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圧力センサを用いた食べ物の監視システム

1.開発背景・概要

コロナ禍において、人々は家で仕事や勉強に取り組んだり、趣味に没頭したりと家で過ごす時間が多くなった。外出することが憚られる昨今、作業の息抜きとして、おいしいおやつを食べるという行為が広く行われている。しかし、おやつを家の中に保管しておくと、家族や恋人などの同居人に、自分が知らないうちに楽しみにしていたおやつを食べられてしまうというリスクが発生する。もし、おやつが他の人に食べられてしまった場合、自分の休息が邪魔されてしまうことはもちろん、同居人同士の不和の原因になってしまうことが考えられる。本システムはこうしたリスクを減らすことを目的に開発した。具体的には、圧力センサーを活用して、ほかの人に取られると困る食べ物を監視する。もし、監視状態を解除しないまま食べ物をセンサーから取り上げた場合、警報音とパトランプが点灯しつつ、カメラで食べ物を取り上げた人の写真を撮影、あらかじめ設定しておいたLINEに通知を送る。少しコミカルな要素も入れつつ、食べ物を食べられてしまう前に警告を送るシステムを開発した。システムの全体を撮影した写真を以下に示す。


2.システムの概要

システムの全体図を以下に示す。

本システムは、圧力センサを制御するArduinoとRasberry Piからなるモジュール、カメラとパトランプを制御するRaspberry Piからなるモジュール、監視状態をコントロール、ほかのモジュールの連携のハブとなるAndroidタブレットの3つのモジュールから構成される。本システムは、3人で開発することが予め決まっていた。Raspberry Piが含まれるモジュールは、ほかのタブレットやRasberry Piを含むモジュールへは指示を出さず、Raspberry Piでサーバを立てて、APIのみを外部に露出させ、Androidタブレットからのリクエストに応じて処理を行うように設計した。このようにすることで、各モジュールの開発者はほかのモジュールの状態を気にせずに開発することができた。以下、簡単に各モジュールの説明を行う。


(1)圧力センサモジュール

圧力センサは、FSR406を使用した。これを、Arduinoに接続し、圧力センサの値を読み取る。読み取った値は、RaspberryPiにシリアル通信で送信、Raspberry Piはサーバを立ち上げ、タブレットからリクエストがあった際に、1番最後に読み出した圧力センサの値をタブレットに返す。

(2)カメラ・パトランプモジュール

カメラモジュールは、Raspberry Pi Camera Module V2.1を使用した。パトランプの制御は、秋月電子の大電流大型リレーモジュールキットにより行った。このリレーモジュールに、Raspberry PiのGPIOピンを接続して制御する。このモジュールは、サーバを立ち上げおき、画像撮影とパトランプの点灯、消灯のリクエストを受け付ける。画像撮影のリクエストを受け付けた時、Raspberry PiはLINE Messaging APIを使用して、撮影した画像を、予め設定しておいたLINEアカウントに送信する。下に撮影された画像の例を示す。

(3)制御用Androidタブレット

Androidタブレットで監視状態と、他のモジュールとの連携を制御する。監視状態を変更するときの様子を撮影した図を以下に示す。左から、監視解除中、右下の隠しボタンをタップして状態を変更する様子、監視中の様子である。このAndroidタブレットは、圧力センサを制御するRaspberry Piに繰り返し現在の圧力センサの値を問い合わせるリクエストを投げる。圧力センサの値が下がったときに、監視中だった場合、警報音を鳴らしつつカメラとパトランプを制御するRaspbery Piにリクエストを投げる。

まとめ

食べ物を自分以外の人に食べられてしまわないための、圧力センサを用いた監視システムを作成した。システムは、圧力センサ、制御用のAndroidタブレット、カメラとパトランプからなる。監視状態を解除しないで食べ物を手に取った場合、警報音が鳴り、パトランプが作動する。その時に、カメラで食べ物を取った人の顔を撮影、LINEにメッセージを送るシステムになっている。現在隠しボタンによって解除しているが、顔認識で解除できるようにしたりなどさらにセキュリティを上げていきたいと思う。

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