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28.04.2016

Wenn Roboter Ping Pong spielen

Hannover Messe: Omron zeigt Harmonie zwischen Mensch und Maschine

Ob der Gegner ein Erwachsener oder ein Kind ist – der Roboter spielt den Ball immer so zurück, dass der Gegner den Ball einfach treffen kann. (© Omron Electronics)

Den Tischtennisschläger zu bewegen war kein Problem. Das konnten die Ingenieure bei Omron ihrem Tischtennisroboter auf Grundlage von Berechnungen von Sensor und Controller sehr schnell beibringen. Allerdings traf er nie den Ball. Wenn ein Mensch mit einem anderen Menschen Tischtennis spielt, ist es ziemlich einfach, den Ball im Spiel zu halten. Aber es ist ein extrem hohes technologisches Niveau erforderlich, um das zu erreichen, wenn Mensch und Maschine gemeinsam spielen.

Der Ball, den der Spieler trifft, wird zunächst von einem Vision-Sensor des Roboters erfasst. Daraus wird errechnet, wie dieser Ball am besten zurückzuspielen wäre. Anschließend steuert der Controller den Roboter so, dass dieser den Ball gemäß der berechneten Daten trifft. Diese Steuerung ist äußert präzise, mit einer Auflösung von einer Tausendstel Sekunde. Die größte Schwierigkeit bestand für die Entwickler darin, herauszufinden, warum der Roboter den Ball nicht traf. Ob das Problem in der Berechnung der Schlagposition oder in der Abweichung von dem Zeitpunkt bestand, zu dem der Befehl zum Schlag gegeben wurde, war nicht klar. Es gab zudem eine Zeitverzögerung zwischen dem Befehl und der Bewegung des Roboters. Außerdem war der Ball die ganze Zeit über in Bewegung. Die Ursache eines Problems in einem Ablauf herauszufinden, bei dem es um eine Präzision von einer Tausendstel Sekunde geht, war eine immense Herausforderung.

Eine Maschine, die den menschlichen Spieler versteht

Das beeindruckendste Merkmal des Tischtennisroboters ist, dass er mit dem Menschen das gemeinsame Ziel verfolgt, den Ball im Spiel zu halten, und dass er Entscheidungen darüber berechnet, wie dieses gemeinsame Ziel zu erreichen ist. Dafür ist es wichtig, dass die Maschine die Bedingungen ›versteht‹, unter denen der menschliche Spieler spielt, und dass sie entsprechend handelt und den Menschen so unterstützt. Der Tischtennisroboter erkennt Stand- und Schlägerposition seines Gegenübers, um die Position des Balls dreidimensional zu analysieren und seine Flugbahn vorherzusagen. Anhand dieser Daten wird der Roboter bei hoher Geschwindigkeit mit hoher Präzision gesteuert. Weil diese separaten Operationen zuvor nicht mit der nötigen Präzision innerhalb einer Tausendstel Sekunde synchronisiert und gesteuert wurden, verfehlte der Roboter in seinen Anfängen immer den Ball. Dank der heutigen, präzisen Steuerung kann er nun einen langsamen Ball zu einem Gegner zurückspielen, der einen langsamen Ball schlägt. Wenn der Gegner einen schnelleren Ball schlägt, kann der Roboter einen schnelleren Ball zurückspielen. Ob der Gegner ein Erwachsener oder ein Kind ist, der Roboter spielt den Ball immer so zurück, dass der Gegner den Ball einfach treffen kann.

Auch wenn ein Spieler den Ball schlecht trifft und der Roboter diesen aufgrund der Flugbahn unmöglich zurückspielen kann, so ist er doch so programmiert, dass er seinen Arm in dem vergeblichen Versuch, den Ball doch noch zurückzuspielen, vollständig ausstreckt. Die Ingenieure bei Omron sind der Ansicht, dass die Integration dieser Kooperationsfunktion entscheidend dafür ist, dass die Maschine ein wirklich zuverlässiger und hilfreicher Partner für Menschen wird.

zusätzliche Links

Wollen Sie den Roboter Ping Pong spielen sehen? Dann klicken Sie hier: https://youtu.be/yOT8p5hKQR M

Unternehmensinformation

Omron Electronics GmbH

Elisabeth-Selbert-Str. 17
DE 40764 Langenfeld
Tel.: 02173 6800-0
Fax: 02173 6800-400

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