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Introducción a RoboCup

José Ignacio Núñez Varela

Universidad Autónoma de San Luis Potosí

jnunez@uaslp.mxjosenunezvarela.com

¿Qué es RoboCup?

• RoboCupes una iniciativa de educación e investigación internacional

• Objetivo:

• Proveer un problema estándar (fútbol)

• Evaluación y prueba sencilla

• Incrementar la investigación en I.A. y robótica

• Acontecimiento histórico

Meta deRoboCup

“Para mediados del siglo 21, un equipo de jugadores robot humanoides completamente autónomos deberán ganar un juego de fútbol, de acuerdo con las reglas oficiales de la FIFA, contra el ganador de la copa mundial de fútbol más reciente.”

The RoboCup Federation

¿Es Posible Alcanzar la Meta?

Primer avión - 1903 Viaje a la Luna - 1969

ENIAC - 1946 IBM Deep Blue - 1997

¿Es Posible Alcanzar la Meta?

• Más de 4,000 investigadores de más de 40 países se encuentran trabajando en diversos proyectos:

• Juegos internacionales

• Conferencias

• Talleres

• Programas educacionales

Ajedrez vs. RoboCup

DistribuidoCentralControl

No simbólicosSimbólicosSensores

IncompletaCompletaInformación

Tiempo realPor turnosCambio Estados

DinámicoEstáticoAmbiente

RoboCupAjedrez

Historia deRoboCup

• 1993:Estudio de factibilidad

• 1995:Anuncio oficial de RoboCup

• 1997:RoboCup-97; Nagoya, Japan

• 1998:RoboCup-98; Paris

• 1999:RoboCup-99; Stockholm

• 2000:RoboCup-2000; Melbourne

• 2001:RoboCup-2001; Seattle

• 2002:RoboCup-2002; Fukuoka/Busan

Historia deRoboCup

• 2003:RoboCup-2003; Padua

• 2004:RoboCup-2004; Lisbon

• 2005:RoboCup-2005; Osaka

• 2006:RoboCup-2006; Bremen

RoboCup-2007

http://www.robocup-us.org

RoboCup-2008:Suzhou, China

Dominios enRoboCup

• RoboCupSoccer

• RoboCupRescue

• RoboCupJunior

• RoboCup@Home

RoboCup Soccer

• El enfoque principal de las actividades de RoboCup es el fútbol competitivo

• Los juegos de fútbol son una manera excelente de intercambiar información técnica y científica

• El fútbol también sirve para entretener y educar al público

RoboCup Soccer

• RoboCupSoccerestá dividido en las siguientes ligas:

• Liga de Simulación

• Liga de Robots de Tamaño Pequeño (f-180)

• Liga de Robots de Tamaño Mediano (f-2000)

• Liga de Robots Cuadrúpedos

• Liga de Humanoides

Liga de Simulación

• Jugadores de software (agentes) con movimientos independendientes juegan fútbol en un campo virtual dentro de una computadora

• Los juegos son de 5 minutos por tiempo

Liga de Simulación

• Dentro de esta liga se encuentran 5 categorías:

• Simulación 2D

• Simulación 3D

• Desarrollo en 3D

• Implementación del Coach

• Exhibición de Comentaristas

Liga de Robots de Tamaño Pequeño

• Robots de no más de 18 cm de diámetro juegan con una pelota de golf naranja en equipos de máximo 5 robots en un campo del tamaño de una mesa de ping-pong

• La duración es de 10 minutos por tiempo

Liga de Robots de Tamaño Mediano

• Robots de no más de 50 cm de diámetro juegan en equipos de máximo 4 robots con una pelota de fútbol naranja en un campo de 12 x 8 metros

Liga de Robots Cuadrúpedos

• Equipos de 4 robots AIBO (de Sony) juegan fútbol en un campo de 3 x 5 metros

Liga Humanoide

• Esta liga se introdujo en el 2002

• Robots humanoides bípedos autónomos juegan penalties y juegos de "1 vs. 1", " 2 vs. 2"

• También se hacen competencias de categoría libre

Liga Humanoide

• Video Humboldt

• Video BreDoBrothers

• Video Osaka Team

RoboCup Rescue

• Su objetivo es promover la investigación y desarrollo en el dominio del rescate de desastres

• RoboCupRescuese divide en dos ligas:

• Liga de Robots de Rescate

• Liga de Simulación de Rescate

RoboCup Rescue

• Involucra un gran número de robots heterogéneos en un ambiente hostil

• Coordinación y trabajo de equipos multi-agente

• Agentes robots para búsqueda y rescate

• Infraestructura de la información

• Asistentes personales digitales (PDA’s)

