Mixed Reality – About

The key feature of the Mixed Reality Competition is the combination of virtual and physical elements. Real robots (micro robots) with a floor area of about 2 cm² and about 2 cm height play on a virtual playing field with a virtual ball.

On the one hand, movements are generated by different speeds of the two wheels; on the other hand, the virtual ball is indirectly steered by means of an instruction. These circumstances require a meaningful linking of two different concepts:

The discrete behavior of a virtual world must be brought into harmony with the complex physical reality. The mixed reality strikes a bridge between simulation and reality, in order to connect the leagues. In the third year after the founding of the Mixed Reality, the games are played against 5. First tests 7 against 7 are carried out in order to be able to play with the future third system 11 against 11 in a scale-appropriate field.


Mixed Reality – Focus on Development

In the field of mixed reality, we have focused on research and development.

Vision Tracking

Vision tracking is of particular importance in the area of mixed reality. The goal of the mixed reality is to play 11 against 11. However, since the system is still designed for 5 to 5, a lot has to be improved.

Behavoir Management

Since the lower functions of the artificial intelligence already work very well, we are currently working on behavoirs, ie a roll-based system in which the robots dynamically change their roles. In this way, we hope for a better interaction between the robots and improved behavior.

Reinforced Learning

We also use this area of artificial intelligence and try to expand it. The advantage with self-learning algorithms is that although you do not know much about a system, you can still achieve good results.


There are other ways to improve the mixed reality system. In order for our goal to be achieved by 11 players per side, a lot must also happen here. This includes, among other things, the development of more durable robots, as well as a better infrared.

Humanoid KI-Simulation

In robotics it is common to work with simulators. This saves time and money. We use the mixed reality system to test and develop our artificial intelligence for humanoids.

Mixed Reality – System

system2The Mixed Reality System is a unified system of real physical and fully simulated parts. When you see a mixed reality system for the first time, the big display is the first to appear. Even if the display has no influence on the game, it serves on the one hand as a playing field, as well as to give the viewers an insight into the simulated part of the world. The robots (Eco! BE2008) are responsible for the physical part of the system. In order for the robots to be able to interact with the simulated ball, their position must be determined. Each robot has a unique marker on its head. A camera films the playing field and the obtained image data are analyzed. The position of the markers is determined in the images. These are sent to the server. The server simulates not only the ball, but also all interactions with the ball, e.g. The collision between the robot and the ball. The positions of each robot and the ball are passed on to the clients by the server. The clients can use this data to send commands to the server. The commands are executed by the server directly, or they are sent via infrared to the robots.

@Work League

The RoboCup @ Work League started in 2012. The aim of this league is to develop an autonomous robot that is to be used in the industrial environment and to handle complex tasks there. These tasks range from pure navigation within the arena, which in this league, e.g. A workshop simulates the interaction with objects up to complex co-operative or competitive problem solving. This league is mainly about the professional use of the different techniques, so tape and hot glue in this league are no alternative. This fact provides for a better planning of the different installation and conversion measures. In principle, it is possible to use any robot in this league. However, we have chosen Kuka’s YouBot to be a working and tested platform where we can advance our development efforts.

@Work focus


For testing new software and for machine learning, it is important to have a simulator that simulates the behavior of the real robot as accurately as possible. This does not stop with the mere movements, so also the kind of the control must be modeled after the original down to the smallest detail.
Localization and navigation


is an enormously important field in robotics. Without the knowledge of the current position, the search for a way to a goal is already doomed to failure. It is therefore important to recognize the current position in the room as quickly and as accurately as possible. It is then possible to plan a route to the destination that promises the greatest economy of movement. The omnidirectional platform of the YouBot creates completely new possibilities for a goal. This makes it possible to achieve the desired orientation during the journey and thus to save time during positioning at the target.

Manipulating objects

presents a great challenge. Since it is not possible to collect exact data through the various sensors, the localization of objects in space is based on pure assumptions, with the robot opting for the most probable position. Addressing these inaccuracies in the 3-dimensional space is a great area of ​​manipulation. The other large area concerns the arm control. It is important that the solutions of the inverse kinematics have to fulfill certain conditions. Thus the arm must not move into obstacles or into itself during the movement. It is also necessary to find out from which positions the arm can reach the object at all.
Artificial Intelligence

In order to achieve an autonomous action of our robot, it is inevitable to realize an artificial intelligence, which takes care of the decision-making based on sensory data and tasks. As in all other areas of robotics, we must also develop an approach that can deal with an inaccurate or incorrect picture of the environment and can bring this picture of the environment back into a consistent state. Our approach to artificial intelligence uses the SMACH project developed within ROS. This is an approach based on a state machine. In addition to the debugging and visualization capabilities provided by SMACH, the state-machine approach also offers many advantages that lead to a clearer and more consistent behavior of artificial intelligence.

Humanoid robots – Focus of development

The humanoid robots must bring many skills to participate in the football matches. Motion sequences like walking on two legs or shooting are great challenges for a robot. But also the processing of the image data and interpretation of these are the focus of the development. In addition to the software is always worked again and again to improve the hardware.

To run

The human-like running of robots is not very easy. Thus man needs the big toe round his foot to create a dynamic movement. In the case of robots, this is often attempted with a „tap step“. We are currently working on a modified version of the Walkengine of the DARwin-OP, which creates a stable running motion.

To shoot

In football, after shooting, shooting is of similar importance and therefore also one of our priorities. Here, not only as wide a range as possible and precise meeting are required, but above all stability. As one of the next goals, we want to reach a university.

Image processing

Image processing is one of our key areas. Here we are working on optimizing the algorithms and increasing the detection rate. The more robust the image processing, the better the behavior of the humanoids can be controlled.


As a further focus, we are currently dealing with localization, that is, The ability of the robots to determine their own position in the playing field. Self-localization is the first step towards a more abstract artificial intelligence.

RoboCup Germany 2016

This year, too, the WF Wolves RoboCup team from Ostfalia will compete at the World Championship for Robotics. This year the World Cup in Leipzig takes place from the 30.06. To 03.07.2016 instead. The team of the Ostfalia is in the categories RoboCup @ Work and Humanoid League (TeenSize). As in the past year, the students are working with their Brazilian colleagues at the Universidade Federal de Santa Maria (UFSM).

