智慧生活
| 名次 | 作品名稱 | 作品簡介 | 連結 |
|---|---|---|---|
 | 體感釣魚遊戲 | 垂釣是長久以來國人愛好的正當休閒活動，由於時間與場地限制，喜好此項活動的民眾在無法垂釣的時間只能以電腦遊戲取代。然而即便是百貨公司與遊樂場內特製之釣魚機台，能夠將釣線拉扯或是簡單震動模擬釣魚的情境，還是無法模擬出釣魚的真實感。因此本作品設計一套具高擬真性之體感釣魚遊戲機，以樹梅派嵌入式系統為核心，其包含姿態感測釣魚竿、釣線拉力感測、模擬魚類移動機械裝置、視覺化遊戲介面。釣魚竿內加速度計可感測釣竿揮動方向，使得釣竿的行為與遊戲介面同步。只需使用市售之釣竿及捲線器，再使用多組步進馬達所連結之機械結構來模擬魚的動向及上鉤時的拉扯感。釣魚模擬裝置上之應變規可即時偵測釣線當前拉力值，並在遊戲中判斷玩家是否施力過大導致斷線或釣線過鬆使魚逃脫。視覺化遊戲介面以Python程式語言進行開發，其中包含遊戲視窗、背景、拉力條、魚並且同步顯示至螢幕上。本作品也可以編輯嵌入式系統軟體腳本模擬多種魚類反應行為，讓使用者可輕鬆在家體驗真實釣魚的感受。 | Link |
 | 應用於智慧電網之電動車驅動系統 | 為因應近年來興起的廢核及空汙議題，政府封存核四廠，並減少火力電廠的碳排量配額，導致電力系統備轉容量不足，無法因應緊急狀況。例如：2017年8月15日，在備轉容量率僅6.86%之下，台中大潭電廠發電機組又因故跳停，電力系統在沒有足夠備轉容量的情況下，為避免全面崩潰緊急卸載，導致全台分區限電。
我國限電警報多發生於夏季正午，但電力系統運轉淨尖峰能力，需以瞬間尖峰負載設計。基於經濟因素考量，不可把一年中最高的瞬間尖峰負載作為基準，這將導致離峰時發電容量閒置。而每日正午處於用電尖峰時，太陽能的發電量最高，因此，興建太陽能發電廠，並以風力及潮汐等綠電輔助，似乎為一個可行的解決方案。但這些能源屬於間歇性能源，具有不穩定性，若作為基載電力將導致電力系統穩健度下降。 為此本團隊以磁阻馬達繞組及其驅動電路為基礎，在「不新增任何元件」的前題下發展「不需額外的充/放電裝置」，僅需「一般的家用插座」即可實現電動車蓄電池充放電功能的「應用於智慧電網之電動車驅動系統」，透過控制屏蔽部分功率開關即可將用於磁阻馬達驅動的「非對稱半橋轉換器」拓樸為用於智慧電網併網充/放電的「雙升壓全橋功因校正轉換器」，集「馬達驅動」、「智慧電網併網充電」及「智慧電網併網放電」功能為一體，可以較低廉的成本吸引車廠、電動車充電設備建置商及車主導入本技術。系統融合「車輛到電網(Vehicle to Grid)」技術，運用電動車蓄電池在電網「尖峰負載」時釋放能量，做為能源緩衝；並以「電網到車輛(Grid to Vehicle)」技術，在「離峰時段」為蓄電池充電，具有削峰填谷之智慧電網功能。 搭載「應用於智慧電網之電動車驅動系統」的電動車基於Xilinx Spartan-3 FPGA晶片以硬體描述語言Verilog開發的數位控制演算法，搭配周邊感測及回授電路(編碼器、霍爾元件、交/直電壓及電流感測器)，FPGA將計算之脈衝寬度調變(PWM)訊號傳輸至「隔離型功率開關驅動電路」，實現對「整合電池充/放電多合一功能之智慧型電動車驅動器」的閉迴路控制，以操控「四相8/6極切換式磁阻馬達」。為降低系統使用難度，利用NI LabVIEW設計友善且智能的智慧型電動車控制人機介面，並透過藍牙無線通訊連結FPGA，以即時動畫反饋系統狀態提升人機交互性，同時為保障用戶個人資料安全，設有RFID身分識別模組使用48位元金鑰加密。 | Link |
