In 300 ms unten in der Ecke: Wie ein Roboter-Torwart (fast) jeden Elfer hält Robokeeper: Der schnelle Held im Elfmeterschießen

In 300 ms unten in der Ecke: Wie ein Roboter-Torwart (fast) jeden Elfer hält

Robokeeper: Der schnelle Held im Elfmeterschießen

Anzeige

Bei der Fußball-WM in Russland entscheidet eine Mischung aus Nervenstärke, Glück und Können die Elfmeterschießen. Im Projekt Robokeeper haben Forschger des Fraunhofer IML das Thema dagegen rein technisch gelöst. Der Robokeeper ist der vermutlich schnellste Torwart der Welt – auch dank Bildverarbeitungstechnik von Stemmer Imaging.

Der Robokeeper, eine Entwicklung des Fraunhofer-Instituts für Materialfluss und Logistik (IML) in Dortmund, geht in den meisten Fällen als Sieger vom Platz, wenn Fußballer aller Leistungsniveaus versuchen, das Runde an ihm vorbei ins Eckige zu befördern. Sogar Topstars wie Messi, Neymar und viele andere haben bereits versucht, den Roboter-Torhüter beim Strafstoß zu bezwingen – und haben ihre Duelle in der Regel verloren. Denn das technischene System des Robokeeper ist für höchste Anforderungen ausgelegt.

Thomas Albrecht, wissenschaftlicher Mitarbeiter beim Fraunhofer IML und Projektleiter der Robokeeper-Entwicklung: „Ziel der Entwicklung war es, die Bälle auch dann noch sicher zu halten, wenn sie mit einer Geschwindigkeit von 100 km/h flach in die rechte oder linke untere Torecke geschossen werden. Das entspricht der maximalen Entfernung für den Torwart, der beim Schuss aufrecht in der Tormitte steht.“ Die reine Flugzeit des Balles beträgt bei dieser Geschwindigkeit circa 360 ms. „In dieser Zeit muss die voraussichtliche Flugbahn und der Eintreffpunkt des Balls in der Torebene extrapoliert werden und die komplette Bewegung des Torwarts inklusive aller Beschleunigungs- und Abbremsvorgänge des Motors abgeschlossen sein, um einen Treffer zu verhindern“, so Albrecht.

Daher setzten die Entwickler des Fraunhofer IML auf ein schnelles Bildverarbeitungssystem, das dem Robokeeper als Augen dient. Zwei Farb-Flächenkameras vom Typ Prosilica GC655C von Allied Vision mit Gigabit-Ethernet-Schnittstelle und einer Auflösung von 659 x 493 Bildpunkten sind dabei seitlich oberhalb des Tores angebracht, nehmen den Ball ins Visier und verfolgen dessen Flugbahn. Sie liefern jeweils bis zu 90 Bilder pro Sekunde, die im Anschluss von einer Bildverarbeitungssoftware auf einem Dual Core Prozessor-System von Kontron ausgewertet werden. Nach der Auswertung von drei aufeinanderfolgenden Bildern, in denen eine Bewegung des Balls in Richtung Tor erkannt wird, werden die ersten Daten zur Motorsteuerung übermittelt, die für die Bewegung des Robokeepers verantwortlich ist und den Torhüter korrekt positioniert.

Auf Basis dieser Berechnungen und mit Hilfe eines Hochleistungsmotors benötigt der Robokeeper nur rund 300 ms, um die errechnete Abwehrposition zu erreichen. Er beschleunigt dabei etwa 20 Mal schneller als ein Formel-1-Rennwagen – und hat damit das Potential, selbst erfahrene Profikicker zur Verzweiflung zu treiben. Damit der Spielspaß dennoch nicht zu kurz kommt, lässt sich das System auf sieben verschiedene Schwierigkeitsstufen einstellen und passt sich so dem Leistungsniveau der Spieler an.

„Die wesentlichen Herausforderungen liegen vor allem darin, dass bei einem Aufbau des Systems im Außenbereich das Sonnenlicht und damit die Beleuchtungsstärke der Szene kurzfristig sowie im Tagesverlauf erheblich variiert“, beschreibt Timm Ulrich, einer der Gründer und Geschäftsführer der Sportmarketingagentur 4attention, einen entscheidenden Faktor. Gelöst wurde dieser Punkt mit Kamerasystemen, die mit einer automatischen Blendensteuerung und einer videosignalgesteuerten Motorblende ausgestattet sind. Die eingesetzten Objektive vom Typ CVO GAT23516AC von Goyo Optical sind mit einer Brennweite von 3,5 mm weitwinklig genug, um eine korrekte Ballerkennung vom Abschuss bis zum Tor zu gewährleisten. Die Kombination aus diesem Objektiv und den Prosilica-Kameras war mitausschlaggebend für den Erfolg des gesamten Systems.

Seit 2007 ist die Kölner Sportmarketingagentur 4attention nun mit dem Robokeeper kommerziell unterwegs und vermietet die derzeit 36 Maschinen weltweit z.B. für Rahmenprogramme von Sportveranstaltungen. Auch während der Fußball-Weltmeisterschaft 2018 können Fans ihr Glück auf dem Roten Platz in Moskau versuchen. Verfügbar sind neben dem beschriebenen System auch eine verkleinerte Version mit einer verkürzten Schussdistanz und verringerter Torgröße sowie Varianten für Hockey, Eishockey und Handball.

www.stemmer-imaging.com

Anzeige

Aktuelle Ausgabe

Titelbild Automationspraxis 11
Ausgabe
11.2018
LESEN
ARCHIV
ABO

Newsletter

Unsere Dosis Wissensvorsprung für Sie. Jetzt kostenlos abonnieren!

Durchgängige Mechatronisierung bietet viele Vorteile

Stellenanzeige

Whitepaper

Hier finden Sie aktuelle Whitepaper

Alle Webinare & Webcasts

Hier finden sie alle Webinare unserer Industrieseiten

Kalender

Aktuelle Termine für die Automatisierungsbranche

Anzeige

Industrie.de Infoservice

Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de