Der intelligente Kühlschrank 2.0

Kurzfassung

Wer kennt das nicht, man steht im Supermarkt und hat seine Einkaufsliste vergessen. Tja, dann kann man nur noch raten — bis jetzt, denn der intelligente Kühlschrank 2.0 löst das Jahrzehnte alte Problem noch intelligenter als der Vorgänger und braucht nun keine Webcam mehr. Die Elektronik kann daher platzsparend am — oder perspektivisch sogar im — Kühlschrank untergebracht werden. Am Smartphone wird eine Liste angezeigt, die übersichtlich geordnet, die Anzahl der einzelnen Produkte enthält, und auch diejenigen nicht vergisst, die nicht mehr im Kühlschrank vorhanden sind und dann nachgekauft werden können.

Trotzdem ist die Technik einfach gehalten: Ein C-Programm speichert die Eingaben des Scanners als Klartext-Liste auf einem FTP-Server und auf dem Handy wird die Liste mit einem simplen Textviewer oder –Editor betrachtet.




1. Einleitung: 
 
Das Projekt wurde mit dem Ziel durchgeführt, eine praktisch anwendbare Lösung für das Überwachen des Kühlschrankinhalts mit einem mobilen Endgerät zu finden. Dies ist bereits im letzten Jahr mit dem Projekt „Der intelligente Kühlschrank 1.0“ geschehen. Ein Nachteil war jedoch das Abfilmen eines Bildschirms per Webcam, das viel Platz und einen zusätzlichen Bildschirm erforderte, sowie die Lesbarkeit der Angaben reduzierte. In der Fortführung „Der intelligente Kühlschrank 2.0“ sollte die Liste der vorrätigen Produkte nunmehr direkt über das Internet übertragen werden.


2.1  Software
Die im Vorjahr eingesetzte grafische Programmiersprache „Scratch“ bietet weder die Möglichkeit, auf das Internet zuzugreifen, noch die Möglichkeit, die Daten zur weiteren Verwendung in eine Datei auszugeben. Daher musste nach einer anderen Programmiersprache gesucht werden, die schließlich in „C“ gefunden wurde. Da Liam Riechardt diese Sprache bereits gut beherrschte und sie bei Verwendung der C-Standardbibliothek recht portabel ist, war es möglich, die Software auf anderen Geräten als denen, die im Kühlschrank verwendet werden, zu entwickeln. Außerdem ist C eine Hochsprache und der Programmieraufwand hielt sich daher in Grenzen. Hier ist es wichig hinzuzufügen, dass der Gedanke der Hochsprachlichkeit mit der letzendlichen Verwendung von "Python" noch forciert wurde. Die Übertragung erfolgt über einen als Netzlaufwerk eingebundenen FTP-Speicher, der uns als IServer-Account von der Schuladministratorin Frau Marqardt zur Verfügung gestellt wurde. Unsere Aufgabe bestand also darin, die Eingaben vom Scanner in einer Datei auf demFTP-IServer zu speichern.  

2.2 Hardware
Eine einfache, aber auch günstige Lösung schien die Verwendung eines Rasberry Pi Model B+ Revision 2 der Raspberry Pi Foundation. Er wird an einem normalem USB-Ladekabel für ein Mobiltelefon  betrieben und lässt sich über das Protokoll „SSH“ ansprechen, wenn er mit dem  angepassten Betriebssystem Raspbian betrieben wird. An den Raspberry PI werden 2 Barcodescanner angeschlossen. Das Produkt selbst kann nur mit einem Scanner erfasst werden, der maximal 4 Seiten des Objekts scannt, daher muss das Produkt um seine eigene  Achse gedreht werden, damit jede Seite am Scanner vorbeikommt. Allerdings muss die Drehung unter mehreren Bedingungen abgebrochen werden:

-Ein Scanner hat den Barcode erfasst. Würde das Produkt nun noch weitergedreht, würde es eventuell doppelt erfasst und könnte die Messung verfälschen.

-Eine Drehung um 360° ist vollendet. Eine weitere Drehung würde keinen Sinn mehr machen und nur noch Zeit verschwenden. Diese Apparatur wurde mit einem Lego Mindstorms NXT verwirklicht, die einen Schrittmotor verwendet, um eine Plexiglasplatte zu drehen.  


3. Arbeit
Die Arbeit am Projekt fand in der Schule und zu Hause statt. Dabei wurde ein Großteil der Programmierarbeit zu Hause erbracht, während die Hardware in der Schule entwickelt wurde. Die Erzeugung der Software war der erste Fokus und nahm
auch einige Zeit in Anspruch. Die Entwicklung verlief nur schleppend, allerdings wurde sie bereits einige Zeit vor dem Abgabetermin abgeschlossen und bereite uns keine Sorgen. Da bei Beginn der Programmierarbeiten noch viel Zeit vorhanden war, fanden sie nur wöchentlich im Rahmen der "Jugend forscht AG" statt, was bedeutete, dass der Rest der Woche nicht genutzt wurde. Die Hardwareentwicklung wurde erst später zur Priorität; sie fand zunächst nur in der Schule statt, wurde dann aber auch zuhause von Moritz Harte weitergeführt. Die schriftliche Ausarbeitung wurde unterschätzt und daher zu spät angetreten.  