| 智慧車流追蹤系統 | 目前AI智慧辨識技術無「在地化」，在智慧辨識技術開發上，目前通用的演算法(即使利用YOLO、SDD等方法)，在low power的GPU晶片上執行，皆有FPS(frames per second)過低之問題，我們必須發展自己的高效能AI程式，提出新運算架構(如善用多重執行緒之新平行運算方法)或新學習法則等，改善執行速度與準確度，進而能在此low power的GPU晶片上執行即時辨識。
本系統除了在low power的環境下可即時運行，更達到智慧辨識技術接受更大的輸入影像解析度，更小的偵測目標物件，更斜角的影像辨識，並將此智慧辨識技術應用於處理壅塞交通環境的疏通與導流。 智慧車流追蹤系統，使用深度學習技術，辨識出各種車型，包含摩托車，依據不同路口車流量，精準的計算左右轉和直行之車輛數，以了解實際路口堵塞情形，最後結合號誌燈，使其能透過真實交通情況自動轉換燈號，讓交通順暢且減少人力耗費，而本系統主要三種功能為，一、偵測物件，二、車輛追蹤，三、車流計算。 核心技術為輕量化與小物件偵測良好之辨識系統，可依照想辨識之物件，更改欲辨識之目標，例如:車牌或船號等等皆可，而智慧車流追蹤系統可結合交通號誌燈，透過AI影像辨識得知實際車流資訊，並依據不同路口車流量，精準的計算車流量，使其能依據真實交通情況自動轉換燈號，讓交通順暢且減少人力耗費。 本系統特色為輕量化神經網路接受更大的輸入影像解析度，更小的偵測目標物件，更斜角的影像辨識，且在嵌入式系統或low power的GPU晶片上可即時運行。 | Link |
 | 穴道定位與透過機械手臂穴道按摩 | 穴位按摩在中國有多年的發展歷史，是中國傳統醫學中獨特的治療方法之一，穴位推拿及按摩之所以能在民間發展迅速，相當大的原因在於穴道的推拿及按摩都相當簡易及安全，而傳統中醫文獻記載及超過一千篇以上的獨立科學研究結果，皆驗證穴位按摩的有效性；行政院衛福部也允許護理人員能獨立使用穴位按摩解決病人的問題，近年來常被運用於輔助西醫治療，藉以緩解身體疾病症狀。
✧大部分的民眾不知道按摩何種穴道對特定的疾病有舒緩的效果。 ✧未受過專業中醫訓練的民眾不知道穴道正確的所在位置。 ✔我們的作品運用電腦視覺的技術定位穴道點，並透過按摩機器手臂幫助一般民眾按摩達到舒緩症狀的效果。 作品為實作一個中醫理論為基礎的穴道按摩機器手臂，作品中整合多項的技術：結合聊天機器人（ChatBot）的中醫問診系統及以大資料分析的中醫辨證系統，將中醫診斷結果導入至穴道定位系統，並驅動機械手臂進行按摩。 應用範圍: ✧取代藥物使用、減少藥物使用 穴位按摩是以中醫理論為基礎的保健按摩，其穴位按摩滲透力強，經科學研究證實，在沒有藥物使用的情況下透過按摩特定的穴位能有效替患者舒緩症狀。 穴位按摩是非侵入性的且成本相對的便宜，因為它的療效來自人體的自癒力，所以不會有任何的副作用。 ✧針對症狀 ➔失眠: 根據調查，全球失眠盛行率約26.8%，美國失眠的盛行率32%，台灣地區失眠盛行率約為28%，亦即平均約每三人就有一人有失眠症狀。 ➔偏頭痛: 全球有十億人口(占全球人口15%)因過度疲勞與壓力的累積飽受偏頭痛的困擾，偏頭痛則是產生醫療費用和造成勞動力損失的一個重要原因。 ➔經痛: 牛津大學婦科專家經研究顯示發現全球有高達70%的女性飽受經痛之苦;據英國醫學權威調查機構研究報告指出，經痛時常影響女性的工作出缺勤，當經痛症狀發生時導致無法工作。 | Link |
| 智慧起跑架 | 田徑一直是國小、國中、高中、一直到大專院校學生的重要體育活動之一，而在田徑競速的過程中，起跑的品質更是很大程度決定了成績表現的好壞。目前在基層教育現場，起跑的訓練主要是依賴教練的經驗，並未使用任何科學儀器做更有效率的訓練。為改善現況，本作品以科學化方式提供選手起跑時的客觀數據，指出選手個人的優缺點，讓教練在訓練現場即時判斷選手左右腳平衡、反應力、流暢度及爆發力等，並針對弱點加強，避免無效訓練或是讓選手受傷的可能。使用本作品時，選手身上無需穿戴任何額外裝置，起跑架的使用方式也與原來相同，這可以讓選手在訓練與參賽時的經驗保持一致。
在經過國小以及大專田徑選手的實測過後，除了受測選手對於其左右腳肌力差異大感到意外之外，我們也觀察到小學以及大學這二個不同年齡層田徑選手的有趣差異，這些實務應用的發現證實了本作品有高度的實用性，以及廣大的市場潛力，由於本作品的實作成本 低廉，因此可以被大規模使用在基層教育訓練現場，提供科學化訓練。 | Link |
| 椅脊棒 | 因應現今工作型態改變，上班族群常因忙碌而長時間久坐於辦公室中，不僅時常忽略定時舒展筋骨的重要性，甚至因為一時的方便性而未注意自身的坐姿是否正確，長期累積下來，導致衍生出許多身體各方面的疾病，諸如肩頸背部痠痛、血液循環不良、下半身肌肉退化等，尤以脊椎方面的問題最為嚴重，正確的坐姿儼然是一項值得重視的議題，加上近日健康意識抬頭，因此本團隊希望藉由椅墊的壓力感測器，偵測使用者坐下的壓力分佈範圍來適當調整椅背，讓使用者不管在任何坐姿下，予以脊椎適洽的支撐，免除一再手動調整座椅的麻煩。另外研究顯示，長期久坐不僅會造成血液循環差勁，甚至會引發心血管疾病、下肢肌肉退化、椎間盤受損等病痛纏身。為減少使用者久坐的時間，當偵測到壓力訊號持續超過設定時間，系統將會判定使用者久坐，同時觸發裝置於控制板上的蜂鳴器，發出聲響達到提醒的目的。最後，系統整合所有資訊並呈現於手機應用程式中，讓使用者能夠針對坐椅狀況，進行完整的檢視並調整，以期幫助使用者輕鬆自在的維護自身脊椎健康。 | Link |
 | 智慧嬰兒車 | 我們的作品是，智慧化嬰兒車，主要是針對傳統嬰兒車做了幾點改善。 首先，是針對道路不平容易造成傾斜做改善，我們針對這點做了一套感測平衡裝置，我們以「Arduino」、「伺服馬達」、「三軸感測模組」做為嬰兒車的感測平衡裝置的中心，當嬰兒車推在崎嶇不平的路上，系統感測到車身傾斜時會將數據回傳，並推動伺服馬達使嬰兒車車體保持平衡，讓嬰兒不因車身傾斜而滑落或摔落，更加安全且舒適。 