'Robot 3 is de Messi van ons team'

Ergens onderin het faculteitsgebouw voor Werktuigbouwkunde van de Technische Universiteit Eindhoven zitten ze verstopt: het Tech United robotvoetbalteam. Het telt 26 mensen waaronder één vrouw en 5 robots. Samen hebben zij in 2012 de wereldkampioenschappen robotvoetbal gewonnen in Mexico: een samenspel van slimme techniek, software en hardware bedacht door mensen en uitgevoerd door robots. De voetballers reiken niet veel verder dan je bovenbeen, maar het zijn kleine kunstenaars met de bal.

Dit jaar valt de World Cup in eigen stad te winnen. Daarom werkt het team op volle toeren om de concurrentie opnieuw van het veld te vegen. Daarvoor hebben ze een testveld tot hun beschikking. Het ziet eruit als een gewoon voetbalveld, hetzelfde groen met witte lijnen, maar dan wat kleiner en met een glad vloeroppervlak. Het veld doet ook dienst als kantoor en lab. Een aantal studenten werkt gestaag aan de robotsoftware achter een paar bureaus die er staan. “Trainen gaat anders dan je zou denken. Veel doen we met een simulator op de computer. Zo test je hoe de robots reageren in bepaalde situaties. Als er iets niet klopt, kun je wat in de programmering wijzigen”, legt teamcaptain Robin Soetens uit. Hij klapt zijn laptop open en laat zien hoe dat werkt. Op het scherm zie je een voetbalveldje. Hij schakelt twee robotjes in. "Ik laat ze nu een vrije trap nemen." Hij drukt op een knop en de robotjes op het scherm gaan hun eigen leven leiden. Een pixelpuntje wordt over en weer getrapt.

“We hebben vijf robots, dus we oefenen ook wel eens twee tegen twee. Maar het echte trainen gebeurt toch tijdens een competitie, met echte tegenstanders.” En dat gebeurt jaarlijks maar één keer. Voorafgaand aan het WK kiest het team uit Eindhoven een Europees toernooi uit om te oefenen. Dit jaar was dat in Lissabon, waar ze overigens glansrijk wonnen. Een spannend moment, want dan zien ze pas echt hoe ver de nieuwe ontwikkelingen van concurrerende teams zijn gekomen. De RoboCup is helemaal open source. Om zich te kwalificeren moeten de deelnemers dus al hun kaarten vooraf op tafel leggen.

“Aan het begin van het jaar zetten we alles online, tot en met de CAD-tekeningen aan toe”, vertelt Soetens. “Andere teams kunnen daarmee letterlijk onze robot nabouwen. Het wordt alleen wel een dure grap.” Hij rekent voor dat een team 25 duizend euro per robot moet betalen om zo’n voetbalwonder in elkaar te zetten. “Gelukkig krijgen we sponsoring van bedrijven, geven we betaalde demonstraties en worden we natuurlijk gesteund door de TU/e.”

“Veel mensen denken dat wij de robots vanaf een afstandje besturen. Dan geven we een demonstratie en dan vragen ze: waar heb je de joystick? Maar de robots doen het helemaal zelf. We hoeven ze alleen maar aan te zetten.” Dat maakt dat het voor de teamleden zelf ook een kwestie is van langs de lijn zitten en kijken. “Het zijn vaak écht spannende wedstrijden. Je gaat ze gewoon zitten aanmoedigen, ook al juich je voor een stuk ijzer”, zegt Soetens. “’Schieten dan! Schieten!’ wordt er dan geroepen”, lacht hij. “Je krijgt toch een soort band met ze."

Ook al heten ze gewoon robot 1 tot en met 5, het urenlange bouwen, testen en werken aan de freesbank doet toch iets met de teamcaptain. “Maar het is niet zó erg hoor. Als ze kapot zijn, slopen we de oude modellen gewoon uit elkaar om onderdelen opnieuw te gebruiken.”

Botsen is geel

Sinds 2005 werken studenten, docenten en afgestudeerde TU’ers aan het robotteam. “De ontwikkeling gaat hard, juist doordat het open source is. Dat dwingt je ertoe om elk jaar met vernieuwingen te komen. Dat is ook het doel: de RoboCup is ervoor bedoeld om ontwikkelingen in de robotica sneller te doen verlopen. Zodat de technieken die we bedenken toegepast kunnen worden, bijvoorbeeld in zorgrobots.” Het verschil met vijf jaar geleden is enorm. Soetens: “Als je nu naar filmpjes van toen kijkt, zie je ze vooral wat over en weer pingelen en één robot helemaal van de ene naar de andere kant van het veld gaan om te scoren. Nu zijn de robots veel geavanceerder en spelen ze strategischer.”

Via een wifi-netwerk communiceren de botjes zo’n dertig keer per seconde met elkaar. Ze kijken letterlijk 360 graden in het rond met hun omnivisie-camera. Daarmee bestrijken ze een straal van zes meter gezichtsveld om hen heen. Op een veld van 12 bij 18 meter, verliezen ze de bal dus soms ook uit het oog. Door met elkaar te communiceren, kunnen ze echter toch op elkaar rekenen. Hun ‘oog’ herkent de lijnen van het veld en weet dat zwarte objecten obstakels zijn waar ze niet tegenaan mogen knallen. Botsen ze toch tegen een tegenstander op, dan krijgen ze gewoon eerst een gele en bij herhaling een rode kaart. Die wordt overigens gewoon door een menselijke scheids uitgedeeld. De robotjes weten dan zelf dat ze van het veld moeten. Met hun drie wielen die in een driehoeksverhouding ten opzichte van elkaar zijn gepositioneerd, kunnen ze om hun eigen as draaien en vanuit stilstaande positie in alle richtingen wegrijden.

De robots lezen hun sensoren duizend keer per seconde uit. Zo controleren ze of ze de bal nog goed voor zich in de armpjes hebben. Waar nodig sturen ze bij. Schoppen doen ze met een soort pin. Die schiet de bal behoorlijk hard weg: in een slow motion filmpje is te zien hoe het ‘schietbeen’ ongeveer vijf centimeter in de bal verdwijnt voordat het wegspringt. Schieten kunnen ze dus wel. “Vooral robot 3, die heeft al een paar hele mooie goals gemaakt. De Messi van ons team”, zegt Soetens trots. ‘Thuis’ op de TU oefenen ze op een levensgrote goal, maar schieten ze de ballen ook moeiteloos door een nauw gat heen. “Bij demonstraties laten we zien dat de robots daar beter in zijn dan mensen”, zegt Soetens. Komt er een moment dat voetbalrobots menselijke voetballers helemaal voorbij hollen? “Het klinkt heel ambitieus, maar als je ziet hoe hard het vooruit gaat, denk ik dat het mogelijk is.”

Dit artikel is verschenen in Bright magazine #52. Je kunt je hier abonneren op Bright, of het nummer los kopen in de Bright Store.