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NimbRo

NimbRo ist das Roboter-Wettbewerbsteam der Arbeitsgruppe Autonome Intelligente Systeme der Universität Bonn, die in den Bereichen kognitive Robotik und Computer Vision forscht. Es wurde 2004 an der Universität Freiburg gegründet.

RoboCup 2019 Team NimbRo
RoboCup 2019 Team NimbRo

Forschung

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Das Projekt NimbRo – Lernende Humanoide Roboter – wird durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) finanziert. Schwerpunkt ist die Entwicklung humanoider Roboter. Dabei werden sowohl die Roboterkörper gebaut als auch die Wahrnehmungsalgorithmen und die Software zur Verhaltenssteuerung entwickelt. Weiterer Forschungsschwerpunkt ist, die Systemkomponenten durch Lernverfahren zu verbessern.[1] Neben dem Schwerpunkt humanoide Fußballroboter zählen auch Service-Roboter, Erkundungsroboter, Kommissionierungsroboter, Mikro-Luftfahrzeuge und Drohnen zu den Forschungsgebieten.

Das Problem bei der Konstruktion von Fußballrobotern ist, dass es sehr schwer ist, Robotern die Nachahmung der Ganzkörperkoordination zu vermitteln. Durch die Arbeit an diesem Problem bei Fußballrobotern können Wissenschaftler technologische Durchbrüche für andere, wichtigere Aufgaben schaffen.[2] Hard- und Softwareentwicklungen des Teams NimbRo dienten als Basis für zahlreichen andere Modelle.[3][4][5]

Kommissionierungsroboter beschäftigen sich damit Objekte zu erkennen, zu fassen und an einem vorgesehenen Ort abzulegen.[6]

Der Such- und Rettungsroboter Roboter Momaro wurde als Helfer für Rettungseinsätze konzipiert und diente als Basis für Centauro, einem Rettungsroboter, der im Rahmen eines EU-Forschungsprojektes entwickelt wurde.[7]

Außerdem wurden autonome Drohnen zur Innenschornsteinprüfung entwickelt.[8]

Wettbewerbe

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Das Team NimbRo nahm an folgende Wettbewerben teil:

  • RoboCup, Roboterfußball – in der Humanoiden Liga und den Größenklassen AdultSize, TeenSize, KidSize
  • ANA Avatar XPRIZE Competition[9]
  • Mohamed Bin Zayed International Robotics Challenge (MBZIRC)
  • DARPA Robotics Challenge (DRC), halbautonome Roboter für Rettungseinsätze
  • RoboCup@Home, Serviceroboter für Aufgaben im Haushalt
  • Amazon Picking/Robotics Challenge, Wettbewerb für Kommissionierung[10]
  • European Robotics Challenges (EuRoC), Roboter für industrierelevante Aufgaben
  • DLR SpaceBot Cup, Weltraumroboter

Zu den Erfolgen zählen unter anderem der Gewinn von Weltmeistertiteln 2009–2013, 2016–2019 und 2022–2023 bei der RoboCup-Weltmeisterschaft in der Humanoid League im Fußball.[11][12][13][14][15][16][17][18][19][20] Der Fußball-Roboter aus dem Jahr 2018 hat eine Größe von 135 Zentimetern und gilt als „Erwachsener“. Sein Gewicht liegt bei 18 Kilogramm.[21] Der Quellcode und das Design des Roboters sind Open Source.[22] Das Exoskelett besteht aus wenigen, einfachen Teilen, die mittels 3D-Druck aus Nylon gefertigt wurden.[23]

Für den ANA Avatar XPRIZE-Wettbewerb entwickelte NimbRo ein intutitives immersives Telepräsenzsystem.[24] Im Finale, das im November 2022 in Long Beach, CA stattfand, gewann NimbRo den Hauptpreis von 5 Millionen US$.[25]

Bei der ersten Ausgabe des Roboterwettbewerbs MBZIRC 2017 gewann das Team den mit einer Million US-Dollar dotierten Hauptpreis und einen der drei Teilwettbewerbe.[26][27] Schwerpunkt des Wettbewerbs waren die fliegenden und fahrenden Fähigkeiten der Roboter. In der Gesamtwertung lag das Team der Universität Bonn vor Teams anderer europäischer und amerikanischer Universitäten.[28]

