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    香港學生製 腦波電動輪椅

    kaWing
    kaWing
    從事科技教育報導逾十年,見證香港電子學習及STEM的興起和轉變,近期關注AI及特殊教育。

    PS5 遙控器 直接連 Netflix YouTube Spotify Disney+ 多個串流平台

    PlayStation 5 主機將於 11 月 19 日推出,隨之而來的有周邊設備,其中之一是遙控器。過往不少人也會把 PlayStation 當作為播放平台,而現時會將流行的內容全連結主機中。昨日 PlayStation.Blog 就公佈,遙控器將支援多項熱門數碼媒體內容。

    科學角度討論 全人教育發展

    昨日香港懸掛八號風球,但隨疫情期間新常態形成,《 2020 全人發展論壇 ── 從情緒支援及教育科技講起 》如期改在網上舉行,當中數位參與研討者能真實講解香港教育所面對的複雜現況,雖然此論壇不是政策公告,但值得熱心理解教育的相關人士聆聽和參與,從而對未來有更整體和清晰的觀感。

    Facebook 明禁「勸阻接種疫苗廣告」

    觀感和取態是兩面刀,一直鮮有立場的 Facebook 早前公佈政策,明確訂定將禁止「勸阻接種疫苗廣告」。另一方面,所有接種廣告需獲得授權及提供付款人資料。此項活動將率先在美國執行,並預計會推廣至全球。

    自教育局推動STEM發展以來,各校經過摸著石頭過河的狀態後,今年漸見各校百花盛放,有些學校傾向集中培育學生擁有廿一世紀技能。另一方面,有些學校緊貼現時的科技趨勢,加入人工智能的課題,更有些學校讓學生接觸彷彿遙不可及的腦電波。今期邀請了佛教覺光法師中學師生,嘗試運用腦電波設計新產品貢獻社會。

    佛教覺光法師中學副校長梁國豪(下稱梁Sir) 主要負責學校的STEM發展,最初他們與大部分學校一樣,從組裝機械人及編程開始,將其中的工程邏輯及運算思維放入課程之中, 發展至一段時間,再把STEM的理念加到科技與設計科以及視覺藝術科,例如讓學生們用木板自製筆筒後,設計筆筒的圖案再用雷射雕刻機製作。目前計劃將成本計算等銷售程序加到STEM相關課程中。該校的STEM展現了科技的拓展力,當梁Sir計劃再發展新一項計劃時,有同學就自發參加,期望能協助研究。

    整個腦電波遙控器及接收器。
    整個腦電波遙控器及接收器。

    好奇成為推動力

    梁Sir所提出的研習是「腦電波遙控器」新科技工具,同學們對「腦電波」此科技名詞感到十分好奇。畢竟腦電波是一般人不能透過任何感官察覺的存在, 若要了解日常生活無法接觸的腦電波, 就需運用腦電波遙控其他物件才能具體化。此外,同學李家騫表示利用腦電波遙控器控制其他物件,會涉及編程的部分,或會對前景有幫助,因此決定參加。

    實際上,腦電波計劃最終有四位中五同學決定參與研發,包括修讀物理科的黃艷玲、修讀資訊及通訊科技科(ICT) 的劉東麗、李家騫及神鎧澄。為了設計整個計劃,同學們需要了解腦電波控制器的運作原理、繼電器的原理、OpenBCI、mBot及Ard uin o的編程等知識,最終希望能透過腦電波操控機械, 甚至能讓行動不便的人透過腦電波控制輪椅。考慮到即將迎接中六, 同學們更期望於本學年完成此項研習。為此他們幾乎每天放學就到STEM Lab學習研究,每天都是天黑才離開學校。

