Fußball, das sind Freude und Leid gleichermaßen. Vergeigte Chancen, Motivationsschwächen, Unkonzentriertheit - Gründe, mit den Spielern der Lieblingsmannschaft zu hadern, gibt es leider allzu oft. Könnte man sich doch seine Fußballer selber backen!

Das geht nicht? Und ob das geht!

Wir bieten Ihnen an, in den kommenden Monaten zusammen mit uns einen eigenen Fußballspieler zu bauen, genauer: einen Fußball spielenden Roboter. Einen, der aus Metall, Gummi, Schaltkreisen, Leiterplatten sowie aus allerhand Utensilien des Alltags bestehen wird. Dazu müssen Sie kein Experte sein, kein Krösus und auch nicht jemand, der seine ganze Freizeit mit dem Lötkolben verbringt. Versprochen!

Die Idee für kickende Roboter kam drei japanischen Robotikern, Minoru Asada, Yasuo Kuniyoshi und Hiroaki Kitano, im Jahre 1993. In den folgenden Jahren wurde das Konzept der Robot World Cup Initiative - kurz "RoboCup" - entwickelt. Anfangs wurde auch über Alternativen wie Baseball oder Volleyball nachgedacht. "Aber diese Spiele sind viel weniger dynamisch als Fußball", sagt Hiroaki Kitano, Gründungspräsident der International RoboCup Federation. "Beim Volleyball sind die beiden Teams durch das Netz klar voneinander getrennt. Ähnlich ist es bei American Football und Rugby, wo es ebenfalls eine klare Unterscheidung von Angreifern und Verteidigern gibt. So blieb am Ende Fußball übrig als die beste Alternative. Das Spiel ist sehr dynamisch, erfordert einen hohen Grad an Teamwork und zielt nicht darauf ab, den Gegner zu verletzen."

Anzeige:

Seit 1997 wird auf Rädern, künstlichen Beinen oder in Computersimulationen gekickt. Die Fußball spielenden Roboter ermitteln alljährlich in fünf Spielklassen den Weltmeister; im Jahr 2006 findet der Robot World Cup in Bremen statt, parallel zur FIFA Weltmeisterschaft. Jedes Jahr strömen immer mehr Zuschauer in die Arenen. In Osaka 2005 waren es weit über 200.000 Fans, die sich das Spektakel nicht entgehen lassen wollten. Neben diesen Wettkämpfen richtet der Robo-Cup jährlich Konferenzen aus und unterstützt die universitäre Lehre.

Damit die Vision eines dem Menschen ähnlichen Roboterteams Wirklichkeit werden kann, sind Forschungsanstrengungen in unterschiedlichen Disziplinen notwendig - Materialwissenschaften, Antriebstechnik, Energietechnik, Sensorik, Informatik. In dem wissenschaftlichen begleitenden Teil unseres Roboterprojekts werden wir zeigen, wie sich Anstrengungen auf so unterschiedlichen Gebieten auf ein gemeinsames Ziel konzentrieren lassen. Das soll aber nicht Ihre Sorge sein. Doch immerhin können Sie, wenn Sie mitmachen, von den Erkenntnissen auf allen diesen Gebieten erfahren.

Die Initiative gliedert sich in vier Bereiche RoboCupSoccer, RoboCupRescue, RoboCup@Home und RoboCupJunior [1].

Es ist das Ziel des RoboCup, bis zum Jahr 2050 eine Mannschaft humanoider Roboter zu entwickeln, die den dann amtierenden menschlichen Weltmeister nach den Regeln der FIFA besiegen kann [3]. Wie in jeder Forschungsanstrengung geht es zum einen darum, die Natur besser zu verstehen - hier das Wesen von "Intelligenz" und "Autonomie". Außerdem geht es um die Konstruktion von Maschinen, die uns eine Vielzahl von unliebsamen Tätigkeiten im Alltag abnehmen könnten.

Ob das futuristisch anmutende Ziel zu erreichen ist? Das lässt sich schwer voraussagen. Sollte es nicht gelingen, werden wir zumindest die Gründe dafür besser verstehen.

