Вскоре после учреждения соревнований RoboCup в 1997 году Федерация RoboCup объявила амбициозную долгосрочную цель:
"К середине 21 века команда полностью автономных гуманоидов-роботов-футболистов должна выиграть футбольный матч, в соответствии с официальным правилом ФИФА, у победителя последнего Кубка мира". - Х. Китано и М. Асада
Футбол является контактным видом спорта, и травмы игроков встречаются довольно часто. Более того, в правилах ФИФА прямо указано, что:
"Футбол - это соревновательный вид спорта, и физический контакт между игроками является нормальной и приемлемой частью игры." - Правила игры, 2016 год.
Для футбольного матча между людьми и роботами само-собой подразумевается физическое взаимодействие человека и робота (pHRI), включая захваты и возможные фолы между людьми и роботами. Для того чтобы приблизиться к этой концепции, оценка основополагающих требований и проблем, которые может создать присутствие человека, является, абсолютно важной и, безусловно, все еще нерешенной задачей.
Это имеет смысл не только с точки зрения обеспечения безопасности людей, но и с точки зрения определения требований, которые робот должен выполнять, чтобы противостоять огромным нагрузкам, создаваемым такой реальной футбольной игрой. Эти проблемы могут быть решены только в том случае, если рассматривать роботизированные и биомеханические аспекты как взаимодополняющие.
В качестве примера для исследования были взяты два матча чемпионата мира по футболу 2006-го года в Германии и был проведен их анализ с точки зрения сцен с физическим взаимодействием, представляя, что бы произошло, если бы один из соперников был роботом
В области промышленной помощи и сервисной робототехники роботы разработаны и будут разработаны таким образом, чтобы не причинять абсолютно никакого вреда ни одному человеку. Предположительно, такой робот никогда не сможет победить. Однако основатели RoboCup требуют, чтобы матч человек-робот был настоящим но не был более опасным, чем обычный футбольный матч.
В многочисленных исследованиях были проанализированы проблемы безопасности и производительности, связанные с представлением RoboCup 2050 о футбольном матче между людьми и роботами
Ключевые выводы, которые можно сделать, заключается в необходимости новой парадигмы управления, включая эластичность (т.е. механическую совместимость) в роботизированных соединениях.
Это способствует решению трех важных задач, связанных с футболом между человеком и роботом:
- Безопасность человека. Эластичность соединения разъединяет двигатель и инерцию соединения. Следовательно, человек, сбитый роботом, сначала ощущает только воздействие связи. Удар по инерции двигателя через боковой контакт звена задерживается и менее серьезен, чем если бы оба события произошли одновременно. Его можно дополнительно уменьшить с помощью механизма обнаружения столкновений.
- Защита робота. Такой же эффект также защищает робота во время удара, так как он дает двигателю больше времени для замедления. Это снижает пиковый крутящий момент шестерни, предотвращая повреждение шестерни. Образно говоря, если жесткий робот стучит кулаком по столу, он может повредить плечо. Эластичность сустава предотвращает это. Поэтому польза для робота еще выше, чем для человека!
- Производительность роботов. Эластичность может накапливать и высвобождать энергию. Таким образом, это позволяет увеличить скорость сустава до кратной максимальной скорости вращения двигателя. Это значительно затрудняет управление движением, в частности ходьбой, но помогает устранить разрыв в скорости движения между человеком и роботом. Разумеется, управление движением, в частности ходьба и бег с упругими шарнирами, затруднено. Однако в целом эластичность суставов настолько важна для гуманоидного футбольного робота, что в ближайшем будущем эти проблемы, безусловно, будут изучены.
