Manch Technikfreund erinnert sich an eine herbe Enttäuschung im Jahr 2014. Ein rätselhaftes Video kündigte damals das Duell „Mensch gegen Maschine“ an. Timo Boll – einer der weltbesten Tischtennisspieler – sollte gegen einen Industrieroboter der Firma Kuka antreten. In dem Video vollführte der Roboterarm einen Trick, indem er den Ball um den Rand des Tischtennisschlägers rollen ließ. Viele erwarteten ein Livematch. Doch am Ende zeigte Kuka nur ein weiteres, stark geschnittenes Video, auf dem Boll scheinbar gegen die Maschine spielt. Ob es sich dabei um echte Ballwechsel handelte und ob der Roboter überhaupt den Ball zurückschlagen konnte, blieb unklar. Es war ein PR-Gag.
Nun macht ein neues Video die Runde. Es wirkt im Vergleich zwar weniger spektakulär – der Roboter schlägt ein paarmal einen Federball mit einem Laien hin und her, von Spitzensport keine Spur. Aber das ist nur der oberflächliche Eindruck. Der entscheidende Unterschied lautet nämlich: Hier ist alles echt. Elf Jahre nach dem vermeintlichen Match zeigt dieser Roboter, wozu die Ingenieurskunst wirklich in der Lage ist.
Konkret ist das ein Ballwechsel aus zehn aufeinanderfolgenden Schlägen, wie die Entwickler der Maschine, ein Team um Yuntao Ma von der ETH Zürich, im Magazin „Science Robotics“ schreiben. Der Roboter nimmt seine Umgebung und den Federball dabei lediglich über eine Stereokamera wahr – so ähnlich, wie ein Mensch es mit seinen Augen tut. Er braucht keine äußeren Sensoren, die für ihn die Position des Federballs messen.
Maschine muss den Ball im Blick halten
Doch diese Methode ist nicht perfekt. Manchmal schätzt der Roboter die genaue Position des Federballs falsch ein. Die Forscher haben dafür zwei Lösungen entwickelt. Zum einen bewegt sich die Maschine so, dass sie den Federball möglichst lange im Blick hat. Dieses Verhalten wird als aktive Wahrnehmung bezeichnet und ist ein Schlüsselelement der Steuerung. Zum anderen hat der Roboter mithilfe von Simulationen gelernt. Bei diesen Simulationen war die wahre Position des Federballs bekannt. Der Lernalgorithmus glich die Einschätzung des Roboters mit der wahren Position ab und lernte so, den Fehler bei der Einschätzung möglichst gering zu halten.
Indem der Roboter die Aerodynamik des Federballs berechnet, kann er aus dessen Position und Geschwindigkeit auch die Flugbahn ableiten. Damit bestimmt er dann, wie er sich positionieren und den Schläger schwingen muss, um den Federball zurückzuschlagen. Wenn der Ball mal zu weit fliegt und auf vier Beinen nicht mehr erreichbar ist, dann stellt sich die Maschine auch mal auf zwei Beine, tänzelt, achtet darauf, nicht umzufallen.
Dass der Roboter sich selbständig über das Feld bewegen muss und nur auf seine eingebaute Kamera vertraut, macht die Sache so kompliziert. Inzwischen gibt es zwar auch Roboter, die wirklich Tischtennis spielen können. Ingenieure von Googles KI-Schmiede Deepmind haben so ein System erst kürzlich vorgestellt. Doch dieser Roboter muss nicht laufen, sondern bewegt sich auf Schienen an dem Tisch hin und her. Die Badminton-Maschine hingegen zeige, dass man Roboter mit Beinen für komplexe und dynamische Aufgaben einsetzen kann, schreiben ihre Entwickler.
