RoboCup Compile, Execute και... γκολ!!! Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Τοµέας Πληροφορικής Εργαστήριο Ευφυών Συστηµάτων Τµήµα ΗΜΜΥ Πολυτεχνείο Κρήτης ΗΜΥ 101 Εισαγωγή στην Ε ιστήµη του ΗΜΜΥ 2010
Κυριακή 17 Ιουλίου 2050 Spain vs Robots Soccer City Stadium ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 5
Humans vs. Robots 2010 ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 6
Πού Βρισκόµαστε Σήµερα; RoboCup 2010 Humanoid KidSize League Final (Dribblers vs. Fumanoids) ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 7
Πού Βρισκόµαστε Σήµερα; RoboCup 2010 Humanoid TeenSize League Final (Nimbro vs. CIT Brains) ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 8
Περίγραµµα Παρουσίασης Ο ιαγωνισµός RoboCup Τα Ροµ ότ Aldebaran Nao Το Πρωτάθληµα Standard Platform League Η Οµάδα «Κουρήτες» Ερευνητικά Θέµατα ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 9
RoboCup Ροµ οτικοί Πρωταθλητές!
RoboCup Τι είναι το RoboCup; παγκόσµιο πρωτάθληµα ροµποτικού ποδοσφαίρου 1994: επινόηση του Ιάπωνα Hiroaki Kitano σήµερα: οµοσπονδία RoboCup [ www.robocup.org ] Όραµα Μέχρι το έτος 2050, να ανα τυχθεί µία οµάδα λήρως αυτόνοµων ανθρω οειδών ροµ ότ ου θα νικήσει την αγκόσµια ρωταθλήτρια φιλόδοξο εγχείρηµα ανάλογο της κατάκτησης της σελήνης «Ένα µικρό βήµα για ένα ροµ ότ, ένα µεγάλο βήµα για την ανθρω ότητα!» ιαγωνισµοί RoboCup ετήσια πρωταθλήµατα ποδοσφαίρου σε διάφορες κατηγορίες συµµετοχή από πανεπιστήµια και ερευνητικές οµάδες ανά τον κόσµο ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 11
Τοµείς του RoboCup ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 12
Πρωταθλήµατα RoboCup 2010 Simulation 11 x 11 ανεξάρτητοι λογισµικοί πράκτορες Small-Size League 5 x 5 ροµπότ µε διάµετρο µέχρι 18 cm Middle-Size League 5 x 5 ροµπότ µε διάµετρο µέχρι 50 cm Standard Platform League 3 x 3 ανθρωποειδή ροµπότ Aldebaran ΝΑΟ [παλαιότερα: τετράποδα ροµπότ Sony AIBO] Humanoid League ανθρωποειδή-ιδιοκατασκευές σε τρεις κατηγορίες ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 13
Γιατί RoboCup; Στόχος να προάγει την έρευνα σε ανοικτά προβλήµατα ροµποτικής Ερευνητικά ροβλήµατα ροµ οτική αυτονοµία: κανένας εξωτερικός έλεγχος ή τηλεχειρισµός αντίληψη: αναγνώριση αντικειµένων από εικόνες εντο ισµός: εκτίµηση θέσης του ροµπότ στο χώρο κίνηση: ισορροπία, βάδισµα, έλεγχος µπάλλας, αποκρούσεις,... συντονισµός: συνεργασία, σχηµατισµοί, στρατηγική Εφαρµογές επικίνδυνες αποστολές έρευνας και διάσωσης σύνθετες αποστολές ροµποτικών οµάδων ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 14
Όραµα του RoboCup Έργο-Ορόσηµο (landmark project) ένα έργο µε έναν πολύ φιλόδοξο στόχο απαιτεί µια σειρά σηµαντικών τεχνολογικών εξελίξεων Παραδείγµατα χρειάστηκαν περίπου 50 χρόνια από την πρώτη πτήση των αδελφών Wright µέχρι την κατάκτηση του διαστήµατος! χρειάστηκαν περίπου 50 χρόνια από την κατασκευή του πρώτου ψηφιακού υπολογιστή µέχρι να νικήσει ο υπολογιστής τον πρωταθλητή στο σκάκι! Ερώτηµα θα µπορέσει ένα ροµπότ να παίξει όπως ο Forlan σε 50 χρόνια; ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 15
