STEM X 校園：解構智能拐杖
【明報專訊】陳溢朗和陳祈恩發現外公日常使用拐杖的不便，故想為他創造一支智能拐杖，兄弟二人既孝順又有創意！
給外公的禮物
「外公深夜上廁所時，有時忘了拐杖放在哪裏，唯有在沒持拐杖下摸黑到廁所，可能會跌倒受傷，我們發現有危險，便想為他做智能拐杖」，陳祈恩分享他們的創作原委。兩兄弟與外公同住，EC Easy Stick是他們親手做給外公的禮物。作品後來被用作參賽，「我們多做了一支給外公」。
■聲音感應器
按下黑色的開關掣(圖a左)，啟動聲控閃燈系統，陳祈恩說：「若外公在晚上找不到拐杖，他只需發出聲音，例如拍手，因拐杖上設有聲音感應器(圖a右)，LED(發光二極體)燈便會亮起(圖b左)，方便外公找到它。」
拐杖上設有旋扭掣(圖b右)，可調校聲音感應器的靈敏度。將靈敏度調至0，LED燈便會一直亮着，變成電筒。
■暖手器
按紅色開關掣便可啟動暖手器，旁邊有紅燈提示暖手器已開。陳祈恩解釋：「因為拖外公的手發覺很冷，所以我們在拐杖加上暖片，暖片下有可調校溫度的裝置，可固定溫度免過熱，外公便不會被燙傷。」暖片把電能轉化成熱能，開關掣則連接或斷開電線，令電力供應至暖片或使電路斷路。(圖c)
■脈搏量度器 + 平安鐘
拐杖手柄底裝設了脈搏量度器(圖d右)，長者可隨時檢視脈搏狀况，陳祈恩表示：「若脈搏(每分鐘)超過100下，拐杖便會發出聲響提醒。」另外，拐杖上裝有平安鐘，陳溢朗說：「若有意外發生，外公按一下平安鐘，(由家人保管的接收器)便會響。」
伍美思補充，拐杖上的平安鐘其實是無線門鈴，無線門鈴以收發無線電頻率運作。
■太陽能板
陳溢朗稱，初期的拐杖設計需更換電池，對外公構成不便，他們於是改用太陽能板充電，作為LED燈及暖片的電源，陳祈恩說：「大約2小時可充滿電，可供運作約10小時。外公喜歡到公園散步1至2小時，可順道充電。」若遇上陰天，拐杖設有USB(圖e)插頭充電，也有輸出埠，儲存的電力可提供給外公的手提電話、小風扇等使用。
■四腳支撐
「最初我們隨便用一把破傘，塞入電筒和暖蛋，外公說『咁核突，又重過骨頭』。」陳祈恩笑說，根據外公的意見，他們改用塑膠管製作拐杖的主體，並以LED燈及暖片代替電筒及暖蛋，以改善外觀及減輕重量。但改用塑膠管時，他們把拐杖設計成「1字形」，只得一個支撐點，不能獨自豎立，外公問「上廁所時怎辦(意指如何放置拐杖)？」他們遂把拐杖改成四腳支撐，比較穩妥。
■微控制器板
要令聲控閃燈系統運作，以及拐杖量度出超過指定脈搏次數時發聲，他們需於微控制器板(圖f)編寫程式。陳祈恩解釋：「我們用的(微控制器板)叫Arduino，裝設在拐杖內。裝置透過程式才會作出不同反應。」
協助他們參賽的播道書院教師伍美思稱，微控制器就如微型電腦，於一塊晶片上整合了中央處理器、記憶體、輸入輸出介面等。
繼續改良
陳祈恩和陳溢朗打算繼續改良智能拐杖，例如把平安鐘的信號接駁至手機，長者按鐘時，家人的手機會有響聲通知，甚至可告之長者的位置。陳祈恩表示：「另外想改良脈搏量度器，可量度及顯示確實脈搏次數，並通知長者的家人。」
■另一發明：吸塵粉刷
除了因應外公的需要設計了智能拐杖，陳祈恩也從日常的校園中得到靈感，與同學設計出吸塵粉刷，他解釋：「平時在課室用濕布抹黑板，但黑板未乾透時寫字，會令粉筆黏黏的，用粉刷又有很多粉末飄揚。」故他利用摩打及舊圍巾等，製成吸塵粉刷，「裝了電池，按着開關掣供電予摩打，令裏面的扇葉轉動。一邊擦拭黑板時，便可一邊吸走粉末」。(圖g)
■知多點
脈搏通常與心跳率一致，成年人在靜止狀態下，一般為每分鐘60至100次，初生嬰兒則為120至160次，至8、9歲之後，頻率逐漸跟正常成年人看齊。
■想一想
1. 你最想利用創意發明解決什麼日常生活問題？
2. 如果要為長者創作一個便利生活的工具，你會製造什麼？
■關鍵詞
聲控 sound control
脈搏 pulse
太陽能板 solar panel
文：曾嘉敏
圖：劉焌陶、曾嘉敏
[常識學堂 087期]
