Robotik-Blog

Googles AlphaGo schlägt Großmeister in Go – Ein Meilenstein für die Künstliche Inteligenz?

Arne am 12.03.2016 um 11:05 Uhr - zum Artikel

Nachdem IBMs Deep Blue schon vor mittlerweile 20 Jahren den Schach-Großmeister Gary Kasparov geschlagen hat, galt das chinesische Brettspiel Go als die nächste große Herausforderung für künstliche Intelligenz. Go-Großmeister zu schlagen, progostizierte man noch bis vor einem Jahr, würde noch mindestens 10 Jahre dauern. Nachdem AlphaGo, die künstliche Intelligenz von Google für das Spielen von Go im Januar schon Fan Hui, den Go-Europameister, geschlagen hat, musste sich nun auch der Koreaner Lee Sedol, einer der weltbesten Go-Spieler, 3:0 geschlagen geben.

Wie schon der Sieg im Schach, wird dies vielfach als weiterer Meilenstein der künstlichen Intelligenz gefeiert. Aber ist es das? Ist es ein Meilenstein oder durch die stetig wachsende Rechenpower und mehr Effizienz beim machinellen Lernen zu erklären?

AlphaGoAlphaGo

AlphaGo wurde mit Millionen von Go-Spielen trainiert, von denen AlphaGo lernen konnte, welche Züge erfolgversprechend sind und zum Sieg führen. Darauf aufbauend spielte AlphaGo mehrere Millionen Spiele gegen sich selbst und sammelte so immer mehr Erfahrung. Als AlphaGo jetzt also gegen Lee Sedol spielte, hatte es viele Millionen Spiele gespielt, mehr als ein einzelner Mensch in seiner gesamten Lebenszeit spielen könnte. Ist es dann also besser als ein Mensch?

Schlaue Menschen sprechen in diesem Kontext von Daten-Effizienz: also wieviele Daten, in diesem Fall Erfahrung von vergangenen Go-Spielen, benötigt werden, um etwas zu erlernen. Während AlphaGo also um Größenordnungen mehr Spiele spielen musste, hat Lee Sedol das Spiel aus sehr viel weniger Erfahrung beherrschen gelernt.

Daten-Effizienz beim Lernen ist eine der Stärken von Menschen. Während selbst die effizientesten Deep Learning-Verfahren zum Beispiel noch mehrere tausend Beispiele sehen müssen, nur um zwei Buchstaben voneinander unterscheiden zu können, benötigen Kinder, wahre Experten in Sachen Lernen, für die gleiche Aufgabe nur eine Handvoll Beispiele.

Google hat mit AlphaGo eine beeindruckende Leistung abgeliefert, vor der der Hut zu ziehen ist. Besser Go spielen lernen als der Mensch kann AlphaGo deswegen aber lange noch nicht.

Mehr zur Funktionsweise von AlphaGo: heise.de, Wie Google-KI den Menschen im Go schlagen will

Es waren einmal ...

Arne am 24.12.2015 um 16:42 Uhr - zum Artikel

... drei Wissenschaftler aus der Abteilung Advanced Robotics des IIT in Genua. Sie saßen des Morgens beim Kaffee und entwickelten diese Idee. Die Idee von einer Weihnachtsgeschichte, in der die am IIT entwickelten und eingesetzten Roboter die Protagonisten darstellen:

Youtube-Video: A Robot Christmas Story

Unter den Kollegen fand die Idee großen Anklang. Schnell wurden Meetings angestzt, um die Geschichte auszuarbeiten und zu verfeineren. Die Kollegen von der Medienabteilung wurden hinzugezogen um technische Details zu klären. Schließlich wurden Requisiten gekauft und Zeitslots für die Roboter reserviert, so dass wir die Dreharbeiten parallel oder gar im Anschluss zum ganz normalen Projekt- und Forschungsalltag durchführen konnten.

Wie Ihr im Making of sehen könnt, hatten wir dabei viel Spaß, auch wenn nicht immer alles so auf Anhieb geklappt hat:

Youtube-Video: The making of...

In diesem Sinne allen Lesern frohe Feiertage und einen guten Start ins neue Jahr!

