生活與應用科學科(一)科

海底深處的電纜是沒有任何保護措施的，很容易被漁船等人為因素破壞。 在本研究中，我們 設計了三條漁船可能經過的路徑，分析魚鉤破壞裸露電線的機率。而後為電線 在埋設與敷設的交界處 加裝壓克力圓管、塑膠方格隔板、白棉、管狀海綿、壓克力圓管內填矽利康等方法 做 保護，比較 不同的材料對電線 的防護程度。 透過實驗，我們發現當魚鉤與電纜線成垂直時 被勾住的機率最高 在保護措施上， 使用塑膠方格隔板 可完全避免纜線受到破壞，保護的效果最佳。

本研究目的在於開發一款能夠自動吸取校園落葉的類掃地機器人，經參考相關研究和產品型態後，我們構想以落葉收集桶和自走控制系統分開的方式進行實驗和探究修正。 從實驗過程我們得出最佳落葉收集桶吸葉管徑是8cm，吸葉管口風速應高於19mph，吸葉管口離地面最佳高度為2cm。 自走控制系統我們採用Arduino整合影像辨識技術、馬達驅動模組、超音波感測，達到避障、偵測邊界的基本功能，結合兩大系統就能自動在指定範圍輕鬆吸取樹葉、枯枝等，並將其收集到集葉桶中。 本研究產出成品適用於大型的公共場所或樹木稀疏的平面區域。相對於人工清理，自走落葉收集機可以大幅節省人力成本和時間，對於課業繁忙的學生族群特別有用。

本研究旨在建置一個比Uber具更高透明度、使用者成本更低廉，並兼顧商家、外送員、消費者及平台四方獲利的購物平台。現有研究多聚焦於四方互動，但對於平台資訊透明度不足，導致安全疑慮及交易成本增加的問題研究較少。本研究通過文獻探討及訪談，找出 Uber的缺點，並利用Anaconda3、ThingSpeak、TOMTOM API、Thunkable及Python建置購物平台。平台將實時偵測龜速車提醒，為消費者提供最快送達或運費最低的訂單，並為外送員自動篩選最快送完或最高運費的訂單，以提高各方滿意度與收益。研究顯示，此平台能讓外送員薪水、商品訂單價格更透明；各方能利用平台數據調整運用；以較低抽成 讓四方獲利；以虛擬代幣提升交易安全；並增加篩選友善外送員、消費者與商家的機制。

因觀察寺廟金爐自動吸入紙錢，故本研究以鐵罐及壓克力分別製作並改良了數代小型金爐，使用手機慢速攝影紙錢被吸入自製金爐中的情形，再用Adobe軟體分析影片中紙錢飛入的軌跡變化並記錄時間；發現最快被吸入的紙錢，是以紙錢某邊為支點，形成力矩，再翻轉被吸入金爐內部；此外，紙錢在對折、向外凸出爐門邊太多或與爐門底部間有空隙等情況下，均無法順利被吸入；而金爐本身和爐門的設計，也會影響煙囪效應的強弱。最後以Micro:bit製作了神明「發」鈔機，在金爐煙囪效應微弱時，此機器可快速發射紙錢，協助神明點鈔機中紙錢更快飛入金爐；期待本研究可提供香客更環保、更有效率燒完紙錢的方式。

利用家中常見「義大利麵」進行一系列「造橋大師--義大利麵線橋實驗」，看看「義大利麵線橋－樑柱材質」、「義大利麵線橋－樑柱粗度」、「義大利麵線橋－橋樑距離」、「義大利麵線橋--底橋間隔」、「義大利麵線橋--橋墩避震種類」、「義大利麵線橋-椼橋結構」等方向研究，可以讓「造橋大師--義大利麵線橋」成為負重之最佳組合。