The current Leipzig team consists of 14 members. Five team members come from the Brazilian university. The WF Wolves are supported by professors Reinhard Gerndt (Ostfalia) and Rodrigo Guerra (UFSM) as a student project group.

Already since Monday, the students work to find the optimal setting of the robots for the conditions.

The RoboCup @ Work League:

The @work league is an industrial league. On the other hand, autonomous platforms, on which a robot arm is located, must successfully meet certain challenges. These challenges consist essentially of mastering a pre-defined course. As a particular challenge, its details can be varied in the course of the process. In addition, various, different objects have to be picked up by means of the robot arm and transported to a different location.


The Humanoid League (TeenSize):

In the Humanoid League, on the other hand, it is about football. At the same time, robots that are built similar to humans are played together according to the rules of FIFA. The aim of the Humanoid League is to compete against the then reigning FIFA world champion of the people in a regular football match in 2050.
In the Humanoid League, three sizes of robots are distinguished: KidSize, TeenSize and AdultSize. The sizes range from very small to almost man-sized. The team of the Ostfalia has medium-sized robots and plays in the TeenSize.


Source: https://www.ostfalia.de/cms/de/campus/ostfalia/news/news0272.html

Humanoid – Bot Evolution



since June 2014

Rule changes for 2014 have caused us to build larger robots. For this, we have adapted the Nimbro OP to a size of 85 cm. The aluminum and carbon parts were manufactured as before in the university workshop. We created plastic parts, like the head and the hands, with our 3D printer. In addition to significantly larger batteries are used Intel NUCs with i5 processor.







since June 2012

The mechanical design of this generation is based on the DARwIn-OP. With a sturdy aluminum scaffolding and stronger servos (RX-28 or MX-28), we have a convincing new platform. We have the metal parts made in our university workshop. On a new main board is now an Intel Atom processor is used.







September 2010 – June 2012

In addition to some small improvements, two new degrees of freedom have been added.








June 2009 – September 2010

After we noticed on the GermanOpen 2009 that the robot team around JonnyFirst is too heavy, we have dismantled the PDA and now work in the head with an embedded Linux. Both image processing and artificial intelligence are now running on the processor. With this model, we entered the RoboCup 2009 in Graz.








  April 2009 – June 2009

With the improved version of Jonny we participated in the GermanOpen 2009. Here we have reduced the head and also made the legs smaller again. Much has also been done on electronics. So we had only 3 controllers at this time.








February 2009 – April 2009

With the so-called „Huno“, the humanoid construction from the RoboBuilder Kit, we have continued. It was equipped with image processing and PDA and we shot our first goal. With JonnyFirst, our extended version of the RoboBuilder kit, we have shot our qualification video.







End of 2008 – February 2009

We made our first attempts with humanoid robots with the Bioloid Kit. We have nevertheless decided, for reasons of cost and since the wCK servos faster, for the RoboBuilder kit.

RoboCup China 2015

 Humanoid League

Everything started with our luggage hanging in Guangzhou. So we did not just lack robots and equipment, but above all clothes for changing after the long journey. What remained to us was the hand luggage, with which we had at least one or the other, if of course no tool. In the hotel we met our partners from Brazil, who had arrived with two robots. On the first day of preparation we still missed two of the big robots, which we could not prepare. The first one, which had arrived, we did not get through the robot check until the head was too big. It was measured differently than in the previous year, which caused problems not only with us. So we had to cut our head, which looked ugly and also led to more instability. Even the Brazilian comrade had to take off his helmet and was not allowed to play with it. While the Brazilians were working on the new running algorithm, our people were in the process of calibrating the recognition of objects. But the time that remained was short and was not enough. While the recognition of the playing field and the goal post worked well, especially the search for the ball of the Teen Size brought unimagined problems. This involved neglecting running and shooting, which led to frequent falls in the games.


In the Kid Size, we were in group B with ZJUDancer and FUmanoids, which did not allow us an easy start. The final result of the group phase was then no surprise. In the intermediate round we had once again the chance against RoboErectus, where our robots unfortunately could not get through. In Teen Size, we had similar difficulties and could not score goals. Overall the competition was stressful for us because we had one game after another by participating in both leagues. It was noticeable that we were short of specialists and robots. In the Technical Challenges, however, we were once again able to prove what our robots are capable of doing. They could not only jump surprisingly high, but also balance large shocks of the push recovery. We were able to secure second place in both leagues.

Humanoid League

da-v4nSince 2009 we are represented in the Humanoid Kid Size League. The special thing about this league is that the robots have to be very similar to humans. For example, they must run on two legs and have physical-human characteristics. As a further difficulty, only sensors are allowed, which also man has. We use cameras (eyes), gyroscope and accelerometer (balance sense) and some of the other robots also have pressure sensors on the feet.

Other special sensors are not permitted. Furthermore, the robots must also play completely autonomously; Which means that the intelligence must also be in the robot and not on another computer, which in turn turns the robot remotely. The robots are allowed to talk to each other via WLAN to discuss themselves.

In the Humanoid League there are two areas: the Games and the Technical Challenges. In the games, four are played against four football, the rules are modeled on the FIFA rules and are only slightly simplified, so that a game can come about. For this, the robots have to bring a whole lot of abilities to play at all: they must be able to move and shoot, stand up independently and of course find the ball.


game-smallThe Technical Challenges is about testing and working on things that are not yet in the game. In addition, techniques that are currently available in human football are to be learned and improved. Currently, there are four Technical Challenges. Obstacle Avoidance and Dribbling is about dribbling the ball through obstacles in the goal. In doing so, the abilities are identified as obstacles and a path through the obstacles is to be found and planed.

When throwing in, the ability to lift a ball and throw it is thrown. The goal is to integrate the throw into the game as soon as possible, in order to get closer to human football. The double pass is used to promote the abilities „obstacles“, „recognition of fellow players“ and „closer shooting“. Another challenge is the high-kick, where the robot is to reach the goal as high as possible.

