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  • 香港中文大学是香港一所综合性研究型大学,提供高质素的本科及研究生教育,并以先进的研究能力服务社会。
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    机器人绘画吸引了极大的兴趣,因为它构成了一种新的艺术表达媒介,这是由计算机和机器人技术的快速发展所实现的。第一个著名的机器人绘画案例是哈罗德·科恩开创的机器人画家亚伦。许多其他系统也被报道过。机器人绘图现已成为机器人、计算机视觉、人工智能和图形学等领域的综合研究。每年都有艺术机器人展(ARTBOT),根据不同的工作原理,展出各种不同大小和形状的绘画系统。然而,几乎所有这些系统都是为西式绘画和艺术创作的任意呈现而设计的。近年来也有一些关于中国书画计算机表现的作品被报道。然而,它们主要局限于模拟研究,并不涉及艺术品的实际生产。
    香港中文大学机械及自动化工程智能控制系统实验室的团队最近开发了一个机器人绘图平台,旨在研究中国绘画和书法。这个平台被称为REAP,意思是“后天书写的机器人表达”。除了作为机器人研究平台,它的重点是实际复制(尽管很简单)中国艺术品,并获得专业的书法和绘画技能。我们的最终目标是让REAP成为一个在中国艺术中有自己风格的“艺术”平台。

    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。

    • 图1。平台REAP

    • 图2。机械手和轴向刷旋转机构

    • 图3。苏仁山绘画:原创

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    • 图4。八达山人书法:原创

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    • 图5。赵永雷书法:原创

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