生活與應用科學科(一)科

台灣近年來，行人與汽機車的交通事故頻傳，我們開始思考是否可以開發出一套行人警示系統，來輔助駕駛了解前方路況，即時提醒駕駛需禮讓行人，同時告知後方來車前方路況，減少追撞事故。我們使用Yolov8進行斑馬線與行人辨識模型的訓練，Python程式執行模型進行物件偵測，Supervision進行區域內物件數量的統計。經由條件設定，判斷車輛前方是否有行人或是斑馬線，若車輛前方有行人，將於影像畫面中顯示警示標語，發出警示語音提醒車內駕駛，降低汽車與行人的事故發生機率，同時送出藍芽訊號使警示燈顯示動態警示燈號，提醒後方駕駛前方路況，降低前車因禮讓行人而被後車追撞的機會。我們已經成功開發出『行人警示系統』，並可成功上路使用。

台南左鎮菜寮溪和玉井曾文溪邊過去幾十年不斷有鯊魚牙齒化石出土，例如：大白鯊、虎鯊、公牛鯊、甚至還有已滅絕的史前最巨大鯊魚巨齒鯊的牙齒化石（生存於2,300萬至260萬年前），民眾採集到一時很興奮，但沒有專家一旁協助辨識鯊魚牙齒化石的種類，卻仍舊很苦惱！因此我們嘗試設計全國第一款有效易用的鯊魚牙齒化石分類手機 App，幫助民眾使用身邊的手機就可以快速辨別鯊魚牙齒的種類！本研究開發的 App 在博物館以及野外實測時可以有效地辨識七種鯊魚牙齒化石，並提供相關資訊和影片，具有實用性，以及「鯊魚小博士」二元樹互動學習的功能，讓使用者可以更有趣地學習鯊魚的知識，深具教育意義，並且在實驗室實測完整及破碎化石可達到92%和88%的正確率。

練習打羽球時，撿球這個過程不僅消耗體力，還會浪費許多時間。為了解決這個問題，我們著手製作一臺能夠自動撿球的裝置。第一代裝置利用皮帶輪將羽球彈至集球箱內，並用藍芽搖控車體移動。第二代裝置利用Teachable Machine與 Pixetto鏡頭進行影像辨識，並撰寫程式控制車體移動至羽球位置。為了避免羽毛球撞擊鏡頭，第三代裝置將撿球機構改為輸送帶，使其更穩定地進入集球箱內。但是束線帶長期使用容易變形，為了提高撿球的成功率，第四代裝置再次改變了撿球機構，結合第一代與第三代的想法，利用齒輪將羽球轉入裝置後由鍊條運到後方由日內瓦機構做成的集球裝置內。過程中利用了機構與結構原理設計車體，以及影像辨識的訓練與程式設計，做出了可以自動化撿球的裝置。

研究探究找出最適合的漏水偵測器與安裝在最適合的位置，完整的系統智能邏輯判斷可以知道每個用水裝置的狀態或哪段水管發生漏水。模仿臺灣3房1廳1衛浴水管竣工圖自製家用水管路實驗模型，作品的Arduino偵測到漏水，優先自動開啟水管上的常開型電磁閥，停止水供應，再透過無線通訊方式傳訊息到屋主手機APP，明確告知屋主是哪段水管漏水。搭配電磁閥自動停水方便維修人員區域性維修，不需要整間屋子停水。藉由自製一套與臺灣水管竣工圖相同等級的作品實體雛形，進行各種不同的使用情境測試、記錄和分析後得到重要且有效的實驗結果。實驗結果證明本作品可以解決任何位置漏水的費時費力查修問題，並且提早停止繼續供水達到水資源環保不再浪費。

本研究透過擷取手勢關鍵點和臉部座標，開發了自動辨識手語程式。在持續的改良下，平均辨識率從68%進步至85.2%。以此基礎延伸發展，我們將”手語的意義、動作與情境故事性”互相結合，設計了三種類型的手語學習輔助遊戲("單詞情境遊戲"、"相對字詞比較遊戲"、"相似手勢比較遊戲")。80%以上的使用者認為我們研究的智能手語學習輔助遊戲，能輔助學生學習臺灣手語本土語言課程，能提高手語學習的動機與成效。 另外，我們也設計了”自動化生成程式 ”，讓有教學需求的老師或是自學需求的學生，可以針對需要練習的手語，快速地自動化設計出手語遊戲。讓手語學習者可自主複習手語動作；教育者也能夠適時輔導部分個案提升個案手語動作的精確度。