DRC Wettkampftage

Arne am 17.06.2015 um 07:56 Uhr - zum Artikel

Eine Woche ist es her, seit der DARPA Robotics Challenge (DRC). Noch am Abend des zweiten Wettkampftages haben wir Walkman wieder verpackt und auf den Heimweg geschickt. Anschließend hatten wir Zeit, Schlaf nachzuholen, ein wenig Californien zu erkunden und die DRC-Woche Revue passieren zu lassen.

In der Tat, es ist nicht bei den zwei gestürzten Robotern während des Testlaufs geblieben. Am ersten Wettkampftag sind nahezu alle Zweibeiner früher oder später gestürzt. Jemand hat sich die Mühe gemacht einige der Stürze in einem Video zusammenzufassen:

Stürzende Roboter, via IEEE Spectrum

Etwa ab Sekunde 00:19 ist Walkman zu sehen. Die Aufnahme zeigt unseren ersten Lauf in der zweiten Gruppe am Freitag Morgen. Innerhalb von acht Minuten und zwölf Sekunden hatte Walkman den Polaris Ranger von der Startlinie durch den Parcours zu Eingangstür der simulierten Industrieanlage gefahren und damit den ersten Punkt geholt. Wie im nachfolgenden Video ab Sekunde 50 zu sehen, wurde Walkman dabei kräftig angefeuert.

Walkman's erster Lauf, angefeuert von seinem Team

Zu diesem Zeitpunkt hatte Walkman zunächst die beiden Atlas Teams, die offenbar technische Schwierigkeiten hatten, weit hinter sich gelassen. Doch dann standen plötzlich für mehrere Minuten auf allen vier Bahnen sämtliche Roboter still. Offenbar gab es bei allen Teams Probleme mit der Kommunikation zwischen den Piloten und dem Roboter. Die Verzögerungszeit auf allen Bahnen wurde daher an die Wettkampfzeit angehängt. Allerdings zehrten die Roboter während dieser Zeitspanne weiterhin von ihren Batterien...

Als es weiterging, öffnete Walkman problemlos die Tür und setzte an, die diese zu durchschreiten. Wir hatten dies in unserer Garage mehrfach geübt. Aufgrund der sehr breiten Schultern des Roboters (ca. 80 cm), ist das Durchschreiten der Tür nicht ganz einfach. Die Strategie bestand also in einer Drehung des Roboters auf der Stelle um 90°. Anschließend passierte Walkman die Tür mit Seitwärtsschritten. Leider brach Walkman unmittelbar nach dem Öffnen der Tür plötzlich einfach zusammen (siehe Video). Glücklicher Weise hat sich Walkman bei diesem Zusammenbruch quasi abgerollt, sodass nichts passiert ist. In der Tat ist von diesem Sturz kaum ein Kratzer zu sehen.

Die Ursache für den Zusammenbruch ist nicht klar. Die Batteriekapazität lag noch bei 80 %. Faszinierender Weise stürzte exakt zur gleichen Zeit auf der Roboter auf der Nachbarbahn. Bei einem Sturz schaltet das Team den Roboter per Funk über einen sogenannten E-Stop Schalter aus, um weitere Schäden zu vermeiden und eine sichere Annäherung an den Roboter zu ermöglichen. Da ein Übersprechen zwischen den E-Stops beider Teams nicht ausgeschlossen werden konnte, gewährte uns die Wettkampfleitung freundlicher Weise eine Wiederholung des Laufs ab dem Zeitpunkt der Kommunikationspanne. Das bedeutet, wir durften am Abend des gleichen Tages noch einen Versuch unternehmen. Der Versuch startete an der Stelle vor der Tür mit der uns am Morgen an dieser Stelle noch verbliebenen Zeit. Dieses mal gelang es die Tür zu durchschreiten. Leider geriet Walkman unmittelbar auf der anderen Seite der Tür ins Straucheln, fiel mit lautem Scheppern auf die Seite und drehte sich anschließend auf die Frontseite. Er kam auf den Knien und dem Schutzkäfig am Kopf jenseits der Türlinie zum liegen. Damit hatten wir dann immerhin unseren zweiten Punkt geholt.

Die am Roboter angebrachten Polster haben auch bei diesem Sturz schlimmeres Verhindert. Eine Schraube zur Befestigung des Ellenbogen Polsters war deutlich verbogen. Diese Schraube hatte beim Aufprall ein Loch im Asphalt der Wettkampfbahn hinterlassen. Darüber hinaus war dem Roboter scheinbar nichts ernstes passiert. Dennoch wurden einige Rekalibrationen erforderlich, die wir dann bis in die Nacht hinein durchführen mussten.

