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Die robotergestützte Ölbekämpfung ist noch eine Vision, entwickelt am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in Stuttgart. Damit sie Wirklichkeit werden kann, müssen noch viele technische Probleme gelöst werden. Eines davon ist auch beim RoboCup vom 14. bis zum 20. Juni in Bremen zentral: Wie können Roboter zielgerichtet miteinander (und mit Menschen) kooperieren?
Fußball ist ohne Zusammenspiel nicht denkbar. Die wenigsten Tore fallen nach virtuosen Alleingängen, sondern werden durch Pässe vorbereitet, die die gegnerische Verteidigung aufbrechen sollen. Aber in der Hektik des Geschehens ist es auch für geübte Spieler nicht immer leicht zu erkennen, dass der aussichtsreiche Weg ins Tor zunächst in die entgegengesetzte Richtung führt.
Umso schwieriger ist es, Roboter zu "elf Freunden" zusammenwachsen zu lassen. Das zeigte sich bei den RoboCup Dutch Open Anfang April, als praktisch alle Teams an der "Passing Challenge" scheiterten. Dabei sah es so einfach aus: Drei zufällig auf dem Spielfeld platzierte vierbeinige Aibo-Roboter von Sony sollten sich den Ball so oft wie möglich zuspielen. Doch lediglich den "Darmstadt Dribbling Dackels", dem Team der Technischen Universität Darmstadt, gelang es mit viel Glück zu punkten.
"Bei den Tests eine halbe Stunde zuvor hatte das alles noch sehr viel besser ausgesehen", sagt Teammitglied Max Risler. "Doch als sich dann viele Zuschauer um das Spielfeld herum drängelten, änderte das die Lichtverhältnisse so sehr, dass die Roboter ihre Mitspieler nicht mehr zuverlässig erkannten." Auch die Positionen ließen sich nicht genau genug bestimmen. Weil aber die anderen Teams gar nicht erst zum Kicken kamen, reichten den Darmstädtern zwei glücklich gespielte Pässe, um den Wettbewerb zu gewinnen.
"Die größten Probleme in der Kooperation scheinen im Augenblick die Ungenauigkeit der Schüsse der Aibos, die Probleme mit der Kamera und eine unsichere Kommunikation zu sein", sagt Birgit Koch, Teamleiterin der Hamburg Dog Bots. Die mussten aufgrund eines Kommunikationsproblems das Spielfeld verlassen, ohne den Ball auch nur berührt zu haben. Bis zur WM sollen diese Softwarefehler aber behoben sein.
Die Unbeholfenheit der Aibos zeigt, wie schwer es ist, Roboter kooperieren zu lassen. "Die erste Herausforderung besteht darin, Roboter zu haben, die sich gegenseitig sowie ihre Situation verstehen", sagt der japanische Informatiker Hiroaki Kitano, Hauptinitiator und immer noch treibende Kraft des RoboCup. Es ist zudem eine sehr dynamische Situation, die sich ständig verändert. "Es gibt vielfache Beschränkungen und mehrere Ziele und die Entscheidung, welche Ziele in einer bestimmten Situation jeweils die wichtigsten sind, muss sehr schnell getroffen werden", erläutert Kitano. "Diese Prioritäten können sich jede Minute ändern, ebenso die zur Verfügung stehenden Ressourcen. All das erfordert hoch entwickelte Planung und Ausführung der Pläne."
Bei den Aibos müssen die Programmierer versuchen, aus den beschränkten Möglichkeiten der Kamera und des Prozessors das Optimum herauszuholen. Bei den radgetriebenen Robotern der Middle Size League dagegen können die Teams auch die Hardware gestalten und sich die am besten geeigneten Kameras und anderen Sensoren aussuchen. Aber auch hier sind raffinierte Rechenverfahren gefragt, um in den drei Hundertstelsekunden zwischen zwei Bildern alle wichtigen Informationen herauszufiltern.
In der Middle Size League zählen die "Brainstormers Tribots" von der Universität Osnabrück zu den Teams, die mit dem Pass-Spiel am weitesten fortgeschritten sind. Bei den Dutch Open konnten sie mehrere Tore durch Querpässe vorbereiten. Doch das geschah durchweg bei Standardsituationen wie Eckbällen und Einwürfen. Um Pässe auch im laufenden Spiel einzusetzen, muss die Gegnererkennung noch verbessert werden. "Die Roboter sollen den Gegner mit schnellen Klassifikatoren an der Gestalt erkennen", sagt Teamchef Martin Riedmiller. "Unser Ziel ist es, dass die Roboter sich kurz vorm Spiel die jeweiligen Gegner ansehen und die Klassifikatoren lernen." Er ist zuversichtlich, das noch bis zum WM-Turnier in Bremen hinzukriegen.
Eine weitere Schwierigkeit sind Ballhüpfer. Wenn sich der Ball in der Luft befindet, erscheint er dem Bildverarbeitungssystem derzeit noch weiter weg, als er es tatsächlich ist. Auch am Schussmechanismus muss noch gefeilt werden. Jetzt schießen die Roboter noch grundsätzlich mit voller Kraft. Für ein gezieltes Pass-Spiel müssen sie die Schusskraft aber dosieren können.
Auf dem gegenwärtig verwendeten Spielfeld von acht mal zwölf Meter Größe sind solche Experimente eigentlich noch eher ein Luxus. Denn mit Geschwindigkeiten bis zu drei Metern pro Sekunde sind die Roboter schnell genug, um bei entsprechender Wendigkeit auch in Alleingängen Tore zu erzielen. Viele drängen daher auf eine Vergrößerung der Spielfelder, um dadurch mehr Zusammenspiel zu erzwingen.
Ein erstes Demonstrationsspiel mit 22 Aibos auf dem großen Feld der Middle Size League bei den Dutch Open verlief recht ermutigend. Obwohl an den Programmen außer den Parametern für die Spielfeldgröße nichts geändert worden war, zeigten die Roboter zielgerichtete Bewegungen, und es fielen mehrere Tore. Bei der Weltmeisterschaft soll das Experiment wiederholt werden, diesmal aber mit besser vorbereiteten Aibos.
Vielleicht gibt es dann den ersten Doppelpass eines Vierbeiners zu bewundern. Für die erste Roboterfußball-WM in Deutschland wäre das kein schlechtes Ergebnis. Und wenn dann zukünftig Roboter auf dem Mond und dem Mars Forschungsstationen und Unterkünfte für die nachfolgenden Menschen errichten, wer weiß, vielleicht kicken sie in den Arbeitspausen ein wenig zur Erholung - und zur Erinnerung daran, wie sie einst die Grundlagen der Kooperation gelernt haben.
