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Cómo dar en el blanco con la ingeniería (incluso cuando estás borracho)


¿Alguna vez has querido saber cómo dar en el blanco con dardos con facilidad y cada vez? Bueno, estos chicos te tienen cubierto. Un par de atrevidos ingenieros han pasado años desarrollando un tablero de dardos aumentado que le da un "pequeño" impulso a su juego de dardos.

Estos chicos finalmente cumplieron un sueño de tres años de crear un tablero de dardos "automatizado". Con este dispositivo, puede dar en el blanco en todo momento gracias al poder de la ingeniería. La configuración primero rastrea el movimiento del dardo en pleno vuelo mediante la captura de movimiento. Luego, el tablero calcula las posiciones x, y, z en Matlab para predecir la trayectoria de vuelo del dardo y actuar en consecuencia mediante el análisis de regresión. Una vez que el tablero ha calculado el punto de aterrizaje del dardo, el tablero se mueve para interceptar usando 6 motores paso a paso. El sistema se ha perfeccionado hasta el punto de que el dardo siempre dará en el blanco. Todo esto sucede en tan poco como 400 ms. Impresionante.

Entonces, veamos cómo lograron resolver el problema de cómo dar en el blanco en los dardos usando la ingeniería.

Construyendo el tablero de dardos

El antiguo problema de cómo dar en la diana en los dardos ha confundido a los jugadores de dardos desde que comenzó el juego. Un hombre, Mark Rober (y su amigo John), escucharon la llamada y finalmente proporcionaron el tablero de dardos definitivo. Mark es un ex ingeniero de la NASA que ha "invertido" los últimos tres años de su vida en diseñar, construir y perfeccionar este tablero de dardos. El tablero se basa en seis cámaras de seguimiento de movimiento Vicon, reflectores infrarrojos y dardos estándar para funcionar.

La CPU de la placa toma alrededor 200 milisegundos para calcular la trayectoria de vuelo del dardo. En solo otros 200 milisegundos, los seis motores paso a paso se activan para evitar que el jugador sufra angustia y vergüenza. Antes del impacto, la tabla puede refinar la trayectoria al rastrear el dardo y reposicionarse en consecuencia. Puede hacer esto tantas como 100 veces para asegurar la puntuación de la diana.

El tablero de diana automática es obviamente un objeto fijo y solo es bueno si su objetivo está aproximadamente en el área de operación del dispositivo. Si estás tan ebrio que logras lanzar el dardo detrás de ti, no puede ayudarte.

Obtener una puntuación en la diana, ¡el santo grial! [Fuente de imagen: Pixabay]

Dar en la diana

Había dos problemas principales que tenían que resolver para descubrir cómo dar en el blanco con los dardos. En primer lugar, necesitaban saber dónde terminará el dardo. También tuvieron que averiguar dónde debe estar la junta. El primer problema se resolvió usando seis cámaras u "ojos" para rastrear el movimiento del dardo, usando IR. Dado que los dardos son muy pequeños y es muy difícil rastrear un objeto que se mueve rápidamente en un fondo ajetreado, necesitaban una forma para que el dispositivo solo se enfocara en el dardo. Para solucionar esto, los dardos utilizados tienen reflectores especiales para ayudar a las cámaras a recogerlos. Cada una de las cámaras puede tomar una 4k imagen de resolución, 260 visitas ¡un segundo! Guau.

Cada "ojo" explota el espacio entre ellos con IR que golpea los retrorreflectores en los dardos. Esto devuelve el IR a las lentes para permitir que el sistema las rastree. Si simplemente agita un dardo, el ojo humano simplemente ve un borrón en un espacio ocupado. La máquina automática de diana solo ve el movimiento del dardo en un espacio vacío. Ordenado.

[Fuente de imagen: Pixabay]

El tablero toma forma

El tablero tardó mucho en construirse. De hecho, mucho más de lo previsto por el equipo. Confiesan abiertamente que esto se debió en gran parte al tiempo que invirtieron en construir su propio sistema de captura de movimiento. Usaron sus propias cámaras y una increíble placa NVIDIA TX1. Esto es efectivamente como una Raspberry Pi "con esteroides rusos". Esto resultó ser un problema demasiado grande para superarlo. En su lugar, el equipo resolvió integrar un sistema VICON.

Con este sistema en su lugar, habían resuelto el seguimiento de la posición x, y, z del dardo. Buen trabajo, problema uno resuelto, ¿verdad? Básicamente, ahora necesitaban saber dónde aterrizaría realmente el dardo. Para resolver esto, emplearon el poder de MATLAB para producir el código que les permitiera hacer precisamente eso. En realidad, esto es bastante complejo. Siempre que arrojas algo al aire, despreciando la resistencia del aire, viaja en una parábola perfecta. Esto es obvio para algo como una pelota o jabalina, pero también es cierto para objetos obvios como un saltador de altura. Cuando rastreas el centro de masa, formará una parábola perfecta.

Usando este conocimiento y el sistema de seguimiento de movimiento, utilizaron las vistas laterales para determinar las coordenadas hacia arriba y hacia abajo para el sitio del impacto. Para las posiciones izquierda y derecha, se dieron cuenta de que desde una vista inferior, el dardo viajará en una trayectoria lineal. A partir de este conocimiento, se utilizó y = mx + by la intersección con el eje y para determinar cuánto moverse lateralmente.

Mover el centro del tablero a la ubicación de destino

Así que habían averiguado adónde trasladarse. Ahora necesitaban resolver cómo moverlo. El tablero está sobre dos deslizadores lineales que permiten que el tablero se mueva en cualquier posición dentro del marco de la máquina. Esto proporciona la pista para que se mueva la diana objetivo. Ahora necesitaban algo para moverlo. El equipo optó por seis motores paso a paso con un carrete de hilo de pescar. Estos se unieron al centro de la parte posterior del tablero. Una vez que se ha calculado el sitio de impacto final, la CPU usa trigonometría para enviar comandos a los motores. Luego, los motores desenrollan o enrollan la línea según corresponda para mover el centro del tablero a la ubicación objetivo.

¡Todo esto sucede en menos de medio segundo! Asombroso. Esto permite que el dardo golpee con precisión submilimétrica en el tablero. Como mencionamos anteriormente, la placa hace muchos ajustes finales antes del impacto. La predicción de impacto se actualiza en cualquier lugar entre 1o y 100 veces. Notarás esto cuando la tabla está en movimiento, tiembla o tiembla antes de que impacte el dardo.

Así que ahí lo tienes, cómo dar en el blanco con dardos usando ingeniería. ¿Te apetece construir el tuyo propio? ¿O le quita la diversión al juego? Escuchemos tus pensamientos.

Fuentes:Mark Rober a través de YouTube, Gizmodo

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