全國中小學科展

臺灣

鋸見AI-木工教學訓練機具安全防護之研究

科技課程中木工機具的安全問題備受關注。本研究整合視覺語言模型與手掌辨識技術,即時分析操作時的手部姿態,以判斷危險程度,並可傳遞危險訊號至智慧插座,自動控制機具停機,減少意外發生。其中實驗照片測試集共396張,涵蓋12種手勢與3種環境亮度(750、500、300流明),透過不同提示詞(Prompt1~Prompt6)改善鋸見AI的分類效果。並且最佳模型(Prompt6)在危險手勢的正確率達99.3%,警戒手勢89.8%,安全手勢86.4%,表現高度準確性。此外,手掌距離辨識在500流明環境亮度下的誤差低於0.5公分,可作為系統後端危險狀況停機的重要輔助依據。在教學應用上,系統能即時辨識危險手勢並成功切斷電源,平均反應時間約為170~200毫秒,展現出即時防護的實用性與教學輔助潛力。

橡皮筋平行四連桿輔助設計程式開發與研究

平行四連桿機構廣泛應用於機械手臂中,若於桿件上加掛橡皮筋,可顯著降低轉動所需力矩,實現節能。然而,現有設計多依賴經驗與試錯法,缺乏系統化方法。本研究開發出高直觀性橡皮筋平行四連桿輔助設計程式,能提升機構設計效率與準確性。透過建立橡皮筋施加於連桿的數值分析力矩模型,並透過實驗數據對彈力常數進行非線性修正,提高模型有效性。同時,構建綜合指標以評估系統性能,並運用基因演算法搜尋最佳參數組合。實驗結果顯示,運用輔助設計程式尋找橡皮筋的最佳掛置點,能抵銷高達99%連桿所需做功,展現極高應用潛力。未來將納入轉動慣量與摩擦力,進一步提升模型現實性,並推廣至其他四連桿機構設計,為機械系統節能提供全面解決方案。

米粉圓舞曲-探討溫度、蛋白質和花青素對米麵包的影響

麩質中主要胺基酸為麩醯胺、脯胺酸和半胱胺酸,三者能提升麵團延展性、韌性與彈性。米粉中缺乏上述胺基酸,因此米糊缺乏上述特性。本研究的目的是依循「天然、健康、好口感」原則,探討米粉種類、不同水溫、添加蛋白質種類與含量、添加花青素(健康)對於米麵包特性(口感)的影響。研究結果顯示,添加雞蛋蛋白、奶粉(天然、健康)製作的米麵包鬆軟彈性佳,或以蓬萊米粉:糯米粉比例4:1、水溫70℃製作麵包品質也不錯。火龍果皮萃取液在烘烤後,抗氧化力會提升,這可增加果皮的實用性,符合「全果使用」的理念。本研究中的米麵包優點有1.推廣米農業. 2.避免麩質過敏. 3.添加花青素,增加抗氧化能力. 4.製作簡單,價格親民。

舒肥雞肉的奧秘:溫度與時間的完美平衡

近年來健康飲食越來越盛行,本實驗主要是想要探討若以舒肥法來煮雞胸肉是否可以在一般家庭裡就可以簡單烹煮,不一定需要買昂貴的舒肥機。實驗裡,我們以全聯就容易買到的雞胸肉和多數人家裡就有的電鍋來做舒肥雞胸肉,目的是為了求證舒肥機業者所說的「雞胸肉不能用電鍋煮熟」是否為真。依據我們所做的實驗結果,即使我們只以電鍋50℃熱水烹煮,加熱20分鐘即可除去絕大多數的生菌,加熱1.5小時以上即可煮熟雞肉,我們成功證實以電鍋搭配簡單溫度控制器即可以製作美味的舒肥雞肉,達到與舒肥機一樣的效果。

「羽」你同行–基於多模態深度學習與大語言模型的手機端羽毛球姿態矯正系統

隨著台灣在奧運羽球雙打再奪金牌後,更多台灣人想嘗試這項運動。為提升新手學習效率,本研究旨在開發一套幫助新手透過手機進行姿勢矯正的軟體。首先,本研究選擇BlazePose模型當作人體姿態辨識模型,並訓練MLP、KNN及YOLO等姿勢分類器。其中,KNN分類器在影片姿勢分類表現最佳,準確率達94.80%。此外,本研究設計Ball In Ball Out流程可偵測羽球並自動剪輯單一打擊片段,準確率為95.89%。經上述多模態資料分析後,再檢查常見錯誤姿勢及比對專家姿勢差異,最終LLM給予使用者姿勢錯誤矯正建議。羽球專家對姿勢矯正建議的平均認同百分比達82.40%,羽球新手達81.16%。