Am nächsten Morgen ging es dann nach einem kurzen Testlauf in der Garage zum zweiten Wettkampflauf. Beim Fahren des Polaris Rangers konnte Walkman die Zeit vom Vortag nahezu halbieren. Vor der Tür begannen dann leider wieder die Schwierigkeiten. Zuerst machte sich ein Rattern während der Bewegung des linken Ellenbogengelenks bemerkbar. Während des Drehens auf der Stelle vor der Tür berührte Walkman den Türrahmen und geriet zunächst gefährlich ins Wanken. Wenige Minuten später mussten wir letztendlich Walkmans letzten Sturz des Wettkampfs mitansehen... Dieses Mal hat sich Walkman wohl das Fußgelenk verknackst...

Schade ist, dass wir nach so kurzer Zeit und einem so guten Start in den zweiten Wettkampftag dann doch so früh abbrechen mussten. Dennoch herrscht Einigkeit im Team und auch so manch anderer bekannter Robotiker in Fairplex hat uns das bestätigt: angesichts der kurzen Entwicklungszeit haben wir einen für den Wettkampf ernstzunehmenden Roboter präsentiert, eine gute Leistung gezeigt und sind damit doch sehr weit gekommen. Wir haben zwei Punkte geholt und haben so mit dem 17. Platz immerhin sechs weitere Teams hinter uns gelassen. Das Technologiekonzept scheint also prinzipiell zu stimmen, am Reifegrad der Technologie dürfen wir noch arbeiten. Da der Roboter von der ersten Schraube bis zum letzten Softwarebit selbst entwickelt worden ist, können wir alle gelernten Lektionen auch unmittelbar umsetzten.

Als Fazit war die Woche für jeden vons eine großartige Erfahrung und anders als bei vielen der anderen Teams stellt die Teilnahme an dem Wettkampf nicht das Projektfinale dar. Für das Team Walkman war dies nur ein früher Meilenstein nach einem Drittel der Projektzeit.

Hier noch ein paar Eindrücke von unseren Vorbereitungen in der Garage:

Team Walkman bei den Vorbereitungen

sowie den Wettkampftagen:

Team Walkman beim Wettkampf

Und da es offensichtlich noch Bedarf zur Nachbesserung in Sachen Balance gibt, begann Team Walkman sogleich mit einem passenden Aufbauseminar... am Strand von San Diego

Nachhilfe in Sachen Balance am Strand von San DiegoNachhilfe in Sachen Balance am Strand von San Diego

Das war's. Das Team Walkman dankt allen, die die Daumen gedrückt und uns angefeuert haben!

via newscientist.comvia newscientist.com

DARPA Robotics Challenge – Bald geht es los

Jörn am 05.06.2015 um 10:10 Uhr - zum Artikel

Heute durften alle Teams auf dem Wett­kampf­gelände einen voll­ständigen Testlauf durchführen. Nach einigen Hardware-Problemen wie einem kaputten Magnet­encoder im rechten Knie und einem defekten Lade­wider­stand gab es bei dem heutigen Test­lauf auf dem Wett­kampf­parcours schließlich noch Probleme mit einem launigen On-board Switch…

Der Wettkampfparcours. Insgesamt finden vier Läufe gleichzeitig statt.Der Wettkampfparcours. Insgesamt finden vier Läufe gleichzeitig statt.

Immerhin besteht die Chance, dass Team Walkman damit den Vorrat an Pech ver­braucht hat und morgen ein glück­liches DRC Finale bevorsteht!

Ein hübsch rundes Loch ist das da geworden.Ein hübsch rundes Loch ist das da geworden.
Der Versuch eine Tür zu öffnen.Der Versuch eine Tür zu öffnen.

So wie es aussieht haben bei dem heutigen Test­lauf insgesamt 12 von 25 Teams nicht einen einzigen Punkt geholt. Bei manchen lief es einfach nicht gut, andere Teams woll­ten vor dem eigent­lichen Wett­kampf wohl nicht zu viel riskieren. Zwei Teams sind bereits aus­ge­schieden. Zwei Roboter sind heute während des Test­laufs gestürzt und es werden wohl nicht die letzten gewesen sein… Es wird also spannend!

