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Trefferquote toppt jeden Fußballprofi

Die Universität Stuttgart hat einen automatisierten Torschützen entwickelt
31.05.2010 | 

Treffsicher wie Michael Ballack, schussstark wie einst Gerd Müller - vielleicht wären die Verletzungsprobleme der deutschen Fußball-Nationalmannschaft schnell gelöst, würde die FIFA David, den automatisierten Fußballschuh des Instituts für Automatisierungs- und Softwaretechnik (IAS) der Universität Stuttgart zur Nominierung zulassen. Doch auch IT-Doping ist im Fußball verboten. Entwickelt wurde der geniale IT-gesteuerte Schuh als Herausforderer für den automatisierten Torhüter Goalias - ebenfalls an der Universität Stuttgart entwickelt - der sich bereits seit zwei Jahren als echter Elfmeter-Killer erweist. Der Fußballschuh David bezwingt den großen Torhüter, weil er ein überragender Schütze ist, der die Bälle mit einer Geschwindigkeit von 130 Stundenkilometern ins Tor drischt und Freistöße mit einer Quote verwirklicht, von der andere Ballkünstler nur träumen können.

Goalias ist ebenfalls eine Entwicklung des IAS und gehörte zu den absoluten Publikumsmagneten anlässlich des IdeenPark 2008 auf der Stuttgarter Messe. Die Besucher konnten ihre Torjägerfähigkeiten testen, hatten allerdings wenige Chancen. Der automatisierte Torhüter hielt über 90 Prozent von rund 15.000 Schüssen. Um den Supertorhüter weiter zu verbessern, musste dieser jedoch auch bei wiederholten, sehr schnellen und sehr präzisen Schüssen getestet werden. Da nicht einmal Profispieler zu einem solchen Trommelfeuer in der Lage sind, und auch konventionelle Ballschussmaschinen den Anforderungen nicht genügten, entstand am IAS die Idee von David, dem automatisierten Torschützen.

Er sollte so schussstark wie die Weltelite sein, Bälle andrehen können und dabei Rotationsgeschwindigkeiten von bis zu 20 Umdrehungen pro Sekunde erreichen. Zudem musste er in der Lage sein, wiederholt Bälle mit annähernd derselben zuvor festgelegten Schussbahn abzuschießen. Wer allerdings erwartet, dass Torschütze David ein fescher Kerl geworden ist, wird enttäuscht sein. Er ist auf das Wesentliche reduziert - einen Fußballschuh. Über grafische Eingaben lässt sich die Schussbahn festlegen. Der automatisierte Fußballschuh richtet sich daraufhin automatisch aus und schießt auf Knopfdruck den Ball ab. Hinter dem simplen Äußeren steckt ein komplexes Gesamtsystem.

Abgeschossen wird der Ball mittels zweier parallel laufender Bänder, die den Ball erfassen und beschleunigen. Um den Ball zum Rotieren zu bringen, laufen diese Bänder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Damit David in jede Raumrichtung schießen kann, ist das Abschusssystem um drei Achsen herum ausgerichtet. Je nach Zielpunkt und Form der Schussbahn erfolgt eine Drehung nach links oder rechts sowie nach oben oder unten. Um zusätzlich die Rotationsachse senkrecht zur Flugrichtung des Balls frei wählen zu können, ist auch eine Drehung um die Abschussachse möglich. Bei der mechanischen Konstruktion griffen die Automatisierungstechniker auf die Kenntnisse des Instituts für Konstruktionstechnik und Technisches Design zurück.

Die Schussbahn lässt sich mit einem Zielpunkt festlegen und durch das Eingeben von möglichen Abwehrmauern beeinflussen. Der Benutzer kann zwischen vier Leistungsstufen (Champions League, Bundesliga, Regionalliga und Jugendliga) wählen und so die Schussgeschwindigkeit beeinflussen. Damit das System eine Schussbahnberechnung durchführen und die reale Situation grafisch darstellen kann, muss die Position von David auf dem Spielfeld bekannt sein. Ein Laserdistanzsensor erfasst die Torpfosten und bestimmt durch Triangulation die Position des Torschützen. Und dann geht’s los.
Ein wichtiges Thema bei der Entwicklung Davids war dessen Betriebssicherheit, da bei einer Geschwindigkeit von 130 Stundenkilometern ein Ball zu einem gefährlichen Geschoss werden kann. Hinzu kommen Gefahren durch hohe elektrische Spannungen zum Betrieb der Motoren.

Ein Team von zwölf Leuten war rund 18 Monate damit beschäftigt, David den richtigen Schuh anzupassen. Viele Teilsysteme haben Studierende im Rahmen von Studien- und Diplomarbeiten entwickelt, dabei wertvolle Erfahrungen gesammelt und natürlich auch Spaß gehabt. Dr. Nasser Jazdi vom Institut für Automatisierungs- und Softwaretechnik sagt: "Neben dem Spaß am Fußball und seinen Herausforderungen ist David ein ausgezeichnetes Projekt, um die Leistungsfähigkeit der modernen Automatisierungstechnik zu demonstrieren und nicht zuletzt eine tolle Sache, um junge Menschen für den Ingenieursberuf zu begeistern."

David, der Supertorschütze stellt sich am 12. Juni im Haus der Geschichte anlässlich der großen Fußballausstellung vor sowie am 26. Juni an der Universität Stuttgart im Rahmen des Wissenschaftstags.

www.ias.uni-stuttgart.de/david

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