Le robot qui peint comme un humain

Présentation de GTGraffiti : le robot qui peint comme un humain

Gerry Chen, Ph.D. candidat en robotique, et Michael Qian, BS Computer Science, ’22, avec le robot GTGraffiti. Crédit : Institut de technologie de Géorgie

Des étudiants diplômés du Georgia Institute of Technology ont construit le premier système de robot de peinture de graffitis qui imite la fluidité du mouvement humain. Bien nommé GTGraffiti, le système utilise la technologie de capture de mouvement pour enregistrer les mouvements de peinture humaine, puis compose et traite les gestes pour programmer un robot entraîné par câble qui pulvérise des graffitis.

Le projet a été conçu par un doctorat en robotique. l’étudiant Gerry Chen, en collaboration avec Juan-Diego Florez, un autre étudiant diplômé ; Frank Dellaert, professeur de robotique à la School of Interactive Computing ; Seth Hutchinson, professeur et chaire KUKA de robotique ; et Sang-won Leigh, professeur adjoint à l’École de design industriel. L’étude évaluée par des pairs de l’équipe sur le système robotique sera publiée dans les actes de la Conférence internationale sur la robotique et l’automatisation en juin 2022.

Comment ça fonctionne

Pour qu’un robot puisse peindre dans un style humain, le robot et l’art doivent être conçus en pensant l’un à l’autre, du moins pour le moment. Le système GTGraffiti se compose de trois étapes : la capture d’œuvres d’art, le matériel du robot, ainsi que la planification et le contrôle.

Tout d’abord, l’équipe utilise la technologie de capture de mouvement pour enregistrer la peinture d’artistes humains, une stratégie qui permet de mieux comprendre les types de mouvements nécessaires pour produire des œuvres d’art peintes à la bombe. Pour cette étude, Chen et l’équipe ont invité deux artistes à peindre l’alphabet dans un style graffiti de lettres à bulles. Au fur et à mesure que chaque artiste peignait, ils enregistraient les mouvements de la main de l’artiste sur la toile, ainsi que les mouvements de la bombe de peinture elle-même. Capturer les trajectoires des mains et des boîtes de peinture en aérosol est crucial pour que le robot puisse peindre en utilisant des couches, une composition et un mouvement similaires à ceux d’un artiste humain.






L’équipe a ensuite traité les données pour analyser chaque mouvement en termes de vitesse, d’accélération et de taille, et a utilisé ces informations pour l’étape suivante : la conception du robot. Tenant compte de ces données, ainsi que de la portabilité et de la précision requises pour l’œuvre, ils ont choisi d’utiliser un robot à câble. Les robots à câble, comme les Skycams utilisés dans les stades sportifs pour les prises de vue aériennes, se distinguent par leur capacité à évoluer vers de grandes tailles. Le robot fonctionne sur un système de câbles, de moteurs et de poulies. Le robot de l’équipe est actuellement monté sur un cadre en acier de 9 pieds sur 10 pieds de haut, mais Chen dit qu’il devrait être possible de le monter directement sur une structure plate de presque toutes les tailles, comme le côté d’un bâtiment.

Pour la troisième étape, la composition de l’artiste est convertie en signaux électriques. Ensemble, les figures forment une bibliothèque de caractères numériques, qui peuvent être programmés dans n’importe quelle taille, perspective et combinaison pour produire des mots que le robot peut peindre. Un artiste humain choisit des formes dans la bibliothèque et les utilise pour composer une œuvre d’art. Pour cette étude, l’équipe a choisi de peindre les lettres “ATL”.

Présentation de GTGraffiti : le robot qui peint comme un humain

Gerry Chen, Ph.D. candidat en robotique, et Michael Qian, BS Computer Science, ’22, avec une illustration finie peinte par le robot GTGraffiti. Crédit : Institut de technologie de Géorgie

Une fois que l’équipe a choisi une séquence et une position de caractères, elle utilise des équations mathématiques pour générer des trajectoires que le robot doit suivre. Ces trajectoires produites de manière algorithmique garantissent que le robot peint avec la vitesse, l’emplacement, l’orientation et la perspective corrects. Enfin, les trajectoires sont converties en commandes motrices à exécuter.

Avec tous les mouvements informatiques et concurrents, les moteurs du robot pourraient potentiellement fonctionner les uns contre les autres, menaçant de déchirer le robot. Pour résoudre ce problème, le contrôleur central du robot est programmé pour recalculer les commandes du moteur 1 000 fois par seconde afin que le robot puisse fonctionner de manière sûre et fiable. Une fois assemblé, le robot peut alors peindre une œuvre d’art à la manière d’un graffeur humain.

