Reaktion in einer Millisekunde

Reaktion in einer Millisekunde

Empathischer
Pingpong-Roboter

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 gleiche zu erreichen, wenn Mensch und Maschine gemeinsam spielen. Dass diese Herausforderung dennoch lösbar ist, zeigt eine außergewöhnliche Applikation auf der Hannover Messe.
Schon bald nachdem die Ingenieure bei Omron mit der Entwicklung eines Tischtennisroboters begonnen hatten, konnten sie ihn zwar dazu bringen, den Tischtennisschläger aufgrund der Berechnungen von Sensor und Controller zu bewegen. Aber so oft sie es auch versuchten, der Roboter traf den Ball nie und konnte ihn nicht zum Gegner zurückschlagen. Entwicklungsingenieur Yoshiya Shibata erinnert sich daran, dass es anfangs darin durchaus Schwierigkeiten dabei gab, herauszufinden, warum der Roboter den Ball nicht traf: „Wir konnten nicht feststellen, ob das Problem in der Berechnung der Schlagposition oder in der Abweichung von dem Zeitpunkt bestand, zu dem der Befehl zum Schlag gegeben wurde.“ Mittlerweile ist die Herausforderung gelöst – Mensch und Maschine können gemeinsam spielen. Ein Vision-Sensor erfasst dabei wie der jeweilige Ball am besten zurückzuspielen wäre. Anschließend steuert der Controller den Roboter so, dass dieser den Ball gemäß der berechneten Daten trifft. Die Steuerung mit einer Auflösung von einer Millisekunde ist äußert präzise.

Maschine versteht den menschlichen Spieler

Ein beeindruckendes 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 großer Geschwindigkeit mit hoher Präzision gesteuert. Weil diese separaten Operationen zuvor nicht mit der nötigen Präzision innerhalb einer Millisekunde synchronisiert und gesteuert wurden, verfehlte der Roboter in seinen Anfängen immer den Ball. Aufgrund der heutigen, hochpräzisen Steuerung kann er nun einen langsamen Ball zu einem Gegner zurückspielen, der einen langsamen Ball schlägt. Wenn der Gegner einen schnelleren Ball schlägt, schlägt der Roboter ebenfalls einen schnellen Ball zurück. Aber egal 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.

Schlecht geschlagene Bälle nicht ignorieren

„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. Denn es wäre ja ziemlich unsportlich, wenn der Roboter einen schlecht geschlagenen Ball des Gegners einfach ignorieren würde“, fährt Shibata fort. 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. Shibata resümiert: „Wir wollen die Vorzüge fortschrittlicher Technologie für mehr Menschen verfügbar machen, indem wir die Maschinen den Menschen näher bringen.

Omron Electronics GmbH
www.omron.de

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