硬件设置
REAP是一种具有5自由度机械手的机器人平台(图1),由x-y-z轴平移机构组成,持有一个具有额外z轴旋转自由度的机器人夹持器。第五自由度是由笔刷的倾斜提供的。总之,这5个自由度为模拟中国笔触的手部和手腕的精细动作提供了灵活性。自由度都是独立指挥的,消除了与许多机器人系统相关的运动学问题。输入命令通过PID类型的控制器执行。
图2显示了机械手上的附加机构,其中包含伺服电机和刷架,用于锁定并沿其轴旋转刷笔。该机构不能提高毛笔的工作自由度,但诱导的轴向旋转运动将使过多的墨水从毛笔中去除,并在需要时将毛笔拉直,这两者在表现中国毛笔艺术中都是必不可少的。
演示功能
到目前为止,REAP能够在输入适当的图像后自动绘制线条描边。该系统还能够进行基于视觉的迭代绘图。这意味着将当前执行的绘图与原始图像进行比较,以“智能”推断此处的“缺陷”。因此,来自比较的信息将应用于下一次执行,以提高质量。图3显示了REAP执行的线图及其与原始图的比较。对于全笔画书法,系统能够将给定的字符分解为单独的笔画,然后生成所需的命令来复制给定的字符。图4、5和6展示了REAP执行的三个工作。还展示了原件以供比较。
目前,开发的算法不区分书法和绘画的执行。这就是为什么在中国书法的书写中,笔画元素的顺序存在错误,而笔画元素在中国书写中被认为是重要的。在今后的工作中,我们将努力改进这方面的工作。我们也在建立一个装置,这样我们就可以邀请中国书法家和画家到我们的实验室,实时记录他们在创作艺术作品时的笔触。收集到的数据库将用于今后对艺术家各种风格的分析和渲染研究。