German Open 2015

Humanoid League

This year’s German Open was a little spectacular, but with many challenges on the ground. By the new rules – artificial grass, a new white-colored ball and white gates – the robots demanded everything. We were with two small and two large robots at the start, could because of unexpected problems with the hardware but unfortunately only partially one or two at the same time. The initial round robin phase went all dead, finding the ball and then moving to the ball was difficult not only for us at first. Then we came to the Penalty Shootout, where we secured fourth place. It was followed by the semi-final against the Fumanoids, which went 1: 0 for them, so we came into the game for the third place. In this game, we were able to show that we can not only run stably, but are even capable of shooting shots without adding. Nevertheless, all the arts were not enough for a goal during the game, it went 0-0. In the following Penalty Shootout our robots had the problem of recognizing the ball and running past the ball again and again. In the last attempt, our opponents, Bold Hearts, were able to move the ball a little way forward while we have not reached the ball. This was ultimately the decision and the fourth place for us. The German Open has revealed some weaknesses and allows us to prepare ourselves for the World Cup in China.

@Work Robots


ROS-Electric (Communication structure)
SMACH (Artificial Intelligence)
Ubuntu 10.04 (OS)


Hokuyo Laser-Range-Scanner (Navigation, Lokalisation)
Microsoft Webcam (Vision)
Microsoft Kinect

RoboCup Brasili 2014

(By Prof. R. Gerndt)

The Eastfalia was represented by a team of 10 students who were reinforced by 4 students from our partner school in Santa Maria, Brazil, the Universidade Federal Santa Maria (UFSM).

In the ‚Humanoid League‘, the Ostfalia after the preliminary round (1. ‚Round Robin‘) by a single own goal in the first knockout round. Apart from general problems in the preparation, the delayed delivery of a suitcase with numerous tools also caused problems. The goal to get into the second round (2nd ‚Round Robin‘) was missed. The team has, however, for the first time participated in some ‚Technical Challenges‘ and was able to score points. On the RoboCup2014, a new, larger robot and a robot equipped with elastic knee drives (Series Elastic Actuator – SEA) were also used for the first time.

The RoboCup @ work team had to deal with hardware and software problems. Already at the beginning of the competitions, for example, the gripper had failed and had to be replaced by a loan from another team. In addition, the „Conveyor belt challenge“ had to be omitted for technical reasons, which brought additional disadvantages to the team, who could last this test as the only team. The goal of 1000 points in the competitions (approx. Third place) was not reached with about 680 points.

At the RoboCup Symposium (http://www.robocup2014.org/?page_id=27) Ostfalia was represented with a research project on „Series Elastic Actuator“, which was jointly funded by the UFSM. The importance of the topic was underlined by the two invited lectures by Prof. Brooks (MIT) and Prof. Haddadin (Leibniz University). The response to the Ostfalia contribution was correspondingly large. The topic is to be pursued intensively.

In the run-up to the RoboCup is a contribution for the NDR television (http://www.ndr.de/fernsehen/sendungen/hallo_niedersachsen/Fussball-Roboter-wollen-Weltmeistertitel-holen,hallonds22546.html). The SEA robot was mentioned in the heise-newsticker (http://www.heise.de/newsticker/meldung/RoboCup-WM-2016-kicken-die-Roboter-in-Leipzig-2264401.html?hg=1&hgi=4&hgf = False).

The contribution of the Ostfalia to the further development of the RoboCup was recognized. Mr. Hitzmann was confirmed as a member of the Organizing Committee (OC) for RoboCup2015. Prof. Gerndt has been appointed to the executive committee (‚Exec‘) for the ‚Humanoid League‘ (for the structure see http://www.robocup.org/organization-of-robocup/).

In all, a number of contacts were made. The team has received invitations to study stays and cooperation with other universities. The SEA research project is to be expanded further in a close cooperation between Ostfalia and UFSM.


Unfortunately, our humanoid robots were eliminated yesterday by an own goal from Arctos with 0: 1.

After the last game, Lupo’s leg had to be repaired. Unfortunately, due to other problems we had too little time to test, where he could still run and shoot. Unfortunately, his shot from the left flank was a bit of a pain, but he stayed up unsuccessfully without a problem.

After the game, the team needed some encouragement before it started the preparations for the Technical Challenges. This is why we have created the emergence of our large humanoid robot. After he got up like our little humanoids, we went on with the walk (Oliver had already programmed it). In the test on the normal playing field the walk was already very good, so we went directly to the field with artificial grass. There, too, the robot could run to our delight.


On Friday, we arrived at João Pessoa after three flights and welcomed the Brazilian students Leandro, Milton and Fernando into our group.

Unfortunately, one of our suitcases has been missing since the last flight. Since it is the humanoid toolkit (including cold sprays, multiple sockets and keyboards), Benny and Milton had to try to buy some work tools, and the teams were able to use the existing tools. This worked well, so that the loss of the cold spray is the biggest loss since we can not buy this on the spot.

Despite these slight difficulties, the humanoids were able to successfully use the first setup day and the four small humanoid robots were almost finished in the evening. In our apartment were still a few popped errors of the software, which was played this morning on the robots.


As can be seen in the picture above, the humanoids have been able to continue working on their large robot. This morning he was allowed to play for the first time in Brazil on one of the football fields.

With our @ WORK team ran yesterday the arm not, but after a day of hard work and with the help of an older version, we have not only fixed this, but started to optimize a lot. This includes, for example, an acceleration of the arm’s alignment with objects. Our goal is to arm the YouBots arm more than twice as fast!

Educational prize alliance for the region

On 04.12.2014 in Wolfenbüttel the education prize was awarded by Allianz for the region. This award is an award given by a jury of educational institutions and business enterprises. Our team participated in this competition and successfully competed against the other 119 projects and took 3rd place in the category „Adults“. The award takes place at regular intervals and praises a total sum of 30,000 €.

In the sense, the team says thank you!

New Humanoid Robots from Eckensberger Foundation

Today we have received information from the Eckensberger Foundation: They sponsor us in the creation of two new humanoid robots. We are very pleased with this support and have immediately ordered the components. The new humanoid robots will be bigger than our current ones and we hope that we can take one of the two new robots to the World Cup to Brazil.

Bildungspreis Allianz für die Region

Am 04.12.2014 wurde in Wolfenbüttel der Bildungspreis von der Allianz für die Region verliehen. Bei diesem Preis handelt es sich um eine Auszeichnung, die von einer Jury aus Bildungseinrichtungen und Wirtschaftsunternehmen verliehen wird. Unser Team nahm an diesem Wettbewerb teil und setzte sich gegen die anderen 119 Projekte erfolgreich durch und belegte den 3. Platz in der Kategorie „Erwachsene“. Die Verleihung findet in regelmäßigen Abständen statt und lobt währenddessen eine Gesamtsumme von 30.000 € aus.

