El robot que pinta como un humano

Los estudiantes graduados del Instituto de Tecnología de Georgia han construido el primer sistema de robot de dibujo de graffiti que simula la fluidez del movimiento humano. El sistema, llamado GTGrafiti, utiliza tecnología de captura de movimiento para registrar los movimientos de un dibujo humano, luego compone y procesa los gestos para programar un robot alimentado por cable que rocía obras de arte en las paredes.

El proyecto creó un Doctorado en Robótica. el estudiante Jerry Chen, en colaboración con Juan Diego Flores, ex alumno; Frank Dillert, Profesor de Robótica en la Escuela de Computación Interactiva; Seth Hutchinson, Profesor y Presidente de Robótica de KUKA; y Sang-Won Lee, profesor asociado de la Facultad de Diseño Industrial. Estudio de equipo revisado por pares de Robot El sistema se publicará en la Conferencia Internacional sobre Procedimientos de Robótica y Automatización en junio de 2022.

Cómo funciona

Para que un robot dibuje con un estilo humano, tanto el robot como el arte deben diseñarse teniendo en cuenta al otro, al menos por ahora. El sistema GTGrafiti consta de tres fases: captura de obras de arte, robótica y planificación y control.

Primero, el equipo usa Tecnología de captura de movimiento Para registrar dibujos de artistas humanos: una estrategia que permite conocer los tipos de movimientos necesarios para producir una obra de arte pintada con aerosol. En este estudio, Chen y el equipo invitaron a artistas a dibujar un alfabeto estilo graffiti con letras de burbujas. mientras Artista Pintaron, registrando los movimientos de la mano del artista sobre el lienzo, así como los movimientos de la propia pintura en aerosol. Capturar las trayectorias de la pintura a mano y las latas de aerosol es fundamental para que el robot pueda pintar con capas, composición y movimiento similares a los de un artista humano.

Luego, el equipo procesó los datos para analizar cada movimiento en cuanto a velocidad, aceleración y magnitud, y usó esta información para la siguiente etapa: diseñar el robot. Con estos datos en mente, así como la portabilidad y la precisión requeridas para las obras de arte, optaron por utilizar un robot alimentado por cable. Los robots alimentados por cable, como las Skycams que se utilizan en los estadios deportivos para grabar imágenes de cámaras aéreas, tienen la capacidad de escalar a tamaños grandes. El robot funciona con un sistema de cables, motores y poleas. El robot del equipo está actualmente instalado en un marco de acero de 9 por 10 pies, pero Chen dice que debería ser posible montarlo directamente en una estructura plana de casi cualquier tamaño, como el costado de un edificio.

Para la tercera etapa, la composición del artista se convierte en señales eléctricas. Colectivamente, las formas forman una biblioteca de caracteres digitales, que se pueden programar en cualquier tamaño, perspectiva y composición para producir palabras dibujadas por el robot. Un artista humano selecciona formas de la biblioteca y las usa para componer una obra de arte. En este estudio, el equipo eligió dibujar las letras «ATL».

Una vez que el equipo elige una secuencia y una posición para los personajes, utilizan ecuaciones matemáticas para crear caminos que debe seguir el bot. Estas rutas generadas algorítmicamente aseguran que el robot dibuje con la velocidad, posición, dirección y perspectiva correctas. Finalmente, las rutas se convierten en comandos del motor para ser ejecutados.

Con todos los movimientos computacionales y la competencia, los motores del robot pueden trabajar uno contra el otro, amenazando con destrozar el robot. Para abordar esto, el controlador central del robot se ha programado para volver a calcular los comandos del motor 1000 veces por segundo para que el robot pueda operar de manera segura y confiable. Una vez que el robot está ensamblado, puede dibujar obras de arte al estilo de un artista de graffiti humano.

¿Por qué arte? ¿Por qué grafiti?

Algunas de las industrias más comunes para las aplicaciones de robótica incluyen la fabricación, la biomedicina, la automoción, la agricultura y el ejército. Pero resulta que las artes pueden exhibir la robótica de una manera particularmente poderosa.

“Las artes, especialmente la pintura o la danza, representan algunos de los movimientos más sutiles y complejos que pueden realizar los humanos”, dijo Chen. «Entonces, si queremos crear robots que puedan hacer las cosas de alta tecnología que hacen los humanos, crear robots que puedan bailar o dibujar son grandes objetivos a los que apuntar. Estos son los tipos de habilidades que muestran las habilidades extraordinarias de los robots y también pueden aplicarse a una variedad de otras aplicaciones».

A nivel personal, Chen estaba motivado por su esperanza de que las personas vieran a los robots como algo beneficioso para la humanidad, en lugar de ladrones de trabajo o entidades que causan sentimientos de miedo, tristeza o fatalidad, como a menudo se retrata en las películas.

“El graffiti es una forma de arte que, por su propia naturaleza, está destinado a ser visto por las masas”, dijo Chen. «En este sentido, tengo la esperanza de que podamos usar graffiti para comunicar esta idea: que los robots que trabajan con humanos pueden hacer contribuciones positivas a la sociedad».

Futuras tendencias

En la actualidad, los planes de Chen y el equipo para el robot giran en torno a dos direcciones principales: preservar y ampliar el arte. Para ello, actualmente están experimentando con la reproducción de formas pregrabadas a diferentes escalas y probando la capacidad del robot para dibujar superficies más grandes. Estas capacidades permitirán que el robot pinte versiones extendidas de obras originales en diferentes ubicaciones geográficas y para artistas que físicamente no pueden participar en la pintura con aerosol en el lugar. En teoría, un artista sería capaz de tarifa Una obra de arte está en una parte del mundo y el bot GTGrafiti puede realizar esa obra de arte en otra.

En el futuro, Chen espera usar GTGrafiti para capturar artistas que pintan graffiti en la naturaleza. Usando los datos de movimiento capturados, GTGrafiti podrá reproducir la obra de arte si está pintada o destruida.

“El robot no genera arte en sí mismo, sino que trabaja con el artista humano para permitirles lograr más de lo que pueden lograr sin el robot”, dijo Chen.

Chen prevé que el sistema de robot eventualmente tendrá capacidades que permitan la interacción entre el robot y el artista en tiempo real. Espera desarrollar tecnología que permita al artista pararse al pie del edificio. pintura en aerosol Graffiti en un espacio pequeño mientras un robot accionado por cable copia el tablero con golpes gigantes al costado de un edificio, por ejemplo.

“Esperamos que nuestra investigación ayude a los artistas a componer obras de arte, ejecutadas por un súper robot, que transmiten mensajes con más fuerza que cualquier pieza que puedan pintar ellos mismos”, dijo Chen.