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Incontra il vincitore della Coppa del Mondo di robotica
Se hai l'impressione che la recente Coppa del Mondo di calcio sia stata vinta da una bella squadra francese che ha trionfato sulla Croazia in un finale drammatico, allora stavi guardando il torneo sbagliato.
Più o meno nello stesso periodo, dall'altra parte del mondo, a Montreal, era in corso anche un altro torneo. Questa è stata la Coppa del Mondo di calcio per robot per adulti. Ed è stato vinto da un robot chiamato NimbRo per il secondo anno consecutivo. Non sorprende che NimbRo sia tedesco e rappresenti una nazione con una lunga storia di abilità calcistiche.
Oggi, i maestri di NimbRo delineano alcune delle sfide che hanno dovuto affrontare nel progettare il loro eroe elettronico. Il design originale era per la RoboCup 2017 a Nagoya, la prima per macchine per adulti. Il lavoro suggerisce che mentre i robotici hanno compiuto progressi significativi, c'è un enorme potenziale di miglioramento nei prossimi anni.
Trova il robot: la squadra vincitrice della Coppa del Mondo 2017
Innanzitutto, un po' di background. RoboCup è nato nel 1997 come un modo per testare varie tecnologie emergenti relative alla robotica, alla visione artificiale, alla pianificazione delle attività e così via.
Ma molti lettori ricorderanno tornei in cui i giocatori sono stati tutt'altro che spettacolari. Le coppe del mondo di robot sono generalmente ricordate per l'andatura goffa e barcollante dei giocatori, i loro scambi comici e la preoccupazione dei loro padroni umani, che spesso guardano attraverso le loro dita.
Questi robot sono stati generalmente minuscoli e spesso nemmeno umanoidi. Ciò è dovuto principalmente alla difficoltà di alimentare e controllare macchine di grandi dimensioni, in particolare della varietà a due gambe. E in ogni caso, camminare, correre e calciare con due gambe sono solo alcuni dei tanti compiti che i robotici devono risolvere per automatizzare il calcio.
Con i rapidi progressi dell'intelligenza artificiale e della robotica da allora in poi, è facile immaginare che le macchine siano destinate a acquisire padronanza del calcio, proprio come hanno fatto con scacchi, Go e qualsiasi numero di videogiochi Atari.
Non proprio. Negli ultimi anni, attuatori più potenti ed efficienti hanno reso possibile la costruzione di robot per adulti in grado di competere in competizioni in stile Coppa del Mondo. Entra in scena NimbRo, un robot a due gambe costruito in meno di sei mesi per il torneo del 2017 da Grzegorz Ficht e colleghi dell'Università di Bonn in Germania.
I robot per adulti devono essere alti da 130 a 180 centimetri (da 51 a 71 pollici). NimbRo è alto 135 cm e pesa 18 chilogrammi (quasi 40 libbre). La competizione stessa prevede una serie di partite contro singoli avversari seguite da una finale in cui vince il giocatore che segna più gol. C'è anche una serie di sfide tecniche come calciare una palla in movimento, saltare e riprendersi da una spinta.
NimbRo ha una serie di caratteristiche che lo rendono particolarmente adatto a queste attività. In particolare, è semplice, quindi le parti possono essere facilmente mantenute e sostituite. La struttura del robot è stata semplificata il più possibile per mantenere una bassa complessità, ma mantenere la funzionalità richiesta quando si gioca a calcio, affermano Ficht e co.
L'esoscheletro è costituito da poche semplici parti tutte stampate in 3D in nylon. Sfruttando la versatilità della stampa 3D, siamo stati in grado di sviluppare in poco tempo un robot umanoide conveniente, personalizzabile, altamente capace, delle dimensioni di un adulto, afferma il team.
La maggior parte delle parti sono simmetriche in modo che possano essere utilizzate in più punti. Ciò riduce il numero di pezzi di ricambio necessari.
La visione arriva tramite un'unica telecamera Logitech C905 con un campo visivo di 150 gradi. I dati vengono elaborati da un mini PC Intel NUC integrato. Questo esegue il rilevamento degli oggetti, la localizzazione del robot, la pianificazione delle attività e il controllo dell'attuatore.
Tutto ciò conferisce al robot una serie di abilità calcistiche. Deve essere in grado di localizzare e avvicinarsi alla palla, evitare ostacoli come altri giocatori e calciare e palleggiare.
NimbRo si comporta bene. In cinque partite, il robot ha segnato 46 gol subendone solo uno. Era la finale contro un robot chiamato, in modo piuttosto poco lusinghiero, Sudato. NimbRo ha anche raccolto 21 punti nelle sfide tecniche, ottenendo una netta vittoria. Alla RoboCup 2017 di Nagoya, i nostri robot hanno giocato molto bene, vincendo il torneo di calcio AdultSize con punteggi alti, afferma la squadra. Poi, a giugno, NimbRo ha difeso il suo titolo a Montreal.
Questo è un lavoro interessante che mostra fino a che punto i robot sono arrivati nell'esecuzione di compiti relativamente complessi. Tuttavia, ci sono molti possibili miglioramenti.
Un equilibrio affidabile è una di queste aree. Guarda uno qualsiasi dei giochi e noterai che ogni robot è seguito da vicino da un essere umano il cui compito è catturarlo, se il robot perde l'equilibrio. Ciò impedisce danni inutili. Ma la capacità di cadere e rialzarsi è un'abilità fondamentale in qualsiasi partita di calcio (e in molte altre situazioni).
Né i robot si muovono in modo particolarmente rapido o fluido. La loro andatura può essere meglio descritta come un rimescolamento curvo. E le loro abilità calcistiche sono nella migliore delle ipotesi rudimentali. Questi robot non possono competere con gli umani di qualsiasi abilità. (Puoi guardare alcuni momenti salienti del Torneo 2017 qui .)
Ed è per questo che ci si dovrebbe aspettare un rapido miglioramento. Ci sono sicuramente robot di dimensioni adulte in grado di bilanciarsi in modo più efficace e di camminare o correre in modo più fluido, come chiunque abbia guardato un Video di Boston Dynamics saprà.
Robot come questo renderebbero avversari molto più formidabili. È solo questione di tempo prima che scendano sul campo di calcio.
Rif: arxiv.org/abs/1809.04928 : Robot adulti NimbRo che vincono RoboCup 2017 Competizioni di calcio di dimensioni per adulti umanoidi