全國中小學科展

生活與應用科學科(一)科

奶奶的AI銀翼天使~高齡社會老人積極老化的「心」嘗試

2019年COVID-19肆虐全球,老年人社交及運動頻率下滑。2023年本縣邁入超高齡社會,「下流老人」成社會隱憂!老人如何積極面對老化帶來生理、心理及社交變化呢?即便疫情也能有正常體能活動呢?本研究探討嘗試結合Google teachable machine及OpenPose的AI姿態辨識功能,透過Python編寫智能人機互動軟體,提高老人運動效率。除了生理積極抗老化,也希望心理、社交層面予以滿足。故,研究中結合華德福教育優律思美運動,藉由舞蹈、詩歌及優美旋律引導老人心靈、提升動機。最後以自覺量表來記錄運動強度,期望能建立正面積極的老化社會,AI智能將像天使銀翼讓奶奶能夠再次翱翔。

「蟲」來不「蚊」 -校園AI防蚊管制系統

本研究建構一套「校園安全AI防蚊管制系統」,內容包括:(一)防蚊物資監測模組,利用電子天平結合市售的自動噴霧機裝置,可讓人員獲知且適時補充。(二) 開發智能捕蚊燈,利用蚊蟲對光的趨性來誘捕病媒蚊,經實測後發現,可見光中以紫燈且閃爍時間一直亮的捕蚊效果最佳,最佳補蚊高度為離地180 cm,並依功能發展出光感測與自動定時的複合式捕蚊燈。最後執行遠端操控並上傳盒底捕蚊的即時影像,並結合AI蚊蟲辨識找到病媒蚊。(三)積水容器辨識的模組,以無線智慧網結合AI影像辨識,協助判斷校園中可能的積水容器,並藉由LINE通知。(四)開發專屬的APP,整合操作界面,方便使用。我們期待能由校園做起,建立這套防蚊監測網,一起維護師生的安全。

抗震結構468

用保麗龍為材料,建立同樣乘載面積的正四角柱、正六角柱以及正八角柱,以拉扯頂部測量各施力時的位移程度,並以樑對樑和角對角的兩種施力方向施於兩模型上,釋放時的晃動做為模擬地震時房屋的搖晃,實驗記錄拉扯釋放後至模型平衡不晃動的時間、晃動的緩衝幅度,以及觀測在哪一施力程度或實施的第幾次造成模型的結構損壞,用於檢測結構的耐震、耐久度。

登革熱潛勢即時觀察系統

本研究藉由非接觸驗電的方式測量捕蚊燈電到蚊子的次數,經測試發現使用0.06mm,5cm x 7cm鋁箔作為天線最佳,偵測訊號參數設定在1420%~6440%可有效偵測不同位置電擊到的蚊子。最後製造出外掛式主機,加裝在現有的捕蚊燈進行蚊子計數,顯示在LCD螢幕上,同時上傳ThingSpeak和LINE通知。每一台主機都可以直接外掛在捕蚊燈上,在同一地區進行大量設置,可以以即時統計電擊次數,了解該地區登革熱潛勢。

一兼二顧~摸蛤蜊兼洗褲之太陽能強效裝置

太陽能是永續乾淨的能源,但由於太陽能光電板的溫度每上升1℃會使發電功率下降約0.35~0.5%。在台灣夏天高溫炎熱,導致發電功率下降許多。我們開發了一組太陽能板散熱系統,透過適當的管路設計導引冷水,不僅有效地降低太陽能板的溫度,避免其光電轉換效率下降,更同時得到溫熱的用水。 經由本研究使用小型的太陽能板搭配金屬管製作散熱模組來評估,若以0.1L/min的流速,可將流過的水至少升溫10℃,若能放大到20 坪屋頂所能安裝的太陽能板面積,可產生約3528公升、40℃的溫熱水,足以提供標準家庭一日之用水,並且由實驗證明本研究設計的散熱模組,可實際將太陽能板進行降溫,改善輸出發電功率的下降百分比達20%。

