Un team di ricercatori della St. Petersburg Electrotechnical University (ETU-LETI) e dell'Ural Federal University (URFU) ha recentemente creato una nuova configurazione robotica per una pittura realistica in scala di grigi. Lo sviluppatore principale del progetto, Dott. Artur Karimov, è un artista professionista affascinato dalla possibilità di esplorare nuove frontiere dell'arte utilizzando la tecnologia.

"Quando si implementa l'apprendimento basato su progetti, noi di ETU-LETI cerchiamo di scegliere i problemi di ricerca più impegnativi e rilevanti, "Denis Butusov, uno dei ricercatori che ha condotto lo studio, ha detto a TechXplore. "Sviluppare un robot in grado di creare oggetti artistici in modo umano è una grande sfida per i ricercatori nel campo della robotica e dell'intelligenza artificiale. Questa idea è venuta dai nostri studenti, che si sono ispirati alla natura originale e interdisciplinare di tale progetto. Il nostro obiettivo non era solo quello di creare hardware e software per il pittore robotico, ma anche per stimare il possibile impatto culturale e sociale dei robot di verniciatura".

I progressi della tecnologia digitale e della robotica hanno aperto possibilità affascinanti per gli artisti, aprendo la strada a nuove forme d'arte. Diversi studi hanno quindi cercato di fondere tecnologia e arte in modi innovativi, attraverso lo sviluppo di sistemi interattivi e potenziati dalle macchine per scopi creativi.

Ad oggi, ricercatori hanno sviluppato numerosi robot di verniciatura avanzati, alcuni dei quali possono produrre dipinti che assomigliano a quelli realizzati da artisti umani. Nonostante questi risultati promettenti, la resa cromatica di alta qualità rimane una sfida chiave nello sviluppo dei pittori robotici. Per affrontare questa sfida, i ricercatori di ETU-LETI e URFU hanno dotato il loro robot di verniciatura di un dispositivo unico di miscelazione della vernice in grado di migliorare il tono e la resa cromatica. Inoltre, hanno sviluppato un nuovo algoritmo per il rendering pittorico progettato per assistere ulteriormente il loro pittore robotico.

"Oggi, mentre robot e computer trasformano tutte le aree della nostra vita, cambia anche l'arte visiva, " ha detto il dottor Karimov. "Crediamo che le macchine potrebbero creare dipinti non peggiori degli umani se insegniamo loro a imitare le otturazioni e l'individualità artistica nelle loro opere. Negli anni Cinquanta, Alan Turing ha ipotizzato che sia possibile creare una macchina indistinguibile da un essere umano in conversazione. Crediamo che sia possibile costruire un robot di verniciatura in grado di realizzare dipinti che, una volta esposto al pubblico, sarà confuso con le opere di artisti umani."

Il pittore robotico ideato dal dottor Karimov, Butusov e i loro colleghi è una macchina CNC 3-DoF dotata di una spazzola, un dispositivo di miscelazione della vernice e un blocco pompa a siringa per il supplemento di vernice. Nel loro studio, i ricercatori hanno utilizzato il loro robot per la pittura monocromatica con colori acrilici in bianco e nero.

"La parte più interessante e nuova della nostra macchina di verniciatura è un blocco di pompe di vernice precise che è collegato a un pennello originale, " Butusov ha spiegato. "Tutto questo hardware è installato su un telaio della macchina a coordinate".

A differenza dei robot di verniciatura simili, che sono progettati per mescolare i colori primari su una tavolozza artistica o direttamente sulla tela, questo nuovo robot mescola le vernici utilizzando un minuscolo miscelatore unico collegato a un pennello cavo. In definitiva, questo gli permette di dipingere più velocemente, produrre dipinti di qualità superiore. I ricercatori hanno anche sviluppato un algoritmo di rendering pittorico che migliora ulteriormente la qualità delle opere d'arte del robot.

"L'idea principale del nostro algoritmo di rendering pittorico è trovare i gradienti di luminosità in un'immagine e applicare pennellate perpendicolarmente ad essi, " Ha detto il dottor Karimov. "Nella pittura accademica, questo è spesso indicato come "applicazione di pennellate lungo una forma"."

Nel loro studio, i ricercatori hanno utilizzato il loro robot di nuova concezione per creare opere d'arte realistiche, che sono essenzialmente riproduzioni artistiche di immagini di origine. Hanno quindi effettuato dei test per valutare l'accuratezza della resa dei toni nei dipinti dei loro robot.

"Abbiamo dimostrato che il nostro approccio per la miscelazione della vernice sul flusso è fruttuoso e avanzato, " Ha detto il dottor Karimov. "Oggi, la nostra macchina dipinge automaticamente con successo immagini in scala di grigi con un'estetica apparente, senza alcun aiuto umano».

Nelle prove iniziali, la macchina per dipingere sviluppata dal Dr. Karimov, Butusov e i loro colleghi hanno reso una gamma completa di toni di grigio con un errore quadratico medio della radice del 5,7% nello spazio colore RGB. Nel futuro, il loro dispositivo di miscelazione della vernice e l'algoritmo di rendering pittorico potrebbero aiutare a migliorare la resa dei toni nei dipinti creati dalle macchine.

"Il principale risultato pratico del nostro studio è che oggi, la meccanica standard è sufficiente per costruire un robot in grado di eseguire l'Artistic Turing Test, " Butusov ha detto. "Tuttavia, la parte più laboriosa e complessa dei robot è ancora il loro software. Qui proponiamo un nuovo algoritmo di rendering pittorico che consente di costruire mappe vettoriali da immagini di origine rasterizzate".

Nel loro recente studio, i ricercatori non sono stati in grado di superare i problemi relativi al feedback visivo. Per affrontare efficacemente questi problemi, avrebbero bisogno di apportare modifiche al software e all'hardware del loro robot. Secondo Butusov, questo compito sarà molto probabilmente assegnato a una futura generazione di ricercatori ETU-LETI.

"Primo, miglioreremo il nostro robot per implementare la pittura a colori, " Ha detto il dottor Karimov. "Abbiamo anche in programma di progettare una nuova versione della macchina adatta a scopi commerciali".

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