Ein paar Eindrücke von den DRC Finals

Arne am 04.06.2015 um 04:22 Uhr - zum Artikel

So, nach nunmehr drei Tagen am Aus­tragungs­ort der DARPA Robotics Chal­lenge in Pomona mit viel zu viel Fastfood und wenig Schlaf nehme ich mir die Zeit ein paar Eindrücke über botzeit zu teilen.

Zum Hintergrund des Walkman Projekts

Der Roboter ist 1.85 groß und wiegt etwa 120 kg. Der gesamte Roboter wurde in nicht mehr als 10 Monaten entwickelt, gefertigt und erst­malig in Betrieb genommen. Als ich im Januar in Genua ankam, steckten die extern gefer­tig­ten Teile noch in der Zoll­ab­fer­tigung fest…

Als schließlich alle Teile im Institut ange­kom­men waren, wurde der Roboter binnen zwei Wochen zusammen­ge­baut und in Betrieb genommen. Zu diesem Zeit­punkt blieb uns für die Fertig­stel­lung der Quali­fi­ka­tions­videos für die DRC Finals dann noch ein knapper Monat Zeit.

Auch nach der Quali­fi­ka­tion blieb nicht viel Zeit zum Durch­atmen. Während der Qualifika­tions­experi­men­te hatten sich ein paar Tücken sowohl in der Hardware, wie auch in der Soft­ware offenbart. Alles andere wäre vermut­lich auch sehr über­raschend gewesen…

Am vergangenen Samstag sind wir schließlich hier in Pomona nahe Los Angeles ange­kom­men und berei­ten uns seither auf den Wett­kampf vor.

Ein Blick in die Garage von Team WalkmanEin Blick in die Garage von Team Walkman

Eine Art Tagebuch

Sonntag: Registrierung, Begrüßung und Instruktionen

Der Sonntag Vormittag dient im Wesent­lichen der Orientie­rung hier vor Ort. Es ist das einzige Zeit­fenster, in dem wir einen kurzen Blick auf die Gegend um Los Angeles erhaschen und einige wenige Sehens­würdig­keiten besuchen können. Nach der Registrie­rung am Nach­mit­tag findet dann die offizielle Be­grüßung und Auftakt­ver­anstal­tung statt. Ein kurzer Überblick über die Daten und Fakten zum Event: es sind etwa 600 Team-Mitglieder angereist, betreut wird die Veranstal­tung von 300 frei­wil­ligen DARPA-Mitarbei­tern. Zahlreiche inter­nationa­le Pres­se­vertre­ter haben sich ange­kündigt. Darunter unter anderem: ARD, BBC News, Daily Planet, IEEE Spectrum, MIT Technology Review, NBC News, Playboy.com, Spiegel Online, TEDx, ZDF.

Montag: der Einzug in die Team Garage

Wir bekommen ab 08:00 Uhr Zugang zu unserer Team Garage. Das ist der Ort, wo wir unsere Rechner, unsere Werk­statt, den Roboter und eine kleine Trainings­umgebung aufbauen.

Wir verbringen den ganzen Tag weitestgehend mit dem Einzug, dem Aufbau der Arbeits­plätze und ausgiebigen Tests des Roboters. Die beste Nachricht des Tages: Walkman ist gesund und munter angekommen. Der Roboter funktio­niert einwand­frei. Auch das restliche Equipment hat den Transport unbeschadet überstanden.

Für die meisten endet dieser erste Tag etwa um Mit­ter­nacht mit dem Rückweg zum Hotel.

Dienstag: Modultest

Um 09:00 Uhr geht es für mich weiter. An diesem Tag steht Loko­motion im Forder­­grund. Wir sind unsicher, wie Walkman mit dem un­ebenen Wett­kampf­gelände und vorhandenen Stei­gungen zurecht kommen wird. Ent­sprechend werden nach dem Transport einige Modell­para­me­ter überprüft und re­kali­briert sowie Regler­einstel­lungen verfeinert.

Am Nach­mit­tag können wir erstmalig den Roboter in eines der von der DARPA für den Wett­kampf zur Verfügung gestellten Autos setzen und unsere Fahrzeug­modi­fi­ka­tionen für diese Aufgabe testen.

