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AR技術を用いた電気分野教育用次世代複合教育ツールの開発

利用AR技术开发下一代电场教育复合教育工具

基本信息

批准号：
19K03159
负责人：
外谷昭洋
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Matsue National College of Technology (2021-2022)Kure National College of Technology (2019-2020)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題では、これまでブレッドボード型デバイスおよび専用素子デバイスを活用した教育用電気回路教材について開発を行い、この電気回路教材について、その回路要素の配置や接続関係を画像認識で自動検出し、回路解析するプログラムを開発している。２０２１年度は前年度開発したプログラムをラズベリーパイに移植し、ポータブルな電気回路解析システムを提案したが、表示スピードが4fps(1秒当たり４回の表示)となり、解析速度(実際には画像認識速度)の向上が教材として使用する上での課題となっていた。２０２２年度はＧＰＵベースの小型コンピュータを使用した回路解析システムについて、ハードウェアの検討を行い、システム開発を行った。実際には、GPUベースの小型コンピュータとして一般的に用いられているJetson Nanoを活用して、開発環境の整備を行い画像認識技術について検討を行った。画像認識プログラムについては、PythonをベースにTensorFlowを用いたシステムを構築し、10fpsの処理速度を実現している。この結果より、回路解析システムの高性能化について目途がついたと考えられる。２０２３年度は、２０２２年度に開発した画像認識システムについて、修正節点解析法のアルゴリズムをベースとした回路解析プログラムを実装し、回路解析システムを実現する。また、開発したブレッドボード型教育教材および回路解析システムについて高専生など回路を学ぶ初学者に使用してもらい、教育効果についての検討を行う。

This research topic includes the following aspects: the development of teaching materials for educational electric circuits, the development of teaching materials for electric circuits, the automatic detection of the configuration and connection relationship of all circuit elements, and the development of circuit analysis. In 2021, the annual development of the previous year began to improve the speed of analysis (actual image recognition speed) and the use of teaching materials. In 2022, the GPU's small computer network was used to analyze the system, and the system was developed. In fact, GPU design and development of small computer design and general application of Jetson Nano, development of environmental protection, image recognition technology and research. Image recognition, TensorFlow, TensorFlow The result of this is that the loop analysis system and the high performance of the system are in the middle of the process. In 2023 and 2022, the development of the image recognition system, the correction of the node analysis method, the implementation of the loop analysis system, and the implementation of the loop analysis system were launched. For beginners, use of teaching materials and loop analysis methods for teaching results are discussed.