Publikationen

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  • S. Behnke, T. Langner, J. Müller, H. Neub, M. Schreiber: NimbRo RS: A Low-Cost Autonomous Humanoid Robot for Multi-Agent Research, Proceedings of Workshop on Methods and Technology for Empirical Evaluation of Multi-Agent Systems and Multi-robot Teams (MTEE) at the 27th German Conference on Artificial Intelligence (KI2004), Ulm, Germany, September 2004.
  • M. Schwarz, S. Behnke: Mobile Manipulation, Tool Use, and Intuitive Interaction for Cognitive Service Robot Cosero, Frontiers in Robotics and AI, Vol. 3, 2016.
  • M. Schwarz, M. Beul, D. Droeschel, S. Schüller, S. Periyasamy, Ch. Lenz, M. Schreiber, S. Behnke: Supervised Autonomy for Exploration and Mobile Manipulation in Rough Terrain with a Centaur-like Robot, Front. Robot. AI, 13. Oktober 2016.
  • M. Beul, N. Krombach, M. Nieuwenhuisen, D. Droeschel, S. Behnke: Autonomous Navigation in a Warehouse with a Cognitive Micro Aerial Vehicle, Robot Operating System (ROS), The Complete Reference (Volume 2), 487–524, Springer 2017.
  • J. Stückler, M. Schwarz, M. Schadler, A. Topalidou‐Kyniazopoulou, S. Behnke: NimbRo Explorer: Semiautonomous exploration and mobile manipulation in rough terrain Journal of Field Robotics 33, 411–430.
  • M. Beul, M. Nieuwenhuisen, J. Quenzel, R. A. Rosu, J. Horn, D. Pavlichenko, S. Houben, S. Behnke: Team NimbRo at MBZIRC 2017: Fast Landing on a Moving Target and Treasure Hunting with a Team of Micro Aerial Vehicles, Journal of Field Robotics 36, 204–229.
  • M. Schwarz, D. Droeschel, C. Lenz, A. S. Periyasamy, E. Y. Puang, J. Razlaw, D. Rodriguez, S. Schüller, M. Schreiber, S. Behnke: Team NimbRo at MBZIRC 2017: Autonomous Valve Stem Turning using a Wrench, Journal of Field Robotics 36, 170–182.
  • M. Schwarz, T. Rodehutskors, D. Droeschel, M. Beul, M. Schreiber, N. Araslanov, I. Ivanov, Ch. Lenz, J. Razlaw, S. Schüller, D.Schwarz, A. Topalidou‐Kyniazopoulou, S. Behnke: NimbRo Rescue: Solving Disaster‐response Tasks with the Mobile Manipulation Robot Momaro, Journal Field Robotics 34, 400–425.
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Einzelnachweise