Περισσότερα Ερωτήµατα Γιατί ανθρω οειδή; ο κόσµος γύρω µας έχει προσαρµοστεί για ανθρώπους τα ανθρωποειδή µπορούν να µοιραστούν το ίδιο περιβάλλον αλλά πρώτα θα πρέπει να αποκτήσουν τις ίδιες δεξιότητες! τεράστιο κοινωνικό και βιοµηχανικό αντίκτυπο Γιατί οδόσφαιρο; όλοι ξέρουν το παιχνίδι και τους κανόνες του! περικλείει όλες τις περιοχές της Τεχνητής Νοηµοσύνης Σκάκι πλήρως παρατηρήσιµο αιτιακό και στατικό ένας παίκτης, εναλλαγή RoboCup µερικώς παρατηρήσιµο στοχαστικό και δυναµικό πολλοί παίκτες, ταυτόχρονα ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 16
Η Πορεία του RoboCup [Kitano and Asada, 1998] ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 17
Συµµετοχή στο RoboCup ιοργάνωση Το οθεσία Οµάδες Χώρες RoboCup 2010 Singapore, Singapore 400 40 RoboCup 2009 Graz, Austria 350 39 RoboCup 2008 Suzhou, China 397 41 RoboCup 2007 Atlanta, USA 321 33 RoboCup 2006 Bremen, Germany 440 35 RoboCup 2005 Osaka, Japan 330 31 RoboCup 2004 Lisbon, Portugal 345 37 RoboCup 2003 Padua, Italy 238 35 RoboCup 2002 Fukuoka/Busan, Japan 188 29 RoboCup 2001 Seattle, USA 141 22 RoboCup 2000 Melbourne, Australia 110 19 RoboCup 1999 Stockholm, Sweden 85 23 RoboCup 1998 Paris, France 63 19 RoboCup 1997 Nagoya, Japan 38 11 ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 18
RoboCup και Βιοµηχανία Μεταφορά τεχνολογίας σχεδίαση και ανάπτυξη στο RoboCup εφαρµογή σε πραγµατικά προβλήµατα Α ό τα γή εδα του RoboCup πρωτάθληµα middle-size league οµάδα Minho (Πορτογαλία) µετακίνηση προς όλες τις κατευθύνσεις σε εµ ορικό ροϊόν πρωτοποριακή αναπηρική καρέκλα SAR company (Πορτογαλία) ευέλικτος/εύχρηστος χειρισµός ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 19
Τα Ροµ ότ Aldebaran Nao Οι αίκτες µας!
Γεια σας! Με λένε Nao! ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 21
Η Ιστορία του ΝΑΟ Σύλληψη ροµπότ χαµηλού κόστους για εκπαίδευση και διασκέδαση πλατφόρµα αντικατάστασης του Αibo στο RoboCup από το 2007 Κατασκευαστής σχεδίαση και κατασκευή: Aldebaran Robotics (Παρίσι, Γαλλία) πληροφορίες: www.aldebaran-robotics.com Μοντέλα ειδική περιορισµένη έκδοση για το RoboCup (v.1, v.2, v.3, v.3+) διάθεση µόνο στις 16/24/24 οµάδες του RoboCup 2008/09/10 ακαδηµαϊκή έκδοση για πανεπιστήµια το 2009 µε κόστος 10.000 πλήρης έκδοση στην αγορά το 2010(;) µε κόστος ~12.000 ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 22
Η Εξέλιξη του ΝΑΟ AL-01/02/03 2005 AL-04 2006 AL-05.a 2007 AL-05.b 2007 RoboCup V2 2008 RoboCup V3 2009 RoboCup V3+ 2010 ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 23
Χαρακτηριστικά του ΝΑΟ ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 24
Standard Platform League Λογισµικό ου... σκοράρει!
