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程序员无聊在家琢磨运动技巧,竟成功吊打专业运动员

发布者: 麦田守望者 | 发布时间: 2020-5-22 22:32| 查看数: 45| 评论数: 0|



作者:狂丸

来源:狂丸科学(ID:kuangwanplay)

有些理工天才在参与体育运动时往往会自带外挂,例如工程师兼视频主播Shane Wighton,他为了增加篮球的投篮命中率,给自己设计了一个:100%命中篮板。

不管用什么诡异姿势,哪怕投篮歪到姥姥家,只需要将球投掷到篮板上,就能通过弹射让篮球入网:



(文中图片素材均来自视频频道Stuff Made Here)

估计库里看了都会惊呼:这是什么绝技?



既然是「100%命中篮板」,奥秘自然就在板子上,篮板看似普通,但其实转换视角后,你就会发现它有着明显的弧度:



球就是砸到这些弧度上后,才被弹进框的:



但寻找到合适的倾斜角度并不容易,这不是碰巧运气好,而是Shane Wighton硬生生算出来的。制作过程中不仅用上了数控机床,更是玩起了蒙特卡罗法统计模型法。



这一过程大致描述就是不断模拟投篮,从一个点投篮,球可以砸到篮板的任何地方,然后可能进球的角度也有很多,这就会得到一些数据。



然后换位置,又会得到更多数据,不断换位置不断收集,最后对比不同位置寻找进球时弹射的相似点,而这就是篮板要设置的角度和区域:



这一过程中,大概模拟了上千万次的投篮:



想法很疯狂,小哥的代码写的也很疯狂:



而且代码还需要一遍遍的跑,以此来不断精确、对比、重合出最为理想化的弧度:



最后,他得到了一个这样的模型:



接下来就是手工时间。

有了模型就要想办法给它做出来,Shane Wighton家里的材料只有松木,于是插入松木条,尝试设计零件的造型:



设计好后,利用设计的数据对木条进行加工:



很快,得到了所有零件:



接着动手开拼,尽管大部分木条之间的拼接严丝合缝,但也有些位置存在缝隙:



利用专业泡沫抹平后,「100%命中篮板」就完成了:



从这个角度,看不出篮板被做了手脚:



回想一下制作过程,从产品逻辑设计——再到物理弹射轨道设计——到编程——再到设计模具——最后动手制作,一路步骤繁琐,每一个环节都不容易,如此精妙的工程让人觉得只要使用这个神奇篮板,杀入NBA指日可待。

然而现实无情,一顿操作猛如虎后,一看战绩——一球都没投进。



???换做是我,心态就崩了。



但Shane Wighton很冷静,他发现这并不是几个球投不进的问题,而是所有球都投不进,篮板成了「100%投不进篮板」。

你可能觉得情况这不是更糟了么,但他却找到了问题所在:球总会打在篮筐的前缘。



于是他回溯了设计方案,然后很快找到了问题,他在计算的时候,只考虑到把球看做是一个点,忽略了球的半径:



所以他针对问题稍作调整,这次,真正的「100%命中篮板」来了,成功率非常高:



看来掌握物理、编程、还有手工后,开挂就是这么容易....



不过其实这个方案还是有缺点的。

例如如果你砸到的位置是四个角,或者篮板偏低的位置,篮球是没法反弹或者向上逆向反弹入网的。



另外由于设计问题,篮球只有运动轨迹呈现明显抛物线时,篮板才会起作用,直接砸篮板效果不佳:



但即使如此,网友也是看了眼热,有人吐槽NBA可能要完结了:



也有人说球员的危机来了:



不过更多人觉得, Shane Wighton用iPad的方式和我们的不同:



然而没想到,就在大家觉得这个设计颇为神奇的时候,没过多久,Shane Wighton的:「100%命中篮板」2.0来了。



这「外挂」还升级了?



的确如此,同样是号称「百发百中」,但这次更厉害,闭着眼睛都能扔进:



神奇的是,在球砸过来的瞬间,篮板自己主动位移,把球引导入网:



如果说1代版本是物理玩法,用物理形状给出进球答案,然后投球者自己投出解题过程,那么2代版本则是智能机械玩法,让篮板自己解题,自己求出答案。



这套设备的优势是足够「智能」,它能够追踪球的轨迹,然后让篮筐做出判断。当然,制作过程同样很有难度。



整套动作分为几个阶段,第一就是让系统学会追踪篮球的运动轨迹:



这里的难点是需要让机器分清楚哪个是人头,哪个是篮球:



其次当球到达一定位置后,才能开始计算抛物线,也就是算出进球的落点:



知道从哪来,将要落到哪后,还需要让篮板据此做出及时的反应,移动调整自身位置,引导球入网:



同时这一切都需要在0.6秒内计算完成,而且是实时计算:



为了达到这种效果,当然又需要搞代码、以及计算让篮板如何倾斜才能够保证球能被正确弹如入篮筐:



这次的机械制造也很有趣,因为零件更多,更复杂,不仅要切割各种金属:



一些特殊的小零件,还用到了3D打印技术:



在结构设计上,篮板拥有三个「触手」,用于调节它的位置,摆动方向,三角结构稳定,而且可动性也足够用:



整套系统中还使用了给力的马达,用于给篮板的移动加速。因为加速够快才能够让篮板在瞬间爆发强大的力量,保证引导的准确率:



接下来就是表演时刻,之前机器反应速度不行的时候,距离这么近都投不进:



现在距离可以拉到这么远,然后随便投:



胯下扔也没问题:



篮板灵活的就像是两个人在一起打「排球」,一个负责传球,一个负责扣杀:



三井寿看了会流泪,绿间真太郎感觉自己被秀了一脸。

还有人大彻大悟,玩篮球,投篮不准原来不是手感的问题,而是篮板的问题(确实)。



看起来就算在篮球方面练习时长没有两年半,只要学会数理化,一样能打球打的贼6:



最有趣的是,系统支持面部识别功能,也就是能够分辨谁在投球。

根据Shane Wighton的设计,如果是他自己投篮,那就是百发百中,但如果是他老婆投,篮板就会帮忙把球推到一边去:



不得不说,虽然这位工程师利用天才般的构思赢得了投篮,但最终,他很有可能因此失去一个老婆。



(危)


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