生活與應用科學科(一)科

「EasyDump垃圾籃」是協助國小學童打掃校園的好幫手。觀察學校外掃區的打掃情況，什麼時候會出現垃圾袋破掉的情況呢？答案是將垃圾袋拖出垃圾籃和將垃圾袋送上垃圾車的時候。因此，利用市售的三種升降平台，設計可以讓垃圾籃自動升降的功能。再強化升降平台的載重力，讓EasyDump垃圾籃可以承受更多的重量。接著利用Arduino及伺服馬達製作分離沙子和樹葉的抖沙器，減少沙子進入垃圾袋，讓同學可以更Easy取出垃圾袋。最後整合改良的垃圾籃、抖沙器、升降平台，讓EasyDump垃圾籃可以升到垃圾車車斗的高度，就能方便將裝滿垃圾的垃圾袋從垃圾籃中移動到垃圾車的車斗中。

本研究主要是設計以球拍將球擊出的發球機。裝置分成二部分先由滾輪發球機將球發出，再由擊球機揮拍打球。擊球機以往復式曲柄滑塊帶動球拍打球並安裝3個伺服馬達分別控制揮拍角度、拍面觸球角度及擊球方向模擬真人揮拍撞擊及摩擦桌球控制球速及旋轉。機身及滑塊曲柄等皆自行設計後以雷射切割木板膠合而成。擊球機啟動擊球時機則以微動開關控制，當滾輪發球機發球時滑塊觸動微動開關來啟動擊球機，當滑塊後退時則觸動停止開關完成一次發球；再以另一個伺服馬達週期性觸動滾輪發球機，如此即可持續發球讓練習者練習。另外我們利用Arduino程式控制，讓此裝置可以發出定點上旋球及二點交替變化上旋球。

本研究為解決儲氫瓶存放安全問題，利用測試儲氫瓶編織層的各項變因，來獲取最佳參數，使之安全性得以提升。實驗由編織材質、編織張力、編織密度、編織方式四方面切入進行探討，並於最後將二維的編織物推向三維的儲氫瓶進行模擬實驗。此外，為了提升實驗的精準度，降低實驗誤差，在實驗中使用Arduino系列感測器進行實驗。實驗結果得出在高編織張力、保留空隙的高編織密度，以及低編織角度的設定下，編織面的恢復係數及剛度較高，此時儲氫瓶也最為安全。

本研究主要是以樂高EV3為核心，設計「車炮合一」可遙控的移動載具發射器，並適合應用於寵物互動。我的設計最大特點是透過自製的發射機構，在零食發射系統中可發射10發以上的狗零食，玩具球發射系統最多可發射五球，這些發射的落點集中，力道不強，所以不會對寵物造成傷害，而彈跳的軌跡與次數，均能增加寵物狗的吸引力與趣味。另外機體功能的改良：履帶能適用於多種不同的室內鋪地，與寵物互動不受限制；AI功能中的超聲波智能避障距離20公分內不會碰觸到障礙物也不會對寵物有影響，範圍限制可保障機體，不會有損壞的危險。最後經過與寵物狗實測，發現小狗對本機器播出的語音會有反應，發射出的零食會啃咬，投擲出的小球也會追著玩耍。

利用OSEP平台寫Scratch程式，完成學校導覽員的功能，以及幸福教室的心理話信箱，還有建立學生之間可以互傳訊息的語音系統。

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。

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。

本研究針對傳統手推車於上坡、下坡及搬運重物時操作費力的問題，設計一套具智慧感測與動力輔助功能的自適應電動手推車系統。整合雙霍爾感測器偵測輪胎轉速與方向、陀螺儀辨識傾斜角度，以及壓力感測器判斷推拉意圖，可依環境與操作情境自動調節馬達輸出功率。我們建構13項輔助邏輯規則，簡化系統運算並提升反應效率。 實測推動34.5公斤負載上坡時，未啟動系統需7686克重（約75.3N）推力，啟動後降為1167克重（約11.4N），省力幅度達84.8%邀請100位使用者操作問卷，88%認為前推較省力，95%在上坡感受到輔助效果，75%認為下坡時系統阻力可防止滑動。 實驗結果證實本系統具備良好穩定性與實用性，未來可應用於物流推車、長照輔具或電動輪椅，提升操作便利與安全性。

全球能源需求日益增加，發展永續且環保的再生能源是當務之急。本研究以「植物發電」為主軸，探討發電與儲電的可行性，期望為綠色能源帶來創新。植物若能有效發電與儲電，不僅具美觀與功能性，更能兼具減碳與供能的綠色解方。 本研究透過系統性實驗，探討不同土壤種類與濕度、植物種類（虎尾蘭、山蘇、黃金葛、常春藤）、混合土壤比例及添加劑（如EM菌、B1維生素、花寶系列）對電壓與電流的影響。結果顯示：泥炭土表現最佳，虎尾蘭電壓最高，虎尾蘭電流最穩定， EM菌能有效提升發電效能。將植物串聯可穩定供電，驅動 LED燈與數位小時鐘，並可儲存至充電電池。 本研究顯示植物發電具實用性與發展潛力，期望未來應用於日常綠能設備為再生能源貢獻新方向。