硬核博主打造全自动瞄准弓，闭着眼睛百发百中

多年前看电影《画皮2》时，陈坤闭上眼睛射中抛飞上天的瓦罐中的铜钱，那一幕真是帅到我了。

原以为，这一神操作只可能在影视剧中实现。万万没想到，现实里居然有大神也可以做到。

Shane Wighton，一位拥有机械工程学士学位，和计算机科学硕士学位的硬核工程师+程序员。

主业，是3D打印技术开发商和制造商Formlabs公司的首席工程师；副业，则为油管上一个300多万粉丝的博主。

才华横溢又热爱制作的他，造出了一堆奇奇怪怪的东西。

比如，这个自动理发机器人；

百分百中篮板；

百分百中台球杆。

与手工耿相似的行为以及更加硬核的技术，他被很多国内网友誉为“高配版手工耿”。

而这次，他制造了一个自动瞄准弓，即便是射箭小白，也能闭上眼睛百发百中。

看完视频的我，只能直呼Awesome。

事情是这样的，Wighton的妻子从小练习射箭，水平相当之高，他在与她的比试中输得一败涂地。

如何才能扳回一城？

卧薪尝胆花个几年时间练习箭术？效率太低了；买个自动弓箭「autobow」打败妻子？根本搜不到啊！

没办法，Wighton只能亲自上阵，自制一个自动瞄准弓。

知己知彼方能百战百胜，Wighton的第一步操作，是观看妻子射箭的视频，分析箭射出后的飞行轨迹。

如果目标是移动中的物体，那还得考虑它的运动轨迹。

第二步，进入弓箭制作过程。Wighton的思路非常清晰，将弓箭的射击分为瞄准和发射。

原理大概是这样，一共有两个小机器人，一个在持弓手和弓之间，用来移动弓的位置和角度；另一个在拉弓手和弦之间，用来释放弦并发射弓。

自动瞄准装置负责移动弓，在瞄准之后，就会有个信号告诉伺服电机来实现发射工作。

听上去非常简单，但实际设计和制作是一个艰难的挑战。

Wighton先是用3D打印技术，造出了一个自动瞄准系统。

使得弓箭可以绑定在人的手臂上，并在在一定范围内自动地调整相应的位置和角度。

然后，他打造了一套“鹰眼”系统，共有8个高速摄像机，能找到一个中心，告诉弓相对于目标的位置以及其他很多坐标。

以下图中的反光球为例，所有8个摄像机都在同一时间拍摄到它，这样就能精确地计算出小球的位置。

整个过程非常快，一秒钟能拍50帧。

Wighton将这些反光球称为跟踪球，并安装在弓的前方以及拉弓手的手持部件上，以此识别环境中物体（箭、靶盘等）的位置。

整套设备除了弓箭和摄像头是买来的，其他零件都是Wighton一个人，从画图选材料到打磨工具再到焊接电路，一步一步造出来的。

实在太硬核了。

再往后，就是算法部分了，需要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，以及拉满弓弦之后自动完成这种瞄准。

这对编程的水平要求相当之高。

因为箭的飞行轨迹不是一条直线，而是抛物线。这条抛物线也并非固定的，会受到发射速度等因素的影响。

另外，面对移动的目标时，你还需要精确地计算好距离、发射角度、发射时间来做提前射击。

在一切都搞定后，进入实战环节。

万万没想到，开门第一箭不仅没射中，还误伤了自己的鼻子。

此后的箭也全部射偏，但好消息是，都射到了靶子左上角的位置。

由于所有落在靶盘上的箭都在同一片区域，因此Wighton在代码中加入了一个修正，每次都往右下一点瞄。

接下来，就是见证奇迹的时刻了——信心满满的Wighton把老婆拉来比赛。

可惜的是，这准度还是差了一点，最后以0 : 3输给了妻子。

不服气的Wighton掏出了祖传的游标卡尺，对弓箭离靶心的距离做了详细的测量，然后花一周时间推倒重写了代码。

一切搞定后，他选择尝试更难的任务——射飞盘，并把老婆拉来做无情的扔盘人。

Wighton解释道：在他拉好弓后，计算机上的“鹰眼”跟踪系统，每300毫秒会发送一次数据，更新所有物体的位置。

它会检查目标是否以抛物线运动，然后计算出它应该将箭指向何处，来射中目标，这其中会考虑箭移动到那里的时间，和箭的抛物线路径。

随着跟踪数据的输入不断增加，弓会不断地进行调整，瞄准目标适应手的抖动。

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。

一顿解释猛如虎，结果却是再次落空。

接下来，Wighton又进行了多次测试并不断改进，可惜都是以失败告终。

妻子扔得不耐烦了，选择跑路。于是Wighton又给飞盘做了一个自动弹射器。

在经过无数次失败的测试后，Wighton终于发现了问题所在——自己使用的反曲弓，自带箭射出之后会偏一点的问题。

为了能赢下老婆，他忍痛买了一台昂贵的复合弓回来，并和自动瞄准系统组装在了一起。

但复合弓除了贵，还特别重，加上自动瞄准系统后，没有麒麟臂的Wighton根本把持不住。

没办法，只有继续氪金了。他搞来了一套类似摄影师使用的“战斗衣”，用整个上半身的力量支撑弓的重量。

终于，一切大功告成后，Wighton再次向妻子发出了挑战。

这一回，他3箭全部射中靶心，以3:0完胜妻子；

然后，Wighton又用小水果进行了测试，在眼睛不看目标的情况下照样射中；

运动的靶子也是弹无虚发；

最后，为了测试这套系统的上限，Wighton拿出了心爱的乐高小人，还是轻松射中目标。

最后一次，甚至射中了小人头上的苹果。

尽管，以我们的眼光来看，目前这套自动瞄准弓已经够酷炫了。但Wighton觉得还不够，他想要和真正的射箭高手同台竞技。

接下来，他要挑战在150英尺（约45米）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。

因为距离会把微小的偏差放大，要达成这个目标，Wighton需要开发全新的自动瞄准弓2代。

期待他的下一个视频，不知道能给我们带来怎样的惊喜！