Humanoids vervangen rollende wereldkampioenen robotvoetbal van de TUE

Robots met een menselijk uiterlijk – humanoids – die kunnen winnen bij een potje voetbal tegen mensen, dat is het doel dat ontwikkelaars van de Technische universiteit Eindhoven (TUE) in 2050 hopen te bereiken. De eerste stap die richting op is inmiddels letterlijk gemaakt. De robots op wielen, waarmee de universiteit in de RoboCup Middle Size League (MSL) vorig jaar nog wereldkampioen robotvoetbal werd, verdwijnen de komende jaren naar de achtergrond terwijl de eerste modellen van robots met benen hun intrede doen.

Lopen en zien

Robots leren lopen is echter veel moeilijker dan robots op wieltjes laten rijden. Waar met wieltjes de balans bij elke beweging zo goed als gelijk blijft, moet een robot op benen zich constant aanpassen. Daardoor bewegen ze zich een stuk minder soepel voort dan hun gewielde voorgangers, om nog maar niet te spreken van de uitdagingen als zo’n robot met één been kracht moet zetten om tegen een bal aan te kunnen trappen.

Ook het zicht van de robots is een uitdaging bij de humanoids. De MSL-robots combineerden een 360-graden-camera met een camera die de hoogte in keek. De humanoids moeten echter zo menselijk mogelijk gemaakt worden. Zo horen zij te kijken vanuit twee ‘ogen’, net als mensen. Ondanks dat beperkte zicht moeten deze robots toch de belijning op het speelveld zien te herkennen. En waar menselijke voetballers intuïtief soms hele stukken lopen zonder direct de bal te zien, zullen ook humanoids ook niet altijd hun twee ogen op de bal kunnen houden als ze uiteindelijk mensen echt moeten kunnen verslaan.

Deze aanpassingen ten opzichte van de MSL-robots maakt dat de humanoids zowel qua hardware als qua software significant afwijken van hun voorgangers. De vertaling van het oude naar het nieuwe model robot is dus nog een flinke klus.

World humanoid robot games

De eerste humanoid-robots van het Tech United-team van de TUE hebben inmiddels meegedaan in kwalificatiewedstrijden bij de World Humanoid Robot Games in China, waar ze na drie wedstrijden al uitgeschakeld waren. Desondanks hebben deze wedstrijden de ontwerpers veel nuttige inzichten opgeleverd die ze meenemen naar Eindhoven om verder te sleutelen aan de humanoids.

Voor het team zal het wennen zijn om niet door de kwalificaties van het voetbaltoernooi te komen. De afgelopen jaren gingen ze er in de MSL acht keer met de titel vandoor. Toch zijn ze voornemens om uiterlijk 2027 die competitie definitief te verlaten en zich te richten op het humanoïde-ontwerp, om zo mee te kunnen blijven doen met de top van de robotontwerpers. Door de komende jaren vaker mee te doen met toernooien voor humanoids kunnen de ontwerpers van Tech United niet alleen meten waar ze staan ten opzichte van andere ontwerpers, maar krijgen ze ook spelenderwijs inzicht in hoe goed doorgevoerde verbeteringen werken en waar nog meer aan gesleuteld moet worden. Hierbij zijn ze bereid de krachten te bundelen met andere teams, zoals ze op het toernooi in China deden met Portugese onderzoekers rondom AI-gestuurde bewegingen.

Wedstrijdelement

De RoboCup bestaat al sinds 1997. Het competitieve karakter van deze wedstrijd heeft ongetwijfeld geholpen de ontwikkeling van robots op wieltjes te versnellen. Waar zij in ’97 nog moeite hadden met bewegen en het vinden van de bal, is dat gedeelte voor robots op wieltjes inmiddels bekende technologie en richt men zich tegenwoordig op het laten samenwerken van de robots.

De 2025-editie van de World Humanoid Robot Games in China was het eerste toernooi exclusief voor humanoids. Hier kunnen robots meedoen in meer dan alleen een potje voetbal. Zo zijn er ook wedstrijden in boksen, sorteren en schoonmaken. Zo krijgen teams die robots trainen voor verschillende toepassingen de kans om hun ontwerpen te laten zien.

Net zoals het team van Tech United zien deelnemers aan het toernooi de wedstrijden vooral als een kans om te zien wat hun robots kunnen en op welk gebied verbeteringen nodig zijn. De speelse wijze van de toernooien maakt de drempel om af en toe wat uit te proberen bovendien lager, wat uiteindelijk innovatie vooruit helpt.

Voordat de humanoids van de TUE toe zijn aan een wedstrijd tegen mensen, hebben ze echter nog een lange weg te gaan. Van soepel lopen naar rennen en schoppen, balcoördinatie, belijning herkennen en samenwerking zijn slechts een paar van de uitdagingen waar het team de komende jaren aan zal moeten werken. Genoeg te doen dus, tussen nu en 2050.

Wat de onderzoekers leren tijdens het optimaliseren van hun voetballende humanoids zal ongetwijfeld bijdragen aan de kennis en innovatie van humanoids en robotica in het algemeen. Denk aan exoskeletten die mensen helpen hun balans te houden, cobots die met coördinatie en precisie moeten samenwerken met mensen of zorgrobots die snel moeten kunnen reageren om patiënten te ondersteunen. En dat terwijl het leerproces gecombineerd wordt met een potje voetbal.