Zeg je voetbalrobots, dan zeg je Tech United. Het team uit Eindhoven is niet weg te denken uit de grote toernooien. Maar liefst elf keer stonden ze al in de finale van de Middle Size League van de RoboCup, het wereldkampioenschap. Afgelopen juni werd de vierde wereldtitel in de prijzenkast bijgezet. Wat is het geheim, wat maakt dit team zo sterk? Maar ook: kunnen andere takken van sport, bijvoorbeeld assemblage robots, profiteren van de ontwikkelingen bij Tech United?
Vandaag deel 1, volgende week het tweede deel waarin we langsgaan bij High Tech Systems Center op de TU/e om te kijken hoe daar technieken uit het robotvoetbal bijdragen aan robots die de wereld om zich heen beter begrijpen.
Met flink gezoem razen de robots over het veld, ze passen, dribbelen en schieten net als in het ‘echte’ voetbal. Met korte schokkerige bewegingen houden de robots elkaar van de bal. De RoboCup is een competitie waar robots autonoom tegen elkaar spelen, ze worden niet bestuurd door mensen en beslissen zelf naar wie ze de bal spelen, of niet. Ieder jaar veranderen de regels weer een beetje, willen teams winnen dan moeten ze zich aanpassen aan de regels. Rond 2050 hoopt de organisatie zo ver te zijn, dat ze de FIFA wereldkampioen kunnen verslaan. Het project is open source. Alles dat de teams gebruiken, onderzoeken en ontdekken, wordt na afloop van het toernooi gedeeld. “Je merkt hierdoor dat het niveau hoger wordt, vroeger kon je winnen met alleen snelheid of heel goed passen. Tegenwoordig kan dat niet meer,” aldus Wouter Kuijpers, teamleider van de voetbalrobots van Tech United.
De reden van het succes
Kuijpers: “We zijn nu bezig met een nieuw aandrijvingssysteem, hierdoor moet de robot sneller, maar vooral wendbaarder worden. Nu heeft de robot drie wielen en wanneer hij in een bepaalde richting rijdt, draaien hoogstens twee motoren op volle kracht. In het nieuwe systeem met 8 wielen worden alle 8 de motoren tegelijk gebruikt.”
In de kelder van het Gemini-gebouw loopt Kuijpers via het ‘eigen’ testveld naar de ruimte waar de robots opgeborgen zijn. De berging ligt vol gereedschap en onderdelen zwerven rond. Ook het nieuwe platform – zoals de teamleden een robot noemen – is hier te vinden. Kuijpers wijst op een grote rode knop op de robot: “Die zit erop voor de veiligheid, pas als we zeker weten dat alles werkt gaat die knop eraf.” Het team zoekt naar de ideale combinatie tussen hard- en software voor deze nieuwe aandrijving. “Je wilt natuurlijk niet dat de robot gekke dingen gaat doen. Maar als het straks werkt, gaat-ie zóveel sneller.”
(tekst loopt door onder de afbeelding)
Het team bestaat uit een mix van studenten, PhD’s en medewerkers van de Technische Universiteit, maar ook oud-studenten zijn nog betrokken. Kuijpers: “Voor veel teamleden is het een uit de hand gelopen hobby, ze kwamen bij het team als student maar kunnen het robotvoetbal niet loslaten en combineren het nu met hun baan.” Dat het team al zo lang samen is, ziet Kuijpers als één van de redenen van het succes. Kuijpers: “Omdat we al vanaf 2007 meedoen om de prijzen, beginnen we niet steeds op nul. We bouwen verder op eerdere ontwikkelingen, vooral in de software. We werken nu onder andere aan het optimaliseren van tactische aspecten: welke robot zakt bij balverlies terug? Of wie pakt er een afvallende bal op? Hier komt onze ervaring goed van pas.”
Naast hun eigen ervaring kunnen ze ook putten uit de kennis en het netwerk van de TU/e. Want niet alleen de voetbalrobots huizen in de kelder van het universiteitsgebouw, maar de hele ‘robotafdeling’ van de Technische Universiteit doet hier onderzoek. Verschillende onderzoeksgroepen zoeken hier naar nieuwe toepassingen, of proberen bestaande technieken te verbeteren. Kuijpers: “Hier kijken ze naar interactie tussen sensoren en de software van systemen. Maar ook hoe robots reageren op mensen, eigenlijk alles dat met autonome systemen te maken heeft. Verder heb je een aantal spin-offs die ontstaan uit onderzoeken, zoals Preceyes, zij ontwikkelden een robot die chirurgen tijdens het uitvoeren van oogoperaties ondersteunt. Een van onze teamleden werkt nauw samen met Preceyes. Dan heb je nog de zorgrobots, waar ook een spin-off uit voortgekomen is: Ruvu, zij schrijven software voor robots. Iedereen heeft een eigen specialisatie, alle kennis wordt gedeeld. Dat is een groot voordeel; verschillende disciplines van de universiteit gevestigd op één plek.”