    學生們在編寫控制方向的程式。
    學生們在編寫控制方向的程式。

    控制機械蜘蛛

    腦電波遙控器主要分為兩部分, 一部分負責是放置於頭腦的硬件,能偵測腦電波並轉換為數碼訊號;另一部分通過藍牙組件能發送訊號及釋放電力。整組腦電波遙控器就能控制其他機械, 他們第一次改裝,就是控制機械蜘蛛。接?他們將四驅車改裝,把原本連接電池的部分,加入連接藍牙組件,達到憑著腦電波頻率產生的電壓高低來控制四驅車的前進速度。他們表示只要心平氣靜,就可以調節四驅車速度快慢。

    運用腦電波遙控器能控制機械蜘蛛。
    運用腦電波遙控器能控制機械蜘蛛。

    經改裝後的四驅車,把原本連接電池的部分接駁到負責接收腦電波及進行放電的部分。
    經改裝後的四驅車,把原本連接電池的部分接駁到負責接收腦電波及進行放電的部分。

    進行腦電波數據測試

    完成四驅車車速控制,進一步改良是控制mBot ,難度也增加不少,首先要從頭部找到能發出穩定電波的位置,來獲得腦波頻率,接著是將不同位置的波頻轉換成數據。兩位女同學主要負責OpenBCI 的編程,男同學則負責mBot上的編程。涉及編程外,還需要將接收到的腦電波數據傳輸到另一個平台,緊接是將接收到的數據轉成另一組的運作程序,再傳輸到車輛,當車輛接收到指令後,便會進行預設的反應了。

    在mBot上接上繼電器,才能使它正常運作。
    在mBot上接上繼電器,才能使它正常運作。

    進行腦電波數據測試

    至於連接控制輪椅,首先要將收器接駁至摩打後, 接著安裝到輪椅上,才可進行測試。透過腦電波控制車輛,最大的困難在於每個人的腦電波起伏可以很大,因此每次都要進行調整更新。方式是在一分鐘內取得平均數值後作為參考,將數值輸入OpenBCI程式內,才可運用數據。

    學生們最初學習腦電波相關的知識。
    學生們最初學習腦電波相關的知識。

    控制輪椅難度高

    負責用腦波控制的同學劉東麗分享, 曾經因測試當日的情緒起伏得比較大, 未能調校到合適的波段,而無法進行測試。此外,當輪椅在地上行走時, 凹凸不平的地面會產生不規律的震動,也會影響傳輸及接收, 無法正常控制輪椅。另一方面,由於整個傳輸過程需要較長的時間,當車輛接收到指令時,許多時候已離開原本的實際情況,例如前面一米後需要向左轉,原預計腦電波會發出訊號,傳送到車輛作出反應,但事實是由於腦電波一直發出訊號,車輛接收過多指令仍未執行,於是在程式上排序過多, 以至未能在正確的時刻作出反應。最後,他們就改變接收訊號的頻率, 在編程中加入一個停止接收的指令,讓它有空間接收接下來的指令,同時在它停止時接收腦電波的訊號就不會因走動被震動影響。

    改造輪椅很花工夫。
    改造輪椅很花工夫。

    建立強大成功信念

    他們在短短幾個月的研究之中,面對著硬件、發送及接收速度等問題,以有限的資源嘗試解決,令人不禁疑問,到底他們認為怎樣才是一輛完善的腦電波控制輪椅呢?同學黃艷玲分享到,他們曾經在腦電波數據比較清晰時,能控制輪椅的行走方向,情況可以接受,但未算完善。訊號不良的問題,或可更換接觸頭部發出腦電波的金屬,減低其接收雜訊的機會,從而獲得改善。

    另一位學生李家騫認為主要是技術及資金有限,只要能改善輪椅震動的問題,配合自動改進的程式,使訊息收發更完善便能成功。雖然時間及資金有限,但他們一致認為,若有足夠時間及資源,也可把它製作出來,同學們表現出對作品的信心度高,期待他們有成功的一天。

    經改造後的輪椅,可放置筆記型電腦。
    經改造後的輪椅,可放置筆記型電腦。

    副校長梁國豪與參與同學黃艷玲、劉東麗、神鎧澄及李家騫合照(右起)。
    副校長梁國豪與參與同學黃艷玲、劉東麗、神鎧澄及李家騫合照(右起)。

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