Standard Platform League ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 26
Standard Platform League Ιδέα όλες οι οµάδες χρησιµοποιούν την ίδια ροµποτική πλατφόρµα πανοµοιότυπο υλικό (υπολογιστής, αισθητήρες, επενεργητές) έµφαση αποκλειστικά στην ανάπτυξη λογισµικού στόχος η ανάπτυξη αποτελεσµατικών αλγορίθµων Πλατφόρµες 1997 2008: τετράποδα ροµπότ Sony Aibo 2008 σήµερα: δίποδα ροµπότ Aldebaran Nao Πληροφορίες four-legged league (4LL) [www.tzi.de/legged] standard platform league (SPL) [www.tzi.de/spl] ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 27
Στιγµιότυ α 4LL German Open 2007: Impossibles (blue) vs. Kouretes (red) ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 28
Στιγµιότυ α SPL RoboCup 2010 SPL final: runswift (blue) vs. B-Human (red) ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 29
Standard Platform League 2010 ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 30
Κανόνες SPL Παιχνίδια δύο ηµίχρονα, αλλαγή τερµάτων και χρωµάτων η µπλε/κόκκινη οµάδα υπερασπίζεται το µπλε/κίτρινο τέρµα Ποινές 30 δευτερόλεπτα αποβολή ή ολοκληρωτική αποβολή σπρώξιµο, εγκατάλειψη γηπέδου, κατακράτηση µπάλλας,... ιαιτητές ένας διαιτητής και δύο βοηθοί (άνθρωποι!) Game Controller λογισµικό που ελέγχει την κατάσταση του παιχνιδιού µεταφέρει κοινές πληροφορίες στους παίκτες ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 31
Ερευνητικά Προβλήµατα SPL Αυτονοµία πλήρης επεξεργασία και έλεγχος πάνω στο ίδιο το ροµπότ Κίνηση βάδισµα, ισορροπία, κλωτσιές, κινητικές δεξιότητες Όραση κατευθυνόµενη αντίληψη: κάµερα και κινήσεις κεφαλιού Εντο ισµός αβεβαιότητα, περιορισµένα σταθερά χαρακτηριστικά γηπέδου Συµ εριφορά συντονισµός πολλών παικτών, δυναµική ανάθεση ρόλων ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 32
Η Οµάδα «Κουρήτες» www.kouretes.gr
Οι Αρχαίοι Κουρήτες Μυθολογία Κρήτες πολεµιστές (Ιδαίοι άκτυλοι) προστάτευαν τον ία από τον Κρόνο όταν γεννήθηκε από την Ρέα στις σπηλιές της Κρήτης κάνοντας θόρυβο µε τα όπλα τους Ονόµατα Επιµήδης (Epimedes) Ίδας (Idas) Ιάσιος (Iasios) Παιωναίος (Paioneus) Ηρακλής (Heracles) ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 34
Οι Σύγχρονοι Κουρήτες Κουρήτες [ www.kouretes.gr ] οµάδα ροµποτικού ποδοσφαίρου του Πολυτεχνείου Κρήτης πρωτοπορία: η πρώτη οµάδα RoboCup στην Ελλάδα (2006) Μέλη φοιτητές του Πολυτεχνείου Κρήτης...... που εκπονούν διπλωµατικές εργασίες στα πλαίσια της οµάδας ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 35
Συµµετοχή σε ιαγωνισµούς RoboCup 2006 [ Βρέµη, Γερµανία ] German Open 2007 [ Αννόβερο, Γερµανία ] RoboCup 2007 [ Ατλάντα, ΗΠΑ ] Rome Cup 2008 [ Ρώµη, Ιταλία ] RoboCup 2008 [ Suzhou, Κίνα ] German Open 2009 [ Αννόβερο, Γερµανία ] Rome Cup 2009 [ Ρώµη, Ιταλία ] RoboCup 2009 [ Graz, Αυστρία ] Med Open 2010 [ Ρώµη, Ιταλία ] RoboCup@SETN 10 [ Αθήνα ] RoboCup 2010 [ Σιγκαπούρη ] ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 36
