Foosbar: un robot da calcio balilla autonomo che spara in modo quasi insostenibile

Lo sviluppatore adolescente Xander Naumenko ha costruito un robot da calcio chiamato Foosbar che può passare più velocemente, bloccare la palla più velocemente e tirare più velocemente di un essere umano che gioca a calcio. Naumenko si affida principalmente alla visione artificiale tramite telecamere a infrarossi per poter seguire meglio una palla appositamente preparata.

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Il progetto ha richiesto più di 500 ore di lavorazione artigianale. L’obiettivo di Naumenko era quello di costruire un robot da calcio balilla in grado di maneggiare la palla con la massima precisione e sensibilità possibile per superare al meglio un giocatore umano. Lo sviluppatore non si è preoccupato principalmente della velocità nei passaggi, nelle parate e nei tiri. Questo è successo quasi da solo.

Naumenko ha costruito il tavolo Krökel su un Tornado Kicker T-3000. Fornisce l’elevata precisione necessaria per i pezzi del gioco e per il campo di gioco. Ha automatizzato un lato del giocatore con un sistema a doppio attuatore in grado di spostare orizzontalmente le barre del portiere, del difensore, del centrocampista e dell’attaccante, oltre a ruotarle. Entrambi lavorano in modo indipendente e allo stesso tempo. Nomenko ha utilizzato due motori passo-passo Tecnic Clearpath: un 2331P-RLNA per ruotare e un 2310S-RLNA per spostare l’asta. Il vantaggio di questi motori è che sono reattivi, potenti e relativamente facili da controllare. Il movimento dell’asta è effettuato da una cinghia di trasmissione che muove un carrello sul quale è installato il motore di rotazione dell’asta.

I motori possono essere controllati tramite un tradizionale computer desktop tramite pannelli di controllo USB. Gli attuatori ricevono i comandi di movimento tramite un’interfaccia di programmazione dell’applicazione (API). Ciò consente un posizionamento preciso e rapido della colonna e quindi dei personaggi giocabili.

Tracciamento della palla tramite visione artificiale

Per poter tracciare la palla in qualsiasi momento, Norinco si affida a un gruppo di telecamere a infrarossi in grado di monitorare la palla da diverse angolazioni. In precedenza, lo sviluppatore aveva sperimentato una singola telecamera dall’alto e un campo di gioco trasparente dal basso. Tuttavia, entrambi i metodi risultano inaffidabili perché la palla non può essere sempre tracciata. Per seguire meglio la palla, la palla è dotata di uno speciale strato riflettente. Finché almeno due telecamere a infrarossi monitorano la palla, è possibile determinare la posizione esatta della palla sul campo.

Per poter giocare la palla in qualsiasi situazione di gioco, un robot da calcio balilla deve prima imparare alcune tattiche di gioco. Per fare ciò, il robot deve sapere se attaccare o difendere a seconda della posizione della palla. In modalità attacco, dovrebbe essere in grado di passare avanti e indietro tra le singole battute. La traversa dell’attaccante viene quindi utilizzata principalmente per tirare in porta. L’obiettivo nella modalità Attacco è far sì che i personaggi si posizionino nel modo più accurato possibile, piuttosto che sulla velocità.

Ma le cose vanno diversamente per quanto riguarda la difesa. Anche in questo caso i pezzi del gioco devono essere posizionati in posizioni precise per poter bloccare i tiri dell’attaccante, ma qui l’elevata velocità di reazione gioca un ruolo chiave.

L’alta qualità del biliardino T-3000 rende possibile un controllo preciso della palla, afferma Norinco nel video. In precedenza aveva provato il sistema utilizzando un tradizionale tavolo Krökel. Tuttavia, l’imprecisione di questa tabella non sempre permetteva al robot di passare con precisione.

Anche la velocità di reazione gioca un ruolo fondamentale quando si tira in porta: il robot muove le figure che giocano sul palo così velocemente che è difficile per un essere umano reagire.

Necessità di miglioramento

Durante il test iniziale del gioco sono comparsi alcuni problemi con il sistema. Ogni volta che la palla rimbalzava in modo caotico sul campo, il sistema robotico non era in grado di reagire abbastanza velocemente e il giocatore umano poteva trarne vantaggio. Anche il colore di marcatura della palla è scomparso nel corso della partita, il che significa che il sistema di visione artificiale non è sempre stato in grado di tracciare correttamente la palla.

Nel complesso, il robot Foosbar fa una bella figura quando si gioca a calcio balilla. Tuttavia, probabilmente non sarebbe in grado di competere con un giocatore professionista. Naumenko ha reso open source il bot Foosbar. Chiunque sia interessato può trovare istruzioni su GitHub.

(OLB)