本研究主題是RFID雲端自動積點AI辨識回收垃圾自動開蓋垃圾桶，為了改善校園環境垃圾分類不確實，減少海洋垃圾的汙染，又可減少人與垃圾接觸的機會，降低細菌、病毒的傳播風險。本研究結合人工智慧影像辨識和機電整合自動控制與IoT技術，透過程式設計實現整體功能。 利用課程所學，將回收垃圾以不同數量、背板等來進行AI模型訓練，探究最佳辨識模型，並將訓練好的模型上傳到Pixetto AI鏡頭上，透過AI鏡頭進行回收垃圾影像分類辨識，運用程式驅動馬達開啟正確分類回收垃圾桶蓋，將辨識數據藉由IoT上傳雲端，達到垃圾分類更準確且減少人與垃圾桶接觸的機會，希望藉由獎勵制度有效地提升分類回收垃圾量、降低海洋廢棄物數量。

清理鳥糞是養鳥人士最頭痛的事，每日清理集糞盤會讓人覺得繁瑣；又如果累積到一定的量才去清理，家中環境都會飄散著鳥隻的羽粉和羽屑，造成過敏。因此本研究運用ESP32板和ESP8266板可遠端控制也可近距離手動控制清除模組及鳥糞辨識。 清除模組需不鏽鋼條固定在汙水盆上，並架設方形固定架來使鳥籠穩固。出水孔的位罝要設置在刷毛的上方，渦桿上用矽膠軟刷毛且轉速要快，才能增加清洗的力道且不會傷害輸送帶。輸送帶的材質要用0.8mm NR橡膠墊、不噴灑任何防水、防油的清潔劑且輸送帶的轉速要慢，讓渦桿上的矽膠軟刷毛完全貼合輸送帶，如此，效果才會最好。 最後整合智能晶片、「清除模組」、「鳥糞量辨識模組」並使用4K短焦攝影機製作出小型寵物鳥照顧器。

小時候在街上，看見了一位聾啞人士 努力 使 用手勢溝通，卻遇到困難。 他看起來非常無助，所以想幫助他們能正常的溝通。大部分人是看不懂手語的，所以我們想研究可以透過發聲器，進行即時翻譯的裝置！透過發聲器知道他們在比什麼！ 我們先參考手語的動作，發現有幾個測量依據，於是使用彎曲感測器、加速度模組、霍爾電晶體來記錄，將這些感測器製成穿戴式裝置，然後記錄下動作數據，將動作的意義錄音，存入記憶卡。把這些數據寫成二維陣列，第一維為手語流水號，第二維為資料庫，其中包括彎曲情形 、 靜態姿勢 、 移動方向 、 接觸 點 等 ))，最後將感測器即時的數值與資料庫的數據比對，發出對應的聲音。未來只需擴充資料庫，就能讓使用者享受便利的溝通。

本研究透過JY61P六軸加速度陀螺儀與ESP-32S控制板，製作出球形水流流場監測模組。先以沙崙海水浴場的海岸立體模型進行實驗，藉由Unity 3D軟體與C#程式編寫繪製出路徑圖，擬合出研究水域的水流狀況。由實驗得知沙崙海水浴場海岸立體模型的鳥喙處水流會朝岸邊繞行；而海岸線中間與南側岬角的水流皆沿著海岸線向鳥喙處移動，與參考文獻之研究結果吻合，確認本研究所設計的簡易水流流場監測模組可行性與準確性。 由本研究建立出的水流流場監測模組系統，在青山瀑布水流流場監測實驗中發現在瀑布水潭中，不同的深度會有不同的水流差異產生；且在不同位置可能會有斷層式的地形高低變化，因此在未知水域活動時，應注意水域環境狀況以確保自身安全。

本校位於阿里山之下，鄰近阿里山森林鐵道，我們從小接觸森鐵旅遊，愛上森林鐵道氛圍。從網路新聞中看到有關阿里山小火車翻覆的事件層出不窮。於是利用國中自然課程中學習到有關力學能轉換和數學課程中學習到有關重心的概念。想探討阿里山小火車翻覆情況跟那些變因比較有甚麼特殊關連，因此選用車廂中重心分布情況、坡道的彎曲程度和坡道的高度來做實驗分析探討。 所以我們利用生活科技課程學習到的3D列印技術，來製作不同曲率的軌道，將不同重量的砝碼放在不同滑車的位置上，模擬出不同重量的乘客坐在不同位置的森林小火車上，當滑車行經在不同曲度的軌道時觀察記錄滑行距離和出軌的機率，藉此實驗研究探討森林小火車翻覆情況跟乘客乘坐重心分布情況、坡道的彎曲程度和坡道的高度有甚麼影響。