ČÍSLO 5 HRAJE! HRAJE FOTBAL ROBOTŮ! neboli “věda hrou” 1/09
Jmenuji se číslo 5 a jsem robot. Jsem 5 cm vysoký a 8 cm široký. Vážím 495 g a jezdím rychlostí až 2.5 m/s. Jsem nejmladší z 5-ti členů fotbalového týmu VŠB-TUO. Pomáhám svým tvůrcům z Katedry měřicí a řídicí techniky ve vědě a výzkumu. Jsem zapojen do vědeckovýzkumného projektu „Strategické řízení s multiagenty“. Výsledky projektu se musí na něčem vyzkoušet. Jako vhodná byla vybrána aplikace „Fotbal robotů“. Vše začalo fi losofi ckou myšlenkou provádět výzkum nejnovějších technologií, algoritmů a metod z oblasti technické kybernetiky a prezentovat je populární formou mezi širokou veřejnost. Nejsledovanější a technicky velmi náročný je fotbal. Vznikla myšlenka zda dospějeme ve vývoji technologií sloužících člověku tak daleko, že bychom byli schopni hrát nebo i porazit lidský tým. Tuto myšlenku prezentoval a rozšířil profesor Jong-Hwan Kim, KR, Advanced Institute of Science and Technology a dnes po celém světě zejména na univerzitách profesoři, vědečtí pracovníci, doktorandi se snaží vyvíjet a soutěžit s roboty. Fotbalové utkání mezi roboty a lidmi je plánováno na rok 2050. Samozřejmě, že zápas by neměl skončit fi askem, tedy alespoň ze strany robotů. Z důvodu komplexnosti pohybu lidí na hřišti a hry samotné se na počátku výzkumu uskutečnilo rozdělení na soutěžní kategorie, ve kterých se vědci soustřeďují na vytvoření dokonalých určitých částí nebo funkcí robota.Po dokončení vývoje a dostatečném zdokonalení se tyto části spojí a doufejme, že tímto vznikne robot, který bude schopen hry. Výsledky vědecko-výzkumného snažení jsou již dnes plně využitelné v průmyslu: regulace motorů, řízení pohybu, bezdrátová komunikace, rozpoznání obrazu, strategické řízení a umělá inteligence. Tedy zpátky do současnosti. Jsem jedním z robotů, který umí hrát, nebo se alespoň snaží zahrát si fotbal proti robotům vyvinutých vědeckovýzkumnými týmy jiných univerzit. Kategorie, ve které soutěžím, je podporována a řízena mezinárodní fotbalovou asociací FIRA. Samozřejmě existují i jiné kategorie soutěží
robotů, ale ti vynikají v jiných disciplinách jako je vzpřímená chůze, pohyb rukou, kopy do míče. Toto jsou důležité a nepostradatelné
vlastnosti pro hru s lidmi, ale nejsou mojí silnou stránkou. Ve srovnání se mnou jsou prozatím zoufale pomalí a nepřesní. Já oproti
tomu jsem výjimečný ve vysoké rychlosti pohybu, rozpoznání herní situace a komplexní strategii hry. Navíc jsme se svými spoluhráči docela dobří tanečníci, kteří mají připraveno
několik tanečních vystoupení. Rozměry a některé parametry mého těla (šířka, délka, výška, …) jsou defi novány
s ohledem na to, aby hra se soupeřem byla rozhodnuta pouze podle kvality strategických algoritmů, podle rychlosti a přesnosti zpracování informací o průběhu hry na hřišti. Oproti tomu některé prvky a části (počet kol, hráblo pro míč, konstrukce, …) je možné modifi kovat a tím překvapit soupeře. Velikost hrací plochy je závislá na kategorii určené podle počtu hráčů
- robotů, pro hru 5 na 5 je 220x180 cm, pro hru 11 na 11 je 400x280 cm. A teď bych Vám rád popsal, jak to všechno funguje. Na hřiště seshora dohlíží velké oko (kamera posílající snímky s frekvencí 100