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  1. ↑ DFG-Projekt: „NimbRo – Lernende humanoide Roboter“. Universität Bonn, abgerufen am 10. Januar 2019 (englisch).
  2. ↑ What’s the Point of a Robot Soccer Tournament if the Robots Are Terrible at Soccer? slate.com, 1. August 2017, abgerufen am 10. Januar 2019 (englisch).
  3. ↑ A. B. Stroud, M. Morris, K. Carey, J. C. Williams, C. Randolph, A. B. Williams: MU-L8: The Design Architecture and 3D Printing of a Teen-Sized Humanoid Soccer Robot. Archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 24. März 2016; abgerufen am 2. Februar 2019 (englisch).  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.eng.mu.edu
  4. ↑ A. Dietsche, K. Dorer, M. Fehrenbach, W. Frei, S. Glaser, S. Hirtes, U. Hochberg, I. Ismail, N.-M. Jahn, R. Kirn, R. Koger, M. Niederhofer, M. Sadeghi, M. Scharenberg, I. Tropmann, E. Tziallas, B. Waltersberger, M. Wülker, S. Venkataramana: The Sweaty 2014 RoboCup Humanoid Adult Size – Team Description. Abgerufen am 2. Februar 2019 (englisch).
  5. ↑ M. R. ArRazi, M. Arifin, Muhtadin, D. S. Wicaksono, T. Pratama, S. Hafizhuddin, S. Ali, D. Alfitra, N. Ihza, A. Setiawan, E. Dywari S, M. N. Fahmy, S. Q. Asshakina, M. A. Dzaka’, B. Oktaviansyah Purwo, A. Hernando, R. Yusuf: ICHIRO TEAM – Team Description Paper Humanoid TeenSize League of Robocup 2018. Abgerufen am 2. Februar 2019 (englisch).
  6. ↑ NimbRo Picking: Versatile Part Handling for Warehouse Automation. Abgerufen am 10. Januar 2019 (englisch).
  7. ↑ Roboter Centauro: Ein Vierbeiner mit Allradantrieb. heise.de, 30. November 2018, abgerufen am 17. Januar 2019.
  8. ↑ M. Nieuwenhuisen, J. Quenzel, M. Beul, D. Droeschel, S. Houben, S. Behnke: Employing 3D Laser Localization and Textured Surface Reconstruction. Abgerufen am 10. Januar 2019 (englisch).
  9. ↑ Sven Behnke, Julie A. Adams, David Locke: The $10 Million ANA Avatar XPRIZE Competition Advanced Immersive Telepresence Systems. In: IEEE Robotics and Automation Magazine. 2023, doi:10.48550/ARXIV.2308.07878 (englisch).
  10. ↑ Amazon moves one step closer toward army of warehouse robots. The Guardian, 15. Juli 2016, abgerufen am 10. Januar 2019 (englisch).
  11. ↑ Auf Sieg programmiert. Stern.de, 19. Juli 2014, abgerufen am 7. Mai 2006.
  12. ↑ Der deutsche Robotinho. FAZ.NET, 14. Juni 2006, abgerufen am 14. Januar 2019.
  13. ↑ RoboCup-WM: B-Human und NimbRo erneut Weltmeister. heise.de, 10. Juli 2011, abgerufen am 29. Januar 2019.
  14. ↑ Team der Uni Bonn in Eindhoven Favorit. General Anzeiger, 24. Juni 2013, abgerufen am 14. Januar 2019.
  15. ↑ Bonner Fußballroboter in Brasilien auf Titeljagd. Welt.de, 19. Juli 2014, abgerufen am 14. Januar 2019.
  16. ↑ RoboCup-Finale: Die Maschinenkicker legen zu – und deutsche Teams räumen ab. heise.de, 30. Juli 2017, abgerufen am 8. Januar 2020.
  17. ↑ RoboCup-WM: Deutschland ist Doppel-Weltmeister im Fußball. heise.de, 22. Juni 2018, abgerufen am 21. Dezember 2018.
  18. ↑ Meet the winner of robotics’ World Cup. technologyreview.com, 20. September 2018, abgerufen am 10. Januar 2019 (englisch).
  19. ↑ heise online: RoboCup-WM: Mehrere Titelgewinne für Teams aus Deutschland. Abgerufen am 26. August 2019.
  20. ↑ Dmytro Pavlichenko, Grzegorz Ficht, Arash Amini, Mojtaba Hosseini, Raphael Memmesheimer, Angel Villar-Corrales, Stefan M. Schulz, Marcell Missura, Maren Bennewitz, Sven Behnke: RoboCup 2022 AdultSize Winner NimbRo: Upgraded Perception, Capture Steps Gait and Phase-Based In-Walk Kicks. In: RoboCup 2022: (= Lecture Notes in Computer Science). Springer International Publishing, Cham 2023, ISBN 978-3-03128469-4, S. 240–252, doi:10.1007/978-3-031-28469-4_20 (springer.com [abgerufen am 9. November 2023]).
  21. ↑ Wenn Roboter Fußball spielen. Technology Review, 25. Oktober 2018, abgerufen am 17. Januar 2019.
  22. ↑ New soccer robot has human-like agility. sciencedaily.com, 30. Oktober 2018, abgerufen am 10. Januar 2019 (englisch).
  23. ↑ NimbRo-Entwickler: Mit 3D-Druck und simplem Prinzip zum RoboCup. heise.de, 25. Oktober 2018, abgerufen am 17. Januar 2019.
  24. ↑ Max Schwarz, Christian Lenz, Andre Rochow, Michael Schreiber, Sven Behnke: NimbRo Avatar: Interactive Immersive Telepresence with Force-Feedback Telemanipulation. In: 2021 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS). IEEE, Prague, Czech Republic 2021, ISBN 978-1-66541-714-3, S. 5312–5319, doi:10.1109/IROS51168.2021.9636191 (ieee.org [abgerufen am 7. Januar 2023]).
  25. ↑ Max Schwarz, Christian Lenz, Raphael Memmesheimer, Bastian Pätzold, Andre Rochow, Michael Schreiber, Sven Behnke: Robust Immersive Telepresence and Mobile Telemanipulation: NimbRo wins ANA Avatar XPRIZE Finals. März 2023, abgerufen am 14. Oktober 2023 (englisch).
  26. ↑ Robotikwettbewerb MBZIRC: Bonner Roboter räumen in Abu Dhabi ab. heise.de, 18. März 2017, abgerufen am 29. Januar 2019.
  27. ↑ German team wins $1m robotics competition. Khaleej Times, 18. März 2017, abgerufen am 31. Januar 2019 (englisch).
  28. ↑ Bonner Team gewinnt Millionenpreis in Abu Dhabi. General-Anzeiger, 20. März 2017, abgerufen am 31. Januar 2019.
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