生活與應用科學科(一)科

經過調查發現有幼兒的家庭，共同困擾是「玩具亂丟」，目前市面上沒有產品能解決此問題，本研究利用機器學習技術，以自動收玩具為例，研製可協助整理地面雜物的家務輔助機器人。本研究結果發現圓型內置2輪底盤有最佳室內移動效果，觸碰避障有100%避障成功率，夾具可夾取並攜帶2至14公分範圍的玩具或物品，視覺感測模組最佳安裝角度是60度，最佳辨識距離為14~16 公分，統整以上結果作為設計依據，採用邊走邊找法於不同環境實測，在界定範圍內可達到83.33% ~ 98.33% 的收玩具成功率。我們利用無線電波訊號強度設置虛擬圍牆及基地範圍，結果顯示可達 63.33% 的折返成功率及55% 的收玩具成功率，主要是無線電於室內短距離空間，無法精準定位所致，持續改進將可達更實用等級。

時代越進步，近視的人越來越多，觀察到班上同學帶眼鏡的人數占了多數，而其中「光」是視覺信號產生的基礎，因此，不良光環境易使眼球與視覺系統變異，導致近視發生，而根據工研院2018年發布的《室內高效率照明設計指引手冊》提到室內適合照度為500lux(照度單位)，因此我們想設計一款AI Eyes Protector護眼智能檯燈，此檯燈能夠依據環境與使用者狀況進行調整，當環境亮度過高則檯燈亮度下降；環境亮度過低則檯燈亮度提高，以及，為避免用眼過度，當檯燈啟用時會啟動計時功能90秒後會撥放音樂並關閉檯燈。此外，搭載的App上會顯示相關資料，如環境亮度、建議亮度、使用時間...等，也可直接用App遠端設定檯燈亮度、開啟或關閉等。

自從COVID-19疫情爆發以來，學校必須每天監控學生的體溫與身體狀況，花費大量額外的人力與時間。本研究使用Python執行OpenCV程式，來抓取即時影像中學生的學號資訊，執行easyocr判斷學號資訊並比對學生身份，當學生身份確認後，使用Arduino與GY-MCU90615量測學生體溫，將量測到的體溫回傳至Python程式，透過程式將數據進行整合，最後將學生的個人資訊(班級、姓名、座號等)與體溫數值進行登錄後傳至網路平台，產生出體溫監控表單，稱此裝置為『紅外線體溫量測智慧登錄系統』。本研究成功使用(去背+Canny)偵測+彩色辨識的方式，使紅外線體溫量測智慧登錄系統有更佳的辨識成功率與更快的辨識時間，可以快速辨識學生身份，並登錄其體溫，可減少學校防疫的工作量，達到省時省人力的目的。

近年來，隨著日益嚴重的全球暖化以及氣候變遷，使得可用的水資源日益枯竭。有鑑於此，我們致力開發出一種能夠減少水資源浪費的灑水器。本研究利用 3D 模型設計軟體 tinkercad 設計出矩陣形省水灑水器的各個零件，並計算出水壓與孔徑大小以及噴射距離的關係，藉由調整各出水口的孔徑來控制噴水範圍。 實驗結果顯示，且相較於傳統灑水器省水達 25%，且使用3D列印技術製作，可根據自身情況調整出水口大小來控制射程，以控制灑水的長寬比，以達減少水資訊浪費、增加水資源有效使用率之目的。

網路上流傳一段影片，影片中的鴿子不用拍動翅膀就可以飛，「頻率」是造成這現象的主要原因，只要攝影機拍攝的影格率和某個東西週期性運動的頻率相似，就可看到類似時間暫停的現象，稱之為特定運動頻率。自然課學到弦的振動影響聲音的高低，但弦振動太快看不清楚，是否也可以用時間暫停的原理，來看清楚弦的振動？ 本實驗使用了micro-bit和紅外線感測器來測量圓盤的轉速，圓盤上的開孔可讓光線閃爍，光線照在金屬琴弦上，閃爍的頻率如果和弦振動的頻率一致，就能清楚的看到弦的振動波形。

