生活與應用科學科(一)科

中華民國在110年3月的統計數據，神經、肌肉、骨骼之移動相關構造及其功能具有障礙之人口共計35.2萬人，他們都可能有需要義肢的需求。傳統的義肢通常具有外觀、方便性、適應性等的問題，使用上也相對吃力且僅能完成一些基本的肢體動作。在我們的研究中，針對了幾點進行設計:具有革命性的義肢功能、方便且易於使用的介面、輕量且美觀的3D列印義肢。 此研究以「上肢義肢」為出發點，做出讓殘疾人士在使用上，更有自主意識操作的智慧義肢。使用者可以在手機藍牙端收到「手指馬達訊號」、「壓力訊號」與「肌電訊號」等資訊，透過以上這些數據，使用者將可以更明確地感受到義肢就像是自己身體的一部分，讓義肢更具人性化與智慧化。

孩子們時常在領到零用錢後便很快地花光光了，不僅沒有儲蓄的習慣，更沒有正確的理財觀念，導致未來生活收支嚴重失衡的經濟問題。於是本作品以「棉花糖理論」結合智慧行動載具，使用Edit Plus編輯器撰寫PHP程式，研發一款培養孩子延遲享樂與理財好習慣，同時父母也能控管孩子花錢情形的ATM互動程式。 本作品分別設計「家長端與孩子端」的HTML頁面，提供定期主動提醒父母發放零用錢，清楚掌握孩子儲蓄與花費的資訊，此外；特別提供孩子設定定期存款與預定目標(想購買的商品)之設計，讓孩子運用分期儲蓄，累積目標金額，透過存款購得商品的成功愉快經驗，達到存錢與延遲享受的效果，讓孩子開心地學會儲蓄及理財好習慣，同時也增進親子間更緊密良好互動關係。

國造潛水艇正緊鑼密鼓的進行中，我們藉由很多國家的協助才有辦法建造，我們想透過實作來了解潛水艇設計上的困難。我們的目標就是想做出一台可以透過遙控的方式，讓潛水艇可以從水面潛到水面下，再從水底浮出水面的裝置。經過文獻查找，這是利用改變機器的密度來控制的，其中有分成改變重量或改變體積。當決定方向後，從選用適當的外盒，一直到實驗過程中發現有一些一開始我們沒有想到的問題。在改變密度的過程中，有彈性的容器很容易因為操作的方式改變了它的體積，變成很難操控它的密度。最後，我們還是成功的製作出可以透過遙控而讓機器沉與浮的裝置。藉由這次的體驗，更進一步的了解到為什麼做一台潛水艇是一件難度很高的事情。

Lusa 是泰雅族的傳統束腳陷阱， 泰雅祖先及獵人們在這小小的機關中，利用了許多植物的特性及物理科學原理。獵人們為了要提高束腳陷阱捉住動物的機會，在製作陷阱時，材料的選擇及使用有些偏好在觸動陷阱機關的消息棒上，做了些巧思來加速陷阱的運作。我們 在老師的指導下，設計了多組的實驗來探討。實驗結果驗證了，在祖先流傳下來的陷阱選材及安裝之中蘊藏了許多的智慧。我們也以科學的方法測試出消息棒的最佳組合。身為泰雅子孫的我們，能以科學的方法來 探討及驗證祖先的智慧，也是於有榮焉。

本研究目標旨在透過我們的研究，發展高效能源效率的風力能，使用回收再造（Upcycling）的材料組合環保動力船，撿拾學校周圍環境水域中漂流物，解決校內學生掉落水中的各種球類及垃圾問題。研究結果可知，動力裝置透過文獻探討與實際測量，篩選出半徑35mm、寬15mm的一字形節能風力槳，搭配3D建模一體成形的集風杯使風力穩定、扇葉安全運轉。船體推薦以市售2000cc方形寶特瓶作為浮筒，搭配鯊魚鰭式的導流板有效穩定船雙體船航行。以手機app進行藍芽串列e32Daul智慧晶片，遙控風動力船多方向運動，最後實際下水測試船速、轉向及推動各種球類，撿拾校內水池漂流物。

