原标题：闭眼都能射中，“百发百中”篮板作者又出新作：自动瞄准弓箭
原创 Synced 机器之心
机器之心报道
编辑：小舟
我菜，但我可以造个「王者」。
还记得做「百发百中篮板」的小哥 Shane Wighton 吗？为投篮做了个，打台球做个，Wighton 的发明总能让他像开了挂一样，最近他又研究出新花样了——「百发百中」弓箭。
这次，Wighton 和妻子在家里比赛射箭，妻子非常擅长射箭，Wighton 凭借自己的实力输得很彻底：
那...... 就自己做一个自动弓箭吧，百发百中那种！
Wighton 做成的弓箭叫「Auto-aiming bow」——自动瞄准弓箭。什么叫自动瞄准，就是眼睛不看镖靶，也能射中靶心：
这个能让 Wighton 闭眼都赢过妻子的弓箭是怎么实现的呢？
「百发百中」弓箭
首先，Wighton 观看了妻子射箭的视频，来分析箭离开弓之后的运动轨迹。箭的飞行轨迹不是一条直线，而是一条抛物线：
接下来就进入了弓箭的制作过程。Wighton 表示完成弓箭的射击大致需要两步：瞄准和发射。
发射部分比较简单。通常人们在射箭时需要一只手持弓另一只手拉弓，这个自动瞄准弓箭在弓与人的两只手之间都设置了自动操纵装置。第一阶段瞄准工作做好之后，伺服电机会收到一个发射信号，然后自动释放弦实现发射。
在持弓手和弓之间，有一个控制机器，用来移动弓的位置和角度；在拉弓手和弦之间，有一个小型操纵装置用来释放弦并发射箭：
接下来的任务就是构建一个完全自动瞄准的装置。如前文所述，箭的飞行轨迹是一条抛物线，因此要研究箭在空中的运动，弓弦给箭的力、箭的飞行速度、重力的影响、与靶心的距离等都是必须要考虑的因素。
他打造了一套「鹰眼」系统，这个系统有8个摄像机，相机的摄像头周围还有一圈光线灯：
反光球的安装位置
鹰眼系统的作用机制大致如下：8 台摄像机可以同时拍摄到反光球，利用 8 台相机拍到的画面的就可以确定反光球的精确位置，Wighton 称这些反光小球为跟踪球。利用这种方法能够识别环境中物体（箭、靶盘等）的位置。
然后 Wighton 根据运动的原理编写了一段程序，来调整弓箭的精细位置和角度方向，控制箭的发射位置，拉满弓弦之后系统就会自动完成这种瞄准操作。然后按下发射按钮将箭发射出去。
理论上是这样，效果怎么样呢？Wighton 马上测试了一番...... 不好意思打到了自己：
这种情况下，飞盘和箭都是运动的，并且飞盘的运动轨迹也是一条抛物线。此时系统的工作原理是：系统会检测目标物体（靶盘等）是否在沿抛物线运动。然后再运用运动学的原理，分别计算运动靶盘（安装有跟踪球）和箭的运动轨迹、运动时间，然后计算出箭恰好能击中靶盘的时间点（可能有多个）。然后系统会像击中固定靶盘一样识别环境中物体（包括弓箭、飞盘等）的位置，按下按钮后发射箭，这样自动瞄准弓箭就能射中运动的飞盘了。
接下来，Wighton 想要多次进行测试并不断改进，他让妻子帮忙扔飞盘，但是前几次都失败了。妻子渐渐失去了耐心，不想帮 Wighton 扔飞盘了，于是 Wighton 又给飞盘做了一个自动弹射器。
真 · 百发百中了！
Shane Wighton 是谁？
Shane Wighton 毕业于北卡罗来纳大学夏洛特分校，获得了机械工程学士学位和计算机科学硕士学位。他目前在 3D 打印技术开发商和制造商 Formlabs 公司担任首席工程师，热爱制作东西。曾发表专利：Additive fabrication support structures（增材制造支持结构）。Wighton 于 2020 年 3 月开通了自己的 YouTube 频道，现在已经有了 319 万的订阅者。他在 YouTube 频道简介中写道：「我希望能有更多的人像我一样享受工程、制造带来的乐趣。」
如果你想了解 Shane Wighton 的更多奇思妙想，可以单击以下链接或参考文章。
Shane Wighton 的个人频道：https://www.youtube.com/channel/UCj1VqrHhDte54oLgPG4xpuQ
往期集锦：
原视频链接：https://www.youtube.com/watch?v=1MkrNVic7pw
