AI智能购物车设计

主讲人：吕启刚 林福军

吕启刚

浙江省舟山市定海小学信息科技教师，定海区信息科技学科基地负责人，2021十大创客教育年度人物，“之江汇”省级讲师，浙江省数字教育资源公共服务体系服务队伍2021年度优秀培训讲师，舟山市“技术与教学融合应用联盟”金牌讲师。在中小学信息素养提升活动中，指导学生连续四年获得省一等奖，两次入围全国活动。

项目背景

随着科技的发展，有些超市出现了一种具有自助结算功能的购物车。这种购物车的出现，既节省了客户排队结算物品的时间，又减少了人工收银台的数量，减轻了超市运营成本。为此，我们以“AI智能购物车”为主题，在小学六年级开展人工智能项目课堂教学。

课例特色

本次项目的总体目标是制作一款能够实现自动识别商品标签、购物金额累加、自主打印购物小票的智能购物车，以解决人们去超市购物结账排队的烦恼，并节约超市成本。

项目中综合运用了AI图像识别技术、商品金额累加算法、热敏打印机串口打印等，并且需要用激光切割3mm椴木板制作智能购物车的结构造型，属于综合实践项目。

项目基于学生的兴趣，以探究性学习为主要学习方式，将学生已学的创客知识技能和新的知识充分结合应用到实践活动中，培养他们跨学科解决问题的能力、团队协作能力以及创新能力。

教学目标

1.熟练掌握二哈识图（HuskyLens）识别模块识别标签的方法。

2.在项目的基础上掌握热敏打印机的使用方法。

3.能够通过小组分工合作运用激光绘图建模软件LaserMaker绘制智能购物车的激光切割图纸，并使用椴木板进行组装。

4.学会小组协作运用排查法来解决项目中出现的问题。

教学重点与难点

教学重点：图像识别模块使用方法的巩固。

教学难点：用排查法来解决项目中出现的问题。

教学准备

教学环境：本项目在创客实验室中进行，采用分组的形式，5人左右为一组，共分为八组，程序设计软件为Mind+，物联网平台用的是网络微型数据库TinyWebDB。

主要器材（每组）：1.电脑1台，掌控板、扩展板各1套，二哈识图视觉传感器1个，按键模块1个，热敏打印机模块1个，3mm椴木板若干，打印标签若干张。2.请学生各自提前准备3件小体积“商品”。

教学过程

1.项目导入

师：同学们，你们有没有看过一种具有自动结算功能的购物车？（PPT出示图片）这种购物车具有扫码加购的功能，客户可以直接在购物车自主结算。那么，这种购物车有什么优点？

生：这种购物车可以节省顾客排队结账的时间，同时商场的人工收银台也可以适当减少，节省超市的运营成本。

师：我们今天也来模拟制作一个超市自动结算的购物车，同学们以小组合作的方式进行组队完成这次项目化学习，项目的主题是“AI智能购物车”。

2.项目规划

本次项目我们将安排4课时来完成，大致安排如下：第1、2课时完成智能购物车结构设计、加工和组装，并安装好主要传感器模块，完成智能购物车整体结构造型方面的任务。第3、4课时完成传感器测试、程序测试、项目装饰、项目展示。

项目开工之前，我们需要对项目进行规划，请各组列出项目清单和项目功能列表。我们需要实现的功能主要有：（1）商品扫码后计入总金额；（2）按键清零功能；（3）打印小票功能。

商品加入购物车后的信息需要传递给打印机，我们可以通过网络微型数据库TinyWebDB来实现，当我们按一下打印按钮后，打印机端就能无线打印购物小票。整体项目示意图如图1所示。

3.设计智能购物车，测试传感器

项目制作的第一步是购物车的结构设计和传感器的测试，我们可以将每组组员分成两部分，一部分设计图纸，一部分测试传感器。

（1）智能购物车结构使用的是3mm椴木板，我们用激光绘图建模软件LaserMaker进行设计，考虑到已有椴木板的大小，画图尺寸尽量不要超过30cm×60cm。学生小组完成设计后，将设计稿发给教师。激光切割好的智能购物车结构零件如图2所示。

（2）每次做项目之前我们需要先对传感器进行测试，这里我们需要测试二哈识图模块识别标签的功能和热敏打印机串口打印的功能，测试之前先给商品贴上标签。

4.程序设计

首先，我们需要建立三个列表，包括商品名称、商品价格、英文名称（因为热敏打印机打印中文的程序编写比较复杂，所以这里降低难度，打印英文或者拼音），然后添加商品和价格到列表中。

把商品的标签对准智能购物车的二哈识图模块，二哈识图模块识别出物品的ID，并根据物品的ID找到价格，进行金额累加，同时把购物信息发送到物联网数据库。当需要购买的商品被全部扫码加入完毕后，按下打印按钮，通过无线网络连接热敏打印机的主控读取物联网数据库中的购物信息，并串口输出进行打印。打印小票难度比较大，各组可以根据自己的实际水平来决定是否需要实现这个功能。商品标签扫码识别部分程序图如图3所示，小票打印部分程序图如图4所示。

5.项目整体调试和改进

项目已经初步完成了（AI智能购物车如图5所示），我们需要对项目进行整体测试，并完成装饰美化，对一些细节问题还需要进一步改进。

6.项目展示和评价

各学生小组向全班展示自己组的项目，展示的要求如下：（1）两人操作装置，一人解说。（2）解说要重点说明项目的特点、制作中遇到的问题以及如何解决问题，项目后续改进的展望等。其他学生看完展示的项目后进行打分，最好能对项目提出一些改进建议。

实践反思

本项目主题贴近生活，学生参与的热情高，特别是热敏打印，很受学生欢迎。本次的项目制作有一定的难度，需要学生有良好的创客编程和激光切割图纸设计基础。采用小组合作的形式，有助于学生解决问题。教师对组员要进行合理分配，把水平高的学生分别安排到各组中。激光切割比較费时间，课内无法完成全部的切割加工，因此智能购物车的组装需要课后去进行，或者另外安排时间。