De leden van het ontwikkelingsteam waren complete amateurs op het gebied van robotontwikkeling en kunstmatige intelligentie. Samen begonnen ze bij nul en bestudeerden ze het idee in hun vrije tijd. Met vallen en opstaan ontwikkelden ze de eerste generatie van CUE, die nog in de herfst van hetzelfde jaar een vrije worp scoorde.
De basketbalrobot kreeg veel positieve feedback vanuit Toyota en daarbuiten, en het bedrijf maakte er een officieel project van. Zes maanden na de ontwikkeling van CUE kwam het team terug met een opvolger: CUE2. Dit keer verraste het team iedereen met een robot op twee benen, die ook een driepunter kon maken. Het ontwikkelteam zette de uitdaging voort met CUE3 en CUE4.
Hoge hordes voor het CUE-project
Het CUE-project kende verschillende forse uitdagingen. Ten eerste moet de robot meten hoe ver hij van de ring staat, welk traject de bal moet afleggen om te scoren, en hoe hij de bal moet gooien. Voor de worp is vervolgens een nauwkeurige werpbeweging nodig. Die werpbeweging vraagt om een gecoördineerde aansturing van alle motoren in alle gewrichten, en de precieze controle over iedere afzonderlijke motor (positie, toerental en koppel). De CUE is ontworpen op basis van de lichaamsbouw van een basketbalspeler. Dat betekent dat er in de gewrichten maar weinig plaats is voor de motoren – grote motoren zijn geen optie. Om met een kleine motor voldoende kracht te genereren voor een worp, moet de kracht worden uitvergroot door de aansturing van alle motoren in alle gewrichten te coördineren. Ook de motoren in de benen, onderrug en armen moeten meewerken om de kracht tijdens de werpbeweging over te brengen op de bal.
Een kleine fout in de positie, het toerental of het koppel van één van de motoren tijdens het werpen zorgt al voor een afwijking in de beweging, waardoor scoren onmogelijk wordt. Het is dus belangrijk om dit soort fouten te voorkomen. De afstand tot de basketbalring is afhankelijk van de positie van de robot op het moment dat hij de bal gooit. Daarom moet de kracht subtiel kunnen worden aangepast. De nauwkeurige uitvoering van het vereiste bewegingsprofiel vraagt veel van iedere motor: hoge reactiesnelheid, compact formaat en veel vermogen. De motoren van FAULHABER speelden een belangrijke rol om deze uitdaging te boven te komen.
CUE2 gaat voor de driepunters
De allereerste CUE scoorde met succes een vrije worp. CUE2 legde de lat hoger door op twee benen te staan en vanaf de driepuntlijn te gooien. Dat is 6,75 meter van de ring. Hoe verder de robot moet gooien, des te groter is de uitwerking van zelfs kleine afwijkingen in de werpbeweging. Bij de kleinste fout in de bewegingsaansturing zal de robot missen vanaf de driepuntlijn, die nog eens 2,5 meter verder weg is van de ring dan de vrijeworplijn.
Bij de ontwikkeling van de CUE2 was een hoog motorvermogen een essentieel punt. De borstelloze DC-servomotor 4490 B van FAULHABER was een van de kandidaten, op basis van formaat en vermogen. Voor een worp worden meerdere motoren tegelijkertijd aangestuurd, waarbij ze direct een extreem hoog koppel moeten leveren. De eisen lagen hoog, maar een temperatuursimulatie op basis van het operationele profiel van FAULHABER bevestigde dat de warmteafvoer in het design van de CUE2 voldoende was. De conclusie: deze motor kan de belasting aan.
In het begin waren de parameters van de controller niet correct afgesteld, wat soms tot beschadigingen aan de motoren leidde. Ondanks de opstartproblemen slaagde CUE2 er uiteindelijk in om driepunters te scoren. De robot mocht optreden in de rust van een basketbalwedstrijd in de hoogste liga van Japan.
De evolutie zet door: CUE3 en CUE4
Voor CUE3 werd een nieuw concept ingezet: de robot vangt de bal in zijn linkerhand, neemt een werppositie in en probeert om te scoren. Toen CUE3 deze prestatie liet zien, kreeg het team een uitnodiging om het Guinness Book of Records uit te dagen.
Bij de voorbereidingen voor de recordpoging had CUE in eerste instantie een minuut voorbereidingstijd nodig voor iedere worp. Na een reeks verbeteringen slaagde de robot er echter in om iedere 12 seconden te gooien.
Toen het aantal opeenvolgende worpen boven de 1000 kwam, werd de uitdaging vastgelegd op 2020 worpen, als verwijzing naar de Olympische en Paralympische Spelen in Tokio. Zes uur en 35 minuten nadat de uitdaging van start ging, bereikte de robot het doel.
CUE3 heeft het Guinness World Record voor "hoogste aantal vrije worpen in basketbal door een humanoïde robot (ondersteund): 2020 worpen.
Na het record in vrije worpen voor CUE3, richtte het team van CUE4 het vizier op de driepunters. Hiervoor worden 25 ballen neergelegd op vijf werpplekken langs de driepuntlijn. Het doel is om binnen een bepaalde tijd zoveel mogelijk succesvolle driepunters te scoren. CUE4 bewoog zich snel naar de werpplek, pakte een bal, positioneerde zich voor het schot en begon driepunters te scoren. Het publiek was razend enthousiast. De vierde generatie beheerst nu ook het oppakken van de bal dankzij de 4221 BXTH-serie, de nieuwe borstelloze platte motor met buitenrotor die FAULHABER onlangs op de markt heeft gebracht. FAULHABER kijkt uit naar de verdere ontwikkelingen van CUE – en de nieuwe uitdagingen die het team achter de robot aangaat.