Walkman im AutoWalkman im Auto

Anschließend haben sowohl Roboter als auchTeam einen offi­ziel­len Foto­termin.

Team Walkman (theroboticschallenge.org)Team Walkman (theroboticschallenge.org)

Am Abend geht es weiter mit Lokomotion. Eine Holz­platte und ein paar Balken dienen dienen als Test­platt­form. Wir testen das Stehen, Laufen und Drehen auf der Stelle auf der hölzer­nen Ebene mit bis zu 8° Grad Neigung. Der Roboter meistert die Tests und wir beenden unsere Arbeit sehr zufrie­den um 03:00 Uhr am Morgen. Wir werden von den Jungs abgelöst, die nun das Auto­fahren testen werden. Die Kollegen vom IHMC haben uns freund­licher­weise zu diesem Zweck bis 11:00 Uhr ihren Polaris Ranger überlassen. Mille mille grazie dafür!

Mittwoch: Manipulation Day Öffnen und Durch­schreiten der Tür, Ventil-Aufgabe

Heute steht Manipulation auf der Tages­ordnung. Im speziellen das Öffnen und Durch­schreiten einer Tür, sowie das Drehen eines Industrie­ventils. Bei den Arbeiten bereitet uns das linke Knie­gelenk Probleme. Einer der Magnet­encoder versagt den Dienst. Am Morgen war bereits ein Fehler in der Leistungs­elektronik auf­ge­tre­ten. Mir gibt der Ausfall die Zeit, diese Zeilen zu schreiben, während unsere Techniker daran arbeiten, nicht nur das defekte Teil zu ersetzen, sondern auch die Ursache für den Aus­fall festzustellen…

Die Atmosphäre in der Garage:

Insgesamt ist die Atmosphäre sehr angenehm. Insbesondere das Mit­einander mit den übrigen Teams empfinde ich als sehr angenehm. Die Halle hier ist voll von Menschen, die mit großer Be­geisterung an ihren Robotern arbeiten. Bis auf ein einzi­ges Team hängt in jeder Garage ein grünes Schild, dass die Aufnahme von Fotos und Videos ausdrücklich erlaubt. Die Wissen­schaftler und Techniker laufen von Garage zu Garage und informieren sich wiss­begie­rig über die Kon­struk­tion, Hard- und Software der anderen Teams. Die eigenen Erfahrungen werden meist gerne geteilt und wie es aussieht, knüpfen manchmal nicht nur Menschen, sondern auch Roboter neue Kontakte:

Atlas und Walkman verstehen sich.Atlas und Walkman verstehen sich.

Insgesamt gehen alle Teams sehr hilfs­bereit mitein­ander um. Man leiht sich gegen­seitig Ersatz­teile und Werk­zeug. Gegen Abend zeigt sich dann, welche Teams schon lange dabei sind und ent­sprechend eine aus­ge­reifte Hard- und Software vor­weisen können. Diese Teams verlassen ihre Garage am Abend und genießen ein wenig Frei­zeit. Andere Teams, die noch jung im Rennen sind und meist ihre Roboter voll­ständig selbst gebaut haben, bleiben bis in die Nacht hinein. Viele arbeiten im Schicht­betrieb - so wie wir.

Turniamo a'lavoro!

Andiamo al DRC

Jörn am 01.01.1970 um 01:00 Uhr - zum Artikel

Ich erinnere mich gut noch an die ersten DARPA Grand Challenges in 2004 und 2007. Damals habe ich noch den alten VHS Recorder an den Rechner angeschlossen, um den Internet-Stream aufzunehmen. Ich glaube Arne hat immernoch irgendwo meine Aufnahmen von der Urban Challenge? ;-)

In der kommenden Woche finden die Finals der aktuellen DARPA Robotics Challenge (DRC) statt. Dabei geht es darum, dass ein ferngesteuerter Roboter in einem simulierten Katastrophenszenario eine Mission aus mehreren Teilaufgaben bewältigen muss. Zu den Aufgaben zählt das Fahren eines Autos, das öffnen und durchschreiten einer Tür, das Herstellen eines Durchbruchs in einer Gipskartonwand, das öffnen eines Industrieventils und einiges mehr.

Eine genauere und anschauliche Beschreibung findet ihr auf Sciencenews.org.

