AI智能購物車設計

主講人：呂啟剛 林福軍

呂啟剛

浙江省舟山市定海小學信息科技教師，定海區信息科技學科基地負責人，2021十大創客教育年度人物，“之江匯”省級講師，浙江省數字教育資源公共服務體系服務隊伍2021年度優秀培訓講師，舟山市“技術與教學融合應用聯盟”金牌講師。在中小學信息素養提升活動中，指導學生連續四年獲得省一等獎，兩次入圍全國活動。

項目背景

隨著科技的發展，有些超市出現了一種具有自助結算功能的購物車。這種購物車的出現，既節省了客戶排隊結算物品的時間，又減少了人工收銀臺的數量，減輕了超市運營成本。為此，我們以“AI智能購物車”為主題，在小學六年級開展人工智能項目課堂教學。

課例特色

本次項目的總體目標是制作一款能夠實現自動識別商品標簽、購物金額累加、自主打印購物小票的智能購物車，以解決人們去超市購物結賬排隊的煩惱，并節約超市成本。

項目中綜合運用了AI圖像識別技術、商品金額累加算法、熱敏打印機串口打印等，并且需要用激光切割3mm椴木板制作智能購物車的結構造型，屬于綜合實踐項目。

項目基于學生的興趣，以探究性學習為主要學習方式，將學生已學的創客知識技能和新的知識充分結合應用到實踐活動中，培養他們跨學科解決問題的能力、團隊協作能力以及創新能力。

教學目標

1.熟練掌握二哈識圖（HuskyLens）識別模塊識別標簽的方法。

2.在項目的基礎上掌握熱敏打印機的使用方法。

3.能夠通過小組分工合作運用激光繪圖建模軟件LaserMaker繪制智能購物車的激光切割圖紙，并使用椴木板進行組裝。

4.學會小組協作運用排查法來解決項目中出現的問題。

教學重點與難點

教學重點：圖像識別模塊使用方法的鞏固。

教學難點：用排查法來解決項目中出現的問題。

教學準備

教學環境：本項目在創客實驗室中進行，采用分組的形式，5人左右為一組，共分為八組，程序設計軟件為Mind+，物聯網平臺用的是網絡微型數據庫TinyWebDB。

主要器材（每組）：1.電腦1臺，掌控板、擴展板各1套，二哈識圖視覺傳感器1個，按鍵模塊1個，熱敏打印機模塊1個，3mm椴木板若干，打印標簽若干張。2.請學生各自提前準備3件小體積“商品”。

教學過程

1.項目導入

師：同學們，你們有沒有看過一種具有自動結算功能的購物車？（PPT出示圖片）這種購物車具有掃碼加購的功能，客戶可以直接在購物車自主結算。那么，這種購物車有什么優點？

生：這種購物車可以節省顧客排隊結賬的時間，同時商場的人工收銀臺也可以適當減少，節省超市的運營成本。

師：我們今天也來模擬制作一個超市自動結算的購物車，同學們以小組合作的方式進行組隊完成這次項目化學習，項目的主題是“AI智能購物車”。

2.項目規劃

本次項目我們將安排4課時來完成，大致安排如下：第1、2課時完成智能購物車結構設計、加工和組裝，并安裝好主要傳感器模塊，完成智能購物車整體結構造型方面的任務。第3、4課時完成傳感器測試、程序測試、項目裝飾、項目展示。

項目開工之前，我們需要對項目進行規劃，請各組列出項目清單和項目功能列表。我們需要實現的功能主要有：（1）商品掃碼后計入總金額；（2）按鍵清零功能；（3）打印小票功能。

商品加入購物車后的信息需要傳遞給打印機，我們可以通過網絡微型數據庫TinyWebDB來實現，當我們按一下打印按鈕后，打印機端就能無線打印購物小票。整體項目示意圖如圖1所示。

3.設計智能購物車，測試傳感器

項目制作的第一步是購物車的結構設計和傳感器的測試，我們可以將每組組員分成兩部分，一部分設計圖紙，一部分測試傳感器。

（1）智能購物車結構使用的是3mm椴木板，我們用激光繪圖建模軟件LaserMaker進行設計，考慮到已有椴木板的大小，畫圖尺寸盡量不要超過30cm×60cm。學生小組完成設計后，將設計稿發給教師。激光切割好的智能購物車結構零件如圖2所示。

（2）每次做項目之前我們需要先對傳感器進行測試，這里我們需要測試二哈識圖模塊識別標簽的功能和熱敏打印機串口打印的功能，測試之前先給商品貼上標簽。

4.程序設計

首先，我們需要建立三個列表，包括商品名稱、商品價格、英文名稱（因為熱敏打印機打印中文的程序編寫比較復雜，所以這里降低難度，打印英文或者拼音），然后添加商品和價格到列表中。

把商品的標簽對準智能購物車的二哈識圖模塊，二哈識圖模塊識別出物品的ID，并根據物品的ID找到價格，進行金額累加，同時把購物信息發送到物聯網數據庫。當需要購買的商品被全部掃碼加入完畢后，按下打印按鈕，通過無線網絡連接熱敏打印機的主控讀取物聯網數據庫中的購物信息，并串口輸出進行打印。打印小票難度比較大，各組可以根據自己的實際水平來決定是否需要實現這個功能。商品標簽掃碼識別部分程序圖如圖3所示，小票打印部分程序圖如圖4所示。

5.項目整體調試和改進

項目已經初步完成了（AI智能購物車如圖5所示），我們需要對項目進行整體測試，并完成裝飾美化，對一些細節問題還需要進一步改進。

6.項目展示和評價

各學生小組向全班展示自己組的項目，展示的要求如下：（1）兩人操作裝置，一人解說。（2）解說要重點說明項目的特點、制作中遇到的問題以及如何解決問題，項目后續改進的展望等。其他學生看完展示的項目后進行打分，最好能對項目提出一些改進建議。

實踐反思

本項目主題貼近生活，學生參與的熱情高，特別是熱敏打印，很受學生歡迎。本次的項目制作有一定的難度，需要學生有良好的創客編程和激光切割圖紙設計基礎。采用小組合作的形式，有助于學生解決問題。教師對組員要進行合理分配，把水平高的學生分別安排到各組中。激光切割比較費時間，課內無法完成全部的切割加工，因此智能購物車的組裝需要課后去進行，或者另外安排時間。