Vergeet het reguliere voetbal! Voetbalrobots zijn wereldwijd in opkomst en zullen volgens de makers in 2050 het winnende team van het FIFA Wereld Kampioenschap voetbal (WK) gaan verslaan.

Op de Technische Universiteit (TU) Eindhoven werken studenten mee aan het project RoboCup. Dit internationale project stimuleert deelnemers om ieder jaar de robotica techniek te verbeteren en wel door de robots te laten voetballen. Jaarlijks wordt het WK robotvoetbal georganiseerd, waar tientallen landen aan meedoen. Ieder jaar worden de regels steeds moeilijker gemaakt zodat ieder land wordt gestimuleerd om de robots steeds ‘menselijker’ te laten voetballen. Uiteindelijk is het doel om in 2050 het winnende (menselijke) team van het WK met robots te verslaan.

De TURTLE voetbalrobot met daarachter de keeper, die de bal tegenhoudt met een beweegbaar rek. Foto gemaakt door Tech United.

Wereldkampioen
Nederland wordt vertegenwoordigd door Tech United, de makers van de TURTLEs (Tech United RoboCup Team Limited Edition). “Zes jaar geleden zijn we begonnen” vertelt Wouter Houtman, één van de teamleden aan Scientias.nl. “Sindsdien spelen we mee met het WK robotvoetbal”. Houtman en zijn team reizen de hele wereld over met hun voetbalrobots. “We hebben onder andere in Istanbul gespeeld en dit jaar gaan we naar Mexico. Op 18 juni vertrekken we, en hopelijk worden we dit jaar wel wereldkampioen!” Tech United is volgens Houtman een voorloper op het gebied van robottechniek maar de wereldtitel hebben ze nog niet te pakken gekregen. Ze zijn al vier jaar op rij tweede geworden. “We moeten oppassen voor Iran, China en Portugal, zij zijn heel erg goed.”

Autonoom
De robots spelen in teams van vijf op een tapijten voetbalveld van 18 bij 12 meter. Ze zijn geheel autonoom en er komt dus geen besturing aan te pas. De voetbalrobot weet precies waar de bal is, hoe hij die te pakken kan krijgen en vervolgens weg kan schieten naar een ander teamlid of in het doel om te scoren. Hij doet dit aan de hand van zijn geprogrammeerde rol: aanvaller, verdediger en keeper. De robots weten ook waar de tegenstander is en kunnen deze omzeilen om de bal niet te verliezen. “Onze robot, de TURTLE, heeft een ingebouwde camera die 360 graden kan zien, dus hij ziet alle hoeken van het veld. Hij rijdt op speciale wieltjes, waarmee hij om zijn eigen as kan draaien. De balbehandeling wordt gevormd door kleine wieltjes voorop de robot, hiermee dribbelt hij met de bal. En schieten doet hij met de schietlepel, deze schiet tegen de bal aan waarmee een lobje of vlak schot gemaakt kan worden.” vertelt Robin Soetens, de teamleider van het Middle Size team, de league waar de voetbalrobots in spelen. De ‘voetballers’ herkennen de bal, hun medespelers en tegenspelers door middel van kleur. Maar in de toekomst moet de robot vormen en objecten gaan herkennen en op gras kunnen spelen. “We zijn er al in geslaagd om de robots de doelen te laten herkennen. Eerst was het ene doel blauw en het ander geel, nu zijn beide wit. We hebben dit voor elkaar gekregen door middel van een kompas. Door het magnetisch veld onder de aarde weet de robot in welk doel hij moet schieten. Dit veld moet dan ook niet verstoord raken, want dan ontstaan er meteen problemen.” De robots kunnen zelfs de bal van elkaar afpakken. “Als de ene voetbalrobot met de bal voor zich uit rijdt kan een tegenstander de bal onderscheppen door deze vast te pakken met de balbehandeling. Maar zo makkelijk gaat dat niet: want de balbezitter zal de bal proberen terug te trekken. Het is dan een kwestie van wie de meeste kracht geeft.”


Tech United is alvast bezig met een nieuw prototype van de TURTLE, zodat deze in de toekomst ook op echt gras kan spelen. Een robot op zes poten zou een oplossing kunnen zijn.

Regels
De ieder jaar veranderende regels zorgen er voor dat teams hun robots steeds ‘menselijker’ laten voetballen. Uiteindelijk moeten de robots er in 2050 uitzien als een mens en met de beperkingen van een mens kunnen voetballen. “Zo moeten ze dan twee ogen hebben in plaats van de huidige camera. Het spel wordt realistischer: de robots kunnen dan alleen nog maar zien wat menselijke ogen ook zien,” zegt Sietens. Dit jaar is de belangrijkste nieuwe regel dat de robots de bal moeten pasen. Houtman: “Ze mogen niet meer van de ene kant naar de andere kant van het veld met de bal rijden. De robots doen dat nu terwijl ze bijna helemaal stil staan. In de toekomst willen we dat ze al rijdend de bal kunnen pasen.” Tech United heeft ook één van zijn winnende trucjes moeten opgeven. “We lieten de robot door de actieve balbehandeling achteruit rijden naar het doel en pas op het laatste moment omdraaien om vervolgens te scoren. De keeper kon de bal niet zien en hiermee hebben we een hoop wedstrijden gewonnen. Omdat wel meerdere teams dit door hadden is de regel dat er nog maximaal één meter naar achteren gereden mag worden.” Tijdens een potje robotvoetbal worden ook gele en rode kaarten uitgedeeld, net zoals bij echt voetbal. Gele kaarten worden meestal gegeven als de robots te agressief zijn geprogrammeerd of expres tegen elkaar opbotsen.

Zorgrobot Amigo, die veel technieken van de TURTLE heeft overgenomen. Foto gemaakt door Tech United.

Open source
Gezamenlijk hebben alle robotmakers ter wereld afgesproken informatie te delen in een soort van online robotdatabase. Daar worden dan hardware en software op gepubliceerd. De techniek die voortkomt uit het voetbalproject kan ook worden gebruikt voor bijvoorbeeld de bouw van zorg- en huishoudelijke robots. Zo heeft de zorgrobot Amigo van TU Eindhoven veel technieken van de TURTLE overgenomen.

Naast het WK robotvoetbal doet Tech United ook mee aan Europese toernooien. Afgelopen maand april hebben ze zelfs een eigen toernooi georganiseerd in Eindhoven: de Dutch Open. Het meest belangrijke dit aankomende WK is volgens Houtman dat de TURTLE goed gaat pasen. “Ze moeten echt gaan samenspelen: de bal naar elkaar overspelen en vrije ruimten opzoeken. Het pasen lukt al wel maar er gaat toch nog wel eens het een en ander mis. Het spel moet vlotter en dynamischer worden.” Bent u benieuwd hoe Nederland het gaat doen op het WK robotvoetbal? Op de website van Tech United kunt u de wedstrijden livestream volgen! Volgend jaar heeft u zelfs de kans om de voetbalrobots live in actie te zien want dan wordt het WK waarschijnlijk in Nederland gehouden.