4. Ergebnisse
Der Kühlschrank funktioniert wenn ein einmal eingescanntes Produkt ohne Schwierigkeiten auf dem FTP-Speicher erscheint und dann einfach erkennbar wird. Schwierigkeiten kann es nur geben, wenn beim Setup nicht kompetent vorgegangen wird, oder der Internetanschluss schwer zu erreichen ist. In  diesem Falle müsste extra ein Kabel gelegt werden oder ein Funkmodul angeschafft werden. Dies fiel uns auch bei der Vorbereitung auf die Präsentation auf.   


5. Ergebnisdiskussion
Der Kühlschrank funktioniert. Unser Ziel ist es, eine einfache und damit zumindest in Serienfertigung preiswerte Alternative zu den momentan vorhandenen Hochpreis-Konzepten zu schaffen, die bereits im Handel erhältlich sind. Das Arbeitsklima war eigentlich immer als gut zu beschreiben und in der AG war immer viel Elan hinter der Arbeit. Die schriftliche Ausarbeitung wurde von Liam Riechardt allerdings viel zu lange hinausgezögert, weshalb sie unter Zeitdruck stattfinden musste, was definitiv verbessert werden müsste.  


6. Zusammenfassung

Der funktionierende Kühlschrank erlaubt die Beantwortung der Forschungsfrage nach der Machbarkeit eines internetgebunden Katalogisierungsystem für den Endanwender nur mit einem klaren " Ja". Das Projekt scheint nun ausgereifter als im Vorjahr und wird wohl nicht mehr weiterentwickelt werden. Wenn auch die Kosten nun nicht sehr niedrig sind, scheint die Technik doch einfach genug.   


7. Quellen- und Literaturverzeichnis
Marquardt, Claudia A., Studiendirektorin, Ratsgymnasium Osnabrück


Der intelligente Kühlschrank 1.0

Kurzfassung


Wer kennt es nicht, man steht im Supermarkt und überlegt, was genau man zu Hause im heimischen Kühlschrank noch alles hat. Die Lösung ist der „intelligente Kühlschrank“ von Phillipp Kasten (12), Moritz Harte (12) und Liam Riechardt (13). Ein Produktscanner erfasst die Artikel und die automatisch erstellte Liste ist auf mobile Geräte übertragbar !

Unser Ziel war es eine digitale Kühlschrankinhaltsangabe immer dabei zu haben.Darauf hin haben wir uns einen Handlaserscanner besorgt und ein Programm entwickelt um diesen mit dem PC zu verbinden. Wir haben einen Kasten gebaut mit einem Fließband das durch einen Ultraschallsensor aktiviert wird. Wird nun ein Produkt auf das Förderband gelegt startet es automatisch, das Produkt wird eingescannt und der PC erfasst das Produkt in einer Liste, die automatisch per Livestream auf ein Handy, PC oder Tablet gesendet werden kann.

Einleitung


Da unsere Eltern beim Einkaufen immer das Falsche einkauft, haben wir uns überlegt eine Inhaltsangabe des Kühlschranks immer dabei zu haben. Das Anfangsziel war, dass wir eine digitale Liste erstellen die automatisch aktualisiert wird, wenn man ein Produkt mit einem Handscanner einscannt. Dies sollte das Befüllen des Kühlschrankes simulieren. Weiteres Ziel war es dann noch, diese digitale Liste immer auf einem mobilen Gerät ( Handy, Laptop, Tablet ) abrufbereit zu haben.

Unser Proto-Typ

Methode


Als erstes haben wir uns einen Handscanner von unserer Bücherei ausgeliehen.

 

Danach haben wir getestet ob der Scanner automatisch mit dem PC kommunizieren kann – das hat funktioniert. Wir konnten bei Open Office oder Excel die Zahlen des Barcodes lesen, wenn wir diesen einscannten.

 

Leider konnten wir so keine Liste erstellen (mit Anzahl und Produkt). Also brauchten wir die Möglichkeit etwas „programmieren“ zu können.

 

Da wir noch nicht Programmieren konnten mussten wir es erst erlernen. Unsere Hilfslehrerin ( Fr. Marquard ) hat uns beim ersten Versuch zu Programmieren etwas unterstützt. Sie hat uns das Programmierprogramm „Scratch“ empfohlen. Dieses kann man umsonst im Internet herunterladen.

 

Mit Scratch haben wir folgendes Programm geschrieben:

 

Es gibt nun 4 verschiedene Möglichkeiten :

 

1.Produkte addieren

 

2.Produkte subtrahieren

 

3.Programm stoppen

 

4. Programm Reset (Speicher auf 0 setzen)

 

Als erstes muss man in dem Programm speichern, welche Produkte es überhaupt gibt und welcher Barcode (das ist nur eine Zahl) dazugehört.

 

Scannt man nun ein Produkt das vorher im Programm gespeichert wurde ein, dann erhöht sich die Anzeige im Programm um 1 – also z.B. „Milch = 1“ oder je nach Modus auch um -1. Das mit dem Minus haben wir gemacht, damit die Liste auch stimmt wenn man etwas endgültig aus dem Kühlschrank herausnimmt.

 


 

Das Fließband haben wir mit Hilfe von Fischertechnik und NXT-Zubehör gebaut.

 

Der Scanner, den wir uns noch besorgt haben, geht automatisch an, wenn etwas an ihm vorbeifährt.

 

Das ist besser, da man bei dem alten Scanner immer extra drücken musste, was sehr unpraktisch für den automatischen Vorgang war.

 

Die Liste auf dem PC wird abgefilmt und per Funk auf ein anderes Gerät übertragen. Das ginge aber auch über das Internet.

 


Wir haben im Ratsgymnasium Osnabrück ca. 1 halbes Jahr gearbeitet.