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健康小幫手 – 空氣檢測專題

一、目的與應用

空氣汙染日益嚴重,自己製作一個簡單的空氣檢測,應該是很不錯的體驗,在生活中也可以隨時關注目前的空氣品質,以便採取防護措施,如上戴口罩等等,以下將介紹懸浮微粒感測器,主要利用紅外線與光電晶體,以對角的布置方式造成光線折射,來檢測空氣中的懸浮微粒濃度,而通常用於檢測煙霧這類非常微小的顆粒是特別有效,並常應用與空氣清淨機、空調等設備。另外在長時間的監測,可能需要記錄當下的時間,所以加上DS3234時間計時器,這是一款低成本、高精度的計時器,包含一個溫度補償的石英震盪器和晶片。可以輔助arduino沒有時間計時的缺點,將資料附上時間,增加資料紀錄的完整性。

二、相關零件

  • MCC0002 (Arduino 控制器),數量 : 1
  • SSO0108 (pm2.5 空氣品質感測器), 數量 : 1
  • SSO0034 (RTC – DS3234計時器晶片), 數量 : 1
  • DTR0046 (麵包板), 數量 : 1

三、簡述

1. 空氣品質感測器感測現在的微粒濃度。

2. Arduino控制器向DS3234計時器詢問目前的時間。

3. 將資料結合送回電腦,可以透過Serial Monitor來顯示。

4. 電路圖如下

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5. 另外可以使用stampDAQ來將資料轉換成圖表。

 

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物聯網應用:智慧果園驅猴預警與雲端監控系統

一、相關產業

農場、果園、安全監控、環安、雲端物聯網

二、相關零件

三、簡述

  獼猴對農作物的侵害早已經是許多農場與農夫的噩夢,政府目前對猴子仍採取保護的措施,不得撲殺與捕捉,猴子又是行動靈敏與聰明的動物,對農作的破壞都造成難以估計的損失。本案建立的驅猴預警系統包括 雷射光牆感測器模組、警報器模組、訊息通報模組、機架及其他零組件等四部分,當猴群靠近時切斷雷射光訊號,觸發警報器,並發送email給農夫以達到驅猴與通知的效果,以降低農損。另外,使用雲端物連網的Arduino套件,將果園的土壤濕度與雨滴偵測的訊號,直接上傳google 雲端文件excel (試算表)中,呈現歷史記錄與圖表。

  它具有以下幾種特色:

  • 雲端物連網對農場的環境監控
  • 戶外障礙物自動迴避機制
  • 太陽能充電
  • Wifi 結合 zigbee的區域無線防護網
  • 資料自動上傳雲端資料庫
  • Arduino簡訊發送與email發送

四、功能簡介

  • 利用紅外線光柵(見產品連結)將農場防護範圍,架設與配置說明如下圖。 
    • 白色虛線 : 利用光柵圍起來的隱型防護網
    • 黃色(sensor node) : 由 zigbee,Arduino所組成的感應器結點,負責發送號給紅色控制點
    • 紅色(coordinater) : 由Arduino YUN與zigbee所組成的感應器結點,負責GSM簡訊發報、wifi雲端資料上傳、嚇阻與音播放

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  •  雲端資料上傳的設備規劃如下架構

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物聯網應用:智慧米倉監控與雲端物聯網系統

一、相關產業

農場、果園、安全監控、環安、雲端物聯網

二、相關零件

三、簡述

  米倉與其他農作儲藏空間,都需要24 hr對環境溫溼度或安全保護等事項進行監控,本系統期在發展一套可以讓管理者經由遠端自動接獲通知或是由遠端監看系統傳回的資訊,即時掌握儲藏區的各種狀況。

  它具有以下幾種特色:

  • 雲端物連網對農場的環境監控
  • Wifi 結合 zigbee的區域無線防護網
  • 資料自動上傳雲端資料庫
  • 視訊串流,可以利用跨平台的網頁介面監看現場狀況
  • Arduino簡訊發送與email發送

四、功能簡介

  • 利用紅外線光柵(見產品連結)將農場防護範圍,架設與配置說明如下圖。 
    • 白色虛線 : 利用光柵圍起來的隱型防護網
    • 黃色(sensor node) : 由 zigbee,Arduino所組成的感應器結點,負責發送號給紅色控制點
    • 紅色(coordinater) : 由Arduino YUN與zigbee所組成的感應器結點,負責GSM簡訊發報、wifi雲端資料上傳、嚇阻與音播放

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  •  雲端資料上傳的設備規劃如下架構

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晶圓車運送監測與回廠自動雲端上傳資料

一、相關產業

半導體、物流業、安全監控、環安、雲端物聯網

二、相關零件

三、簡述

晶圓廠在利用廠內或廠外的搬送車搬運產品時,若是經過震動或撞擊,很容易造成產品的品質問題。本方案是藉由Arduino YUN的快速連網與wifi功能,在搬運車上設計震動檢知器,並將震動隨時記錄下來。當車子回到廠區時,可以自動將資料上傳雲端硬碟或資料庫。
它具有以下幾種特色:

  • 雲端物連網對工廠的環境監控
  • 戶外障礙物自動迴避機制
  • 太陽能充電
  • Wifi 結合 zigbee的區域無線網
  • 資料自動上傳雲端資料庫
  • Arduino簡訊發送與email發送

四、功能簡介

  •  架設與配置說明如下圖。
    • 白色虛線 : 佈設震動檢知器的相對位置
    • 黃色(sensor node) : 由 zigbee,Arduino與震動檢知器所組成的感應器結點,負責發送號給紅色控制點
    • 紅色(coordinater) : 由Arduino YUN與zigbee所組成的感應器結點,負責GSM簡訊發報、wifi雲端資料上傳、off-line記錄在隨身碟中