第二，容易從坡度落差大的路面上滑落，我們針對這點也做了一套安全煞車裝置，我們以「電磁鎖」、「電容式觸摸感測器」為安全煞車裝置，當嬰兒車推在坡度落差大的路面上，有時候可能家長會因聊天或分心使雙手不小心放開手把，而導致嬰兒車滑落而發生不可彌補的憾事，所以我們使用電容式觸摸感測器纏繞在手把上，當電容式觸摸感測器感測到雙手離開手把時，就會驅動電磁鎖鎖住輪胎使嬰兒車不會滑落更安全。 最後，我們以嬰兒為出發點考量嬰兒的舒適度，我們在內部加裝溫度感測器，隨時感測溫度讓家長更容易掌握小孩的情況，也讓小孩更舒適，並在嬰兒車兩個手把之間加裝lcd將各項數值及狀態顯示在lcd上，讓使用者更容易掌握系統內部的情況，也讓整個系統更穩定更安全。 | Link |
| 防止沉迷遊戲和過勞之滑鼠 | 本作品防止遊戲沉迷和過勞之滑鼠的最主要功能是＜孩童模式＞和＜血氧測量模式＞並和＜手機APP＞做結合，孩童模式是針對家中有三歲到十歲之孩童，沉迷於網路遊戲並且沒有休息進而造成視力下降，其使用方式非常簡單，家長只需利用手機設定使用時間和休息時間就可開始使用，當滑鼠超過使用時間時滑鼠會產生延遲現象，若孩童繼續使用滑鼠將會切斷光學感測器此時滑鼠將停止功能。
根據國民健康署統計資料顯示，針對學齡前幼童至中小學學生視力不良統計，發現孩童視力不良比例逐年升高，近視發病年紀越小，近視度數增加越快，日後成為高度近視機會大增，可能引發視網膜剝離等多種併發症，是國內失明主要原因。追根究柢主要造成孩童近視的主要原因就是電腦等3C產品隨著時代的日新月異，手機、電腦、平板，已經是人手一機的盛況，所以從小養成規律的生活作息以及使用電子產品每30分鐘休息10分鐘的好習慣，並且利用休息時間多遠望窗外有利於放鬆眼部肌肉,促進眼部血液循環。 | Link |
| 智慧窗簾 | 科技的技術發展使人們物質生活的需求逐漸提高，傳統式需要在窗簾旁手動調整，假如開合調整不善，無法維持室內環境的舒適度，藉由智慧窗簾軟硬結合的方式，能以智慧化的對環境數值，進而做出適當的改善。本系統透過光照與溫度為主要的數據，自動調節室內溫度與光照度的自動化窗簾，並結合資料上傳提供使用者遠端的監控家中與公司的環境狀況，以手動或自動的方式，對多個窗簾進行遠端的適當調整。以智慧化的方式，提供使用者，管控合適的光照度溫度，監控辦公環境數值，進行適當的措施進行改善，達到智慧化的管理與市場的競爭力。
智慧窗簾藉由光感測器所接收到的光強度數據進而判斷窗簾的開關程度，以溫度感測器，檢測室內溫度來判斷室內需要日照調整，維持室內環境舒適度，藉由Wi-Fi傳數值，以行動裝置查看感測數值，能夠讓使用者便利的使用智慧窗簾，快速瞭解家中環境與安全性，落實智慧裝置的開發。 辦公大樓工廠之窗簾調控:以智慧化的方式，提供工作人員，上班時工作進行合適的光照度，監控辦公環境數值，進行適當的措施進行改善。 | Link |
