“神槍手”射擊模擬器

戴彥祺

在國防教育課上，老師介紹了高科技武器在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的應(yīng)用。同學(xué)們看著精確制導(dǎo)導(dǎo)彈和無人駕駛飛機在伊拉克戰(zhàn)場上屢建奇功，都贊嘆不已，但又不知道這些武器是如何工作的。于是我就想利用自己在機器人和計算機方面的特長，設(shè)計制作一個智能化程度高、能自動控制的機電一體化作品——射擊模擬器，作為同學(xué)們認(rèn)識人工智能和自動控制的教具。

“神槍手”創(chuàng)意作品由三個樂高RCX、便攜計算機、數(shù)碼攝像頭等部件組成，較圓滿地解決了圖像識別、機械校靶、動態(tài)報靶等難點，設(shè)計了運動員(示意)、氣槍、靶子、報靶牌等裝置。

我們采用樂高部件制作了一個能夠上下左右靈活轉(zhuǎn)動的機械手，該機構(gòu)可以帶動氣槍進行瞄靶。機械手、攝像鏡頭和計算機一起構(gòu)成了一個自動的瞄靶系統(tǒng)。

利用數(shù)碼攝像頭作為機械手的眼睛，利用計算機高速運算的特點來進行圖像識別，精確計算氣槍狀態(tài)、靶心位置、彈著點和需要移動校正的距離和方向，并轉(zhuǎn)化為驅(qū)動電機的參數(shù)。此外，控制計算機還用于排除干擾和糾正誤差，從而使機械手具有一定的視覺、思考和動作能力。

在報靶機構(gòu)中，電子數(shù)碼LED顯示器中的每一筆畫都由一個撥動開關(guān)控制，而撥動開關(guān)由樂高機器人小車來完成。這個設(shè)計使報靶的過程更具有趣味性和表演性。

當(dāng)機器人啟動后，氣槍在機械手的帶動下，能根據(jù)標(biāo)靶上激光點的位置進行瞄靶、校靶、射擊等動作，進而由攝像鏡頭配合計算機進行識別判斷，指揮報靶機構(gòu)報靶。演示過程均由機械手和計算機智能控制、自動完成，系統(tǒng)自動化程度高，真實感強。同時，該設(shè)計也能用于運動員平時的射擊訓(xùn)練，實現(xiàn)自動報靶等功能，具有使用安全，制作成本低，報靶快速準(zhǔn)確等優(yōu)點。

（輔導(dǎo)教師 吳旭日 莊 巖 陳曉芳）

【專家評語】

該作品采用攝像頭捕捉標(biāo)靶的圖像信息，機器人套件完成機械的瞄準(zhǔn)、射擊動作和報靶，制作了一整套自動瞄準(zhǔn)、自動報靶的射擊模擬裝置。作品中采用圖像處理等多種技術(shù)，涉及知識面較寬，有一定的理論意義和實用參考價值。