雲端集點兌換機

上課時許多老師會以不同的集點形式來提高我們的學習動力,例如集點章或集點貼紙等,但無論何種方式,都在考驗我們的記憶力,常有搞混不同老師的集點方式,或忘記登記,及遺失、保管的問題。 於是我們製作結合「arduino、影像辨識、手機app、google試算表、機構設計、綠能環保」的「雲端集點兌換機」。目的有: 1. 統一各個老師的集點模式,利用影像辨識技術判斷不同老師的集點卡。 2. 避免點數登記、保管、遺失問題,使用app統一進行雲端空間登錄,方便老師同學快速查閱、統計。 3. 整個裝置具有語音提示方便操作。 4. 製作兩大類獎品兌換機,可立即將點數兌換獎品。 5. 兌換機操作中,可對電池充電達到綠能環保。 6. 使用機構將集點卡立即回收,能重複使用。

樂齡勇腳椅

臺灣已進入高齡化社會,基於老人在面臨行動力與反應力逐漸退化過程中,造成心理壓力及自信心的喪失,本研究探討及建構一部樂齡勇腳椅,透過健腿檢測、輔助起身及久坐提醒等三個主要功能,配合麥克納姆輪設計多向式椅盤,讓高齡者能於狹小空間便捷行動,讓高齡者可以達成活動更自主(Confidence)、能力更提升(Capability)、移動更便捷(Convenient)、身心更健康 (Healthy)的 3C1H 生活支持策略。透過積木及3D列印技術建構勇腳椅的本體,以槓桿輔助起身,運用Micro:bit搭配按鈕、蜂鳴器、LCD、SG90 伺服馬達等元件,建構可以讓高齡者生活自主行動及監測健康,最後運用ESP8266的wifi晶片,建構可透過雲端搭配Line通知提醒周邊的親人或照護者。樂齡勇腳椅不僅是健身器材,更是支持高齡者生活品質與尊嚴的最佳解決方案。

管道狀態對於地熱發電效率的影響

本研究是在參訪臺東金崙地熱發電廠時,了解到在抽取與回灌的過程中,地熱管路的安裝的狀態與管內的氣泡會影響馬達抽水的效率,如果可以瞭解相關變因的影響,便可以排除不利的因素,增加發電的總效率、降低成本。我們以此作為研究主題,探討地熱管路轉彎的次數、氣泡、水面高度差對於總效率的影響。研究結果發現:在馬達之前注入氣泡流量雖然不多,但對水流量有很大的影響,如果要增加地熱發電的總效率,建議抽水馬達可以設置在抽水井較深處的地方,壓力大,溶解較佳,比較不會有氣泡產生。

舞動「迴」旋──迴力鏢飛行能力與迴力效果之探究

本研究欲探究迴力鏢的飛行能力與迴力效果,並將其飛行能力區分為:滯空時間與飛行距離兩項。我們的研究發現:影響迴力鏢滯空時間、飛行距離、迴力效果,最重要的因素是「重量」、「翼面長度」、「翼面夾角」:「重量」越重,「翼面夾角」為90度時,迴力鏢的滯空時間、飛行距離、迴力效果越佳;「翼面長度」越短、「翼面重量」越重,則迴力鏢的滯空時間、飛行距離、迴力效果越佳;「翼面寬度」越寬、「翼面長寬比」比值越小,則迴力鏢的飛行距離越遠;而迴力鏢外型對迴力鏢的飛行能力、迴力效果沒有顯著影響,但V型迴力鏢是飛行能力、迴力效果最差的迴力鏢。由此可知:重量越重、翼面長度越短、翼面重量愈重的迴力鏢,其飛行能力與迴力效果最佳。

自動智發-寵物氣壓飲水機

為了改善寵物用水的問題,提高寵物飲用水的安全性、貼近使用者的生活方式及設備零件的替換性,我們結合了大氣壓力原理與電子科技,加入智慧判斷與殺菌裝置。我們第一代飲水機雖然能持續供水,卻無法保證飲用水的潔淨度,故在設計第二代時,加裝了紫外線殺菌燈及超音波距離感測來避免紫外線燈傷害。實測時,由於有些寵物的速度較快,超音波感測的距離太短,於是又設計了第三代紅外線偵測,使其距離增加到100公分,以達到實際使用安全,並且改用3D列印設計產品,避免被水潑濺與被寵物拉扯的狀況。為了更加貼近人性化,經過問卷調查後,在第三代上加裝飲水量計算、掀蓋設計和UPS不斷電系統,使我們的寵物飲水機更加符合寵物及飼主的需求。