MIT entwickelt dribbelnden Roboter
Ein Roboterhund des MIT kann auf verschiedenen Untergründen einen Ball dribbeln. Möglich macht das verstärktes Lernen.
(Bild: Mike Grimmett / MIT CSAIL)
Ein Wissenschaftsteam des Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben einem vierbeinigen Roboter das Dribbeln eines Fußballs mittels verstärkten Lernens beigebracht. Der Dribblebot genannte Roboterhund kann sich an verschiedene Untergründe anpassen, um auf ihnen seine Dribbelkünste zu zeigen.
Der Roboterhund kann sich beim Dribbeln an Untergründe wie Rasen, Pflaster, Sand, Kies, Schlamm und Schnee anpassen. Die Wissenschaftler haben dem Roboter dazu in einer Simulation durch verstärktes Lernen beigebracht, wie er seine Beine anzusteuern hat, damit das gelingt. In der Simulation stellten die Forschenden dabei verschiedene physikalische Parameter ein, wie sie im Vorfeld der Robotik-Messe International Conference on Robotics and Automation 2023 (ICRA 2023) mitteilen. Ein detailliertes Paper dazu soll auf der Messe vorgestellt werden.
Simuliertes Dribbeln
Insgesamt viertausend Versionen des Roboters haben die Wissenschaftler in Echtzeit simuliert. Dabei fängt der Roboter an, mit dem Ball zu spielen, ohne zu wissen, wie er ihn dribbeln kann. Beim Ausprobieren wird der Roboter belohnt, wenn er sich richtig verhält, andernfalls erfolgt eine negative Verstärkung. Mit der Zeit erlernt der Roboter so, wie er seine Beine zu bewegen hat, um den Ball richtig zu spielen. Dazu mussten die Wissenschaftler eine "gute Belohnung" entwerfen, damit das Verstärkungslernen greifen kann und der Roboter später ein erfolgreiches Dribbling-Verhalten an den Tag legt. Nach Angaben der Wissenschaftler dauerte der Lernprozess in Echtzeit ein paar Tage, in einer normalen Simulation dauere das mehrere Hundert Tage, wie die Wissenschaftler schreiben.
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Die Forschenden haben dem Roboterhund auch noch eine Funktion eingebaut, mit der er sich von Stürzen wieder erholen, also aufstehen, kann. Nach einem Sturz setzt dann die Dribbelsteuerung erneut ein. Der Roboter kann so auf Störungen reagieren, die etwa durch das Gelände, in dem er sich bewegt, ausgelöst werden.
Hardwareseitig ist der Roboter mit einigen Sensoren wie Kameras am Kopf und am Körper ausgestattet, um seine Umgebung wahrnehmen und erspüren zu können. Nur so kann er seine Position "verstehen".
So wendig Dribbeln wie Fußballstar Lionel Messi gelingt Dribblebot jedoch noch nicht, wie das Video zeigt. Auch kann er den Ball nicht an Hängen oder auf Treppen bewegen. Das liegt daran, dass der Roboter die Geometrie des Geländes nicht wahrnehmen kann, sondern nur eine Schätzung durch den Materialkontakt, wie etwa Reibung, vornimmt. Auch haben die Forscher ihn nicht auf Treppen und Hänge trainiert. Der Roboter bleibt durch solche Störungen stecken.
Die Forscher wollen die Fähigkeiten von Dribblebot nun erweitern. Er soll Fortbewegung und Objektmanipulation in Zukunft kombinieren, um etwa mit seinen Gliedmaßen Objekte transportieren zu können.
(olb)