Ученые ЛЭТИ научили робота-художника писать каллиграфическим «почерком»

Робот-художник, над которым работают ученые Молодежного НИИ СПбГЭТУ «ЛЭТИ», получил новый функционал.

Текущая модель робота художника представляет собой перемещающуюся в трехмерном пространстве роботизированную руку – манипулятор, который может удерживать обычную круглую кисть для рисования. Роборука жестко прикреплена к столу, на котором расположен холст.

Отработка мазков различной ширины, длины и формы проводилась с помощью краски только одного цвета – черного. В рамках исследования перед учеными стояло две основных задачи. Во-первых, при работе с кистью ее рукоятка движется по сложной траектории относительно ворсинок рабочей части. Поэтому исследователи ЛЭТИ провели ряд экспериментов по визуальной оценке нанесения манипулятором длинных и сложных мазков при помощи кисточки. Собранные данные легли в основу специальной математической модели, которая позволила описать и откалибровать робота.

Во-вторых, ученые научили робота художника наносить мазки разной толщины: в первую очередь, этот параметр зависит от силы нажатия кисточкой на холст. Кроме того, выяснилось, что убывание тона нанесенных мазков по мере расхода краски на кисточке зависит от их количества, а не от длины любого из них. В дальнейшем этот фактор можно использовать для управления тональностью изображений, которые рисует робот-художник.

Результаты исследования опубликованы в научном журнале Robotics. Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 22-79-00171).

Идея создать робота-художника возникла у исследователей из ЛЭТИ в 2016 году. Цель проекта – научить машину рисовать таким образом, чтобы при помощи обычных красок и кисти передать черты стиля, присущие какому-либо художнику или художественному течению. Причем было важно, чтобы при создании картины результат труда робота имел минимальные отличия от оригинала.

Через несколько лет разработчики собрали первый прототип подобной машины. Она умела писать только черно-белые картины. Для нанесения краски на холст была разработана уникальная конструкция. Специальная система для смешивания красок позволяла получать заданные оттенки черно-белой палитры. Краска подавалась в смеситель высокоточными поршневыми насосами. Кроме того, ученые создали программное обеспечение, которое обрабатывало изображение, разбивало его на мазки и преобразовывало в машинный код.

Робот-художник успешно выполнил несколько работ в технике «гризайль» (монохромная живопись), в том числе портрет первого выборного директора ЭТИ, изобретателя радио, профессора Александра Степановича Попова (1859 – 1906). А в 2022 году благодаря разработке смесителя акриловых красок, оригинальной конструкции и специальным алгоритмам механический живописец научился получать практически любой цвет и оттенок краски для написания картин.