| 疲勞駕駛警示系統 | 全球因疲勞駕駛所造成的車禍處處可見，美國每年因疲勞駕駛所造成的車禍共有33萬件，為解決此問題，本團隊已研發「疲勞駕駛警示系統」，為一組基於穿戴式智慧眼鏡所發展而成之瞌睡疲勞偵測裝置(Drowsiness Fatigue Detection,DFD)，由穿戴式智慧眼鏡及車用資訊娛樂系統所組成，透過行車診斷閘道器橋接器做為與車輛溝通之橋梁，以及可供使用者查詢及管理之雲端管理平台。在穿戴式智慧眼鏡上，係利用紅外線之反射量，判斷眼睛開闔情形，觀察使用者眨眼的頻率，以此作為疲勞瞌睡的判斷依據，因此本團隊使用自行製作的850nm帶通式紅外線接收器，與市面上一般的紅外線接收器相比，帶通式紅外線接收器更加適合利用在低功耗、輕量及穿戴式裝置上，同時帶通式紅外線接收器也有更好的抗雜訊能力，將周圍的環境光影響降至最低，有效的提升判斷的準確性，透過本系統，可即時偵測到駕駛疲勞瞌睡之情形，立即發出警示喚醒駕駛人，並控制後車燈閃爍，警告後方來車，同時透過低成本、低功耗及高品質的Sigfox傳輸將駕駛人資訊上傳到雲端管理平台儲存，方便日後使用者查詢及管理，透過本專題「疲勞駕駛警示系統」以提高道路安全。 | Link |
| 方便找 | 隨著國際間經濟與貿易在近年產生重大的變化，新的行銷概念幾乎打破了傳統的營銷模式，網路購物正是破壞式行銷概念下最具代表性的例子，其中以無人化更為衝擊產業結構。以前消費者要購買物品時，往往需要出門到店面購買，十分的耗時與不方便，但隨著網路購物的盛行，消費者現在只需要透過網路找尋想要的物品後，按下購買鍵，幾天後商品就會直接送到指定的目的地，可以說是非常的方便，這也代表著，物流倉儲作業也會變得十分的重要，在一個龐大的倉庫裡，要如何快速地找到存放物品的位置？於是我們開發了一套空間定位系統，當物品的品項很多時，工作人員不必靠自己一個一個找目標物在哪裡，這套系統只需要像安裝冷氣一樣一開始安裝時設定好空間位置即可，接著利用手機的APP按下想找的物品，此系統就會利用設定值與內部程式運算驅動馬達轉向進而指到目標物的位置，到達指定點後雷射光開啟讓使用者一目了然，現今許多物流倉儲逐漸朝向無人化，所以我們想利用小型定位系統讓使用者可以更快找到目標，也讓工作人員能夠更加明瞭、減輕負擔。 | Link |
| 門停若視 | 現代人生活繁忙，不管是勤於學習的學生或是忙於工作的上班族，總是早出晚歸，早起成為大多數人的困擾。然而市面上的鬧鐘產品，無法有效督促並判斷使用者是否清醒起身；此外，在季節交替時，人們常常忽略天氣狀況，或因為室內外溫差，造成穿著無法因應外界溫度；市面上亦無產品在不窺探隱私的情況下，得知使用者衣著的薄厚，更無法搭配天氣資訊，進而給予穿衣建議；在居家安全方面，若有陌生人闖入家中，也無法立即得知，僅能於事後仰賴調閱監視錄影畫面，且須花費大筆時間，還會牽扯到隱私問題。因此本團隊開發了「門停若視」系統，以保障使用者的隱私為前提，採非監視錄影的方式，以Arduino UNO微控制器連結超音波測距模組以及紅外線感應模組，並將所測得的數值傳回系統以卷積類神經網路進行數據運算，達到身分辨識的效果。此外，本系統會偵測使用者於哪個房間休息，當到事先設定的時間時，加裝在該門上的鬧鈴便會響起，使用者須起身經過門框並確認身分後，方可關閉鬧鈴，家人也可藉由本系統得知使用者是否起床。透過加裝於大門一側的人體紅外線感應模組偵測其穿著，並結合氣象局當日預測天氣資訊，即時給予使用者穿著上的建議。此外，藉由超音波感測器搭配深度學習進行身分辨識，還能得知是否有陌生人進入家中。本團隊希望藉由此系統達到方便、即時且能有效降低意外發生的效果。 | Link |