RoboCup (The Robot Soccer World Cup Initiative: https://www.robocup.org/) è una iniziativa che è stata promossa dalla comunità scientifica internazionale per proporre al mondo della ricerca nelle Scienze ed Ingegneria dell'Informazione dei problemi standard per i quali possano essere sviluppate e testate un ampio spettro di metodologie e tecnologie avanzate nell'area della Intelligenza Artificiale e Robotica mediante l'organizzazione di Campionati fra Squadre di Robot autonomi, sia reali che virtuali, affiancati da Workshop scientifici di discussione sui temi della ricerca coinvolti in questi eventi.
Gli eventi RoboCup vengono attuati dalla RoboCup Federation, fondata nella seconda metà degli anni ’90, organizzando Campionati a diversi livelli (nazionali, continentali e mondiali) affiancati da Workshop di presentazione e discussione dei nuovi risultati scientifici via via conseguiti. Eccetto che nel 2020, a partire dal 1997 è stato effettuato, una volta all’anno in una sede diversa dei , un Campionato Mondiale che raccoglie le migliori squadre che si sono confrontate nelle precedenti competizioni locali nei vari tipi di tornei. La 25-esima edizione si tiene nel Luglio 2022 a Bangkok.
Dopo aver iniziato nell’Agosto 1997 a Nagoya le prime gare mondiali, con la partecipazione di squadre da 40 paesi, organizzando le prime competizioni fra robot calciatori di tre caratteristiche -robot mobili di piccola e media taglia e robot simulati - i tornei hanno visto man mano l’introduzione di robot umanoidi autonomi di piccola, media e grande taglia, e l’estensione delle competizioni ad altri scenari, come l’applicazione di robot autonomi sia reali che virtuali al salvataggio da disastri ambientali, ed alla assistenza e servizio robotizzato in ambienti domestici, ed il loro utilizzo in ambienti industriali per la manifattura e per la logistica.
L’Università di Padova partecipò all’evento annuale RoboCup sin dal suo primo svolgersi nel 1997 a Nagoya, e fino al 2001 a Seattle, con il PasoTeam (The University of Padua Simulated Soccer Team) - una squadra di Laureandi e Dottorandi del DEI (coordinata dal prof. Enrico Pagello), che aveva sviluppato un sistema software apposito per partecipare alle competizioni della RoboCup Soccer Simulation League che nei primi anni di svolgimento aveva allestito l'accesso via rete ad un simulatore grafico 2D da parte delle squadre competitrici, ciascuna composta da 11 robot virtuali.
Questa partecipazione iniziale dell’ambiente scientifico padovano alla RoboCup facilitò la costituzione nel 1998 di un Comitato Scientifico Italiano per la RoboCup affiliato alla RoboCup Federation, allora presieduta dal Dr. Hiroaki Kitano, del Sony Computer Science Laboratory di Tokyo, promotrice di tutti gli eventi mondiali di RoboCup. Questo Comitato, al quale aderirono diverse Università italiane ed Istituti del CNR, promosse la costituzione di una squadra Nazionale Italiana dal titolo ART (Azzurra Robot Team), composta dalle Università di Brescia, Genova, Padova, Palermo, Parma, Roma-LaSapienza, e dal Politecnico di Milano [1]. ART partecipò alle gare mondiali della Middle-size League (robot mobili con ruote di media taglia), nel 1998, 1999 e 2000, vincendo la coppa del secondo posto nel 1999 a Stoccolma [2]. Oltre a finanziamenti propri da parte delle singole Università, ART ricevette un sostanzioso supporto finanziario e logistico dal Consorzio Padova Ricerche (diretto dal Prof. Giorgio Clemente).
A partire dal 1998 quindi il DEI partecipò anche alle competizioni mondiali della Middle-size League della RoboCup: fino al 2000 come membro di ART, e dopo lo scioglimento di ART, dal 2001 al 2004 con una propria squadra, gli Artisti Veneti. Infine, nel 2006, la squadra degli Artisti Veneti, coordinata dal Prof. Emanuele Menegatti, partecipò alle competizioni di RoboCup2006 di Brema nella Humanoids League-Kid size.
Inoltre, nel Luglio 2003, grazie al supporto dell’Ente Fiera di Padova, fu possibile organizzare a Padova la competizione annuale mondiale RoboCup2003 [3], sotto la Presidenza del Prof. Pagello, Vicepresidente dal 2000 al 2004, e membro del Board dei Trustees della RoboCup Federation dal 1998 al 2008. RoboCup-2003 resta l’unico evento finora tenuto in Italia fra le 25 competizioni mondiali annuali RoboCup svoltesi dal 1997 al 2022 (RoboCup-2020 fu sospesa causa Covid-19).
E’ doveroso notare che nel 2000 alcuni studenti dell’Università di Padova che avevano partecipato nel 1999 a Stoccolma alle gare RoboCup nella squadra ART, si organizzarono in una squadra, il Golem Team, supportata da una azienda del Triveneto, per partecipare individualmente alle gare della Middle-size di RoboCup-2000 a Melbourne, ottenendo la coppa del secondo posto. Uno dei rari casi di squadre competitrici nelle gare mondiali di RoboCup presentatesi al di fuori di affiliazioni accademiche Istituzionali. Essendosi questa squadra sciolta poco dopo queste gare, due dei quattro robot da loro costruiti vennero acquisiti dal team Artisti veneti, per giocare assieme agli altri robot, autocostruiti al DEI negli anni successivi, dal 2001 al 2004.