本研究開發一套結合ChatGPT4.0和手掌辨識技術的虛擬保健助理系統，用於實現穴位按摩的自我保健。第一步：文獻分析依《刺灸新法》和《針灸科學》作為穴位依據，設計一系列提示詞（Prompt），在多次實驗中，提示詞Prompt E(基礎框架結合COT與RAG)的準確率達到91.1%，精確率和召回率分別為100%和91.1%，也大幅降低幻覺現象。第二步：設計穴道定位演算法標示穴道位置，並邀請兩位中醫師協助檢視，提出建議與修正，使修正後的程式能夠準確標示穴位。此系統具備低成本、易推廣和普及中醫知識的潛力，可在各種場所設置，提供即時的穴位按摩建議。未來將優化提示詞設計、比較不同語言模型的精確度，並開發其他部位的穴位辨識系統，以提高自我保健的便利性和準確性。

沒注意到警報聲往往使人錯過黃金逃命時間，對聽障者或聽力衰退的老人而言，更是不容忽視的問題。本研究嘗試編寫辨識說話者程式，先用人聲找出辨識特徵方法，以傅立葉轉換得到音檔頻率，再用兩種方法擷取特徵來辨識說話者，得知不同參數對準確率的影響，進而實際應用於辨識警示音。 本研究錄製資料庫和測試資料音檔，建立說話特徵後，分析測試資料特徵，與每人資料庫特徵做比對，判斷說話者是誰。結果顯示，一個音檔中取出越多頻率為特徵對準確率沒有明顯影響。將音檔切為小段分析，對準確率影響較明顯，且每個小段音檔長0.02秒到0.05秒有最高的準確率。找出合適的變因後，在辨識警示音上準確率達100％，並將以Arduino連接LED與LCD螢幕，讓聽障者看得見聲音。

本研究透過搜尋資料，探討原理後以Winogradsky column裝置在地採集不同水源與泥漿，依據能量來源（光與養分）各呈現出不同的菌落分層；以PH值感測發現水質皆有由鹼性趨近中性的趨勢；以光學顯微鏡觀察發現了草履蟲的接合生殖現象並歸納出細菌的三種運動型態，觀察影像經分析生命科學軟體Trackmate程式定性與定量分析，使資訊視覺化除了可視化微生物的數量，也能看到分布以及聚落。 將追蹤軌跡移動距離座標數據，應用美國以資訊工程聞名的喬治亞理工學院開放軟體，透過智慧演算法感測微生物數據使資訊聲音化藉以輔助視力受損的人；本研究與4月18日PHYS.ORG科學網站荷蘭Delft University of Technology理工學院發布研究細菌游動的運動軌跡，所產生的音樂聲波似度極高，證實了本研究的創新應用價值。

「智能棒球訓練系統」是協助棒球初學者自主完成打擊與投球訓練的系統。訪問棒球教練需要哪些輔助訓練工具與文獻探討後，先以九宮格板自動回復元件製作投球準度訓練模組;再改良成輕巧的三宮格板好球帶訓練模組。在靈敏度偵測實驗中發現雷射光加光敏電阻靈敏度高於超音波與雷射測距感測器，以此製作揮棒速度訓練模組，實際使用時發現雷射光與光敏電阻模組在戶外易受陽光干擾,故以各色吸管進行光敏電阻抗陽光干擾實驗，發現6公分以上的黑色吸管可有效降低陽光干擾。最後加入跨步步伐偵測模組以提升投球穩定度。本系統還能透過IoT的功能,讓使用者掌握練習數據。實測後，本系統可提升練習者的揮棒速度以及投球的準度和穩定度。

台灣已進入高齡化社會，年長者大多行動不便且為外籍看護在照護，因語言不同，導致溝通困擾，所以研究智慧輪椅，從機構設計中設計三段式椅背調整、餐桌的開合；能使用手機app控制輪椅的移動；在智能照護上依年長者需求在手機上設計了撥打電話、緊急Line救助、啟動家電等功能；更獨創能與外籍看護溝通功能，設計了翻譯機，使受照護者能輕鬆地與外籍看護溝通。並從表情辨識上得知，臉部表情辨識的辨識率為0.6~0.7之間；加入比1-3的手勢後，其辨識率提高0.8~0.9之間，最後年長者加入自己喜愛的動作差異大的手勢後，其辨識率均為1(100%) 。與年長者討論適合的表情後，本研究的智慧輪椅能透過表情辨識開啟與閉合餐桌時會說出外籍看護的語言並且能拿餐具與餐點或是收拾餐桌。