隨機生成數列的長度探討

一個籤筒中有編號為1,2,3,…,𝑛的𝑛的支籤,每抽出一支籤,將其編號寫在紙上,形成一個數列。數列只能向左右兩端添加項,不能從中插入;若無法插入,則操作結束。本研究探討此隨機生成數列的長度期望值的。數列添添加項的向向為為單向向與「單向向與,又添生成原理為為單嚴格遞增減與「的單嚴嚴格遞增減與。過組組計算與「勒展展式,,本研究成證明明: 𝑛趨近無窮大時,向、向向數列的長度為別會趨近𝑒−1「1/2(𝑒2−1)。此外,本研究針對隨機生成數列的單子列與進行延伸探討,發現了向向子列數「Eulerian Number的對應關係,且明明出發現𝑛 籤任意排列時,子列的期望組數為𝑛+1/2的;當𝑛趨近無窮大時,向向子列的長度期望值為2。

機器人的華爾滋—轉動角度的變化與組合對封閉圖形特性之探討

本研究的概念來自於110學年度學測數學的選填題,我們先固定原題的部分變因,探討單一方向並改變單一旋轉角度對圖形特性的影響,並試著求出角數、路徑長、面積等通式;接著嘗試多增加一個旋轉角度形成不同旋轉角度組合和不同方向的旋轉角度組合對圖形特性的影響;最後還試著改變移動距離,找出兩種移動距離組合在旋轉一圈內形成封閉圖形的特性。我們發現一圈內相同旋轉角度組合依規則分割和填補,會形成面積有固定比例的正多邊形;一圈內不論順、逆時針旋轉角度組合,周長和面積公式皆相同;兩圈以上的順、逆時針旋轉角度組合皆會產生多種類型,需要針對各類型分開考慮。

心心相連—探討五線繪製三角形的性質

本研究使用幾何繪圖軟體,利用五條直線繪製至少三個三角形,進而探討這些三角形的相似、全等、五心與內部結構,分析其中存在的數學規律或幾何性質,主要探討為三角形的五心共線和重疊問題。本研究發現,五條直線有一定規則才能繪製出三到五個三角形,且特定畫法的三個相似直角三角形的外心會共線、四個相似或全等三角形的垂心會重疊、三到五個相似或全等三角形的旁心皆會共線或重疊。

燒出光彩炫麗的藝術品

本研究以金屬「燒箔」技術為主軸,探討在不同硫化、加熱條件與時間下金屬表面產生的色彩變化。研究分為兩階段進行:第一階段以銅箔、鋁箔、銀箔為材料,調整硫磺皂濃度、加熱時間與溫度等變因,透過RGB數值與色階圖進行分析;第二階段則排除硫化變因,改以加厚銅幣並使用控溫加熱板,聚焦探討材料厚度與熱控精準度對色彩穩定性的影響。結果顯示,厚銅材具備更佳的熱傳導與結構穩定性,可呈現連續、可預測的漸層色階。研究建構「燒箔藝術色階設計參考表」,整理超過二十種代表性色彩及其對應條件,提升燒箔創作的可控性與應用價值。本研究不僅實現燒箔技術的科學化與系統化,也為藝術創作與教育應用建立實證基礎,展現藝術與科學整合的可能性。

攜帶型高效率氫能離子能雙輸出埠電力裝置 Dual-ports high hydrogen and ionic conversion efficient power generator

本研究以空氣為催化劑,降低KOH在水中解離成K+及OH- 的解離能,大幅提升KOH在水中解離的效率,配合以鋁板為電極,還原H2O及OH-,釋出氫氣H2。這還原反應過程同時輸出K+及H2為電力能源。利用解離出的K+組裝成鉀離子電池,同時以解離出的氫氣運作燃料電池,組成雙輸出埠電力裝置。本雙輸出埠電力裝置,可以分別利用KOH濃度及或空氣輸入量,來調控輸出功率。KOH濃度增加或空氣輸入量增加,均可提高兩輸出埠的功率。測試時採用KOH濃度為5M,輸出電壓達0.19 mV,電流達0.166 mA。採用摻雜0.3%鉍的鋁為電極板,提升輸出電壓達0.67 mV,電流達0.199 mA。在鉀離子電池2MKOH水溶液中串聯4組電極板,電壓提升至2.9 V,電流達5A,並能成功點亮LED燈及驅動市售燃料電池。再經電路板穩壓後,電壓從2.9 V提升至5 V,適合USB充電,顯示出其作為無碳排放電力能源。