Icon up Overzicht

Technische Voetballers, mag ik aan u voorstellen?

Onderwerp: Arbeid en energie, Biofysica (vwo), Elektrische stroom, Elektrisch veld en magnetisch veld, Kracht en beweging, Kracht in evenwichtssituaties, Licht, Menselijk lichaam (havo), Optica (licht en lenzen) (havo), Rechtlijnige beweging, Signaalverwerking, Werktuigbouw

Door mensen gemaakte apparaten die tot doel hebben: voetballen! Geen zwetende lichamen, maar creaties die zijn samengesteld uit microprocessoren, besturingsmotoren, camera's, software en hardware. Geen Robot Wars waar de mens de vechtmachines bestuurt. Nee, deze voetballende robots moeten zelfstandig in teamverband proberen om meer doelpunten te maken dan hun tegenstander. In dit artikel lees je meer over deze wonderlijke technische wereld. Het Philips RoboCup Team beschrijft zijn robots. Het gaat hier om een team van robots die enkel op basis van zijn eigen sensoren zijn omgeving moet verkennen. De robots zijn beperkt in omvang. Er zijn geen kabels naar buiten het veld, de communicatie is draadloos en de stroomvoorziening is aan boord. Kortom, de voetballers hebben alles aan boord om zelfstandig hun missie te volbrengen. De robot moet zelf alle relevante zaken op het voetbalveld waarnemen: de plek waar hij is op het veld, de tegenstanders, de scheidsrechter, zijn teamgenoten en natuurlijk de bal.

Figuur 1. Het gaat hier om een team van robots die enkel op basis van zijn eigen sensoren zijn omgeving moeten verkennen. De robots zijn beperkt in omvang. Er zijn geen kabels naar buiten het veld, de communicatie is draadloos en de stroomvoorziening is aan boord. Kortom, de voetballers hebben alles aan boord om zelfstandig hun missie te volbrengen. De robot moet zelf alle relevante zaken op het voetbalveld waarnemen: de plek waar hij is op het veld, de tegenstanders, de scheidsrechter, zijn teamgenoten en natuurlijk de bal.

Meer over de gebruikte techniek kun je lezen in Technisch voetballen, hoe werkt dat?

Wat is RoboCup?

RoboCup is een internationale competitie ter bevordering van kunstmatige intelligentie en robotica. Hierbij kan een breed spectrum van technologieën worden ingezet of ontwikkeld. RoboCup gebruikt het voetbalspel als centraal onderwerp voor onderzoek. Het ultieme doel is om een team van volledig zelfstandige (mensachtige) robots te ontwikkelen dat in 2050 kan winnen van de menselijke wereldkampioenen voetbal. Om dit probleem aan te pakken is het opgesplitst in deelproblemen. Daarvoor zijn verschillende leagues opgezet.

  • In de simulation league wordt gespeeld met gesimuleerde voetballers. Deze virtuele voetballers bevinden zich alleen in het geheugen van een computercluster. Deze league richt zich vooral op de voetbaltactiek en samenwerking.
  • In de small-size league worden echte robots gebruikt van maximaal 18 cm doorsnede en 15 cm hoog. Deze worden bestuurd door een centrale computer. De computer verwerkt de beelden van de camera die boven het veld hangt. Bij de league is vooral de beslissingssnelheid van belang. Als de praktische problemen zijn overwonnen zal ook de league zich meer en meer gaan concentreren op teamplay en voetbalstrategieën.
  • In de mid-size league is geen centrale computer en ook geen centrale camera. De rijdende robots (maximaal 50x50x85 cm) moeten zelf op basis van hun eigen sensoren, waarnemen en beslissen. Er is geen centrale computer en ook geen centrale camera in de mid-size league. De rijdende robots moeten zelf op basis van hun eigen sensoren, waarnemen en beslissen.
  • De humanoid league is de jongste. Hier is sprake van lopende robots die moeten beschikken over een lichaam, 2 armen, 2 benen en een hoofd. Deze league richt zich op dit moment nog vooral op het lopen en het bewaren van het evenwicht.

Philips RoboCup Team

Philips Centrum voor Industriële Technologie (Philips CFT) ondersteunt de productdivisies van Philips. Philips CFT ontwikkelt technologieën en productiesystemen voor de divisies en ondersteunt de industriële operatie. Hierbij hebben medewerkers van Philips CFT geregeld contact met kenniscentra van universiteiten en andere bedrijven. Zo waren in de herfst van 1999 Ton Peijnenburg en Thom Warmerdam van Philips CFT op bezoek bij de Universiteit van Amsterdam. Daar raakten zij onder de indruk van een demonstratie van een voetballende robot. Onder het motto "Let's make things better" werd al snel het Philips RoboCup Team opgericht. Dit team bouwt en ontwerpt geheel in de eigen vrije tijd een eigen robotteam.

 

Mid-Size League

Het Philips RoboCup Team speelt in de mid-size league. Er wordt gespeeld op een veld van 10 bij 5 meter. De robots mogen niet groter dan 50 bij 50 bij 80 cm zijn. Ieder team mag maximaal vier robots tegelijkertijd op het veld hebben. Het is niet toegestaan om oneerlijk te spelen, slimmer spelen mag natuurlijk wel. De robots mogen geen informatie van buiten het veld ontvangen. Ze moeten zelf de apparatuur die gegevens verzamelt en verwerkt bij zich aan boord hebben. Dus ze mogen ook geen GPS of bakens buiten het veld gebruiken om zich te oriënteren. Om het probleem te vereenvoudigen zijn een aantal voorzieningen aangebracht. Er is een blauw en een geel doel, de ondergrond is groen, de lijnen zijn wit en de robots moeten voor het grootste deel zwart zijn. Ook dragen de robots een shirt (strook in lichtblauw of paars) met hierop een nummer.

Het Philips RoboCup Team is naast alle sturende elementen ook niet vergeten dat er gewoon verschrikkelijk hard moet worden geschoten voor kans op succes. Met behulp van een hoge snelheidscamera zijn video-opnamen gemaakt van een dergelijk schot.

Het schopmechanisme is een sterk punt van de Nederlandse robots. Deze beelden zijn gemaakt met een hogesnelheidscamera.

Meer over de ontwikkeling van het schopmechanisme kun je lezen in Hoe schiet je zo hard mogelijk? Een model.

De resultaten

Het team slaagde er in om in maart 2002 hun eerste wedstrijd met 1-0 te winnen tegen Clockwork Orange (een samenwerking van Universiteit van Amsterdam en de Technische Universiteit Delft). Een maand later won het Philips RoboCup Team het "officieuze" Europees kampioenschap (German Open in Paderborn) na een zinderende finale van de regerende wereldkampioen. Na de reguliere speeltijd was de stand 2-2, een penaltyronde bracht de beslissing. Op het WK in Japan werd het team in de kwartfinales verslagen door een van de latere finalisten. In april 2003 won het team voor de tweede keer de German Open. Echter op het WK van 2003 werd het team in de poule uitgeschakeld. Op het laatste WK bleek dat verschillende teams hard gewerkt hadden om betere verdedigers te maken, zodat onze robots minder kans kregen om te schieten. Echter het Philips RoboCup Team probeert competitief te blijven in de wondere wereld van de voetbalrobots.