專題實驗研究計畫書撰寫格式
一、說明
每組繳交一份計畫書，繳交期限依導師之規定辦理。
二、計畫書格式：依序為摘要、研究內容、參考文獻、附錄等。
(一) 摘要
(二) 前言：包括研究動機、文獻回顧與研究目的等
(三) 原理介紹
(四) 研究步驟
(五) 預期成果
(六) 時程規劃（甘梯圖）
(七) 經費規劃
(八) 參考文獻：若有與執行本計畫相關之著作、專利、技術報告、或學生畢業論文等，請在參考文獻內註明之。
(九) 頁碼編寫：請依序以阿拉伯數字標在每頁下方中央。
(十) 圖表均須附說明，各圖需力求清晰。
三、報告編排注意事項：（參考附件）
(一)版面設定：A4紙，即長29.7公分，寬21公分。
(二)格式：中文打字規格為每行繕打（行間不另留間距），英文打字規格為Single Space。
(三)字體：以中英文撰寫均可。英文使用Times New Roman Font，中文使用標楷體，字體大小以12號為主。
老人跌倒偵測通報系統
學生：吳易霖
指導教授：林彥正
摘要
人在老後頭腦會隨著年紀開始慢慢萎縮，控制身體平衡的小腦便會漸漸失去作用，進而提高跌倒的風險。如何在跌倒後快速通報相關救援單位或是家人便成為很重要的課題，因此本研究旨在設計一個能快速判定跌倒的偵測系統，並透過實驗與數據分析來證明此系統是可行的。
一、前言
根據內政部統計，跌倒是65歲以上的老人最主要的意外死因，另外也是台灣第二的意外死亡原因。跌倒並不會造成立即的死亡，而是在跌倒後所造成的併發症狀。老人普遍有骨質疏鬆問題，跌倒後便會加劇後果的嚴重性，再而，因為跌倒後害怕自己走路而長期坐輪椅或是久賴在床，更會造成身體漸漸虛弱。如何在老人跌倒後，把握黃金的搶救時間便是很重要的關鍵，任何意外在得到妥善醫療照顧都是有把傷害降到最低的可能。
二、原理介紹
2.1跌倒姿態分析
一般常見的跌倒姿態，包含: 前趴下跌倒、前跪下跌倒、後躺下跌倒、後坐下跌倒、左側身跌倒、右側身跌倒，如圖一所示。本次研究採用:前趴下跌倒、後躺下跌倒、右側身跌倒與左側身跌倒等姿態作研究。一般會造成跌倒的原因不外乎地面濕滑，外力推擠或是中風等等因素。再跌倒的一瞬間，身體會想要保持平衡，而做出:向前大跨步(踉蹌)、扶住旁邊任何物體、甩手保持平衡......等等動作。這些動作根據研究都是在300至400毫秒內完成的。如果是65歲以上老人，因為肌力變差，反應時間變慢，會造成無法及時反應而跌倒。
圖一 常見的跌倒姿態
2.2偵測方法
2.2.1感測器佩帶位置比較
表一最後的比較結果所示，胸部與腰部均得8分高分，然而，經過討論後我們認為老人平時走路比較不會晃動，所以誤判指數是相當的。再來就是要比較佩帶的舒適度，相信每個人都有戴皮帶的習慣，把感測器綁在腰上就好比戴皮帶一樣。而把感測器綁在胸部上比較容易滑落，綁太緊又會造成胸腔壓破，呼吸不順的症狀。所以比較過後，腰部是最理想的佩帶位置。
表一 感測器佩帶位置舒適及誤判比較表
| 舒適度 | 誤判指數 | 總分 |
頭部 | 1 | 5 | 6 |
| 佩戴困難，實驗中是黏在耳背或是戴於頭部，不會很舒服，故給1分。 | 人類腦部幾乎不會劇烈晃動，是非常穩固的地方，所以給5分最高分。 | |
胸部 | 3 | 5 | 8 |
| 胸部佩戴容易，唯一缺點就是綁緊後會不太舒服，所以3分。但如果改成背戴式，分數可以調高。 | 胸部也幾乎不會有劇烈晃動，所以也是給5分。 | |
腰部 | 5 | 3 | 8 |