Συµµετοχή σε Εκθέσεις Hi-Tech Innovators Partenariat 2007 [ Θεσσαλονίκη ] TechnoTown @ Villa Torlonia 2007 [ Ρώµη, Ιταλία ] Hellenic Conference on AI 2008 [ Σύρος ] Athens Digital Week 2008 [ Αθήνα ] Festival della Creativita 2008 [ Φλωρεντία, Ιταλία ] Hannover Messe [ Αννόβερο, Γερµανία ] Athens Digital Week 2009 [ Αθήνα ] SchoolFest 2010 [ Αθήνα ] Micropolis 2010 [ Αθήνα ] Athens Digital Week 2010 [ Αθήνα ] ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 37
ιακρίσεις των Κουρητών 7 η θέση [ Four-Legged League RoboCup German Open 2007 ] 2 η θέση [ MSRS Simulation Challenge RoboCup 2007 ] 8άδα [ Standard Platform League, Webots RoboCup 2008 ] 3 η θέση [ Standard Platform League, Nao RoboCup 2008 ] 1 η θέση [ Standard Platform League, MSRS RoboCup 2008 ] 1 η θέση [ First Robotic Olympic Games, Rome Cup 2009 ] 6 η θέση [ Standard Platform League, Webots RoboCup 2009 ] ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 38
Κουρήτες 2010 Software Architecture Αλέξανδρος Παράσχος Communication Ευάγγελος Βαζαίος Object Recognition Εµµανουήλ Ορφανουδάκης Localization/Learning Ελευθέριος Χατζηλάρης Obstacle Avoidance Ίρις Κυράνου Behavior Control Νικόλαος Σπανουδάκης Νέα µέλη ήµητρα-αστέρω Τζανετάτου Αγγελική Τοπαλίδου-Κυνιαζοπούλου ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 39
Ε ιστηµονικό Έργο ηµοσιεύσεις J. Pazis and M. G. Lagoudakis, Binary Action Search for Learning Continuous-Action Control Policies, Proceedings of the 26th Intl Conf on Machine Learning (ICML), Montreal, Canada, 2009. G. Pierris and M. G. Lagoudakis, An Interactive Tool for Designing Complex Robot Motion Patterns, Proceedings of the IEEE Intl Conf on Robotics and Automation (ICRA), Kobe, Japan, 2009. J. Pazis and M. G. Lagoudakis, Learning Continuous-Action Control Policies, Proceedings of the IEEE Intl Symposium on Adaptive Dynamic Programming and Reinforcement Learning, 2009 S. Volioti and M. G. Lagoudakis, Histogram-Based Visual Object Recognition for the 2007 Four-Legged RoboCup League, Proceedings of the 5th Hellenic Conf on Artificial Intelligence, Syros, 2008. G. Kontes and M. G. Lagoudakis, Coordinated Team Play in the RoboCup Four-Legged League, Proceedings of the 19th IEEE Intl Conf on Tools with Artificial Intelligence (ICTAI), 2007. ι λωµατικές Εργασίες Ευάγγελος Βαζαίος, A Distributed Cross-Platform Communication Framework for Robotic Teams, 2010 Ελευθέριος Χατζηλάρης, Visual-Feature-based Self-Localization for Robotic Soccer, 2009 Ανδρέας Πανάκος, Efficient Color Recognition under Varying Illumination Conditions, 2009 Walid Σουλάκης, Reinforcement Learning for Robotic Walk, 2009 Ευστάθιος Βαφειάς, Kouretes MSRS Nao Simulation Team, 2009 Γεώργιος Πιερρής, Soccer Skills for Humanoid Robots, 2009 Ιάσων Πάζης, Learning Continuous-Action Control Policies, 2008 ιονυσία Χρόνη, Motion Control of a Bipedal Robot using Reinforcement Learning, 2008 Σουζάννα Βολιώτη, Histogram-Based Visual Object Recognition for the Four-Legged League, 2008 Γεώργιος Κόντες, Coordinated Team Play in the RoboCup Four-Legged League, 2007 ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 40
Ερευνητικά Θέµατα RoboCup@TUC
Monad: Αρχιτεκτονική Λογισµικού ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 42
Narukom: Ε ικοινωνία ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 43
