[教育時光機 EP12] 小小工廠，大大智慧！Webduino x 智慧工廠

近期AI科技已經逐步被人們廣泛使用，不論是AI配音、ChatGpt、AI繪圖等等，都大大展現了AI科技如何與我們日常生活連結。‌‌但你是否有曾想過，AI科技又是如何應用在工廠中呢？

在 COVID-19 疫情爆發時，全球企業面臨到巨大的中斷和營運風險，數位轉型已經變成企業達到創新與競爭的當務之急，智慧工廠的概念也油然而生。智慧工廠的「智慧」來自於其進階資料分析和資料管理能力，而使企業轉型成功的主要因素在於現有企業系統的大數據管理能力，以及整合 AI、機器學習和進階分析等技術。

今天就讓我們#1206 AI智慧積木組，製作出一台具備影像辨識功能，能辨識物品並執行運輸的智慧工廠！

◆課前準備（10分鐘）

1. 請學習者前往成是設計網頁更新主控盒韌體，連線Wi-Fi。

程式設計網頁連結：https://webai.webduino.io/#/

主控盒韌體更新教學影片：https://youtu.be/jg0YLk8R4uY

Wi-Fi連線教學影片：https://youtu.be/32Z_JbBpHxo

2. 準備模型所需零件

◆示範模型製作（35分鐘）

可參考以下組裝步驟將模型一步步組裝。

步驟1：將5x5正方框、5x10長方框以及5孔超長條依照下圖方式連接成一個框架。

步驟2：裝上軸、60T輪殼與20T齒輪，請注意每個60T輪殼間要保持距離，以利後續裝上履帶。

步驟3：使用20齒履帶*2、21齒履帶*2作為運輸帶。

步驟4：將馬達搭配短結合鍵，並安裝於第一個輪殼上。

步驟5：利用5X5正方框與長結合鍵製作支撐架，使AI主控盒能安裝在上方。

步驟6：將兩個齒條連接在履帶後端，完成運輸帶部分。

步驟7：將馬達與5x5正方框、5孔超長條連接，如圖所示製作出一個小框架。

步驟8：依圖所示製作裝貨平台，並使用3孔長條與短結合鍵，使其與步驟7連接。

步驟9：將裝貨平台放置於齒條上，並將線路連結至AI主控盒上，腳位連接如下圖。

◆程式邏輯

範例程式下載連結：https://reurl.cc/edp8rj

1. 開始執行程式時，將變數goods設為0 (代表沒有偵測到貨物)，DDM馬達停止並於兩秒後旋轉馬達Ｇ(運輸帶馬達)，馬達速度不可過快。

※務必確認主控盒已連接Wi-Fi，並輸入自己的Device ID。

2. 運輸帶運作後開始執行影像辨識功能，此部分設定教學可參考Webduino教學。‌‌https://resource.webduino.io/docs/webai/advance/image-classification

拍攝照片時，建議將積木放置於平台上拍攝，以利辨識。

照片拍攝並上傳至影像訓練平台後，須將其下載至主控盒中。

3. 當辨識到三次黃色積木時，裝貨平台(馬達C)將會移動，停留三秒後返回等待下次運貨。

4. 完整程式圖如下。

◆學生製作模型與遊玩（35分鐘）

1、 協助學生完成模型與程式編寫，教師適時提供協助即可。

2、 完成的學生可開始改造程式或模型以增加變化性，例如：辨識不同的物品。

◆總結與收拾（10分鐘）

1、 教師可於課程最後進行總結，與學生再次複習今天的程式邏輯。

2、 請學生拆解模型、分類並正確歸位，須提醒學生使用扳手拆除零件而非硬拆。

◆科學原理

此模型使用的科學原理為「影像辨識」。

影像辨識透過機械學習與深度學習原理來建構，以對狗的判斷方式舉例：

機器學習方面，將狗所有特徵的資料，形狀、顏色、花紋等，經由人類知識，從資料中選取一些特徵，再從選取資料所訓練出的模型，做出判斷。深度學習方面，捨去人類知識作的特徵選取，而是由AI自行由大量的資料中學習如何做特徵擷取；也就是狗的特徵是根據我們所給的資料組成模型，由模型自己學習狗在特徵擷取上的差異。

目前影像辨識被廣泛應用於許多領域中，如協助醫生判讀包括診斷視網膜病變、以及工廠中的不良品判斷。

◆後記

影像辨識領域是近年來蓬勃發展的一塊領域，舉凡智慧家居、自駕車、生產瑕疵品檢測、安防監控、醫療影像等應用。而如果讓影像辨識功能得到高準確辨識率，影像資料的前處理是非常重要的關鍵之一，以此模型為例，你拍攝的積木照片的角度、光線、範圍、環境等因素皆會影響模型的辨識率。

自此我們已應用了語音辨識、人臉辨識、物件追蹤以及影像辨識等功能製作創意模型，教育時光機也在此告一段落，敬請大家期待往後新的冒險吧！

關鍵字參考：

程式教育、AI、人工智慧、機械學習、深度學習、影響辨識、智慧工廠

課綱參考：

科-J-A3 利用科技資源，擬定與執行科技專題活動。

運 t-IV-1 能了解資訊系統的基本組成架構與運算原理。

運 r-V-3 能利用程式語言表達運算程序。

資 P-IV-1 程式語言基本概念、功能及應用。

設 k-IV-1 能了解日常科技的意涵與設計製作的基本概念。

#Gigo智高  #學習實驗室  #趣味實驗室  #Gigo Lab