snímku za sekundu), ze kterého je aktuální průběh hry na hřišti rozpoznán (detekce míče, detekce barevných segmentů, detekce kombinací segmentů). Čtyři barevné segmenty mám nahoře na hlavě, aby se dalo poznat, že jsem to já a jakým směrem se chystám rozjet. Ve chvíli zpracování nového snímku, tedy když se trenér (programová aplikace na PC) dozví kde jsem já, mí spoluhráči, protihráči a míč na
hřišti strategicky rozhodne podle nacvičeného scénáře (obranná hra, útočná hra, rozestavení obrany a útoku, hra na míč), co máme dělat. Trenér zná jak je každý z nás silný, šikovný a rychlý (rozjezdy a dojezdy bez prokluzu, maximální akcelerace, predikování pohybu) a podle toho nám řekne, kam se přemístit a co provést, abychom úspěšně střelili gól soupeři
a zároveň se ubránili střelám soupeře. Při hře musí trenér zohlednit spoustu parametrů (vzdálenost hráče od míče, možnost přihrávky, vhodná pozice střelby) a rozpoznat silné a slabé stránky soupeře. Pravidla hry jsou téměř stejná jako u fotbalu hraného lidmi, takže součástí hry jsou penalty, rozehrávky, fauly aj. Popsaný postup hry se provádí bez jakéhokoliv zásahu člověka, tedy zcela autonomně s vytvořenou inteligencí systému. Já a mí spoluhráči se každoročně účastníme mistrovství Evropy (Slovensko 2007, Rakousko 2008, Švýcarsko 2008, Chorvatsko 2009) a jednou jsme byli i na mistrovství světa (USA 2007) ve fotbale robotů. Díky těmto soutěžím nejen reprezentujeme naší univerzitu, ale také přibližujeme vědu a výzkum veřejnosti. Kdyby jste si nás chtěli prohlédnout v pohybu, můžete přijít na každoročně konanou akci “Napájení sluncem“, která se koná vždy začátkem zimního semestru v nové tělocvičně v Porubě. A jaký je výhled mých tvůrců do budoucnosti?
Chtěli by mě vylepšit a vybavit výkonnějším mozkem, naplnit mozek novými vědomostmi, umístit oči přímo na mé tělo, rozšířit pokec se svými spoluhráči bez nudných příkazů od trenéra. Samozřejmě by moji tvůrci rádi dále využívali získaných vědeckovýzkumných zkušeností v dalších aplikacích pro průmysl, veřejnost a výuku.
Chtěl bych poděkovat těm, kteří mě vytvořili a věnovali spoustu času mému zdokonalování, jsou to vědeckovýzkumní pracovníci z fakulty
FEI z Katedry měřicí a řídicí techniky:
Jirka Kotzian – vedoucí projektového týmu a mechanik, navrhl elektroniku robota
Zdenda Macháček – vytvořil algoritmy pro pohyb, komunikaci robota a základní strategie Péťa Wágner – zdokonalil zpracování obrazu a pracuje na strategiích
Vilda Srovnal – komunikační technik zajistil komunikaci robotů a řídicího centra
Mezi další, co přispěli, nebo teprve budou pracovat na mém zdokonalení jsou:
Branko Babušiak – pomohl při návrhu nové konstrukce robota
Honza Kordas – zdokonaluje komunikaci robotů a řídícího centra
Viktor Michna – zajišťuje alternativní řízení robotů lidmi pomocí pákových ovladačů
Lukáš Skovajsa, Peťa Vojčiňák – taneční trenéři
Rád bych zmínil zakladatele výzkumu mé robotické osoby a mých spoluhráčů na FEI, kterým je Bohouš Horák – manažer shánějící peníze v rámci projektů a grantů.
Děkuji také vědeckovýzkumným pracovníkům z další kateder fakulty FEI, kteří nám výrazně pomohli, abychom byli schopni hrát Robotický fotbal.
Z Katedry aplikované matematiky:
Dalibor Lukáš – matematický mág vytvořil základ pro zpracování obrazu herní situace
Z Katedry informatiky:
Honza Kožaný – informační technik sestavil strukturu řídícího systému.
