Έξυπνοι κάδοι ανακύκλωσης: αυτοματισμός με χρήση Τεχνητής Νοημοσύνης & του Teachable Machine

Στο project "Ξυλόκαστρο: Πράσινη Πόλη", στην πλατεία μας, δημιουργήσαμε δυο έξυπνους κάδους ανακύκλωσης με χρήση του κιτ Εκπαιδευτικής Ρομποτικής Lego WeDo 2.0 και του Google Teachable Machine, εργαλείου Τεχνητής Νοημοσύνης. 

Αρχικά, κατασκευάσαμε τους δυο κάδους με τουβλάκια Lego, έναν μπλε και έναν κόκκινο. Στα καπάκια τους προσαρμόστηκε κατάλληλος μηχανισμός ώστε να ανοίγουν αυτόματα με χρήση των κινητήρων και του Hub του κιτ Ρομποτικής Lego WeDo 2.0 και του προγράμματος στο Scratch.

Στόχος μας ήταν η κάμερα να αναγνωρίζει τα μπλε και τα κόκκινα τουβλάκια-σκουπίδια και ανάλογα με το χρώμα να ανοίγει ο αντίστοιχος κάδος ανακύκλωσης. 

Χρησιμοποιήσαμε την online εφαρμογή Google Teachable Machine, επιλέγοντας Image Project, στον σύνδεσμο εδώ:

https://teachablemachine.withgoogle.com/train

Εκπαιδεύσαμε το μοντέλο μας, να αναγνωρίζει τρεις κλάσεις αντικειμένων:

1. Blue: μπλε τουβλάκια Lego.
2. Red: κόκκινα τουβλάκια Lego.
3. Other: λευκό χαρτί.

Το σύστημα εκπαιδεύτηκε με περισσότερες από 2.000 φωτογραφίες από μπλε και κόκκινα τουβλάκια, διαφόρων σχημάτων τοποθετημένων πάνω σε λευκό φόντο (χρησιμοποιήθηκε ένα λευκό χαρτί Α4) καθώς και από το λευκό χαρτί και αποθηκεύσαμε τον σύνδεσμό του.

Ο προγραμματισμός του αυτοματισμού έγινε μέσα από την εφαρμογή: 

https://playground.raise.mit.edu/create/ 

ένα περιβάλλον Scratch, το οποίο υποστηρίζει την προσθήκη της επέκτασης τόσο του κιτ Lego WeDo 2.0, όσο και του Teachable Machine. 

Συγκεκριμένα, όταν γίνει κλικ στην πράσινη σημαία του Scratch, χρησιμοποιείται το μοντέλο μας και ενεργοποιείται το βίντεο. Επίσης, ορίζονται οι κατευθύνσεις στους δυο κινητήρες των κάδων, ώστε αυτοί να είναι κλειστοί. 

Στη συνέχεια, εάν τοποθετήσουμε μπροστά στην κάμερα, πάνω στο λευκό χαρτί, ένα μπλε τουβλάκι Lego, αυτό αναγνωρίζεται από το μοντέλο, δίνεται εντολή να ενεργοποιηθεί ο κινητήρας του μπλε κάδου, να περιμένει 3 δευτερόλεπτα για να πετάξουμε μέσα στο κάδο το τουβλάκι-σκουπίδι και μετά ξανακλείνει. Επίσης, εμφανίζεται στην οθόνη του υπολογιστή το όνομα της κλάσης "Blue". Αντίστοιχα, λειτουργεί το πρόγραμμα και στην περίπτωση που τοποθετήσουμε μπροστά στην κάμερα ένα κόκκινο τουβλάκι Lego, οπότε το μοντέλο αναγνωρίζει την "Red" κλάση, ανοίγει το καπάκι του κόκκινου κάδου και εμφανίζει το όνομα της κλάσης στην οθόνη. Αν δεν υπάρχει τουβλάκι μπροστά στην κάμερα, τότε σύμφωνα με τον προγραμματισμό, απλώς εμφανίζεται στην οθόνη του υπολογιστή το όνομα της κλάσης "Other". 

Είμαστε έτοιμοι να ελέγξουμε τη λειτουργία του αυτοματισμού μας.