Badminton-Roboter: Vierbeiniger ANYmal-D spielt Badminton mit Menschen

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Ein Ingenieursteam der Eidgenössisch Technischen Hochschule Zürich (ETH Zürich) hat einen vierbeinigen ANYmal-Roboter entwickelt, der Badminton mit einem Menschen spielen kann. Die Forscher setzen Verstärkendes Lernen ein, um dem ANYmal-D genannten Roboter die nötige Verfolgung des Federballs zu ermöglichen und Voraussagen über den Flug machen zu können.

Badminton ist ein schnelles Spiel, das eine schnelle Federballerkennung, Flugbahnvorausberechnung und geschickte Schlägerführung sowie Beinarbeit voraussetzt. Nur so ist es möglich, den Ball über das Netz an die gewünschte Position im Spielfeld zu schlagen, um den Gegner auszutricksen.

Die Forscher nutzen einen vorhandenen ANYmal-Roboter, der an der ETH Zürich entwickelt und für das Badminton-Spiel erweitert wurde, wie aus der Studie "Learning coordinated badminton skills for legged manipulators" zu entnehmen ist, die in Science Robotics veröffentlicht wurde. Die Forscher spendierten dem Roboter eine Stereokamera sowie einen dynamischen Roboterarm, der über mehrere Gelenke verfügt und den Badminton-Schläger in sämtliche Positionen bewegen kann.

Die Ansteuerung und Koordination des Roboters der Bein- und Schlagarbeit erfolgt auf Grundlage eines auf Verstärkenden Lernens basierenden Controllers. Die Wissenschaftler implementierten dazu ein "Perception Noise Model". Ein Modell, welches die von der Stereokamera gelieferten Live-Daten mit einer Trainingsdatenbank abgleicht, die zuvor mittels virtueller Simulationen erstellt wurde.

Schlagfreudiger Roboter

Der Roboter kann so menschenähnliche Badminton-Schläge und -Bewegungen ausführen. Dazu gehört nicht nur eine korrekte Schlagführung, sondern gehören auch Bewegungen wie etwa das Neigen des Roboterkörpers, um die Flugbahn des Federballs mit der Kamera besser verfolgen zu können.

Die Forscher testeten den Roboter in der Praxis beim Badminton-Spiel mit Menschen. Der Roboter war in der Lage, den Federball aus vielen Positionen zurückzuspielen. Den Angaben der ETH-Wissenschaftler zufolge konnten bis zu zehn aufeinanderfolgende Schlagwechsel durchgeführt werden.

(olb)