書法機器人是如何寫書法的？

近日，在香港中文大學（深圳）“機器人與智能制造工程實驗室”，師生在演示書法機器人書寫作品。據悉，該研究院的主要研究方向為智能機器人、智能混合動力汽車系統等方面的技術研究和產業化。如今書法已不再是人們特有的本領，隨著時代的進步，現今高科技智能機器人也會根據提前寫好的編程來控制，寫出漂亮的書法作品。

到目前為止，中國書法藝術的傳播，繼承與發展主要是通過對前人的筆跡（通常為碑帖）進行學習和模仿來實現。在這種學習和模仿的過程中，面對相同的臨摹對象，由于書寫水平的高低往往因人而異，因此，臨摹出來的效果也不一樣。
　　通過分析可以發現，不同的字體（如楷書，行楷及魏碑等）的書寫技巧都有其固有的規律性可供遵循。在數字化技術飛速發展的今天，完全可以對書法的書寫技巧進行適當的數字化處理，將中國古老的書法藝術與能夠集中體現現代高新技術的機電一體化產品——機器人完美地結合起來，利用機器人控制毛筆的空間運動，從而實現機器人書寫中國書法。

書法機器人由哪些部分組成？

已經研制出來的一種書法機器人系統主要由以下部分組成：（1）機器人本體；（2）機器人控制器；（3）型號不同的毛筆若干支，連續打印紙，墨汁，印泥和印章等附件；（4）上紙和切紙機構；（5）機器人書寫平臺；（6）電源。

這種書法機器人系統的計算機采用了windows 98操作系統，主要是利用其易用性，方便普通用戶或參觀者對機器人進行操作。此外，根據系統的需要，編制了大量基于VB、VC、PEWIN和EXCEL的應用軟件。

這種書法機器人系統具有一個十分友好的，用VB來實現的用戶界面，以便參觀者，特別是中小學生參觀者能夠順利地進入和操作該書寫系統。該用戶界面不但有很清晰的界面，同時還有語音提示。

對于書法機器人系統來說，書法字庫的建立是一項十分關鍵的軟件工作，它直接影響著機器人書寫的質量。中國的常用漢字有近10000余個，在建立字庫時，不可能對每一個字，每一個字體單獨編程，否則將既浪費時間，又浪費人力，也是極不現實的。

為此，研究人員首先對漢字的構架進行分析和分類，將常用漢字拆分為基本筆畫和基本部首，然后對每一個具體的筆畫，針對不同的字體風格，編寫具有標準尺寸的機器人書寫筆畫程序，并作為一個筆畫類模塊或子程序存儲。該筆畫類模塊或子程序留有調節字體大小的參數或成員函數，以便根據不同的尺寸要求自動進行縮放。

其次，對某一字體的常用部首，根據已經編寫的相應筆畫程序，構建成一個個獨立的部首類模塊或子程序，以方便對整字的后續編程。同樣，部首類模塊或子程序也有調節字體大小的成員函數或參數。

最后，針對某一字體中的某一具體的漢字，通過調用已經編制完成的相應的筆畫和部首類模塊或子程序可以構建出該字，該字的大小仍由成員函數或參數來調整。

通過這樣的編程，既可以大大減少編程的工作量，又具有組字的靈活性。若要添加新字，只需要用已知的筆畫和部首進行適當的組裝即可。

書法機器人系統的工作流程及功能

書法機器人系統啟動后，參觀者在語音的提示下，通過電腦屏幕選擇要求機器人書寫的內容（該內容必須是機器人書寫字庫中的文字）。此時，參觀者可以選擇不同的文字或者詩句，同一個文字又可以選擇不同的字體，如：楷書，隸書，草書等。

按下“確定”后，機器人根據參觀者所選擇的書寫字數的多少，自動確定字體的大小和版式（橫排或豎排），以便能夠完整，合理和美觀地書寫所選文字。然后，機器人根據字體的大小從筆架上選取相應型號的毛筆，并沾上墨，潤筆。

同時，上紙輸送系統自動上紙，將空白紙輸送到書寫位置。

然后，機器人模仿人的書寫方法開始書寫。在書寫過程中的適當時候，機器人夠自動完成潤筆等動作。

書寫完成后，機器人收筆并將毛筆放回毛筆架上，然后抓取印章，為所書作品蓋章。上紙輸送系統自動走紙，烘干墨跡，切紙，并將作品從出紙口送出。機器人在表演的整個過程中均為自動運行，無需其他人員的介入。

出品：科普中國

制作：超能量團隊

監制：中國科學院計算機網絡信息中心

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發表于 2017-01-12 00:00
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