Швейцарські інженери створили алгоритм для роботів, що дозволяє їм вирізати з глини скульптури заданої форми. Користувач створює початкову модель і вказує частини, з якими потрібно працювати окремо, а робот розраховує оптимальні траєкторії руху інструменту і виконує їх. Стаття про розробку була представлена на конференції SCF 2020 і доступна на сайті Disney Research.
Традиційно скульптури створюються вручну за допомогою інструментів, які дозволяють відсікати від твердої заготовки зайві частини до моменту, коли від неї залишиться лише задумана форма. Цей процес легко відтворити за допомогою автоматичного фрезерного верстата. Але якщо скульптуру необхідно виконати з глини або іншого м'якого матеріалу, цей метод не підходить. Для деяких м'яких матеріалів можна використовувати метод заморожування, при якому його охолоджують до твердого стану, але з глиною цей метод поки не застосовується, і в будь-якому випадку він ускладнює процес і розтягує його за часом.
Інженери з Disney Research і Швейцарської вищої технічної школи Цюріха під керівництвом Стеліана Короса (Stelian Coros) створили алгоритм, що дозволяє роботам працювати з глиною і вирізати з неї скульптури заданої форми, залишаючи при цьому характерні для ручної роботи штрихи. Основна частина творчості залишається за людиною: вихідну 3D-модель в електронному вигляді створює він. Також людина розмічає на поверхні моделі лінії. Вони використовуються для поділу поверхні майбутньої скульптури на зони, якими робот займається окремо.
Після того як алгоритм отримав модель і розмічені на ній зони, він проводить первинну розмітку штрихів - траєкторій, уздовж яких буде йти петля, що відсікає зайву глину. Потім користувач може подивитися на схему штрихів і внести зміни, наприклад, змінивши кількість штрихів в кожній зоні і зазори на кордонах між зонами. Після правок алгоритм приступає до основного розрахунку, в якому оптимізує траєкторії руху петлі по глиняній заготовці таким чином, щоб мінімізувати різницю між початковою 3D-моделлю і реальною скульптурою. Розрахунки, знову-таки, відбуваються окремо для кожної зони.
Під час тестів системи інженери використовували роботизований маніпулятор, на кінці якого була закріплена П-подібна петля з дроту товщиною в міліметр. Розміри петлі становлять сантиметр за шириною і три сантиметри за висотою. Вони протестували алгоритм на чотирьох різних моделях: торсі, оці, обличчі та стрічці Мебіуса. На представлених фотографіях видно, що загалом робот непогано передає початкову форму, якщо враховувати, що він використовує дуже широкий інструмент. При цьому, незважаючи на велику ширину петлі, робот впорався навіть з дрібними деталями, такими як очі. Також на одній з ілюстрацій можна бачити, як на кінцевий результат впливає розташування зон і напрямок зрізів.
Раніше цього року група інженерів під керівництвом Стеліана Короса створила іншого робота-скульптора. Він працює з більш простим матеріалом - пінополістиролом. Під час роботи робот використовує нагрітий металевий дріт, який розплавляє пінополістирол і відрізає зайві частини. Завдяки тому, що він може згинати дріт, у матеріалі можна вирізати плавні вигини.