In dem Sinne sagt das Team Danke!

RoboCup Germany 2016

Auch in diesem Jahr tritt das RoboCup-Team der Ostfalia, die WF Wolves, bei der Weltmeisterschaft für Robotik an. Dieses Jahr findet die WM in Leipzig in der Zeit vom 30.06. bis 03.07.2016 statt. Das Team der Ostfalia tritt in den Kategorien RoboCup@Work und Humanoid League (TeenSize) an. Wie auch im vergangenen Jahr arbeiten die Studierenden dabei mit ihren brasilianischen Kollegen der Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) zusammen.

Insgesamt besteht das aktuelle Team in Leipzig aus 14 Mitgliedern. Fünf Teammitglieder kommen von der brasilianischen Hochschule. Betreut werden die WF Wolves als studentische Projektgruppe von den Professoren Reinhard Gerndt (Ostfalia) und Rodrigo Guerra (UFSM).

Bereits seit Montag arbeiten die Studierenden an der optimalen Einstellung der Roboter für die Bedingungen zu finden.

Die RoboCup@Work-Liga:

Bei der @Work-Liga handelt es sich um eine industriell ausgelegte Liga. HIer müssen autonom agierende Plattformen, auf denen sich ein Roboterarm befindet, bestimmte Herausforderungen erfolgreich absolvieren. Diese Herausforderungen bestehen im Wesentlichen aus dem Meistern eines vorab definierten Kurses. Als besondere Herausforderung können dessen Details im Verlauf variiert werden. Außerdem müssen diverse, verschiedenartige Gegenstände mittels des Roboterarmes aufgenommen und an einen anderen Ort transportiert werden.


Die Humanoid-Liga (TeenSize):

In der Humanoid-Liga geht es hingegen ums Fußball spielen. Dabei treten Roboter, die menschenähnlich gebaut sind, nach den Regeln der FIFA gegeneinander an. Das Ziel der Humanoid-Liga ist, 2050 gegen den dann amtierenden FIFA-Weltmeister der Menschen in einem regulären Fußballspiel anzutreten.
In der Humanoid-Liga wird zwischen drei Größen der Roboter unterschieden: KidSize, TeenSize und AdultSize. Dabei reichen die Größen von ganz klein bis annähernd menschengroß. Das Team der Ostfalia hat mittelgroße Roboter und tritt in der TeenSize an.



Source: https://www.ostfalia.de/cms/de/campus/ostfalia/news/news0272.html

RoboCup China 2015

Humanoid League

Alles fing damit an, dass unser Gepäck in Guangzhou hängen blieb. Somit fehlten uns nicht nur Roboter und Equipment, sondern vor allem Klamotten zum Wechseln nach der langen Reise. Was uns blieb war das Handgepäck, mit dem wir wenigstens das ein oder andere dabei hatten, wenn auch natürlich kein Werkzeug. Im Hotel trafen wir dann unsere Partner aus Brasilien, die mit zwei Robotern angekommen waren. Zum ersten Vorbereitungstag fehlten uns weiterhin zwei der großen Roboter, die wir somit nicht vorbereiten konnten. Den einen, der noch eingetroffen war, haben wir erst nicht durch den Roboter-Check bekommen, da der Kopf zu groß war. Es wurde anders gemessen als im Vorjahr, was nicht nur bei uns zu Problemen führte. Somit mussten wir unseren Kopf abschneiden, das sah unschön aus und hat auch zu mehr Instabilität geführt. Auch der brasilianische Kamerad musste seinen Helm ablegen und durfte damit nicht spielen. Während die Brasilianer am neuen Laufalgorithmus werkelten, waren unsere Leute dabei, die Erkennung von Objekten zu kalibrieren. Doch die Zeit, die noch blieb war kurz und reichte nicht aus. Während die Erkennung des Spielfelds und der Torpfosten gut funktionierte, brachte insbesondere die Suche nach dem Ball der Teen Size ungeahnte Probleme. Damit einhergehend wurden Laufen und Schießen vernachlässigt, was in den Spielen häufiger zu Stürzen führte.


In der Kid Size waren wir in Gruppe B mit ZJUDancer und FUmanoids, was uns keinen leichten Einstieg ermöglichte. Das Endergebnis der Gruppenphase war dann keine Überraschung. In der Zwischenrunde hatten wir noch einmal die Chance gegen RoboErectus anzutreten, wo sich unsere Roboter aber leider nicht durchsetzen konnten. In der Teen Size hatten wir ähnliche Schwierigkeiten und konnten keine Tore erzielen. Insgesamt war der Wettkampf für uns stressig, da wir durch Teilnahme an beiden Ligen ein Spiel nach dem anderen hatten. Es war zu merken, dass es uns an Fachpersonal und Robotern mangelte. In den Technical Challenges konnten wir jedoch noch einmal beweisen, wozu unsere Roboter in der Lage sind. Sie konnten nicht nur überraschend hoch springen, sondern auch große Stöße der Push Recovery ausbalancieren. Damit konnten wir uns in beiden Ligen den zweiten Platz sichern.


German Open 2015

Humanoid League

Die diesjährige German Open verlief wenig spektakulär, aber mit vielen Herausforderungen vor Ort. Durch die neuen Regeln – Kunstrasen, ein neuer weiß-bunter Ball und weiße Tore – wurde von den Robotern alles gefordert. Wir waren mit zwei kleinen und zwei großen Robotern am Start, konnten wegen unerwarteten Problemen mit der Hardware aber leider teilweise nur ein oder zwei gleichzeitig einsetzen. Die anfänglichen Spiele der Round Robin Phase verliefen alle torlos, den Ball finden und sich dann zum Ball fortbewegen war anfangs nicht nur für uns schwierig. Dann kam es zum Penalty Shootout, in dem wir uns den vierten Platz sichern konnten. Es folgte das Halbfinale gegen die Fumanoids, dieses ging 1:0 für sie aus, sodass wir ins Spiel um den dritten Platz kamen. In diesem Spiel konnten wir zeigen, dass wir nicht nur stabil laufen können, sondern sogar in der Lage sind, Schüsse auszuführen, ohne hinzufallen. Dennoch reichten alle Künste nicht für ein Tor während des Spiels, es ging 0:0 aus. Im folgenden Penalty Shootout hatten unsere Roboter das Problem, den Ball zu erkennen und liefen immer wieder am Ball vorbei. Im letzten Versuch konnten unsere Gegner, die Bold Hearts, den Ball ein Stück weit nach vorn bewegen, während wir den Ball nicht erreicht haben. Das war schlussendlich die Entscheidung und der vierte Platz für uns. Die German Open hat uns einige Schwachstellen offenbart und ermöglicht uns, uns gezielt auf die Weltmeisterschaft in China vorzubereiten.