• Sistemas de soporte a decisiones

• Bases de evaluación para estrategias de rescate

Liga de Simulación de Rescate

• Se evalúa al equipo con la mejor estrategia de rescate

• Simulación de un ambiente de desastre urbano genérico

Liga de Robots de Rescate

• Utilizando sitios duplicados de desastres reales, un equipo de múltiples robots (autónomos o tele-operados) compiten en velocidad y fidelidad en misiones de búsqueda y rescate

RoboCup@Home

• Se enfoca en aplicaciones del mundo real e interacción humano-computadora con robots autónomos

• El objetivo es promover el desarrollo de robots que ayuden en nuestra vida diaria

• El ambiente de trabajo involucra la cocina, la sala y otras habitaciones de una casa

RoboCup@Home

• La primera demostración fue en Bremen

RoboCup Junior

• RoboCupJuniores una iniciativa educacional orientada a proyectos que patrocina eventos locales, regionales e internacionales para estudiantes jóvenes

• Está diseñada para introducir RoboCup a estudiantes de primaria y secundaria, así como de licenciatura que no tienen los recursos para involucrarse en las otras ligas

RoboCup Junior

• RoboCupJuniorse divide en:

• Desafío de Fútbol

• Desafío de Baile

• Desafío de Rescate

Desafío de Fútbol

• Equipos de 1 o 2 robots preprogramados

• Juegos de 10 minutos por tiempo

• Se utiliza una pelota infrarroja

• El campo es de un tono gris

Desafío de Baile

• Los robots con la mejor secuencia de baile, de dos minutos de duración, ganan

• Se compite en creatividad y coreografía

Desafío de Rescate

• Se compite para ver que robot es el primero en rescatar víctimas de escenarios de desastre artificiales

Tecnologías deRoboCup• Sistemas Multi-Agentes

• Comunicación y Atención Conjunta

• Robótica en Red / Robótica Ubicua

• Reconocimiento de Ambientes en Tiempo Real / Planeación / Predicción / Sistemas de Generación de Acciones

• Desarrollo de Hardware/Software para Visión en Tiempo Real

• Control y Generación de Comportamiento de Humanoides

Tecnologías deRoboCup

• Aprendizaje / Desarrollo / Computación Evolutiva para Robots

• Asociación de Información de Múltiples Sensores

• Sistemas de Acción para Apoyo a Rescates de Larga Escala

• Kits de Robots para Educación y Entretenimiento

• Simulador de Super Precisión de Cambio Ambiental en 3D y Tiempo Real

Video RoboCup 2005 – Osaka, Japón

RoboCup Soccer Server

• La liga de simulación fue la primera competencia formal

• Es muy atractiva y popular porque no requiere usar robots reales

• Nos podemos enfocar en problemas que no requieren el conocimiento de mecánica, electrónica, etc.

• Comunicación Cliente/Servidor vía UDP/IP

• Múltiples lenguajes pueden usarse (C++, Java, etc.)

• Puede ejecutarse en la misma máquina o en red

• Los clientes no se pueden comunicar entre ellos

• Los monitores se usan para visualizar la simulación

• Los entrenadores son opcionales y son una guía para los jugadores

Servidor Cliente

Entrada sensorial

Comandos de salida

Estrategia de Toma de Decisiones

• Entrada sensorial:

• Hear (instantáneamente)

• See (150 ms)

• Sense_body (100 ms)

• Mensaje para escuchar:

(hear Time Sender “Message”)

• Sólo se escucha en un cierto rango

• Un mensaje enviado cada ciclo

• Mensaje para ver:

(see Time ObjName Distance Direction DistChange DirChange BodyDir NeckDir)

• Mensaje para sentir:(sense body Time

(view_mode ViewQuality ViewWidth)(stamina Stamina Effort)

(speed AmountOfSpeed DirectionOfSpeed)

(neck_angle NeckAngle)(kick KickCount)(dash DashCount)

(turn TurnCount)(say SayCount)(turn_neck TurnNeckCount)

(catch CatchCount)(move MoveCount)

(change_view ChangeViewCount))

• Comandos de acciones:

• Árbitro:

• Árbitro automático (no para algunas jugadas)

• Controla las formas de juego durante el partido

• Entrenador:

• Entrenador Offline (entrenar)

• Entrenador Online (Analiza el partido al momento de jugar)

• Enfoques:

• Redes neuronales

• Comportamiento codificado

• Comportamiento en scripts

• Aprendizaje por capas

• Programación genética

Referencias

http://www.robocup.org

http://sserver.sourceforge.net

Información Personal

jnunez@uaslp.mx

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