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  •  雲端資料上傳的設備規劃如下架構

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互動式機械手臂 Interactive arm robot

一、相關產業

互動科技、機械手臂、遠端監控、人機介面

二、相關零件

三、簡述

我們對此案的創意構想源自於互動與科技的結合,我們在花博未來館裡面看到許多創意的想法,是將科技與互動藝術的元素互相結合,結果不但可以讓科技的效果發揮得淋漓盡致,也同時讓參與的來賓觀眾沉浸在充滿未來與科幻的夢境效果,讓觀眾有身臨其境並且留下難忘的回憶。
根據以上的經驗,我們提案將原先只是固定在原處,並且重覆進行同樣的動作的機械手臂,賦予每個來賓能親身體驗的創意,並增添互動的功能,讓觀眾能更拉近與展品的距離。

  • 首先,我們在展示機櫃的前方安裝一個紅外線或超音波的感測器,當有來賓聚集在展櫃前方時,感知器會啟動機械手臂的”歡迎動作”,並開啟語音發話功能,此時可以讓周遭的來賓第一眼就觀賞到我們的手臂。
  • 接著,我們利用機械手臂的運動功能,設計一段”機械手臂的舞蹈”,可以讓來賓在目光注視本展品後,隨即來一段放鬆的舞蹈曲目,並且搭配多關節機械手臂的機構與運動的特性,我們特地設計一段機械舞,充分展現機械的力與美的結合,再配合音樂的律動,讓生硬的機械結構,瞬間變成柔美與旋律的運動象徵。
  • 我們在互動方面,也另外增添一個新功能,就是結合目前平板電腦與智慧型手機的自動手寫辨識的輸入功能。只要觀眾在展櫃前方的觸控螢幕上,用手寫下中文字,我們的機械手臂,便會將該中文字寫在前方的觸控螢幕上。特別是,這個功能可以讓大朋友與小朋友都可以嘗試,當辨識完成後,更可以看見手臂一筆一畫的將文字寫出來。

以上的創意構想,可以讓工廠專用的機械手臂,不再是一個讓人刻板與單調的自動控制機械產品,它可以替人類帶來生產製造上的服務也可以帶給人們趣味與美好記憶。

四、規格與設計圖

機械手臂的工程三視圖(單位 : mm)

電容筆握持機構

機械手臂各種運動角度的示意圖

展示機櫃

系統電力配置

  1. PC共有兩台,每台PC的電都可以經由UPS電力供應,當展場每天上午 8:00送電後,我們的PC會內定”自動開機時間”在 AM8:30,也就是說,當AM8:30,PC(1)與PC(2)就會自動開機。
  2. 反之,關機的動作,會在展場每天下午5:00關閉總電源後,兩台電腦會藉由UPS的”自動斷電”功能,執行安全的關機作業。

五、相關機構與展品規格、功能、設計說明

5-1. 互動感應裝置

使用超音波感測器,主要功能是可以感應正前方是否有物體接近;(貼上感應/距離圖)感應距離設定在前方l米的位置,當有人靠近時,手臂開始一段舞蹈動作,此舞蹈動是以手臂5個關節的自由度去運轉,預計編排10~15秒的律動,也可以控制固定在手臂上的LED發出不同顏色,增加吸引力。在展示空間安全範圍內我們放入前,後,左,右,上,下,中等空間運動,配合慢歌輕快的曲目,當舞蹈完成後,手寫觸控螢幕方可輸入辨識文字。當文字辨識出來後,機械手臂會收到命令,並執行寫字的動作。

5-2. 機械手臂單元

手臂會根據辨識文字的結果,最慢在2分鐘內完成一個文字。機械手臂寫完後都會回到待機位置,期間寫文字的新命令並不會接受,必須等到手臂確實寫完後才會執行。當前方超音波不再偵測到物體時,手臂就會停止。

5-3. 觀眾的觸碰螢幕單元

7”手寫處控螢幕,採用最新的平板電腦,並安裝本公司自行開發的手寫辨識軟體,可以自動辨識來賓手寫的文字。當手寫辨識不清楚或無法辨識時,也會出現提示訊息要求觀眾再寫一次。

5-4. 互動式手臂觀眾操作流程圖

觀眾操作流程

六、影片展示

七、參考資料

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智慧生活:老人照護與福祉

一、相關產業

健身、休閒、智慧生活

二、相關零件

 

三、簡述

這是由飆機器人自行開發與設計的,在智慧生活的方向下,老人福祉與照護是一大課題,本產品整合無線通訊與感測器的應用,並與老人在戶外與室內會需要的功能來開發。

具有以下功能 :

  • Wifi 無線網路遠端控制
  • 老人跌倒預防與警告裝置
  • 事件警告發出簡訊
  • GPS戶外軌跡定位與追蹤
  • Arduino與Zigbee無線感測網路結合
  • 提供完整的教學設備包括現場架設與教育訓練

 

四、功能簡介

利用加速度計偵測老人傾倒、zigbee室內無線通訊、整合警報發送。GPS全球衛星定位系統已經很普遍應用在各種導航或道路指引方面。我們也來利用BASIC Stamp所提供的便利特性, 結合最新流行的Google&trade Earth, 將自製的GPS行動記錄裝置 (不需要攜帶電腦喔 ! )帶在身上, 隨身記下你所走的位置與座標, 並且利用KML語法, 在衛星地圖上顯示你的移動路線。

室內架構

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室外架構

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相關影片

Google earth 設定步驟

BASIC Stamp裝置安裝說明

利用Google maps上傳經緯度KML檔

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