RoboCup Brasilien 2014

(von Prof. R. Gerndt)

Die Ostfalia war mit einem Team von 10 Studierenden vertreten, die durch 4 Studierende unserer Partnerhochschule in Santa Maria, Brasilien, der Universidade Federal Santa Maria (UFSM), verstärkt wurde.

In der ‚Humanoid League‘ ist die Ostfalia nach der Vorrunde (1. ‚Round Robin‘) letztendlich durch ein einziges Eigentor in der ersten K.O.-Runde ausgeschieden. Neben allgemeinen Problemen in der Vorbereitung hat hier auch die verspätete Zustellung eines Koffers mit zahlreichen Werkzeugen Probleme bereitet. Das Ziel, in die zweite Runde (2. ‚Round Robin‘) zu kommen, wurde verfehlt. Das Team hat sich allerdings erstmalig an einigen ‚Technical Challenges‘ beteiligt und konnte dabei Punkte erzielen. Auf dem RoboCup2014 wurden außerdem erstmalig ein neuer, größerer Roboter und ein mit elastischen Knieantrieben (Series Elastic Actuator – SEA) ausgestatteter Roboter eingesetzt.

Beim ‚RoboCup@work‘ hatte das Team mit Hard- und Softwareproblemen zu kämpfen. Bereits zu Begin der Wettbewerbe ist beispielsweise der Greifer ausgefallen und musste durch eine Leihgabe eines anderen Teams ersetzt werden. Weiterhin musste die ‚Conveyor belt challenge’ aus technischen Gründen entfallen, was dem Team, die diesen Test zuletzt als einzige Mannschaft durchführen konnte, zusätzliche Nachteile einbrachte. Das gesteckte Ziel von 1000 Punkten in den Wettbewerben (ca. dritter Platz) wurde mit ca. 680 Punkten nicht erreicht.

Auf dem RoboCup Symposium (http://www.robocup2014.org/?page_id=27) war die Ostfalia mit einem mit der UFSM gemeinsam durchgeführten Forschungsprojekt zum Thema ‚Series Elastic Actuator‘ vertreten. Die Wichtigkeit des Themas wurde durch die beiden eingeladenen Vorträge von Prof. Brooks (MIT) und Prof. Haddadin (Leibniz Universität) unterstrichen. Die Resonanz auf den Ostfalia-Beitrag war entsprechend groß. Das Thema soll intensiv weiter verfolgt werden.

Im Vorfeld zum RoboCup ist ein Beitrag für das NDR-Fernsehen (http://www.ndr.de/fernsehen/sendungen/hallo_niedersachsen/Fussball-Roboter-wollen-Weltmeistertitel-holen,hallonds22546.html) entstanden. Der SEA-Roboter wurde im heise-newsticker erwähnt (http://www.heise.de/newsticker/meldung/RoboCup-WM-2016-kicken-die-Roboter-in-Leipzig-2264401.html?hg=1&hgi=4&hgf=false).

Der Beitrag der Ostfalia zur Weiterentwicklung des RoboCups wurde anerkannt. Herr Hitzmann wurde als Mitglied im Organisationskomitee (OC) für den RoboCup2015 bestätigt. Prof. Gerndt wurde in das Exekutiv-Komitees (‚Exec’) für die ‚Humanoid League‘ berufen (zur Struktur siehe http://www.robocup.org/organization-of-robocup/).

Insgesamt wurde eine Reihe von Kontakten geknüpft. Das Team hat Einladungen zu Studienaufenthalten und zur Kooperation mit anderen Universitäten erhalten. Das SEA-Forschungsprojekt soll in einer engen Kooperation zwischen Ostfalia und UFSM weiter ausgebaut werden.


Leider sind unsere humanoiden Roboter gestern durch ein Eigentor von Arctos mit 0:1 ausgeschieden.

Nach dem letzten Spiel musste Lupos Bein repariert werden. Bedauerlicherweise haben wir aufgrund von anderen Problemen zu wenig Zeit fürs Testen gehabt, wobei er da noch laufen und schießen konnte. Leider waren seine Torschussversuche beim Spiel eher hinderlich, da er vor dem Ball stehen blieb ohne etwas zu machen.

Im Anschluss an das Spiel brauchte das Team erst wieder etwas Aufmunterung, bevor es mit den Vorbereitungen für die Technical Challenges begonnen hat. Daher haben wir die Aufstehmotion unseres großen humanoiden Roboters erstellt. Nachdem er wie unsere kleinen Humanoiden aufstehen konnte, haben wir mit dem Walk weiter gemacht (Oliver hat bereits während der Erstellung der Motion daran programmiert). Beim Test auf dem normalen Spielfeld lief der Walk bereits sehr gut, deshalb sind wir direkt zu dem Feld mit Kunstrasen gegangen. Auch dort konnte der Roboter zu unserer Freude laufen.


Am Freitag sind wir nach drei Flügen gut in João Pessoa angekommen und haben die brasilianischen Studenten Leandro, Milton und Fernando in unserer Gruppe willkommen geheißen.

Leider fehlt seit dem letzten Flug einer unserer Koffer. Da es sich ausgerechnet um den Werkzeugkoffer der Humanoiden handelt (in dem unter anderem Kältespray, Mehrfachsteckdosen und Tastaturen sind), mussten Benny und Milton außer Lebensmitteln nun auch versuchen einige Arbeitsutensilien zu kaufen und die Teams sich mit den vorhandenen Werkzeugen ansprechen. Dies klappte aber gut, sodass der Verlust des Kältesprays der größte Verlust ist, da wir dies vor Ort nicht nachkaufen können.

