“神枪手”射击模拟器

戴彦祺

在国防教育课上，老师介绍了高科技武器在现代战争中的应用。同学们看着精确制导导弹和无人驾驶飞机在伊拉克战场上屡建奇功，都赞叹不已，但又不知道这些武器是如何工作的。于是我就想利用自己在机器人和计算机方面的特长，设计制作一个智能化程度高、能自动控制的机电一体化作品——射击模拟器，作为同学们认识人工智能和自动控制的教具。

“神枪手”创意作品由三个乐高RCX、便携计算机、数码摄像头等部件组成，较圆满地解决了图像识别、机械校靶、动态报靶等难点，设计了运动员(示意)、气枪、靶子、报靶牌等装置。

我们采用乐高部件制作了一个能够上下左右灵活转动的机械手，该机构可以带动气枪进行瞄靶。机械手、摄像镜头和计算机一起构成了一个自动的瞄靶系统。

利用数码摄像头作为机械手的眼睛，利用计算机高速运算的特点来进行图像识别，精确计算气枪状态、靶心位置、弹着点和需要移动校正的距离和方向，并转化为驱动电机的参数。此外，控制计算机还用于排除干扰和纠正误差，从而使机械手具有一定的视觉、思考和动作能力。

在报靶机构中，电子数码LED显示器中的每一笔画都由一个拨动开关控制，而拨动开关由乐高机器人小车来完成。这个设计使报靶的过程更具有趣味性和表演性。

当机器人启动后，气枪在机械手的带动下，能根据标靶上激光点的位置进行瞄靶、校靶、射击等动作，进而由摄像镜头配合计算机进行识别判断，指挥报靶机构报靶。演示过程均由机械手和计算机智能控制、自动完成，系统自动化程度高，真实感强。同时，该设计也能用于运动员平时的射击训练，实现自动报靶等功能，具有使用安全，制作成本低，报靶快速准确等优点。

（辅导教师 吴旭日 庄 岩 陈晓芳）

【专家评语】

该作品采用摄像头捕捉标靶的图像信息，机器人套件完成机械的瞄准、射击动作和报靶，制作了一整套自动瞄准、自动报靶的射击模拟装置。作品中采用图像处理等多种技术，涉及知识面较宽，有一定的理论意义和实用参考价值。