為贏過老婆打造自動瞄準弓，閉眼也能百發(fā)百中，零件電路算法全自制

豐色 夢晨 發(fā)自 凹非寺
量子位 報道 | 公眾號 QbitAI

油管上一位小哥最近有個煩惱：老婆射箭技術太好，我很菜又想贏怎么辦？

苦練6個月、6年？No No No，不如花時間做一個自動瞄準的弓箭，一勞永逸！

這就是這位DIY達人的思考方式該死的勝負欲。

不得不說，小哥花了6周還真做出來了，最終這把弓箭就像狗見了肉貓見了耗子兔子見了蘿卜直奔目標。

不看都能射中：

換個蘋果，沒問題：

運動的靶子也能彈無虛發(fā)：

小哥一把視頻傳到YouTube上，就引來了數(shù)百萬網友的圍觀，“Brilliant”、Incredible”、“Awesome”滿天飛，膜拜之聲不絕于耳。

當然，為了贏老婆，小哥也不是沒想過直接買一把自動瞄準的弓箭作弊，可惜網上沒有賣的。

作為一名硬核工程師 程序員，完全不能允許2021年還有這種事情，必須自己做！

零件電路算法全自制

首先買一把輕型的弓，畢竟還要往上加很多零件，太重了就舉不動了。

自動瞄準的思路小哥已經想好了：

先來一個自動瞄準裝置負責移動弓，再來一個自動釋放裝置，在系統(tǒng)判定的時機自動放箭。

瞄準用的視覺系統(tǒng)由8個高速攝像頭組成，每秒鐘可以更新50次的那種。

除了弓箭和攝像頭是買來的，其他零件都是自己設計、自己造出來的，電路是自己焊的，連瞄準的算法也是自己用Python寫的。

真是全能啊。

都做好后，上下、左右方向都能自動調整，發(fā)射時機也不用人操心。

終于大功告成，上靶測試一下。

呃…準不準先不說，因為弓自己移動到合適位置的時機無法預料，猝不及防地自動發(fā)射讓拉弓的手總打到自己臉。

小哥后續(xù)解釋道其實把弓拉滿就可以避免這個問題，但在測試期間為了避免射出去的箭力道太大誤傷到房間里其他物品，只好選擇拉到半滿犧牲一下自己了。

再來看看準頭。

有點偏，而且每次都是往左上偏。

這種情況雖然有簡單的辦法解決：人為加一個修正，每次都往右下一點瞄。

小哥多年的開發(fā)經驗告訴他，這樣做會為將來更多Bug埋下伏筆。

不過也管不了這么多了，先臨時加上這個“非常蠢的修正”，把老婆叫來比一場吧。

結果是……0：3完敗。

他不甘心，一切都正常只是箭有點偏，那一定是代碼的問題。

再加上還要馴服移動靶子，與其修改代碼不如全刪了重寫，于是小哥又Coding了一周。

好了，再試試。

拉好弓，“咳咳，老婆扔靶子”：

小哥按下啟動按鈕，剩下的就交給跟蹤系統(tǒng)了：

系統(tǒng)每300毫秒檢查一下靶子運動的拋物線軌跡傳給計算機，然后通過一個“乏味”的小計算來確定弓的移動位置，同時考慮到箭頭到達目標的時間以及箭的彎曲路徑。