Trotz dieser leichten Schwierigkeiten konnten die Humanoiden den ersten Setup-Day erfolgreich nutzen und die vier kleinen humanoiden Roboter sind am Abend fast fertig getestet. In unserem Appartment wurden noch einige aufgetauchte Fehler der Software beseitigt, die heute morgen auf die Roboter gespielt wurde.

Wie auf dem Bild oben zu sehen ist, haben die Humanoiden auch an ihrem großen Roboter weiter arbeiten können. Heute Vormittag durfte er zum ersten Mal in Brasilien auf eins der Fußballfelder.

Bei unserem @WORK-Team lief gestern der Arm nicht, doch nach einem Tag harter Arbeit und mit Hilfe einer älteren Version, haben wir nicht nur dies gefixt, sondern begonnen einiges zu optimieren. Dazu zählt zum Beispiel eine Beschleunigung des Ausrichtens des Arms vor Objekten. Unser Ziel ist es den Arm des YouBots mehr als doppel so schnell auszurichten!

Neue Humanoide von Eckensberger Stiftung

Heute haben wir von der Eckensberger Stiftung Bescheid bekommen: Sie sponsern uns in der Erstellung von zwei neuen humanoiden Robotern. Wir freuen uns sehr über diese Unterstützung und haben sofort die Bestellung der Bestandteile eingeleitet. Die neuen humanoiden Roboter sollen größer als unsere jetzigen werden und wir hoffen, dass wir schon einen der beiden neuen Roboter zur WM nach Brasilien mitnehmen können.


Jahr Event Ort @Work Humanoid
Teen Size
Kid Size
Humanoid Technical Challenge Mixed Reality
2016 Weltmeisterschaft Leipzig, Deutschland 4. Platz 2. Platz
2015 Weltmeisterschaft Hefei, China 5. Platz Top 8 Top 16 2. Platz
German Open Magdeburg 3. Platz 4. Platz
2014 Weltmeisterschaft João Pessoa, Brasilien 5. Platz Top 24
German Open Magdeburg 4. Platz 4. Platz
2013 Weltmeisterschaft Eindhoven, Niederlande 3. Platz Top 12
German Open Magdeburg 3. Platz 1. Platz
2012 Weltmeisterschaft Mexiko-Stadt, Mexiko 4. Platz Top 24
German Open Magdeburg 3. Platz
2011 Weltmeisterschaft Istanbul, Türkei Top 16
Iran Open Tehran, Iran 5. Platz
German Open Magdeburg 3. Platz 2. Platz
2010 Weltmeisterschaft Singapur, Singapur Top 24 1. Platz
German Open Magdeburg 2. Platz
2009 Weltmeisterschaft Graz, Österreich Top 16 5. Platz
Iran Open Qazvin, Iran 1. Platz
German Open Hannover 4. Platz 3. Platz
2008 Weltmeisterschaft Suzhou, China 1. Platz
German Open Hannover 3. Platz
2007 Weltmeisterschaft Atlanta, USA 4. Platz

Mixed Reality – System

system2Das Mixed Reality System ist ein einheitliches System aus echten physikalischen und vollsimulierten Teilen. Wenn man ein Mixed Reality System zum ersten Mal sieht,  fällt das große Display als erstes auf. Auch wenn das Display keinen Einfluss auf das Spiel hat, dient es einerseits als Spielfeld, als auch um den Zuschauern einen Einblick in den simulierten Teil der Welt zu geben. Den physikalischen Teil des Systems machen die Roboter (Eco!BE2008) aus. Damit die Roboter mit dem simulierten Ball interagieren können, muss deren Position bestimmt werden. Dazu hat jeder Roboter einen einzigartigen Marker auf dem Kopf. Eine Kamera filmt das Spielfeld und die  erhaltenen Bilddaten werden analysiert. In den Bildern wird die Position der Marker bestimmt. Diese werden an den Server übermittelt. Der Server simuliert nicht nur den Ball, sondern auch alle Interaktionen mit dem Ball, wie z.B. die Kollision zwischen Roboter und Ball. Die Positionen von jedem Roboter und dem Ball werden von dem Server an die Clients weitergegeben. Die Clients können anhand dieser Daten Befehle an den Server schicken. Die jeweligen Befehle werden, wenn sie den Ball betreffen,  von dem Server direkt ausgeführt oder sie werden via Infrarot an die Roboter geschickt.

Mixed Reality – Schwerpunkte der Entwicklung

Im Bereich der Mixed Reality haben wir uns Schwerpunkte für die Forschung und Entwicklung gesetzt.

Vision Tracking

Im Bereich der Mixed Reality ist das Vision Tracking von besonderer Bedeutung. Das Ziel der Mixed Reality ist, es 11 gegen 11 spielen zu können. Da das System aber derzeit noch für 5 gegen 5 ausgelegt ist, muss noch einiges verbessert werden.

Behavoir Management

Da die niedrigeren Funktionen der künstlichen Intelligenz schon sehr gut funktionieren, arbeiten wir derzeit an Behavoirs, also einem rollenbasierten System in dem die Roboter dynamisch ihre Rollen wechseln. Dadurch erhoffen wir uns ein besseres Zusammenspiel der Roboter und ein verbessertes Verhalten.

Reinforced Learning

Auch diesen Bereich der künstlichen Intelligenz nutzen wir und versuchen ihn zu erweitern. Der Vorteil bei selbstlernenden Algorithmen ist es, dass man, obwohl man nicht viel über ein System weiss, dennoch gute Ergebnisse erzielen kann.


Bei dem Mixed Reality System gibt es weitere Möglichkeiten zur Verbesserung. Damit unser Ziel von 11 Spielern pro Seite realisierbar ist, muss auch hier einiges passieren. Dazu gehört unter anderem die Entwicklung langlebigerer Roboter, als auch ein besseres Infrarot.

Humanoid KI-Simulation

In der Robotik ist es üblich mit Simulatoren zu arbeiten. Dies spart Zeit und Geld. Wir nutzen das Mixed Reality System um unsere künstliche Intelligenz für die Humanoiden zu testen und daran zu entwickeln.

Mixed Reality

Das entscheidende Merkmal der Mixed Reality Competition ist die Verbindung von virtuellen und physikalischen Elementen. Reale Roboter (Micro Robots) mit einer Grundfläche von ca. 2 cm² und ungefähr 2 cm Höhe spielen auf einem virtuellen Spielfeld mit einem virtuellen Ball.