| 全身最舒適的佩戴地方無誤，故給5分滿分。 | 腰部在人類坐下時會劇烈的晃動，平時走路也會比較晃動，所以給3分鐘等分數。 | |
手部 | 4 | 1 | 5 |
| 每個人幾乎都有戴過手錶的習慣，舒適度算高的。 | 最常晃動地方，非常容易造成誤判，所以給1分最低分。 | |
腿部 | 2 | 1 | 3 |
| 幾乎沒有配件是戴在這地方，很不舒服，故給2分。 | 也是非常容易晃動的地方，所以只給1分。 |
2.2.2陀螺儀的原理
陀螺儀為慣性感測器，可量測物體旋轉時的角速度和角位移。陀螺儀基本構造是將一個繞固定軸旋轉的轉輪，架設於兩個正交架撐的可動平衡環上。當陀螺儀轉子以極高速度旋轉時， 就產生了慣性，這慣性使得陀螺轉子的旋轉軸保持在空間，指向一個固定的方向， 同時反抗任何改變轉子軸向的力量，當物體旋轉時，陀螺儀為維持原有的慣性，會在該旋轉軸產生與角速度等比例的扭力。圖二為陀螺儀的基本架構。
圖二 陀螺儀基本架構
三、研究步驟
3.1感測器的選用
本研究選用Arduino CF63672當作處理器，感測器選用L3G三軸陀螺儀(如圖三及四所示)。收集來的數據並不是馬上可以使用，還要經過轉換後才是我們要的數據。這是由於陀螺儀搜集的的數據是二進位的，而我們生活上所熟悉卻是十進位的，把二進位透過EXEL轉換成十進位才是我們所要的數據。
圖三 Arduino CF63672
圖四 L3G三軸陀螺儀
3.2感測器的組裝與使用
圖五所示為陀螺儀與處理器接法，把接地線與供電線接上後，另外接上兩條SDA/SDI/SDO與SDO。這兩條是把陀螺儀接收到的數據傳輸回給電腦的線。
圖五 陀螺儀與處理器接法
四、預期成果
利用組裝好的感測器模組量測各種跌倒模式對陀螺儀輸出之影響，進而判斷是否為跌倒，或者只是不小心絆倒。另外，也將研究後續的通報系統，以達成此研究之目的-老人跌倒偵測通報系統。
五、時程規劃（甘梯圖）
時 間 工作項目 | 2/20~3/19 | 3/20~4/10 | 4/11~4/15 | 4/16~5/15 | 5/16~5/30 | 6/1~6/12 |
資料蒐集、研讀 | ||||||
感測器選用 | ||||||
期中考試週 | ||||||
感測器組裝 | ||||||
進行實驗、擷取數據 | ||||||
實驗討論、撰寫報告 | ||||||
預定進度累計百分比 | 15% | 25% | 50% | 90% | 100% |
六、經費規劃
名稱 | 金額（元） |
Arduino CF63672微處理器模組 | 10,000 |
L3G三軸陀螺儀 | 3,500 |
電阻、電容與電線等電子零件 | 500 |
金屬材料 | 500 |
合計 | 14,500 |
七、參考文獻
Chien-Hsien Lin, “A fall detection system using gyrsvope”, Master Thesis, Department of Computer Science and Engineering, Tatung University, January 2011.
http://www.playrobot.com/cart/shop.php?id=738&factory=&header=&sub=&ctype2=&typeid=32&pagename=&Fno=&date_buy= 飆機器人
http://arduino.tw/whatsarduino.html
http://zh.wikipedia.org/wiki/