这个弓箭机器人设备大概需要瞄准和发射两个过程

射箭是一项简单的运动，前提是你不想弓着身子射大鹰，但你想让箭射在目标上。

但是，要做到一击即中，百步穿杨，难度很大，没有长期的训练是绝对不可能的。

不是有智能弓箭吗那种只要拉满弓不需要认真瞄准就能自己命中目标的弓箭

不说了，今天真的是有了，直接上图吧！

请注意，上图中，小哥拉开弓后，箭是自己射出的，是连发命中！

这是过去两天在Youtube上非常流行的射箭视频这个油管博主是个硬核程序员，相信很多人都很熟悉他的名字叫Shane Wighton，他自制的理发机器人，百发百中和百台球杆在YouTube上多次被炒

这位铁杆博主目前是3D打印技术开发商和制造商Formlabs的总工程师他在夏洛特北卡罗莱纳大学学习，获得机械工程学士学位和计算机科学硕士学位

这次事件的起因是这样的:谢恩威格顿的妻子非常擅长射箭，但谢恩在这方面笨手笨脚，所以他想骗买一把能自动射箭的弓，但可惜的是它并没有在网上出售无奈之下，他决定自己造一个

因为Shane Wighto不擅长射箭等运动技能，但他非常极客，擅长动手工程。

穿上这套弓箭机器人装备后，谢恩维格托不再挣扎着瞄准，几乎拥有了超强的力量他射出的箭可以像狗一样嗅到目标，并自动击中目标

可以说穿上这件衣服之后，比鹰眼还鹰眼！

弓箭机器人原理

这个弓箭机器人设备大概需要瞄准和发射两个过程。

我们先来看看相对简单的启动过程。

发射原理如下:有两个小机器人，一个在弓托和弓之间，用来移动弓的位置和角度，一个在弓箭手和弦之间，用于释放弦和发射弓只要把前面的瞄准工作做好，就会有信号告诉伺服电机实现发射工作

看起来很简单，不是吗。

别急，下面我们来看看难度较大的瞄准工作要构建这样的自动瞄准系统，首先需要做一个弓瞄机

如下，只要握住手柄，弓就能在一定范围内自动调整相应的位置和角度。

但是射箭不同于发射激光首先，箭的飞行轨迹不是直线，而是抛物线这个抛物线的曲线形状也取决于发射速度速度越快，这个抛物线越接近直线，越接近抛物线

另一个难点在于精确计算和控制时间投掷飞行目标时，也许射出的箭距离集中的靶心只有50毫秒，50毫秒只相当于眨眼瞬间的1/3，所以早期射击需要精确计算距离，发射角度和发射时间

