第60屆--民國109年

自動化作業是目前科技發展的趨勢，本次研究旨在利用影像辨識與自動化機械完成高重複性的動作，並嘗試取代相對高成本的人力，對於日常生活中，在養蛋廠打工時，所遇到的工作內容與相關事務有進一步的改善與想法，透過此次科展將其深入了解、討論、研發、解決、最後完成實現。

魔術方塊是許多世代於學生時期皆會碰觸到的機械類益智玩具，藉由三維旋轉，改變其排列組合，然許多初學者遇到的最大瓶頸是無法復原，花費金錢與時間卻無法還原，致使解決問題的興致大幅降低。本研究，旨趣於魔術方塊的互動學習，當吾人解題失敗或遇到窒礙，就可利用人機介面輸入目前的狀態，透過二為陣列演算，使系統進行還原分解動作，而玩家藉由觀察學習，除培養觀察力和專注力，進而啟發思考解決問題的能力，來著手自行解題，使魔術方塊的學習困難度降低，維持學習動機。

石英音叉是一種高精密的壓電震盪器，本研究欲利用其高靈敏度(高品質係數)，探討其作為表面感測器之可行性。將音叉調整在最佳的驅動震盪狀態，並將待測物固定在三維旋轉台上，藉由調節輪控制待測物的移動方向，使其緩慢移動並與探針接觸。當音叉受到表面凸起之微擾時，其靈敏的性質將使其失去共振，可藉此得知待測物表面之起伏。在本研究中，我們得到的結論是以石英音叉作為表面感測器是可行的，此外，石英音叉探針黏著點、使用的黏著劑、探針的材質以及探測方法會對感測器靈敏度產生影響。

全球暖化與氣候劇烈變遷是個迫在眉睫的問題，大氣中溫室氣體增加，主要是由於燃燒化石燃料排放二氧化碳所造成，若能把二氧化碳氣體加以利用，就能有效減緩地球溫度的上升。在本研究工作中，我們首先利用哈默法將石墨與強氧化劑生成氧化石墨烯(Graphene Oxide, GO)，然後以適當比例混合GO、聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane, PDMS)與正己烷，成功地製備出多孔性石墨烯電極，並採用離子液體([EMIm]Cl)/碳酸丙烯酯(Propylene Carbonate, PC)作為電解質，搭配鎂金屬作為陽極，開發出低成本且實用性高的「鎂金屬∕CO2燃料電池」，此電池會將二氧化碳穩定的形成草酸鎂(Magnesium Oxalate Hydrate)封存起來，並產生1.6伏特的直流電壓，此一氣呵成的二氧化碳吸附、封存與產能發電，符合綠色環保與能量再生的永續循環理念，非常值得推廣及利用。

將光觸媒應用於降解染料，可以減少有機汙染物，達到環境保護的功效。在我們的研究中，調配不同比例之硫與銦，進行鍛燒，分析其作為光觸媒降解染料之可行性。由實驗發現硫化銦有吸收可見光與紫外光光譜的特性，光催化效率佔了很大的優勢。而在光電流實驗中，發現In：S=1：1與2：3的比例下光電流值高於硫化鎘，由於硫化鎘對人體有害，故硫化銦有取代硫化鎘作為光觸媒的可能性。在In：S=2：3的比例下進行羅丹明B降解有最佳效率。在我們的研究中已成功製作出具有明顯稜角的結晶顆粒且能於可見光下行光催化反應的光觸媒，並能順利降解有機染劑，成為具有作為廣泛使用光觸媒之可行性，達到除污、殺菌、抑菌的目的。

本研究實驗有兩項重點，第一項利用可變電阻改變通過發電機的電流，利用其斥力調控發電機與渦輪葉片轉速，以達到最佳功率輸出。 第二項重點為開發創新被動式可變螺距葉片。此可變螺距裝置無需使用伺服機控制螺距，完全使用空氣動力被動調控葉片螺距角，當剛啟動時螺距角設定在45度，使得低風速下仍極易開始旋轉葉片，在高轉速下此被動式迅速調降螺距的葉片，其螺距角幾乎與旋轉面夾零度。經實驗證實，被動式可調螺距的葉片功率至少為15度固定螺距的135%，特別是在低風速下仍可以輕易啟動，其功率更是固定螺距的180%，除了能達到極好發電功率。針對風速弱或者風速不穩定的環境下，被動式可變螺距是極佳選擇，特別是中小型的風力發電機。

我們居住在被稱作雨都的基隆，2019年平均將近有200天都在下雨。工廠、汽機車所排放的廢氣、二氧化碳會造成空氣汙染。而空氣中的懸浮微粒影響雨水，就變成現在俗稱的「酸雨」，酸雨對人類來說，可能會引起過敏、甚至頭皮發癢。 因此我們發想了一種雨傘租借的方案，來解決急需雨傘的狀況。 本作品能達到： （一）、使學生證可以進行租借認證及狀態顯示。 （二）、借用與歸還雨傘功能傳回伺服器，紀錄歸還與借用狀況。 （三）、架設AP及PHP來達到甲地借用，乙地歸還的功能。 （四）、RFID扣款系統，達到租借扣款的功能。 （五）、運用MCS雲端監控系統，了解目前溫溼度以及下雨狀況。 （六）、製作APP查詢學校目前溫溼度、下雨狀況以及租借雨傘情形。

本研究以探討表面修飾奈米材料和摻雜金屬對銅電極催化水電解的效能為主軸。先在銅電極表面合成溴化亞銅（CuBr），接著將電極浸泡於金屬溶液中，並進行水電解效能測試。透過改變電化學合成CuBr材料的時間和浸泡第二種金屬的濃度及時間，來探討電極電解水產氫和氧的能力。發現，合成CuBr的時間增加，電極在產氫及產氧效能也隨之增加，而在改變浸泡濃度中，浸泡濃度越高，產氫及產氧效能也隨之增加。研究最終在產氫及氧兩端電極的效能相較於銅，皆有明顯的優化，顯示了表面CuBr奈米材料和錳金屬摻雜對優化銅箔電極催化能力的重要性，期許能減少能源消耗，達到環保的目的。

本研究以鑽孔機操作情境做為機具操作安全智動化系統開端，進而跟上改善職業災害問題顯學，其內容包括建立操作情境、即時辨識、顯示警告與緊急處理。 操作情境包含休息、工作、發問與暈倒共四種情境模式，以坐姿、坐姿舉半手、坐姿舉手、站姿、站姿舉手與躺姿六種姿勢為表示，並依其情境來探討正常姿勢與異常姿勢。前端伺服器之OpenPose為人體姿勢偵測工具，並利用 幾何運算與自行開發程式來定義與勢辨識各類姿勢。當異常姿勢發生時，後端伺服器將即時接收前端伺服器之姿勢代碼與判斷顯示，進行控制硬體之警示裝置與切斷電源系統，所以此研究為多人即時機具操作安全之智動化系統，而後將以此研究基礎做為各類危險機具操作應用研究。

投出讓人打不到的變化球，是身為投手最大的夢想。但礙於個人身體素質。其實只有很少的人有辦法投出超過五種不同的變化球。而瓶蓋棒球幫我們達成了這個心願。為了精準控制瓶蓋的各種飛行軌跡。我們設計了一款可以多維度調整的多軌跡飛行模擬器。藉由不同的參數設定。可以討論各種參數對於瓶蓋飛行軌跡的影響。且本實驗所設計的軌跡模擬器，亦相當合適作為流體力學單元中觀念的展示。