hin, dass sie noch nicht von externen Firmen angesprochen wurden, um die Fußballtechnologien auf die Industrie zu übertragen.
Maxon Motors liefert die Motoren für TechUnited. Steven van Roon, Business Developer bei Maxon, erklärt, warum sie Studententeams unterstützen: „Es ist teilweise Marketing, da muss man ehrlich sein. Du willst, dass die Leute deinen Namen sehen. Aber wir denken, dass es genauso wichtig ist, die Studenten herauszufordern. Das ist positiv für ihre Entwicklung. Der Robocup, aber auch andere Studentenwettbewerbe sind dafür hervorragende Beispiele. Die Studierenden lernen, kaufmännisch und wettbewerbsorientiert zu denken. Unserer Meinung nach kann man nicht früh genug damit anfangen, das zu fördern. Aber es muss in einer sicheren Umgebung geschehen, in der Fehler weniger problematisch sind.” Laut Roon schlägt diese Art der Zusammenarbeit eine Brücke zwischen Industrie und Wissenschaft. Er argumentiert, dass die Industrie mehr Geld in Initiativen wie den Robocup investieren sollte. „Super konkurrenzfähig, aber trotzdem alles Wissen teilen. Ein ideales Umfeld für die Entwicklung von Studenten.”
Bessere Zusammenarbeit?
Die Branche profitiert vor allem indirekt vom Talent und Wissen von TechUnited, aber gibt es auch konkrete Techniken, die Unternehmen nutzen können? Für einen Fußballroboter ist es kein Problem, einem Gegner aus dem Weg zu gehen, der aus dem Nichts auftaucht. Aber in der „realen“ Welt erweist sich das manchmal als schwierig. Kuijpers: „In der Industrie sind Roboter oft noch zu abhängig von menschlichen Befehlen. Sie brauchen eine abgegrenzte Umgebung; wenn sich diese verändert, geht es schief. Das macht die Einschätzing im Vorfeld schwierig.”
Die TU/e startete in Zusammenarbeit mit einer Reihe von Unternehmen ein Forschungsprojekt, um Industrieroboter zu entwickeln, die besser auf Veränderungen in ihrem Umfeld reagieren. Auch TechUnited ist an diesem Projekt beteiligt. Kuijpers: „Um Roboter eigenständiger zu machen, müssen wir sicherstellen, dass sie die Welt besser verstehen. Dass sie den Unterschied zwischen einem Patienten und einem Arzt verstehen, oder zwischen einem Fahrzeug und einer Person. Das ultimative Ziel ist eine offene Weltanschauung, in der man nicht so viel vorprogrammieren muss. Auch hier ist die Zusammenarbeit zwischen den Robotern wichtig. Unsere Fußballroboter kommunizieren über Wi-Fi miteinander, bevor sie eine Entscheidung treffen – wer zum Beispiel hinter einem Ball herläuft – und dann stimmen sie sich ab und entscheiden, was zu tun ist. Die Pflege-Roboter sind sehr gut in der Lage, auf Menschen zu reagieren. In diesem Projekt versuchen wir, das in eine nützliche Technik für die Industrie zu übersetzen.”
Nächste Woche gibt es Teil 2. Dann besuchen wir das High Tech Systems Center an der TU/e. Hier arbeiten die Menschen gemeinsam mit der Industrie an Robotern, die die Welt um sie herum besser verstehen.
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