Insgesamt treten am 05. und 06. Juni 25 Teams in der Challenge an. Einen Überblick über die Teams und ihre Roboter gibt's auf der offiziellen DRC Webseite.

Ich selbst darf als Mitglied des Teams Walkman vom IIT (Istituto Italiano di Tecnologia) dieses Mal alles aus nächster Nähe miterleben.

Unser Roboter ist dieses wunderschöne Stück Technik hier, dessen Entwicklung vor knapp einem Jahr im Rahmen des gleichnamigen EU-Projekts begann:

Walkman

Heute sitze ich am Flughafen und blicke auf einige sehr arbeitsreiche Wochen und Wochenenden seit meiner Ankunft am IIT zurück. In den kommenden Tagen packen wir den Roboter in Pomona aus und beginnen mit den letzten Vorbereitungen und Tests. Auch das werden wohl sehr intensive aber spannende Tage mit unserem Team sowie auch zusammen mit all den anderen Teams. Ich hoffe ein paar Eindrücke an dieser Stelle mit Botzeit teilen zu können.

Va bene! Andiamo al DRC!

Linktipp: Pilotiertes Fahren auf der Autobahn

Arne am 14.04.2015 um 21:39 Uhr - zum Artikel

Drüben bei mobilegeeks.de hat Autoblogger Jan Gleitsmann seine Erfah­run­gen einer Probe­fahrt mit einem pilotier­ten Fahr­zeug auf der Autobahn auf­ge­schrieben. Er berichtet von seinem Selbst­versuch, mit dem Audi A7 „Jack“ pilo­tiert auf der Autobahn zu fahren und ist begeistert.

Heraus­ge­kom­men ist ein unter­haltsa­mes, lesens­wertes, weil auch umfang­reiches Stück, was über den aktuel­len Stand aufklärt und über einige feine aber wichtige Unter­schiede zwischen Fahrer­assistenz, pilo­tiertem Fahren und autono­men Fahren hinweist. Lesens­wert!

Ein Selbstversuch: Pilotiertes Fahren mit dem Audi A7 “Jack” bei mobilegeeks.de

Sensoren im Audi A7 „Jack“Sensoren im Audi A7 „Jack“

„How many robots do you have building robots?“

Arne am 17.03.2015 um 14:47 Uhr - zum Artikel

Eine mittlerweile beliebte Frage auf Messen und Konferen­zen, auf denen Her­steller der neuen Gene­ration kollaborativer Roboter als praxis­tauglich preisen ist: Wie viele eurer Roboter setzt ihr denn selbst bei der Her­stel­lung eurer eigenen Roboter ein?

Die Antwort war bislang in aller Regel ernüchternd: Der KUKA iiwa wird hand­gefer­tigt, Baxter habe ich bislang nicht viel mehr als das Aufheben von Objekten machen sehen (und Rodney Brooks musste die Frage auf einer Konferenz auch verneinen), und meine dies­bezüg­liche Frage beim Bosch APAS wurde auch zögerlich bis ausweichend beantwortet.

Der dänische Roboter­bauer Universal Robots, das seit einigen Jahren mit günstigen und kraft­geregel­ten Leicht­bau­robotern den inter­nationalen Roboter­markt aufräumt, scheint das nun zu ändern. Der neu vorgestellte Universal Robots UR3 ist genau für Fertigungs­arbeiten und Werkstatt­aufgaben gemacht und wird daher Univer­sal Robots eingesetzt, um Kopien von sich selbst herzustellen [1] :

“Our robots are indeed helping to build our robots.” -- Esben Østergaard, CTO und Mitgründer von Universal Robots

So sollte es sein. Wenn sie stimmt, gibt mir diese Aussage Vertrauen in die Praxis­taug­lich­keit des Roboters. Und umgekehrt: Wenn der Her­stel­ler seine Produkte selbst nicht einsetzt, warum sollte ich glauben, dass sie mir helfen können?

tl;dr: Der neue Universal Robots UR3 wird von Universal Robots beim Bau seiner eigenen Kopien eingesetzt. Und das ist gut so!

Die Universal Robots UR10, UR5 (von rechts) und links der neue kleine UR3.Die Universal Robots UR10, UR5 (von rechts) und links der neue kleine UR3.
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Universal Robots UR3 Arm Is Small and Nimble, Helps to Build Copies of Itself