Eine Parallele lässt sich zum Schachspielen ziehen, das lange Zeit das Testfeld für die Entwicklung intelligenter Programme war. Das anfängliche Scheitern der Computer galt über viele Jahre als Zeichen der Überlegenheit des menschlichen Geistes. Der Sieg des Computers Deep Blue über den Schachweltmeister Kasparov im Jahr 1997 war dann Triumph und Niederlage zugleich. Ein Mensch wurde besiegt - aber durch eine Maschine, die der menschliche Geist geschaffen hatte [4]. Allerdings kann der Sieg der Maschine mit dem Argument relativiert werden, dass der Computer nicht im herkömmlichen Sinne Schach spielte, sondern dank seiner schnellen, stupiden Rechenleistung nichts weiter als Abschätzungen der bestehenden Möglichkeiten vornahm, bar jeder spielerischen Kreativität. Andere Forschungsvorhaben auf dem Gebiet der Künstlichen Intelligenz (KI) waren demgegenüber längst nicht so erfolgreich, wenn es zum Beispiel um alltägliche Dinge wie das Erfassen der Umwelt ging. Hier ist man noch meilenweit von einem Erfolg entfernt, da schon kleine Kinder viel leistungsfähiger sind, als die besten künstlichen Systeme.

Und deshalb die Idee, Fußball zu spielen [2]. Reine Rechenleistung genügt dafür nicht.

Allerdings sind die Fußball spielenden Roboter mittlerweile mehr als nur eine Idee. Es existieren schon einige Erfahrungen. Deshalb können wir Sie einladen: Lassen Sie uns in einem regelmäßigen Zyklus den Weg gemeinsam beschreiten - ohne dass Sie sich jemals mit Mechanik, Elektronik und Programmierung beschäftigt haben müssen. Wir werden Stück für Stück vorgehen; das erlaubt es Ihnen, jederzeit aus dem Projekt auszusteigen, ohne dass bei Ihnen das Gefühl aufkommen muss, etwas Unfertiges auf dem Schreibtisch stehen zu haben. Mit jedem neuem Schritt lernen Sie ein wenig über die Grundvoraussetzungen (Mechanik, Elektronik, Programmierung), um dann nach und nach tiefer in die Welt der Künstlichen Intelligenz einzutauchen.

Mit wenigen Handgriffen werden Sie die rechteckige Grundform des Roboters mittels Metallbauteilen, einem ersten Controllerboard und zwei Motoren montiert haben, um sodann mittels weniger Programmzeilen ihren Roboter durch die Gegend flitzen zu lassen. Danach müssen wir lernen, die Motoren anzusteuern, die Daten der Sensoren (der Sinnesorgane) auszuwerten und das Zusammenspiel von Aktuatoren (das sind sozusagen die Gliedmaßen) und Sensoren festzulegen - ist das erreicht, steht einem Fußballspiel bereits nichts mehr entgegen.

Die Konstruktion des Roboters ist robust und solide, daher bildet dieser eine flexible Plattform für die Verwirklichung eigener Ideen. Der stattliche Preis von ca. 600 Euro im Endausbau sollte Sie nicht abschrecken, denn wir werden Ihnen zahlreiche Möglichkeiten aufzeigen, wie Sie mit deutlich weniger finanziellen Mitteln ebenso ans Ziel kommen.

In einer späteren Ausbaustufe werden wir das bisher eingesetzte Equipment auf einer so genanten "Omnidrive-Plattform" unterbringen, welche uns eine bessere Manövrierfähigkeit bietet. Außerdem werden wir unseren RoboSoccer noch mit einem "Dribbler" versehen, damit er den Ball besser führen kann.

Anzeige:

Die jeweils benötigten Module können Sie bequem über den Projektlieferanten qfix erhalten, die benötigte Programmiersoftware steht auf der ZEIT - Projektpage zum herunterladen bereit.

Eine projektbegleitende Dokumentation (Begriffsglossar, RoboSoccer Bibliothek) wird nach und nach mit dem Erscheinen der Beiträge entstehen. Anregungen, Erweiterungsvorschläge und Programmideen werden wir gern aufgreifen, um sie in unsere Artikel einfließen zu lassen, oder wir stellen diese auf die ZEIT - Projektpage. Für Diskussion über den Roboter stehen ein Leserforum sowie ein FAQ bereit. Appetit bekommen?

Dann lesen Sie unseren Artikel über den Aufbau des Roboters .

Literatur
[1] RoboCup Wettbewerbe: www.robocup2006.org
[2] Hans-Dieter Burkhard (2003): Autonome Agenten und Roboter In: Thomas Christaller, Josef Wehner (Hrsg.): Autonome Maschinen. Wiesbaden: Westdeutscher Verlag
[3] Hans-Dieter Burkhard, Hans-Arthur Marsiske (2003): Endspiel 2050. Hannover: Verlag Heinz Heise
[4] George B. Dyson (1997): Darwin among the Machines: The evolution of Global Intelligence. Boston: Addison-Wesley