「百发百中」篮板升级，网友：你怎么那么有钱有闲有知识
最后更新：2020-05-14 10:03:44 手机定位技术交流文章
机器心脏报告
参与:张骞，恶魔之王，杜威
你还记得那个让你打了100杆的篮板吗？虽然它大大提高了得分率，但作者似乎并不满意。最近，他用机器人和计算机视觉技术做了一个改进的版本！他还说，“如果在这一切之后你还是进不去，你只能说你真的很差劲”。
智能篮板2.0，可以闭着眼睛“把你包起来”。
在上月发布的YouTube视频中，谢恩·威顿展示了一个特殊的篮板。不同于普通的平板篮板，这个篮板是弯曲的，每个位置的弧度都经过仔细计算。在整个过程中，采用蒙特卡罗方法和最小二乘法大大提高了评分率，视频播放量超过400万。
然而，作者本人似乎并不十分满意，因为他发现如果你把球扔平(球又直又快)，很难确保球落入篮筐。
所以他继续创新。这一次，他使用了机器人和计算机视觉！改进后的篮板是这样的:
它可以前后、上下、左右摇摆:
换句话说，当球碰到篮板时，篮板会调整它的角度，并“试图”将球弹入篮筐。它知道你的球从哪里来，什么时候来，它的轨迹是什么，因为整个房间都在它的“监控”之下。
然后，它会利用这些信息来调整它的角度，帮助你得分。
此外，它还知道谁在扔球，因为上面安装了人脸识别系统。
做出这样的反弹有许多困难。首先，篮板需要尽可能灵活，能够灵活地上下、左右、前后改变方向。其次，机械动作应该尽快完成，因为从球到篮板通常只需要600毫秒。
他在篮板后面安装了三个小马达。每个电机控制一个连杆，所以背板有三个自由度。由于马达功率低，他选择的篮板非常轻。
背板背面使用的材料都是金属，采用等离子切割技术。这部分金属材料的价格约为5美元。此外，他还用3D打印技术制作了一些零件。
完成这些机械部分后，接下来要考虑的是如何让篮板“掌握”投手的信息。
在硬件方面，威顿使用了——Kinect，这是微软为XBOX360制造的3D体感相机。Kinect可以提供带有视频输入的软件，其中包含深度信息，并且可以指示您和相机之间的距离。威顿利用这些信息来跟踪球。
最困难的部分是软件，它占用了作者的大部分时间。怀特顿说:与软件相比，机械设计部分简直太简单了。
首先，软件需要尽可能快速准确地在视频中找到球。
在视频中，很难根据一帧来区分哪个是球。“智能”计算机视觉系统将篮球、人头甚至角落里的碎片视为球。
因此，威顿只能依靠视频中每个物体的轨迹来确定哪个是球。
篮球的轨迹应该是平滑的抛物线。威顿利用这种物理常识来判断哪一个是篮球。
找到球后，下一步是预测球的完整轨迹和球可能击中篮板的位置:
在这个过程中，收集的数据越多，预测就越准确。因为威顿可以计算出从下达命令到篮板移动的时间，所以他选择在篮球即将碰到篮板的最后几毫秒内下达命令，这样可以大大缩小潜在的位置范围。
计算完这些信息后，我们将讨论如何移动篮板。这里的原理也相对容易理解。如果系统判断篮板应该向前移动，它会使篮板适当地向下压，否则它会适当地向上倾斜。
当然，移动计划不是固定的。威顿的选择标准是:这个计划能实现吗？需要多长时间？整个计算过程实际上非常复杂，充满了各种数学方程。
目前，这种背板还存在一些问题，比如Windows速度太慢，有时订单是随机下达的，很多问题没有得到解决...这些问题还会导致篮板在关键时刻发生翻转，比如当作者的妻子尝试这样做的时候:
即使车翻了，也会有声音反馈:“你真的很烂”。
使用了什么工具
在看完整个过程后，你想不想重复怀特顿的篮板计划？在复制过程中，你需要这些材料和设备:
首先是反弹。
这次他没有选择手工制作，而是在网上买了一个。为了达到最好的效果，威顿也拼了！
这次篮板是这样的。
他在制作技术图纸时使用了13英寸的iPad Pro。
实际操作中使用的工具既复杂又昂贵...
Wera allen keys五金工具、记号笔、电焊机、铆接套件、安格尔立方数码量角器、折弯机、20吨折弯机、无线角度研磨机、Powermax45 XP专业机器的等离子切割系统等。
除了物理硬件和工具，知识是这个项目最重要的工具。
当书籍被使用时，你会不会不那么讨厌它们？它不存在。在做这个项目之前，威顿阅读了以下书籍并获得了许多技能:
算法规划、算法统计、计算几何等的实时协调检测介绍。这些书涉及算法、统计学、计算几何等。看来威顿已经做了充分的准备。
网友上帝评论道:不要问我是否记得高中几何，但如果我记得，我就是不记得了！
面对威顿不达目的誓不罢休的精神，网民们发表了一条神圣的评论:
我想说，“这个人在这个领域浪费时间。在那之前，弟弟有一个结实的木制篮板……”然后我发现，嗯，实际上是同一个人做的……”
你在几周内做了这么多。！
这怎么可能？你怎么会有这么多不同的专业领域，这么多昂贵的机器和这么多时间？
这是我第一次不知道一个人做事情的目的。
这位朋友，你说出了我们的心声！
计算机科学专业的学生也表达了他们的感受:
作为一名计算机科学学生，我曾经告诉自己数学是无用的。但是你的所作所为证明我错了...
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更多的网民表达了他们对被高中老师控制的恐惧:
你记得高中几何吗？
我只能说:是几何图形代表了形状吗？
你已经问了很多次“你记得……”而我只有一个答案:“不记得”
一些网民还问:为什么你要在最后一刻搬家？
怀特顿对此的回答是:
最后一次瞬时运动的原因是估计的轨迹很容易改变，这需要方向反转(即它们不会单调地接近正确的解)。如果发生这种情况，我必须减速直到停下来，然后从另一个方向加速。最坏的情况是从一边移到另一边。我对此做了一个基本的分析，发现在最后一分钟移动篮板得到了更好的平均成绩。
方向反转的另一个问题是，从完全正加速度到完全负加速度的转换将导致双重系统影响(即加速度变化率)。这将带来更多的机械振动，并导致各种问题。
肖恩·威顿是谁？
谢恩·威顿毕业于夏洛特北卡罗莱纳大学，获得机械工程学士学位和计算机科学硕士学位。他目前是3D打印技术开发商和制造商福姆实验室的首席工程师，喜欢制作东西。公开专利:附加织物支撑结构。
威顿在2020年3月推出了自己的YouTube频道，仅仅两个月就已经获得了超过10万的用户。
除了我们介绍的两个篮板视频外，谢恩·威顿的YouTube频道还有许多其他与“制造”相关的视频。
他在YouTube频道的个人资料中写道:
我创造了各种各样的东西，并希望以有趣的方式分享它们。我的大部分创作都是制造项目，但我也写软件和制造电子设备。
有这么多的人喜欢、分享他们的创作并给出反馈，这是一件非常开心的事情。
另一方面，威顿仍计划继续改进，也许会有第三版智能篮板。
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