Einerseits werden Bewegungen durch unterschiedliche Geschwindigkeiten der beiden Räder erzeugt, andererseits wird der virtuelle Ball indirekt über einen Befehl getreten. Diese Umstände erfordern ein sinnvolles Verknüpfen zweier unterschiedlicher Konzepte:

Das diskrete Verhalten einer virtuellen Welt muss in Einklang mit der komplexen physikalischen Realität gebracht werden. Die Mixed Reality schlägt eine Brücke zwischen Simulation und Realität, um eine Verbindung der Ligen herzustellen. Im dritten Jahr nach Gründung der Mixed Reality werden die Spiele 5 gegen 5 ausgetragen. Erste Tests 7 gegen 7 werden durchgeführt, um mit dem zukünftigen dritten System 11 gegen 11 auf einem maßstabsgerechten Feld spielen zu können.

Humanoide Roboter – Schwerpunkte der Entwicklung

Die humanoiden Roboter müssen viele Fähigkeiten mitbringen, um an den Fußballspielen teilnehmen zu können. Bewegungsabläufe wie das Gehen auf zwei Beinen oder das Schießen sind große Herausforderungen für einen Roboter. Aber auch die Verarbeitung der Bilddaten und Interpretation dieser sind Schwerpunkte der Entwicklung. Neben der Software wird auch immer wieder daran gearbeitet die Hardware zu verbessern.


Das menschenähnliche Laufen bei Robotern ist nicht sehr einfach. So benötigt der Mensch den großen Zeh um seinen Fuß abzurollen um damit eine dynamische Bewegung zu erzeugen. Bei den Robotern wird dies häufig mit einem „Tippelschritt“ versucht. Derzeit arbeiten wir mit einer angepassten Version der Walkengine der DARwin-OP, die eine stabile Laufbewegung erzeugt.


Beim Fußball ist nach dem Laufen das Schießen von ähnlicher Bedeutung und daher auch einer unserer Schwerpunkte. Hier sind nicht nur möglichst große Reichweiten und präzises Treffen gefragt, sondern vor allem Stabilität. Als eines der nächsten Ziele wollen wir einen Hochschuss erreichen.


Auch die Bildverarbeitung gehört zu unseren Schwerpunkten. Hier arbeiten wir daran die Algorithmen zu optimieren und die Erkennungsrate zu steigern. Je robuster die Bildverarbeitung ist, desto besser kann das Verhalten der Humanoiden gesteuert werden.


Als weiteren Schwerpunkt behandeln wir derzeit die Lokalisierung, d.h. die Fähigkeit der Roboter ihre eigene Position im Spielfeld zu bestimmen. Die Selbstlokalisierung ist der erste Schritt in Richtung einer abstrakteren künstlichen Intelligenz.

Humanoid – Bot Evolution



seit Juni 2014

Regeländerungen für 2014 haben uns dazu bewegt, größere Roboter zu bauen. Dafür haben wir die Nimbro-OP auf eine Größe von 85 cm angepasst. Die Aluminium- und Carbon-Teile wurden wie zuvor in der Hochschul-Werkstatt angefertigt. Plastikteile, wie der Kopf und die Hände, haben wir mit unserem 3D-Drucker erzeugt. Neben deutlich größeren Akkus werden Intel NUCs mit i5 Prozessor eingesetzt.








seit Juni 2012

Das mechanische Design dieser Generation basiert auf der DARwIn-OP. Mit einem stabilen Aluminium-Gerüst und stärkeren Servos (RX-28 bzw. MX-28) haben wir damit eine überzeugende neue Plattform. Die Metallteile haben wir in unserer Hochschul-Werkstatt fertigen lassen. Auf einer neuen Hauptplatine kommt nun ein Intel Atom Prozessor zum Einsatz.








September 2010 – Juni 2012

Neben einigen kleinen Verbesserungen wurden zwei neue Freiheitsgrade hinzugefügt.








Juni 2009 – September 2010

Nachdem wir auf den GermanOpen 2009 gemerkt haben, dass die Robotermanschaft um JonnyFirst herum zu schwer ist, haben wir den PDA abgebaut und arbeiten nun im Kopf mit einem embedded Linux. Auf dem Prozessor laufen nun sowohl die Bildverarbeitung als auch die künstliche Intelligenz. Mit diesem Modell sind wir auf dem RoboCup 2009 in Graz angetreten.








  April 2009 – Juni 2009

Mit der verbesserten Version von Jonny haben wir an den GermanOpen 2009 teilgenommen. Hier haben wir den Kopf verkleinert und auch die Beine wieder kleiner gemacht. Auch an der Elektronik hat sich viel getan. So hatten wir zu diesem Zeitpunkt nur noch 3 Controller.










Februar 2009 – April 2009

Mit dem sogenannten „Huno“, dem humanoiden Aufbau aus dem RoboBuilder Kit, haben wir weiter gemacht. Er wurde von uns mit Bildverarbeitung und PDA ausgestattet und hat unser erstes Tor geschossen. Mit JonnyFirst, unserer erweiterten Version des RoboBuilder Kits, haben wir unser Qualifikations-Video gedreht.








Ende 2008 – Februar 2009

Unsere ersten Gehversuche mit humanoiden Robotern haben wir mit dem Bioloid Kit gemacht. Wir haben uns dennoch, aus Kosten Gründen und da die wCK Servos schneller waren, für das RoboBuilder Kit entschieden.

Humanoid Liga

da-v4nSeit 2009 sind wir in der Humanoid Kid Size Liga vertreten. Das besondere an dieser Liga ist, dass die Roboter dem Menschen sehr ähnlich sein müssen. Beispielsweise müssen sie auf zwei Beinen laufen und körperlich menschliche Merkmale aufweisen. Als weitere Schwierigkeit sind nur Sensoren erlaubt, die auch der Mensch besitzt. Wir nutzen Kameras (Augen), Gyroskop und Accelerometer (Gleichgewichtssinn) und einige der anderen Roboter verfügen zudem über Drucksensoren an den Füßen.

Andere spezielle Sensoren sind nicht erlaubt. Weiterhin müssen die Roboter auch vollständig autonom spielen; das bedeutet, dass auch die Intelligenz im Roboter sein muss und nicht auf einem anderen Rechner, der dann wiederum den Roboter fernsteuert. Die Roboter dürfen über WLAN miteinander reden, um sich abzusprechen.