没错，你会说仅仅用小学三年级学的数学物理知识，就足以模拟出射出箭的抛物线方程。

看起来核心思想很简单，但实际设计制造是一个很大的挑战。

比如在调整弓的位置和方向时，使用了谢恩自己打造的鹰眼系统。

鹰眼系统使用八个摄像头来寻找一个中心，并告诉船头相对于目标和许多其他坐标的位置。

可以看到上图中有一个小小的反光球，八个摄像头都同时捕捉到了，可以准确计算出球的位置整个过程非常快，一秒钟可以捕捉50帧

这些球被称为跟踪球，安装在拉弓器的前部和手持部分。

小跟踪球不止一个，所有摄像头会同时捕捉这些小跟踪球，并给出每个球的50个位置更新。

这样系统就可以分析出箭应该指向的角度和拉弓的力度，然后计算出箭射出后的抛物线。

Shane声称他写了一个非常简单的程序来计算这些数据因为代码太简单，谢恩似乎羞于详细介绍

谢恩试了试效果，按了系统启动键，开始瞄准，发射！

结果很棒！

好吧，我会打自己的脸。

而且箭打不中目标，总是打在左上位置。

怎么办。

既然总是在左上，那就把偏差调整到右边吧！

没有什么是一行代码做不到的。

接下来，是时候见证奇迹了。

谢恩正式向妻子挑战。

游戏规则是:谢恩和妻子打三场，每场射一箭，越准得一分。

结果，谢恩彻底被打败了。

谢恩不相信还有改进的空间。

但是问题在哪里呢。

是的，箭头还有点偏。

他觉得还是代码问题。

经过一周枯燥的软件开发和调试，一个全新的系统出来了。

这一次，他选择了一个更难的任务，那就是以移动目标为目标。

船头准备发射按下按钮后，计算机启动鹰眼跟踪系统，每300毫秒发送一次数据，更新所有物体的位置

当电脑看到目标时，会检查目标是否呈抛物线运动，然后计算应该将箭头指向哪里才能击中目标，这将考虑箭头运动到那里的时间以及箭头的抛物线路径。

然后系统将开始调整船头的位置。伴随着跟踪数据输入的增加，弓不会

断地进行调整，以适应手的抖动。

之后当系统认为瞄准到了正确位置的时候，就会开始调整箭的角度。

然后，只要按下按钮，箭就会发射出去。

咦根本没有射中

再继续改 bug 吧。

这时候，他的妻子已经不耐烦了，厌倦了他一遍又一遍地说只需要几分钟，结果却花费了几个小时来修改一个 bug。

怎么办陪妻子散步去吗

想多了。

没见过技术宅。

他制造了一个自动弹射器，把妻子晾在一边，然后尽情地自己玩耍。

在修改 bug 的过程中，他考虑了这些问题:为什么箭发射得太早为什么箭发射得太晚为什么靶子静止不动的时候没有击中目标为什么会击偏

尽管有这么多错误，但这只是时间问题。

现在，箭能击中静止不动的靶子了！

尽管还是不能击中运动目标，但到目前为止，我们已经非常接近最终的目标了。

箭确实可以依照设定的抛物线来飞行。

但是箭并没有足够漂亮的飞行轨迹，反而歪歪扭扭的。

这时 Shane 想到，他目前一直使用的都是反曲弓，这种弓有一个问题 —— 不能直接对着靶心射过去，得偏一点儿才行。

当然，他也说道，这种错误可以通过算法来调整。

不过还有一种更加省事的方法 —— 花钱买更贵的复合弓。

这种复合弓射出的箭的轨迹非常笔直，他说道，这其实有点作弊嫌疑，但普通人用这把弓就能百发百中吗哈哈，也不见得何况，我们还有更花的玩法

这种弓有一个缺点是非常的重所以，他一怒之下做了一套战斗衣，借此用身体的力量来固定和支撑这把弓，好让自己能够轻松地操控

鹰眼，完成！

是时候把气走的妻子哄回来了。

妻子惊呼，你这穿的是啥钢铁侠

少废话，战斗再次打响！

规则不变，还是看谁击中的准，谁赢。

这一次他减缓了速度，并开启了神枪手模式。

结果，三箭全中靶心！

而他的妻子一发未中！

3:0，游戏结束。

Shane 还说，他都完全没有集中精力。

接下来，在小苹果目标测试中，也完全没问题！

甚至都不用看目标。

再接下来，就是移动目标的射击了。

结果不出所料，一击中的！

在这个过程中，瞄准系统不仅识别出了弓箭的位置，还识别和预测到了目标的运动轨迹。

看看这些被箭射中的地方有多密集。

为了测试系统到底能有多准，Shane 拿出了心爱的乐高小人，并在它头上安装了一个小苹果，准备瞄准小苹果。

一开始不是很顺利，但最终，乐高小人被成功击中了。

小苹果不见了，是不是刚好被击中了呢。

慢镜头显示，击中的位置是小人的心脏。

我们再试一次。

啊哈！

当然，这个系统也还没达到十全十美的地步。

Shane 说道，下一次，他想挑战在 150 英尺开外击中乐高小人头上的小苹果。

要知道，室内射箭比赛的距离一般才 18 米，而奥运射箭项目，不过 70 米。