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Ein Roboterschwarm wird kreativ

Interagierende Einzelroboter erschaffen ein farbiges Kunstwerk

Kunstroboter
Der Roboterschwarm in Aktion: Diese Roboter male gemeinsam ein Bild – durch Kommunikation miteinander und auf Basis einer virtuellen Vorlage. © M. Santos et al

Robotische Kreativhelfer: Forscher haben einen Roboterschwarm entwickelt, der Bilder malt. Wie eine Art intelligenter Pinsel legen die einzelnen Roboter farbige Spuren, deren Intensität und Mischung sie durch ihre Interaktion kontrollieren. Durch diese kollektive Aktivität entsteht das Gesamtkunstwerk. Der Clou dabei: Der Roboterschwarm reagiert fast in Echtzeit auf die Vorgaben des Menschen, so dass Mensch und Maschine gemeinsam zum Künstler werden.

Roboter sind aus vielen Bereichen nicht mehr wegzudenken: Sie stehen am Fließband unserer Fabriken, erkunden Trümmer und unwegsames Terrain oder inspizieren verdächtige Pakete auf Bomben. Auch ganze Schwärme miteinander interagierender Roboter sind schon im Test. Ähnlich wie bei der kollektiven Intelligenz von Ameisen oder Termiten ist dabei jeder einzelne Roboter einfach gestrickt, aber im Verbund können sie selbst komplexe Konstruktionen erschaffen.

Roboter als Künstler – jetzt auch im Schwarm

Und nicht nur das: Roboter machen inzwischen sogar Künstlern Konkurrenz. Es gibt bereits Roboter, die Stillleben und Portraits zeichnen oder sich in abstrakter Malerei versuchen. „Die Schnittstelle zwischen Robotik und Kunst ist ein aktives Forschungsgebiet, in dem Künstler und Wissenschaftler die Grenzen des Machbaren immer weiter ausloten“, erklärt María Santos vom Georgia Institute of Technology.

Santos und ihr Team haben nun eine weitere Variante robotischer Künstler erschaffen: einen malenden Roboterschwarm. Er besteht aus bis zu 20 kleinen Einzelrobotern, die sich eigenständig über eine Leinwand bewegen und dabei eine Farbspur hinterlassen. Wie beim Farbdruck entstehen dabei alle denkbaren Farbschattierungen durch eine Mischung der drei Grundfarben Cyan, Gelb und Magenta.

Malen nach Zahlen für Roboter

Als Vorgabe für die Roboter dient ein virtuelles Raster, auf dem jeder Farbton durch die prozentualen Anteile der drei Grundfarben angegeben wird. Alle Farbflächen des Bildes sind durch solche Dreierkombinationen von Zahlen kodiert. Wenn die Roboter sich über die Leinwand bewegen, geben sie an jeder Stelle so viel Farbe ab, wie es den Vorgaben entspricht. Soll die Farbe intensiver sein, legen sie mehrere Farbschichten übereinander. Ist eine Mischung gefragt, folgen mehrere Roboter mit verschiedenen Farbladungen hintereinander.

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Im Laufe der Zeit entsteht so aus den farbigen Roboterspuren ein Bild. „Man kann sich das Multi-Roboterteam als eine Art aktiven Pinsel vorstellen“, erklärt Santos. „Die Roboter bewegen sich nach den Vorgaben, die ihnen der Mensch gibt.“ Das Besondere dabei: Der Roboterschwarm kann nahezu in Echtzeit reagieren. Dadurch wirkt er wie eine Art verlängerter Arm des Künstlers – jedenfalls im Idealfall.

Kunstfertigkeit ist noch ausbaubar

In der Praxis ähneln die ersten Bilder des Roboterschwarms eher einer etwas groben Kinderzeichnung. Noch sind ihre Interaktionen nicht ausgereift und auch die Koordination ihrer Fahrwege müssen noch optimiert werden, wie auch Santos und ihr Team einräumen. Ihre Tests ergaben, dass es für die Bildqualität vorteilhafter ist, wenn alle Einzelroboter alle drei Farben an Bord haben.

Der Prototyp-Schwarm demonstriert aber auch, dass selbst dann halbwegs passable Bilder entstehen, wenn jeder Einzelroboter nur eine Farbe verteilen kann. „Die durch diese Strategie entstehenden Bilder erzielen noch immer eine Farbverteilung auf der Leinwand, die dem Input deutlich ähnelt – obwohl das Roboterteam nur begrenzte Ressourcen hatte“, so die Forscher. (Frontiers in Robotics and AI, 2020; doi: 10.3389/frobt.2020.580415)

Quelle: Frontiers

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