In der Humanoid Liga gibt es zwei Teilbereiche: die Spiele und die Technical Challenges. Bei den Spielen wird vier gegen vier Fußball gespielt, die Regeln sind dem FIFA Regelwerk nachempfunden und nur etwas vereinfacht, sodass ein Spiel zustande kommen kann. Hierfür müssen die Roboter eine ganze Menge an Fähigkeiten mitbringen, um überhaupt spielen zu können: sie müssen in der Lage sein sich zu bewegen und zu schießen, eigenständig aufzustehen und natürlich den Ball zu finden.


game-smallBei den Technical Challenges geht es darum, Dinge die noch nicht im Spiel sind zu testen und daran zu arbeiten. Außerdem sollen Techniken, die es derzeit im menschlichen Fußball gibt, erlernt und verbessert werden. Derzeit gibt es vier Technical Challenges. Beim Hindernis-Vermeiden und Dribbeln (Obstacle Avoidance and Dribbling) geht es darum, den Ball durch Hindernisse ins Tor zu dribbeln. Hierbei werden die Fähigkeiten Hindernisse zu erkennen und einen Weg durch die Hindernisse zu finden und zu planen gefördert.

Beim Einwurf (Throw-In) wird die Fähigkeit einen Ball hochzuheben und ihn zu werfen getestet. Ziel ist es, so bald wie möglich den Einwurf ins Spiel zu integrieren, um somit dem menschlichen Fußball noch näher zu kommen. Beim Doppelpass (Double Pass) werden die Fähigkeiten „Hindernisse“, „Mitspieler Erkennen“ und „Genaueres Schießen“ gefördert. Als weitere Challenge gibt es den Hochschuss (High-Kick), in welcher der Roboter einen möglichst hohen Schuss ins Tor erreichen soll.

@Work Roboter


ROS-Electric (Kommunikations-Struktur)
SMACH (Künstliche Intelligenz)
Ubuntu 10.04 (Betriebssystem des PC’s)


Hokuyo Laser-Range-Scanner (Navigation bzw. Lokalisierung)
Microsoft Webcam (Vision)
Microsoft Kinect

@Work Schwerpunkte


Für die Tests neuer Software und für das maschinelle Lernen ist es wichtig einen Simulator zu haben, der möglichst exakt das Verhalten des echten Roboters nachbildet. Dies hört nicht bei den bloßen Bewegungen auf, so muss auch die Art der Ansteuerung dem Original bis aufs kleinste Detail nachempfunden werden.
Lokalisierung und Navigation

Die Navigation ist ein enorm wichtiges Feld in der Robotik. Ohne das Wissen über die aktuelle Position ist die Suche nach einem Weg zu einem Ziel schon von vornherein zum Scheitern verurteilt. Daher ist es wichtig möglichst schnell und möglichst exakt die aktuelle Position im Raum zu erkennen. Damit ist es im Anschluss möglich einen Weg zum Ziel zu planen, der die größte Ökonomie der Bewegung verspricht. Die omnidirektionale Plattform des YouBot’s schafft ganz neue Möglichkeiten ein Ziel anzusteuern. So ist es möglich, schon während der Fahrt die gewünschte Ausrichtung zu erreichen und so bei der Positionierung am Ziel, Zeit zu sparen.

Die Manipulation von Objekten stellt eine große Herausforderung da. Da es nicht möglich ist, exakte Daten durch die verschiedenen Sensoren zu sammeln basiert die Lokalisierung von Objekten im Raum auf reinen Vermutungen, wobei der Roboter sich für die wahrscheinlichste Position entscheidet. Mit diesen Ungenauigkeiten im 3-dimensionalen Raum richtig umzugehen ist ein großer Bereich der Manipulation. Der andere große Teilbereich betrifft die Armsteuerung. Hierbei ist wichtig, dass die Lösungen der inversen Kinematik bestimmte Bedingungen erfüllen müssen. So darf der Arm während der Bewegung weder in Hindernisse noch in sich selbst hineinfahren. Auch gilt es herauszufinden, aus welchen Positionen der Arm das Objekt überhaupt greifen kann.
Künstliche Intelligenzen

Um ein autonomes Handeln unseres Roboters zu erreichen, ist es unumgänglich eine künstliche Intelligenz zu realisieren, welche sich um die Entscheidungsfindung auf Grundlage von Sensordaten und Aufgaben kümmert. Wie in allen anderen Teilbereichen der Robotik muss man auch hier eine Herangehensweise entwickeln, welche mit einem ungenauen oder falschen Bild der Umgebung umgehen kann und dieses Bild der Umwelt wieder in einen konsistenten Zustand bringen kann. Unser Ansatz einer künstlichen Intelligenz nutzt das Projekt SMACH welches im Rahmen von ROS entwickelt wird. Hierbei handelt es sich um einen Ansatz der auf eine State-Machine aufbaut. Neben den Debugging- und Visualisierungsmöglichkeiten welche von SMACH mitgeliefert werden, bietet auch der State-Machine-Ansatz viele Vorteile, welche zu einem übersichtlichen und konsistenteren Verhalten der künstlichen Intelligenz führen.

@Work Liga

Die RoboCup@Work Liga startete in 2012. Ziel dieser Liga ist es, einen autonomen Roboter zu entwickeln, der im industriellen Umfeld agieren und dort komplexe Aufgaben bewältigen soll. Diese Aufgaben reichen von der reinen Navigation innerhalb der Arena, welche in dieser Liga z.B. eine Werkshalle nachbildet über die Interaktion mit Gegenständen bis hin zu komplexen koorperativen oder kompetitiven Problemlösungen. In dieser Liga geht es vor allem um den professionellen Einsatz der verschiedenen Techniken, so sind Klebeband und Heißkleber in dieser Liga keine Alternative. Diese Tatsache sorgt für eine bessere Planung der verschieden An- bzw. Umbaumaßnahmen. Prinzipiell ist es möglich mit jedem beliebigen Roboter in dieser Liga anzutreten. Wir haben uns jedoch für den YouBot von Kuka entschieden um eine funktionierende und getestete Plattform zu haben auf der wir unseren Entwicklungsarbeiten vorantreiben können.