Fig.1 – Copertina del Catalogo Fig. 2 – I robot usati dal Team Artisti Veneti a Seattle per RoboCup-2001
Nella Fig. 1 si può vedere il robot Pino, uno dei primi robot umanoidi, costruito a Tokyo nel 1999 dal Kitano Symbiotic System Project diretto dal Dr. Hiroaki Kitano, Fondatore con il Prof. Minoru Asada della RoboCup Foundation.
Nella Fig. 2 da sinistra a destra si vedono: il robot Nelson costruito allo IAS-Lab nel 2001; il robot LISA, costruito dal Prof. R. Cassinis nel 1998 per ART, ed il robot Golem, costruito dal Golem Team nel 2000, entrambi poi ceduti allo IAS-Lab, che li ha riprogrammati; il robot BART costruito al DEI nel 1998 per ART, e poi riprogrammato.
La partecipazione alle competizioni robotiche della RoboCup Federation, ed alle iniziative scientifiche della IAS-Society (International Autonomous System Federation), della quale il Prof. Enrico Pagello ed il Prof. Emanuele Menegatti, sono stati Presidenti rispettivamente dal 2004 al 2012 e dal 2021 in poi, e per la quale hanno anche organizzato, rispettivamente nel 2000 e nel 2014 a Padova-Venezia, la relativa Conferenza Internazionale Biennale, hanno stimolato la istituzione presso il DEI dal 1999 dello IAS-Lab (Laboratorio di ricerca sui Sistemi Autonomi Intelligenti), che ha promosso ricerche avanzate nel settore della applicazione della Intelligenza Artificiale alla Robotica, incluse le attività del Team Artisti Veneti.
Non potendo illustrare tutti i risultati scientifici innovativi conseguiti dallo IAS-Lab del DEI negli ultimi anni, che sono stati stimolati dalle sperimentazioni eseguite con i robot autonomi in ambiente RoboCup, si riferiscono qui di seguito due argomenti di studio legati al robot esposto in vetrina: la gestione dei comportamenti emergenti e delle tecniche di cooperazione di team di robot, e lo sviluppo di una visione robotica omnidirezionale, [4] e [5].
Una delle caratteristiche più interessanti e singolari che è stata verificata nel comportamento dei sistemi multi-robot autonomi (MRS - Multirobot System) [6], quali sono i team di robot che operano sul campo delle competizioni RoboCup, è stata l’insorgere dei Comportamenti Emergenti, cioè di particolari comportamenti che possono originare dalle azioni di un insieme di agenti senza essere stati previsti a priori. Questi comportamenti possono coesistere con la capacità di un MRS di esibire un comportamento collaborativo mediante tecniche di assegnazione dinamica dei ruoli ai suoi membri, e sono stati visti emergere spontaneamente durante le prestazioni dei robot utilizzati dagli Artisti Veneti durante le gare di calcio mondiali RoboCup alle quali hanno partecipato [4].
Un’altra tecnologia fondamentale per il mondo della robotica autonoma è la visione automatizzata robotica. Nel caso degli MRS applicati al gioco del calcio robotizzato un particolare ruolo è stato svolto dalla Visione Omnidirezionale. Conosciuta per le sue potenzialità nelle applicazioni di videosorveglianza, sin dall’inizio delle competizioni RoboCup questo particolare strumento di visione computerizzata si è rivelato particolarmente efficace per favorire lo scambio delle informazioni necessarie ad esercitare un coordinamento delle azioni del team. Gli algoritmi capaci di risolvere i problemi di localizzazione e del tracking dinamico della posizione del robot, sviluppati per il gioco dei robot della Middle-size League della RoboCup si sono dimostrati poi validi anche per poter essere utilizzati in ambienti di tipo in-door sia domestici che di lavoro [5].
Bibliografia
[1] D. Nardi, G. Clemente, and E. Pagello. ART Azzurra Robot Team. Progetto RoboCup Italia, Consorzio Padova Ricerche. In "RoboCup-98: Robot Soccer World Cup II". M. Asada, H. Kitano (Eds.). Lecture Notes in Artificial Intelligence (LNAI) No. 1604, Springer, 1999, pp. 458-463
[2] D. Nardi, G. Adorni, A. Bonarini, A. Chella, G. Clemente, E. Pagello, and M. Piaggio ART-99 – Azzurra Robot Team. In "RoboCup-99: Robot Soccer World Cup III". Veloso M., Pagello E., Kitano H. (Eds.). Lecture Notes in Artificial Intelligence (LNAI) No. 1856, Springer, 2000, pp. 695-698
[3] E. Pagello, E. Menegatti, D. Polani, A. Bredenfel, P. Costa, T. Christaller, A. Jacoff, M. Riedmiller, A. Saffiotti, E. Sklar, T. Tomoichi RoboCup-2003: New Scientific and Technical Advances. AI magazine. American Association for Artificial Intelligence (AAAI). Vol. 25, No. 2, Summer 2004, pp. 81-98
[4] E. Pagello, D'Angelo A, Menegatti E. Cooperation Issues and Distributed Sensing for Multirobot Systems. Proceedings OF THE IEEE. Vol. 94, No. 7, 2006, pp. 1370-1383
[5] E. Menegatti, A. Pretto, A. Scarpa, E. Pagello Omnidirectional Vision Scan Matching for Robot Localization in Dynamic Environments. IEEE Transactions on Robotics Vol. 22, No. 3, June 2006, pp. 523- 535
[6] T. Arai, L. Parker, E. Pagello Editorial: Advances in Multi-robot Systems. IEEE Transactions on Robotics and Automation. Special Issue on Advances in Multirobot Systems. Vol 18, No. 5, October 2002, pp. 655-661
