Beim Roboter-Fußball gibt es alles, was man auf dem Rasen erwartet: Flanken, Fouls, gelbe Karten - nur keine Kopfbälle: Die Spieler sind autonome Roboter mit Kameras, Sensoren und Linux unter der Haube. Das Team Ulm Sparrows nahm am Robocup teil und berichtet von der Technik und ihren Tücken.
Abbildung 1: Vor dem Spiel und in der Halbzeitpause waren die Teams vollauf damit beschäftigt, ihre Roboter neu zu kalibrieren oder anderweitig umzubauen. Wo keine Laptops zur Verfügung standen, wurden beim Robocup mitunter komplette PCs auf das Spielfeld getragen.
Roadrunner, Cojote, Speedy und Gonzales sind die vier Fußball-Roboter der Ulm Sparrows, die vom 1. bis 4. April dieses Jahres bei den Robocup German Open[1], der offenen deutschen Roboter-Fußballmeisterschaft, im Heinz-Nixdorf-Forum in Paderborn gegen 149 andere Teams antraten. Der Robocup[2] ist eine internationale Forschungsinitiative, um den Fortschritt in der Robotik und verwandten Bereichen wie künstliche Intelligenz oder Bildverarbeitung voranzutreiben. Als gemeinsame Testplattform und Herausforderung dient Fußball mit autonomen Robotern.
Das Roboterteam der Universität Ulm, die Ulm Sparrows[3], nimmt seit 1998 mit Erfolg an diesen Fußballspielen teil. War unser Team 2003 noch Vizemeister, verpassten wir in 2004 das Viertelfinale: Deutscher Meister in der Middle Size League wurden die Brainstormer Tribots der Uni Osnabrück, Vizemeister ist das Team Persia aus dem Iran.
Auf einem 12 mal 8 Meter großen Feld spielen 2 mal 10 Minuten lang vier Roboter pro Team, ein Torwart und drei Feldspieler. Alle Objekte auf dem Spielfeld sind farblich eindeutig gekennzeichnet: Der Ball ist ein handelsüblicher FIFA-Winterfußball in Orange, die Tore sind gelb und blau, der Boden ist grün mit weißen Linien. Kommunikation zwischen den Robotern ist erlaubt, nicht jedoch mit Entscheidungsinstanzen außerhalb des Spielfelds, etwa mit zusätzlichen Rechnern.
Die Spielfelder sind mit Studioscheinwerfern ausgeleuchtet, um eine gleich bleibende, wenn auch unregelmäßige Ausleuchtung zu garantieren. Da die Roboter bis zu drei Meter pro Sekunde fahren und den Ball dabei auch noch beschleunigen können, kann sich das Ganze zu einer sehr dynamischen Szene entwickeln.
Im Robocup spielen die Roboter vollkommen autonom, das heißt, sie werden nur zu Beginn des Spiels gestartet. Danach wird von außen keinerlei Einfluss mehr genommen - abgesehen von der Halbzeitpause, in der die Teams Veränderungen an den Robotern vornehmen dürfen (Abbildung 1). Die Roboter suchen den Ball, finden ihn hoffentlich, drehen sich zum Tor und versuchen einen Treffer zu erzielen.
Selbstverständlich ist Roboter-Fußball kein Selbstzweck, sondern eine Testumgebung, in der viele Probleme der Robotik praktisch untersucht werden können. Die Umgebung ist hochdynamisch, die Roboter müssen gleichzeitig sowohl mit mehr oder weniger kooperativen Team-Mitglieder zusammenarbeiten als auch gegnerischen Robotern ausweichen. Die Problemstellungen beim Roboter-Fußball decken sich mit vielen Anforderungen der Praxis - etwa wenn ein autonomer Roboter am Samstagvormittag auf einem belebten Marktplatz einkaufen geschickt würde.
Im Detail sind die Themen etwa Selbstlokalisierung oder Objekterkennung. Die Klärung der Frage, wo genau der Roboter sich auf dem Feld befindet, ist Voraussetzung für eine Unterscheidung zwischen der Rolle als Verteidiger oder Angreifer. Weitere wichtige Punkte sind die Handlungsplanung, also welche Aktion zu einem bestimmten Zeitpunkt ausgeführt werden soll, sowie die Koordination der Roboter untereinander.
Von Jahr zu Jahr ändert sich das Reglement des Robocup, um den Fortschritt zu erzwingen. Wurden zum Beispiel vor einigen Jahren noch Wände um das Spielfeld herum aufgestellt, stehen Zuschauer jetzt direkt an der Seitenlinie, was die gesamte Bildverarbeitung extrem erschwert.
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