第一篇:飛鏢自動靶的設想與實踐

飛鏢自動靶的設想與實踐

之前偶然在youtube上看到了一個可以自己接飛鏢的飛鏢靶盤,讓手殘黨也可以次次擊中紅心,頓時有了很大興趣,最近閒來無事,也想自己做一個。移動飛鏢靶的作者是前NASA工程師 Mark Rober,使用基於動作捕捉系統的技術方案來捕捉飛鏢軌跡,並使用多臺步進電機作爲動力移動飛鏢靶。別的不說,這一套動作捕捉系統就不是我等能買得起了。對此我只能設想一些其他定位方案了。

設想一:視頻定位

既然動作捕捉系統代價高昂,那麼採用視頻目標捕捉就成了備用方案,使用普通的雙目相機即可完成對目標飛鏢的識別與捕捉,由於飛鏢飛行軌跡簡單,不高的幀率也可以完成對飛鏢軌跡的預測。但遺憾的是,經過一些測試,發現我目前的顯卡來處理視頻力有未逮。因爲飛鏢是高速飛行,處理視頻所用的時間以我機器性能延遲大約100ms(每幀)左右,0.1s的誤差也足夠飛鏢飛到不知道哪裏去了。這種延遲也只能讓飛鏢靶子去接空氣。

設想二:超聲波定位

視頻雖然可以,但需要我換一臺計算能力比我的老爺機強得多的電腦,成本上顯然讓我這個窮人太難以接受。但仔細想了想,超聲波是一個足夠廉價的方案,只要在飛鏢上安裝超聲波發射裝置,四周安裝一些超聲波接收裝置,再簡化一些,不使用發射接收同步裝置,利用時延估計算法也可以計算飛鏢的位置。雖然聲速才340m/s,但只要接收到3到5次位置,即可預測飛鏢落點,然後控制靶盤移動到落點中心。

定位系統設計思路

既然預定了超聲波定位方案,那就需要動手開始製作了。超聲波方案物料成本非常低,即使失敗了也損失不了多少錢(窮啊!!!)。超聲波方案預計包含以下幾個重點部分:

1. 超聲波發射裝置

使用單片機控制超聲波發射。

2.超聲波接收裝置

接收到超聲波後發出超聲波到達信號,計算時延量。

3.計算核心

承擔計算任務的高性能單片機或電腦。

4.時延估計算法

根據時延算法估計飛鏢位置。

5.軌跡估計與落點座標計算

根據飛鏢離散位置估計飛鏢軌跡,並計算落點。

飛鏢自動靶將會分爲多個模塊進行製作,並分享製作過程。

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