‘Voetbaluitvindingen’ voor de industrie
Tech United draagt bij aan het onderwijs op de universiteit. Hier hebben bedrijven in een later stadium iets aan, stelt Kuijpers: “Bij ons kun je stage lopen of werken aan een afstudeeropdracht. De kennis en ervaring die studenten hier opdoen, kunnen ze gebruiken wanneer ze aan de slag gaan bij een bedrijf.”
Sioux, een van de bedrijven die samenwerkt met Tech United doet dit vooral om de ‘lijntjes kort te houden’. Het ingenieursbureau investeert onder andere in kennis op het gebied van machine learning. Volgens Monique Klooster van Sioux zoekt Tech United hierin naar oplossingen: slimme robots die de uitdagingen van AI niet uit de weg gaan. “Wij helpen ze hierbij met data-analyse. Wij vinden het belangrijk om talent te ondersteunen, zij zijn de toekomst en misschien werken ze ooit voor ons,” aldus Klooster. Bedrijven profiteren indirect van de vaardigheden van Tech United. In samenwerking met sponsoren testen ze ook onderdelen of ontwikkelen ze zelf. Maar Kuijpers geeft aan dat ze nog niet door externe bedrijven zijn benaderd om voetbalsnufjes te vertalen naar de industrie.
(tekst loopt door onder de afbeelding)
Maxon motor levert de motoren voor Tech United. Steven van Roon, business developer bij Maxon legt uit waarom zij studententeams ondersteunen: “Het is deels marketing, daarin moet je ook gewoon eerlijk zijn. Je wilt toch dat mensen je naam zien. Maar we vinden het net zo belangrijk om studenten uit te dagen. Dat is positief voor hun ontwikkeling. De Robocup, maar ook andere studentencompetities, zijn hier uitstekende voorbeelden van. Studenten leren commercieel en in competitieverband denken. Wat ons betreft kun je niet vroeg genoeg beginnen om dat te stimuleren. Maar het moet wel in een veilige omgeving gebeuren waar het minder erg is om fouten te maken.” Volgens van Roon wordt met dit soort samenwerking een brug geslagen tussen de industrie en de wetenschap, maar er is meer te halen uit de inzet van studenten en wetenschappers: “Nu zijn de competities veelal eilanden en wordt ieder jaar opnieuw begonnen. De RoboCup is een goed voorbeeld hoe het anders kan. Na ieder toernooi wordt de kennis gedeeld. Hierdoor vergroot je de kennis binnen de competitie, het hele deelnemersveld komt hierdoor verder.”
Beter samenwerken?
De industrie profiteert vooral indirect van talent en kennis bij Tech United, maar zijn er ook concrete technieken die bedrijven kunnen gebruiken? Voor een voetbalrobot is het geen enkel probleem om een tegenstander die uit het niets opduikt te ontwijken. Maar in de ‘echte’ wereld blijkt dit nog wel eens lastig te zijn. Kuijpers: “Robots in de industrie hebben vaak een afgebakende omgeving nodig, als deze omgeving verandert gaat het mis. Anticiperen is hierdoor moeilijk.”
Om industriële robots te ontwikkelen die beter reageren op veranderingen in hun omgeving, startte de TU/e in samenwerking met een aantal bedrijven een onderzoeksproject. Ook Tech United is bij dit project betrokken, in de vorm van teamleden die bijdragen aan dit project. Kuijpers: “Om robots zelfstandiger te maken, moeten we zorgen dat ze de wereld beter begrijpen. Dat ze het verschil maken tussen een patiënt en een dokter. Of tussen een voertuig en een persoon. Het ultieme doel is een open wereldbeeld, waarin je veel minder hoeft voor te programmeren. Hierin is ook de samenwerking tussen robots belangrijk. Onze voetbalrobots communiceren via wifi met elkaar, voordat ze een beslissing maken – wie achter een bal aangaat bijvoorbeeld – stemmen ze onderling af en dan gelden de meeste stemmen. De zorgrobots zijn weer heel erg goed in staat om op mensen te reageren. Dat proberen we in dit project te vertalen naar een bruikbare techniek voor de industrie.”
Volgende week deel 2, waarin we langsgaan bij High Tech Systems Center op de TU/e. Hier werken ze samen met de industrie aan robots die beter in staat zijn de wereld om zich heen te begrijpen.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
