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日本産業技術教育学会(第66回全国大会)発表資料「画像認識AIを活用した枝豆選別機の授業実践 」

日本産業技術教育学会(第66回全国大会)発表資料「画像認識AIを活用した枝豆選別機の授業実践 」

みんなのコード

December 21, 2023
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  1. 4 ©2023 特定非営利活動法人みんなのコード 
 D(3)計測と制御のプログラミングによる問題の解決
 H29年 学習指導要領
 H20年 学習指導要領
 (3)

    計測・制御のプログラミングによる問題の解 決
 (ア) 計測・制御システムの仕組み,安全・適切 な制作,動作の確認,デバッグ等
 (イ) 問題の発見と課題の設定,計測・制御シ ステムの構想と情報処理の手順の具体 化,制作の過程や結果の評価,改善及 び修正
 (3)プログラムによる計測・制御
 (ア)コンピュータを利用した計測・制御の基 本的な仕組み
 (イ) 情報処理の手順と,簡単なプログラム の作成

  2. 7 ©2023 特定非営利活動法人みんなのコード 
 D(3)計測と制御のプログラミングによる問題の解決
 1. 周囲の物理量を取得
 イラストAC https://www.ac-illust.com/ 入力

    出力 株式会社ソラコム https://users.soracom.io/ja-jp/resources/icon-set/ 2. コンピュータが判断
 3. アクチュエータが作動
 フリーアイコン素材 icon-pit https://icon-pit.com/pictogram
  3. 8 ©2023 特定非営利活動法人みんなのコード 
 D(3)計測と制御のプログラミングによる問題の解決
 Loose Drawing https://loosedrawing.com/ 入力 出力

    1. カメラで画像取得
 2. 画像認識AIが形状を判断
 3. コンピュータが判断
 4. アクチュエータが作動
 イラストAC https://www.ac-illust.com/
  4. 11 ©2023 特定非営利活動法人みんなのコード 
 枝豆選別機の概要
 • Windows PC
 • アーテックロボ2.0


    • Webカメラ(USB接続)
 • ベルトコンベア
 
 ※選別機は完成した状態で
 班ごとに配布

  5. 12 ©2023 特定非営利活動法人みんなのコード 
 アーテックロボ2.0
 • 赤外線センサ×1
 • サーボモータ×2
 •

    DCモータ×1
 P1
 赤外線センサ
 To PC
 アーテックロボ2.0
 https://www.artec-kk.co.jp/artecrobo2/ja/

  6. 13 ©2023 特定非営利活動法人みんなのコード 
 Webカメラ
 • ロジクール C270n をUSB接続
 •

    ベルトコンベアの直上から枝豆を撮影
 ロジクール https://www.logicool.co.jp/ja-jp/products/webcams/hd-webcam-c270n.960-001265.html カメラからの映像

  7. 14 ©2023 特定非営利活動法人みんなのコード 
 基本的な動作原理
 1. 赤外線センサで通過を検知
 2. Webカメラで形状を判断
 3.

    2粒の枝豆を弾く
 4. 3粒の枝豆を弾く
 ※2〜3粒の枝豆以外はベルトコンベアの 端 から落ちる

  8. 15 ©2023 特定非営利活動法人みんなのコード 
 ベルトコンベア (指導者が製作)
 • 3DCAD(Shaper3D)で設計
 • アーテックブロックと組み合わせて軸を作成


    • フィラメントの消費量、出力時間に課題あり
 株式会社アーテック https://www.artec-kk.co.jp/artecrobo/ja/product/product_07.php
  9. 24 ©2023 特定非営利活動法人みんなのコード 
 指導計画(全6回)
 時数 学習活動 1 自動化の必要性を考える。また何を人間がやるべきかを考える。 2

    機械学習を体験させる。 3 実際の社会からの 要求から,問題点を見いだし,課題を設定する。 また,条件を踏まえて課題の解決策を構想する。 4 構想した計測・制御システムを基に,実際に動作させながら適切なものへと制作する。 自動で枝豆を選別する学習モデルを作成する(機械学習をさせる)。 5 制作したプログラムの動作確認及びデバッグを行い,枝豆選別装置を制作する。 6 身近な不便さから,問題点を見いだし,課題を設定するまた,条件を踏まえて課題の解決策を 構想する。
  10. 30 ©2023 特定非営利活動法人みんなのコード 
 画像認識AIの学習
 • カメラの直下に枝豆を置く
 • PCで撮影
 •

    ML2Scratchで学習
 • 分担して行っている
 • 向きを変えるなど工夫している

  11. 33 ©2023 特定非営利活動法人みんなのコード 
 結論について
 • 画像認識AIを用いた分別作業を自動化するシステムを作れた
 ◦ 分別したいものを学習させれば他に流用可能
 •

    社会でのAIの活用を模擬的に体験して学ぶことができた
 • 正確さ、効率については検証できなかった
 ◦ 正しく・効率よく識別させるために必要なもの、条件等の比較
 
 

  12. 36 ©2023 特定非営利活動法人みんなのコード 
 今後の課題
 • 画像認識AIを用いた計測・制御について
 ◦ 画像を認識してハンドルやブレーキを制御している
 


    東芝 https://www.toshiba-clip.com/detail/p=152 日産自動車 https://www.nissan-global.com/JP/INNOVATION/TECHNOLOGY/ARCHIVE/PPNL/ 標識を認識して減速