Jiří Kotzian, Zdeněk Macháček
Katedra měřicí a řídicí techniky FEI VŠB-TUO
robotů, ale ti vynikají v jiných disciplinách jako je vzpřímená chůze, pohyb rukou, kopy do míče. Toto jsou důležité a nepostradatelné
vlastnosti pro hru s lidmi, ale nejsou mojí silnou stránkou. Ve srovnání se mnou jsou prozatím zoufale pomalí a nepřesní. Já oproti
tomu jsem výjimečný ve vysoké rychlosti pohybu, rozpoznání herní situace a komplexní strategii hry. Navíc jsme se svými spoluhráči docela dobří tanečníci, kteří mají připraveno
několik tanečních vystoupení. Rozměry a některé parametry mého těla (šířka, délka, výška, …) jsou defi novány
s ohledem na to, aby hra se soupeřem byla rozhodnuta pouze podle kvality strategických algoritmů, podle rychlosti a přesnosti zpracování informací o průběhu hry na hřišti. Oproti tomu některé prvky a části (počet kol, hráblo pro míč, konstrukce, …) je možné modifi kovat a tím překvapit soupeře. Velikost hrací plochy je závislá na kategorii určené podle počtu hráčů
- robotů, pro hru 5 na 5 je 220x180 cm, pro hru 11 na 11 je 400x280 cm. A teď bych Vám rád popsal, jak to všechno funguje. Na hřiště seshora dohlíží velké oko (kamera posílající snímky s frekvencí 100
snímku za sekundu), ze kterého je aktuální průběh hry na hřišti rozpoznán (detekce míče, detekce barevných segmentů, detekce kombinací segmentů). Čtyři barevné segmenty mám nahoře na hlavě, aby se dalo poznat, že jsem to já a jakým směrem se chystám rozjet. Ve chvíli zpracování nového snímku, tedy když se trenér (programová aplikace na PC) dozví kde jsem já, mí spoluhráči, protihráči a míč na
hřišti strategicky rozhodne podle nacvičeného scénáře (obranná hra, útočná hra, rozestavení obrany a útoku, hra na míč), co máme dělat. Trenér zná jak je každý z nás silný, šikovný a rychlý (rozjezdy a dojezdy bez prokluzu, maximální akcelerace, predikování pohybu) a podle toho nám řekne, kam se přemístit a co provést, abychom úspěšně střelili gól soupeři
a zároveň se ubránili střelám soupeře. Při hře musí trenér zohlednit spoustu parametrů (vzdálenost hráče od míče, možnost přihrávky, vhodná pozice střelby) a rozpoznat silné a slabé stránky soupeře. Pravidla hry jsou téměř stejná jako u fotbalu hraného lidmi, takže součástí hry jsou penalty, rozehrávky, fauly aj. Popsaný postup hry se provádí bez jakéhokoliv zásahu člověka, tedy zcela autonomně s vytvořenou inteligencí systému. Já a mí spoluhráči se každoročně účastníme mistrovství Evropy (Slovensko 2007, Rakousko 2008, Švýcarsko 2008, Chorvatsko 2009) a jednou jsme byli i na mistrovství světa (USA 2007) ve fotbale robotů. Díky těmto soutěžím nejen reprezentujeme naší univerzitu, ale také přibližujeme vědu a výzkum veřejnosti. Kdyby jste si nás chtěli prohlédnout v pohybu, můžete přijít na každoročně konanou akci “Napájení sluncem“, která se koná vždy začátkem zimního semestru v nové tělocvičně v Porubě. A jaký je výhled mých tvůrců do budoucnosti?
Chtěli by mě vylepšit a vybavit výkonnějším mozkem, naplnit mozek novými vědomostmi, umístit oči přímo na mé tělo, rozšířit pokec se svými spoluhráči bez nudných příkazů od trenéra. Samozřejmě by moji tvůrci rádi dále využívali získaných vědeckovýzkumných zkušeností v dalších aplikacích pro průmysl, veřejnost a výuku.
Chtěl bych poděkovat těm, kteří mě vytvořili a věnovali spoustu času mému zdokonalování, jsou to vědeckovýzkumní pracovníci z fakulty
FEI z Katedry měřicí a řídicí techniky:
Jirka Kotzian – vedoucí projektového týmu a mechanik, navrhl elektroniku robota
Zdenda Macháček – vytvořil algoritmy pro pohyb, komunikaci robota a základní strategie Péťa Wágner – zdokonalil zpracování obrazu a pracuje na strategiích
Vilda Srovnal – komunikační technik zajistil komunikaci robotů a řídicího centra
Mezi další, co přispěli, nebo teprve budou pracovat na mém zdokonalení jsou:
Branko Babušiak – pomohl při návrhu nové konstrukce robota
Honza Kordas – zdokonaluje komunikaci robotů a řídícího centra
Viktor Michna – zajišťuje alternativní řízení robotů lidmi pomocí pákových ovladačů
Lukáš Skovajsa, Peťa Vojčiňák – taneční trenéři
Rád bych zmínil zakladatele výzkumu mé robotické osoby a mých spoluhráčů na FEI, kterým je Bohouš Horák – manažer shánějící peníze v rámci projektů a grantů.
Děkuji také vědeckovýzkumným pracovníkům z další kateder fakulty FEI, kteří nám výrazně pomohli, abychom byli schopni hrát Robotický fotbal.
Z Katedry aplikované matematiky:
Dalibor Lukáš – matematický mág vytvořil základ pro zpracování obrazu herní situace
Z Katedry informatiky:
Honza Kožaný – informační technik sestavil strukturu řídícího systému.
Jiří Kotzian, Zdeněk Macháček
Katedra měřicí a řídicí techniky FEI VŠB-TUO
Galerie
Přihlášení
Nepřihlášený
Aktuální číslo
