Mit Künstlicher Intelligenz auf dem Fußballfeld: Die Rolle von kickenden Robotern in der technologischen Entwicklung

Einleitung

Künstliche Intelligenz (KI) und Robotik haben in den letzten Jahren in zahlreichen Bereichen Einzug gehalten, von der Medizin bis hin zur Landwirtschaft. Ein besonders faszinierendes Einsatzgebiet ist jedoch der Sport, insbesondere der Fußball. Das ultimative Ziel: Bis 2050 soll eine Roboter-Elf in der Lage sein, gegen eine menschliche Mannschaft zu gewinnen. Dieser ambitionierte Plan ist Teil der RoboCup-Initiative, die seit 1997 besteht und jährlich Teams aus Universitäten und Forschungseinrichtungen zusammenbringt. Doch was steckt hinter diesem technologischen Wettstreit, und wie profitieren andere Bereiche von den Entwicklungen?

Fußball als Testfeld für Robotik und KI

Beim RoboCup spielen die Teams in verschiedenen Ligen, von reinen Simulationsligen bis hin zu solchen mit humanoiden Robotern. Besonders spannend ist die "Small Size League", in der kleine, agile Roboter auf einem begrenzten Spielfeld gegeneinander antreten. Die Idee ist, dass Fußballspielen komplexe Anforderungen an die Roboter stellt: Sie müssen nicht nur physisch robust sein, sondern auch strategisch handeln, Situationen erkennen und schnell reagieren können.

Die Rolle der Künstlichen Intelligenz

In der "Small Size League" setzen die Teams auf Multiagentensysteme und KI, um die Spielstrategie zu entwickeln. Dabei werden Spielbäume aufgebaut, in denen mögliche Spielzüge simuliert und bewertet werden. Der beste Zug wird dann ausgeführt. Diese Methoden haben bereits in anderen Industriebereichen Anwendung gefunden. Ein bemerkenswertes Beispiel ist Kiva Systems, ein Unternehmen für Lagerrobotik, das 2012 von Amazon übernommen wurde. Die Technologie, die ursprünglich für den RoboCup entwickelt wurde, bildet die Grundlage für die heutigen Lagerroboter von Amazon.

Technologische Fortschritte und Herausforderungen

Die Roboter des Luhbot-Teams der Leibniz Universität Hannover zum Beispiel fahren mit einer Geschwindigkeit von zwei bis drei Metern pro Sekunde. Der Ball ist sogar noch schneller, mit bis zu sechseinhalb Metern pro Sekunde. Dabei erfassen Kameras die Position und Ausrichtung der Roboter sowie des Balls und übertragen die Daten auf einen Rechner. Die Strategie-Software entscheidet dann, welcher Roboter welchen Zug macht und steuert die Maschinen über eine eigens entwickelte Funktechnik.

Schießt der Roboter das Tor oder passt er?

Eine interessante Herausforderung ist die Entscheidungsfindung der Roboter. Auf einem Monitor am Spielfeldrand können die Aufgaben der Roboter verfolgt werden. Oftmals steht ein Roboter frei vor dem Tor, schießt aber nicht, weil die Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen Torschusses geringer ist als das Abspiel zu einem besser positionierten Roboter. Diese Feinheiten in der Entscheidungsfindung sind entscheidend für den Erfolg der Roboter-Teams.

Humanoide Roboter: Der Weg ist noch weit

Während die kleinen, schnellen Roboter in der "Small Size League" bereits beeindruckende Leistungen zeigen, stehen die humanoiden Roboter noch vor größeren Herausforderungen. Ihre Bewegungen wirken oft staksig und langsam, und technische Probleme wie das plötzliche Umfallen ohne erkennbaren Grund sind keine Seltenheit. Dennoch gibt es auch hier bemerkenswerte Fortschritte. So hat das Team der Universität Bremen mit ihren humanoiden Nao-Robotern bereits zehn Weltmeistertitel gewonnen.

Robuste Bewegungssteuerung und Wahrnehmung

Ein großer Vorteil des Bremer Teams ist die ausgetüftelte Bewegungssteuerung ihrer Roboter. Dank neuronaler Netze können die Maschinen Ball, Mitspieler und Spielfeldlinien erkennen und ihre Gelenkstellungen präzise vorhersagen. Die Spielstrategie wird hingegen konventionell programmiert, was für eine stabile und vorhersehbare Leistung sorgt.

Industrieanwendungen und zukünftige Entwicklungen

Die Erkenntnisse aus dem RoboCup und anderen robotischen Sportarten haben bereits Einzug in die Industrie gehalten. Maschinen, die sich selbstständig steuern und bei Problemen um Wartung bitten können, sind nur ein Beispiel. Auch die Landwirtschaft profitiert von diesen Entwicklungen. In Ranis im Saale-Orla-Kreis beispielsweise jätet ein autonomer Roboter Unkraut auf den Feldern, unterstützt von KI und GPS.

Von der Forschung zum Markt

Viele dieser Technologien sind noch in der Entwicklungsphase, doch die Fortschritte sind vielversprechend. Der elektrische Hack-Roboter in Ranis etwa kann zwischen 80 und 120 Pflanzenarten unterscheiden und präzise um diese herumarbeiten. Solche Roboter könnten in Zukunft helfen, die sinkende Anzahl an Feldarbeitern zu kompensieren und den Einsatz von Pflanzenschutzmitteln zu reduzieren.

Fazit

Die Entwicklungen im Bereich der KI und Robotik, insbesondere im Kontext des RoboCup, zeigen beeindruckende Fortschritte und eröffnen vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. Vom Fußballfeld bis hin zu industriellen Anwendungen und der Landwirtschaft: Die Technologie hat das Potenzial, zahlreiche Bereiche zu revolutionieren. Es bleibt spannend zu beobachten, wie sich diese Trends weiterentwickeln und welche neuen Innovationen auf uns zukommen. Bibliographie: - https://www.finanznachrichten.de/nachrichten-2024-07/62753053-mit-ki-auf-dem-fussballfeld-wie-kickende-roboter-die-technologie-voranbringen-397.htm - https://t3n.de/ - https://www.bosch.com/de/stories/kick-it-like-bosch/ - https://newstral.com/de/article/de/1255633791/mit-ki-auf-dem-fu%C3%9Fballfeld-wie-kickende-roboter-die-technologie-voranbringen - https://www.it-p.de/blog/fussball-ki/ - https://knowhow.distrelec.com/de/medizin-gesundheitswesen/wie-robotik-und-ki-die-welt-des-sports-praegen/ - https://www.medienmilch.de/ - https://www.mdr.de/nachrichten/thueringen/ost-thueringen/saale-orla/roboter-technik-ki-unkraut-pflanzen-feldarbeiter-100.html