Narukom: Ε ικοινωνία ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 44
KCC: Αναγνώριση Χρώµατος KCC tool capturing labeling learning classification color table ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 45
Αναγνώριση Αντικειµένων ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 46
KLoc: Εντο ισµός εντοπισµός Monte-Carlo µε φίλτρα σωµατιδίων ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 47
KLoc: Εντο ισµός Πραγµατική (µπλε) και εκτιµώµενη (κόκκινη) διαδροµή µε 6 χαρακτηριστικά ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 48
KLoc: Εντο ισµός ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 49
Kouretes Motion Editor ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 50
Kouretes Motion Editor ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 51
Μάθηση εξιοτήτων υναµική ισορροπία στο ένα πόδι µε χρήση των FSRs και των αστραγάλων ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 52
Χαρτογράφηση Το ικός χάρτης πολική τοπολογία δεδοµένα αισθητήρων υπερήχων οδοµετρία Μετασχηµατισµοί χάρτη περιστροφή µετακίνηση µετακίνηση µετακίνηση αριστερά δεξιά αριστερά και περιστροφή ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 53
Α οφυγή Εµ οδίων ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 54
Συµ εριφορά Agents Systems Engineering Methodology (ASEME) ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 55
Robocup Player Συµ εριφορά segment image get objects detect objects self localize publish self position ball localize publish objects publish ball position select plan publish plan attack plan A go towards ball c kick ball ball lost or balldist>0.2m go towards goal attack plan C c can t see ball go towards ball c published plan = C ball lost c attack plan B go towards c pass ball ball ball lost kick ball accept notices Statechart for Inter and Intra Agent Control ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 56
Συµ εριφορά Statechart για τον έλεγχο του τερµατοφύλακα ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 57
Ενο οίηση RoboCup 2010: Kouretes (blue) vs. CHITA (red) ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 58
Εν Κατακλείδι... RoboCup ένα δύσκολο πρόβληµα ένα έργο-ορόσηµο µε πολύ φιλόδοξο στόχο καλύπτει σχεδόν όλες τις περιοχές της Τεχνητής Νοηµοσύνης Συµµετοχή ανοικτή στον οποιοδήποτε φτιάξτε οµάδα και... φύγαµε! το Πολυτεχνείο Κρήτης είναι η µόνη Ελληνική συµµετοχή Ωφέλη µοναδική ευκαιρία για συλλογική εργασία ενθουσιασµός, δηµιουργικότητα, εµπειρία σε τεχνολογίες αιχµής ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 59
Συµµετοχή στους Κουρήτες Μαθήµατα ληροφορικής προγραµµατισµός, software engineering εργαλεία ανάπτυξης λογισµικού, εµπειρία µε Linux Εξειδικευµένα µαθήµατα ΕΚΠ 414 Μηχανική Όραση [7 ο εξάµηνο] ΠΛΗ 417 Τεχνητή Νοηµοσύνη [8 ο εξάµηνο] ΜΠ 502 Ροµποτική [9 ο Εξάµηνο] ΠΛΗ 513 Αυτόνοµοι Πράκτορες [9 ο εξάµηνο] Ενηµέρωση λίστα kouretes-list, συναντήσεις οµάδας, λίστες RoboCup ι λωµατική εργασία κατάλληλο θέµα σχετικό µε το RoboCup ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 60
Ευχαριστίες ΗΜΥ 101 2010 Μιχαήλ Γ. Λαγουδάκης Σελίδα 61
Τέλος! Ευχαριστώ για την ροσοχή σας! Ερωτήσεις;