生活與應用科學科(一)科

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。

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。

在醫院到學校為新生進行體檢後，許多同學對檢查報告中的異常一無所知，紛紛向老師求助。然而，由於老師缺乏醫學背景，無法提供明確的解釋。這促使我們思考如何利用AI來幫助同學理解檢查異常項目。 最初，使用AI Agent-Coze創建了第一代機器人，但受限於AI算力，操作上限制很多。參加智慧物聯網創意應用競賽時，評審要求--花一年時間，換個方法再做一次。因此決定改用Python進行開發下一代機器人。Python不僅能處理和轉換數據，還能靈活實現各種邏輯操作。此外，以英文撰寫prompt，能有效減少翻譯成中文時的token消耗。 最終，成功開發了新版本的機器人。與Coze方案相比，新方法大幅降低了token使用量。根據保守估算，token消耗減少至原來的1/500，顯著提升了效率並達成實驗目標。

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。

本研究的目標是做出空氣清淨器來改善空氣品質，我們利用防霾紗網及活性碳濾棉自製濾網，並透過等離子產生器將等離子注入空氣濾網內部進而過濾懸浮微粒、甲醛及總揮發氣體(TVOC)等有害物體，透過實際在前鎮漁港、台電南部發電廠、左營區某國中、林園區大林發電廠實地測試清淨機的清淨成效如下: ．前鎮漁港：PM2.5改善率33%；PM1.0改善率28%；PM10改善率31%。 ．台電南部發電廠：PM2.5改善率29%；PM1.0改善率23%；PM10改善率28%。 ．大義國中：PM2.5改善率30%；PM1.0改善率22%；PM10改善率26%。 ．大林發電廠：PM2.5改善率59%；PM1.0改善率58%；PM10改善率55%。 我們也自製壓克力觀察箱，從中探討等離子、負離子及水霧清除TVOC、懸浮微粒的成效，並透過HEPA濾網、活性碳濾棉、各種紗網、熔噴不織布等濾材來進行過濾實驗並找出較佳的組合，從而製作出環保又經濟的空氣濾網。期望空氣清淨機可以成為教室的標配，讓大家在安全的室內環境中學習。

本研究結合程式設計與運動科學，開發以Python為核心的投籃訓練輔助系統，用科學方法分析籃球投籃曲線數據，建立具回饋的訓練工具，幫助學生個人化訓練與提升表現。 研究採OpenCV電腦視覺技術追蹤籃球飛行軌跡，透過背景相減法，成功記錄了102顆 空心球的投籃軌跡座標，得到出手角度（平均49.35°）、入框角度（平均41.57°）及拋物線最高點（平均3.51公尺）等關鍵數據，並借助ChatGPT釐清分析方向與角度計算公式。 本研究利用攝影裝置結合電腦視覺分析，精準記錄投籃軌跡，透過數據分析得出空心球投籃的具體角度與軌跡特徵，成功建構以Python為 核心的投籃訓練輔助系統，為科學化訓練提供輔助機制，未來可擴展系統功能，納入更多參數或運動型態分析，提升系統的泛用性與準確度。

健身房四處林立，健身為現代人所崇尚的活動，人們知道健身的益處，但須持之以恆才能享受，否則容易受到傷害。根據研究證實適當運動對身體的益處大於壞處。傳統啞鈴只是一種健身器材，但也是最佳器具之一，然而每次操作時使用者須自行計算次數，使遺漏次數、多算次數等問題層出不窮，容易造成使用者心理負擔和增加運動傷害的可能性。在作品中我們將啞鈴結合科技，使用時在啞鈴或手機設定次數，啞鈴即可幫助使用者計算次數，也能糾正使用者動作是否標準，當達到設定次數時，啞鈴會發出聲音提醒使用者。系統以ESP32為主控器，搭配6軸加速度感測器偵測慣性運動，介面設計有HMI、心率感測器及藍芽無線傳輸控制，再經由手機APP程式記錄操作者每次運動姿態。

我們在生活中有許多共振現象，如：盪鞦韆越盪越高、樓梯旁的欄杆因為風而晃動得越來越快，發出震動的聲響，基於能源轉換，進而開發一款風能共振發電機組。研究分三大部分，首先研究發電機與馬達的科學原理與構造，其二以工程設計軟體RHINO進行3D建模，並導入流體力學的渦漩觀察，能在風場中提升發電效率；其三探究機械結構與風能共振的影響因子，阻風筒、支柱高度、擺盪時的支點比例，達系統效能最佳化。綜上所述，本研究為設計一款提升單位面積發電產能之風力發電機組，透過專題式方法將國中及高中的科學知識進行垂直整合，從而實現創新的綠能科技產品，兼具工程設計及設計藝術學養，具有培育發展綠色能源基礎人才。

本研究旨在結合PoseNet與Teachable Machine等AI姿勢辨識技術，根據教育部體育署國民體適能網站資料、基礎肌動學、聽取物理治療師建議、開發三款AI姿勢辨識體感互動遊戲，以提升高齡者肌力、預防肌少症。肌少症為高齡社會常見之退化性問題，嚴重影響長者之行動功能與生活品質。本研究透過Scratch平台-OSEP整合PoseNetAI模型，設計可訓練上肢與下肢肌群之遊戲，並於頭份市樂齡協會、運動公園及學校等地，實地施測多位50歲以上的長者。結果顯示參與者均能正確執行遊戲指令，且對互動設計及視聽回饋表達高度興趣與正向回饋。本研究系統具備操作簡易、成本低廉與可擴充性，顯示應用於居家運動或長照場域具高度可行性與發展潛力。

本探究從遊戲電影與日常生活中得到許多的啟發。最主要在探討製作出導熱與散熱效果最好的鐵磁流體，我分別應用不同的材料做出差異。首先找出最適合的鐵粉來製作，做出第一代鐵磁流體，再調整比例，接者挑選基載液體，再嘗試放入表面活性劑，最後是洗潔鐵磁流體的液體。經實驗發現以鐵粉為四氧化三鐵，表面活性劑為大豆卵磷脂，基載液體為煤油，以及洗潔鐵磁流體的液體為酒精所做的流動效果為最佳。我自製了一台簡易測量裝置，以此更加便利於測量鐵磁流體的最高長度和影響鐵磁流體的最高距離。而後為確認最終各項鐵磁流體的傳導效果，我製作了簡便小裝置計算冰塊融化的時間，以此分辨出最佳的鐵磁流體。最後的成果也證明出了鐵磁流體獨特的性質。