隨著數(shù)據的更新，弓不停的移動，終于它瞄準時機，一箭發(fā)射：

完美錯過……

代碼還是有問題，改！

說好了只需一分鐘修復，小哥花了一個小時，老婆表示懶得等了。

沒人給他發(fā)靶子了，不過這也難不住他：再造一個自動投靶器唄。

據小哥后來回憶，這個投靶器在整個6周的開發(fā)過程中至少投了上千次靶子。

好了好了再試！

emmm……不是發(fā)太早就是發(fā)太晚、甚至連靜態(tài)靶子都射不中了……

Bug Bug全是Bug連投靶器也有Bug。再次修理了一番之后，還是差一點點。

小哥一番檢查確定機器和自動瞄準系統(tǒng)都沒有問題，到底哪不對？他打算換個思路。

除了科技還有氪金

小哥通過慢鏡頭回放箭的飛行過程發(fā)現(xiàn)，這箭它咋不是筆直射出去的呢？

原來不是自動瞄準系統(tǒng)出了問題，而是他買的這把入門級反曲弓不行。

根據反曲弓的原理，用力拉弦時箭身也會受到外力發(fā)生輕微彎曲形變，松手發(fā)射之后箭身受力取消，會在彈性恢復力的作用下有恢復原狀的趨勢。

這股力又會讓箭身向反方向彎曲，同時改變箭的飛行方向。反方向彎曲到了一定程度又會再次回彈，又改變飛行方向。

小哥參考另一個油管頻道SmartEveryDay的視頻搞明白了這個問題。

在這樣的反復循環(huán)中，箭就不是筆直的射向目標，而是不斷搖擺著前進。

在專業(yè)射箭運動中，箭矢的抗彎曲度程度稱為“撓度(Spine)”，撓度也影響著箭飛行時搖擺的程度，不同磅數(shù)的弓要搭配不同撓度的箭才容易射中目標。

小哥覺得雖然增強一下算法，把撓度也考慮進去就能解決這個問題，但這不符合他野生鋼鐵俠的風格呀。

畢竟鋼鐵俠除了懂技術還有錢。

小哥決定氪金！買一把能把箭射直的復合弓。

把瞄準裝置挪到復合弓上后，最開始擔心的那個問題還真出現(xiàn)了：整套系統(tǒng)太重了，舉不動。

不過這也難不倒他，小哥又給自己搞了一套裝甲，用整個上半身的力量支撐弓的重量。

這下整套系統(tǒng)可以說從自動瞄準弓進化成了瞄準機器人，留給人的任務就只有拉弓了。

再找老婆比賽！

為了贏得更穩(wěn)，小哥還調整到了精準模式，等瞄準裝置完全停止運動再發(fā)射。

這一回3:0完勝。

不過小哥還不過癮，再次挑戰(zhàn)移動靶，成功！

再來更難的挑戰(zhàn)，能不能射中樂高小人頭上頂著的超小“蘋果”。

有多小呢？直徑還不如箭桿大。

從結果來看雖然能射中，就是樂高小人消耗極快。

下一步挑戰(zhàn)更遠距離

這位小哥名叫Shane Wighton，曾在美國一家3D打印機公司（Formlabs）做了八年工程師，擁有機械工程學士學位和計算機科學碩士學位。

畢業(yè)學校雖不怎么有名（北卡羅來納大學夏洛特分校），但從四歲起就開始在老爸的帶領下?lián)v鼓塑料模型焊接了。

才華橫溢、熱愛制作的他已經從公司辭職，現(xiàn)在似乎在全職做YouTuber。

他的頻道自從去年疫情爆發(fā)期間推出以來，不到一年半的時間總訂閱人數(shù)已超300萬。

應該有不少人看過他的作品吧。

就比如這個自動理發(fā)器：

還有這種百發(fā)百中的籃筐和臺球桿（似乎小哥對自動瞄準這個事有些執(zhí)念）：

最后回到自動弓箭，雖然Shane覺得現(xiàn)在效果已經夠酷了，但他想要的是能和真正的射箭高手同臺競技。

接下來他要挑戰(zhàn)在45米距離射中樂高小人頭上的蘋果。

因為距離會把微小的偏差放大，要達成這個目標就需要開發(fā)全新的自動瞄準弓2代。

而改進方法在他腦袋里已經設計好了。

原視頻地址：
https://www.youtube.com/watch?v=1MkrNVic7pw

參考鏈接：

[1]https://bowaddicted.com/how-to-properly-tune-a-recurve-bow/
[2]https://www.youtube.com/watch?v=O7zewtuUM_0
?[3]https://www.patreon.com/stuffmadehere

— 完 —