雜草被認為是不具經濟價值的東西，而近年來入侵的外來種植物，因為生長迅速且沒有天敵，所以危害了我們自然環境的原生植物，本研究使用稻草與小花蔓澤蘭，將之曬乾 並打碎後過篩出粗纖維，混合石蠟成為複合材料，試驗材料吸附油汙的效果。結果顯示，粗纖維與石蠟混合比例較高的1：3時，因為有更多的石蠟使材料穩固能吸附較多的油汙，稻草組的平均吸油汙量為7.19g，小花蔓澤蘭組只有3.25g，為同比例的稻草組的64.3％，稻草組的平均飽和比為1：3.22，吸附油汙達到最高8.07g，小花蔓澤蘭組的平均飽和比只有1：2.60，吸附油汙重只有4.72g，為稻草粗纖維的58.5%。未來將研究此複合材料應用於生活上的吸附油汙，或利用複合材料在其他領域上來提高雜草附加價值。

看過震動型風力發電機與鬼動草現象後，便思考是否能結合兩者製作出一台「現代鬼動風水儀」？ 風經障礙物會因康達效應改變風場，本研究利用壓電效應偵測風在震動裝置後端產生的卡門渦街，藉由分析電訊號偵測不同障礙物所產生的風場。自定義葉片的等效邊長，發現電壓約和等效邊長、平方風速成正比；另外，不同迎風角度、擺設狹縫或遮住半邊葉片都會使pp板產生小波，牛奶瓶紙則是可以建立迎風角度的預測模型。狹縫的電壓放大倍率可用三次函數擬合。遮住半邊葉片時牛奶瓶紙會產生共振放大效應(鬼動現象)，而擺設圓柱則會使電壓增強，並且能建立電壓預測模型。 本研究成果可用來製作分析微小風場變化之大數據收集裝置，提供訓練AI及建立新的應用方向。

本研究以協助弱勢的特教班學生為目標，特教生常因肌肉發育不良導致施力困難，生活自理能力受限，在缺乏訓練輔具的情況下只能靠夾夾子、握筆、剪紙等動作來訓練肌肉，且效果有限。我們經資料整理與實訪評估後設計出一組液壓機，透過改變針筒容量及數量、使用不同液體等科學實驗檢測，製作出簡易好操作的裝置，讓特教生們進行慣用手指肌肉的訓練，以PASCO力量感測器測量並分析訓練後的手指力量以及施力穩定度的變化，發現使用本裝置訓練能達到顯著提升手指肌力的顯著效果，長期使用能增加肌力與肌耐力。本裝置能以不同的組裝方式、元件、改變施力位置來改裝，製造不同形式的訓練輔具，並兼具多功能用途、價格低廉、取材與製作方便等發展優勢。

天燈伴隨火源升空象徵人們祈福與祝願，為臺灣重要文化傳承。升空過程，種種因素造成天燈失穩墜落，而燃燒未盡可能引發火災。過去研究多著重於熱源、造型及風阻等影響，卻忽略實地環境風場影響。我們於現地實驗測量天燈升力，後續建立浮力模型、簡易風洞測試和商家訪談驗證。結果發現：天燈飛行的搖擺與熱氣洩漏是影響上升的主要因素，其中側向風速為搖擺主因，地面風場變化更是關鍵。針對分析結果，建議縮小底部開口至原三分之一，可降低56%熱氣流失。另建議設置地面風速監測及管制施放燈號，確保順利飛行至高空。提出「大天燈共乘」構想，提供雙倍書寫空間，耗能僅增約1.37倍，減少回收負擔。成果可作為天燈施放安全與環保政策之參考。

本研究透過探討發現高齡化族群在肢體靈活度逐漸下降的問題，且在人們的生活中是不可或缺的需求就是「照護」，卻沒有非接觸式的工具能幫助到高齡化族群及協助照護者，如果將這樣工具放置在桌面、輪椅及病床，加上人臉追蹤鏡頭及人體工學的尺度，搭配自動調整符合每個人適合的角度並且隨時守護長者，因此我們設計出能隨時可以守護的「非接觸救星」。在研究中設計非接觸救星左右及仰角、人臉追蹤、LED燈光及外加功能等實驗，為最終設計之參考依據。透過研究之結果未來依照現階段科技及智能互連應用進行創意發想，並且時現在更多不同辨識下之情境進行守護及通知照護者，讓高齡化社會所面臨之問題可以得到更完善的解決。