我們學校之前是埤塘，地勢較低，因此，只要下大雨，水溝就會淹水。我們調查了學校常淹水的地點，發現水溝在大豪雨時，大約15分鐘就會淹水。我們詢問總務主任得知，一個可以24小時偵測水位並且上傳至相關人員手機的水位感測器，大概需要20至30萬元。所以我們決定自行製作一個適合學校地形且便宜的24小時水位感測器。在感測器方面選擇了超音波感測器而不是水位感測器，因為它具有測量距離較大(約2~230公分)和數值非常穩定等優點，另外抽水馬達(模擬工業馬達)是運用繼電器控制，未來實際場域可以裝上工業用的抽水馬達來使用。軟體方面利用Motoduino寫程式，來進行ThingSpeak 24小時監控，最後利用IFTTT傳至相關人員的LINE。

從問卷調查，發現多數人不知如何辨別病媒蚊，且很需要能即時觀測與通報的機制。本研究在校園蚊蟲常聚地點分別放置自製捕蚊瓶，其中發現地下室能捕捉較多蚊子，推測可能是較不通風，CO2濃度高。伴隨二氧化碳引蚊裝置實驗中，也證實CO2較高或藍光燈端確實能吸引較多蚊子，依據這兩個實驗觀察，我們的機構設計以CO2誘蚊裝置，結合人工智慧對病媒蚊進行分類辨識，將自行拍攝、網路搜尋和國衛院提供之病媒蚊照片建立資料庫，依“截留確認法”驗證模型辨識成效，若分類效果不佳，刪除模糊不清的資料，再重新訓練模型。最後利用物聯網技術準確且迅速地傳送到相關單位並記錄環境資料。另外製作智能手錶，可隨時進行遠端監控病媒蚊數量，以利後續處置。

運輸裝置在不同結構設計下，獲以下結論： 一、重心位置影響：電池盒在前方速率穩定，平面折返走時，電池盒前上最快；上下坡折返走，在前下最快。 二、最佳機型：曲柄位置為右下，固定桿9cm、前腿4cm、曲軸6cm、連桿13cm的配置最佳。 三、腳底設計對運輸裝置上下坡：以全止滑比較快，平面腳底比較快，能使運輸裝置走得最快。 四、曲軸長度：運輸裝置之前腳曲軸越長，前腿移動圈圈越大，而後腳移動的步伐越長。 五、後腿支點：運輸裝置後腿位置越高，後腳移動路徑越長。 六、爬坡角度：最佳機型的運輸裝置，能順利地爬上20度的坡度。 七、運輸裝置在不同障礙物下：間距為2.5公分時，速率最快；障礙物高度越高，速率越慢；人工步道之石頭高度>1.5公分時速度變慢。

本研究目的為探討太陽能最佳發電方式。首先，發現太陽光經過菲涅爾透鏡與光柵分光後出現中央亮紋及第一階亮紋分布；經實驗設計出與太陽光接近之模擬太陽能光源做為實驗對照組，減少使用太陽光之不穩定實驗環境的影響。 接著，實驗後發現紅、綠、藍光與紫外光等波段能使太陽能光電板發電，紅外光能使溫差發電板發電，但環境溫度上升卻會造成發電效率降低，考量質輕、耗能低且降溫效果佳後，以壓電馬達霧化降溫方式為目前最佳降溫選擇。此外，本次實驗透過光柵進行有規則的分光，再依不同電壓加裝升壓模組，可延長太陽能光電板的使用壽命。 最後，設計出兼具光能與熱能發電、降溫功能之太陽能發電裝置試運作並持續改良中。

我們嘗試要設計一個能夠爬樓梯的機器人，在有一項比賽時，看到了有些人前腳像輪子一樣快速地爬上去。因此，我們這組就想要研究～怎樣讓我們的機器人爬得更快。研究結果發現： 一、前腳長度>樓梯的踢面高度高約1.5公分~3.5公分，機器人能順利爬樓梯。 二、前腳越長扭力小，前腳越短，扭力大。 三、前腳加寬轉軸為5公分，爬樓梯速率變快。 四、以桌球皮黏在抓夾上，爬樓梯速度最快。 五、同樣的齒輪比，前腳越長扭力越大，前腳越短，扭力愈小。 六、底座變寬，能減少機器人翻倒次數。 七、當踢面高度變為原來2倍時，爬樓梯速率降為為原1/2。 八、自行研發低重心機型爬樓梯速率最快，原先比賽齒輪盒改良機型速率最慢。 九、獲致爬樓梯機器人最佳結構。