Présentation de GTGraffiti : le robot qui peint comme un humain

Michael Qian se charge dans la bombe de peinture en aérosol sur GTGraffiti. Crédit : Institut de technologie de Géorgie

Pourquoi l’art ? Pourquoi les graffitis ?

Certaines des industries les plus typiques pour les applications robotiques comprennent la fabrication, la biomédecine, l’automobile, l’agriculture et l’armée. Mais il s’avère que les arts peuvent présenter la robotique d’une manière particulièrement puissante.

“Les arts, en particulier la peinture ou la danse, illustrent certains des mouvements les plus complexes et les plus nuancés que les humains peuvent faire”, a déclaré Chen. “Donc, si nous voulons créer des robots capables de faire les choses hautement techniques que font les humains, alors créer des robots qui peuvent danser ou peindre sont d’excellents objectifs à viser. Ce sont les types de compétences qui démontrent les capacités extraordinaires des robots et peuvent également être appliqué à une variété d’autres applications.”

Sur le plan personnel, Chen est motivé par son espoir que les gens perçoivent les robots comme étant utiles à l’humanité, plutôt que de les voir comme des voleurs d’emplois ou des entités qui provoquent des sentiments de peur, de tristesse ou de malheur comme souvent représentés dans les films.

“Le graffiti est une forme d’art qui est intrinsèquement destinée à être vue par les masses”, a déclaré Chen. “À cet égard, j’ai bon espoir que nous puissions utiliser les graffitis pour communiquer cette idée – que les robots travaillant avec les humains peuvent apporter des contributions positives à la société.”

Présentation de GTGraffiti : le robot qui peint comme un humain

Le mouvement humain est analysé pour informer comment le robot se déplace et peint. Crédit : Institut de technologie de Géorgie

Directions futures

Actuellement, Chen et les plans de l’équipe pour le robot sont centrés sur deux axes principaux : préserver et amplifier l’art. À cette fin, ils expérimentent actuellement la reproduction de formes préenregistrées à différentes échelles et testent la capacité du robot à peindre de plus grandes surfaces. Ces capacités permettraient au robot de peindre des versions agrandies d’œuvres originales dans différents lieux géographiques et pour les artistes physiquement incapables de s’engager dans la peinture au pistolet sur place. En théorie, un artiste serait capable de peindre une œuvre d’art dans une partie du monde, et un bot GTGraffiti pourrait exécuter cette œuvre d’art dans un autre endroit.

À l’avenir, Chen espère utiliser GTGraffiti pour capturer des artistes peignant des graffitis dans la nature. Avec les données de mouvement capturées, GTGraffiti serait en mesure de reproduire l’œuvre d’art si jamais elle était peinte ou détruite.

“Le robot ne génère pas l’art lui-même, mais travaille plutôt avec l’artiste humain pour lui permettre de réaliser plus qu’il ne le pourrait sans le robot”, a déclaré Chen.

Présentation de GTGraffiti : le robot qui peint comme un humain

Les mouvements de la main d’un artiste sont capturés avec des capteurs du bout des doigts. Crédit : Institut de technologie de Géorgie

Chen envisage que le système robotisé aura éventuellement des capacités permettant une interaction artiste-robot en temps réel. Il espère développer la technologie qui pourrait permettre à un artiste debout au pied d’un immeuble de pulvériser des graffitis dans un petit espace pendant que le robot téléguidé copie la peinture à coups de géant sur le côté de l’immeuble, par exemple.

“Nous espérons que nos recherches pourront aider les artistes à composer des œuvres d’art qui, exécutées par un robot surhumain, transmettent des messages plus puissamment que n’importe quelle pièce qu’ils auraient pu peindre physiquement eux-mêmes”, a déclaré Chen.


Des essaims de robots suivent les instructions pour créer de l’art


Plus d’information:
G. Chen, S. Baek, J.-D. Florez, W. Qian, S.-W. Leigh, S. Hutchinson et F. Dellaert, « GTGraffiti : Spray painting graffiti art from human painting motions with a cable driven parallel robot », en 2022 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 2022. Sur Arxiv : arXiv : 2109.06238 [cs.RO] arxiv.org/abs/2109.06238

Fourni par Georgia Institute of Technology

Citation: Présentation de GTGraffiti : Le robot qui peint comme un humain (2022, 8 juin) récupéré le 8 juin 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-06-gtgraffiti-robot-human.html

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