第三章 系統架構與實作過程
3.5 製作展演裝置
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3.5 製作展演裝置
前一階段雛型測試結果相當不錯，於是接著進行縮小化設計，準備做出一個於展 演中使用的硬體。在電力供應方面，我們的裝置消耗功率大約為 0.1 瓦至 0.15 瓦，於 是我們選用電壓 3.7V，容量為 0.3A 的鋰電池，評估電量足夠使用 7 至 11 個小時。
其他零件方面，Arduino 選用 nano、藍牙選用 Ble4.0、姿態感測器選用 MPU6050。
在主板版面設計上，左方放置 Arduino nano、右上方放置藍牙感測器，右下方設計 5 個孔位供拉線外接六軸感測器，正右方設計 2 個孔位接電池。主板設計的電路圖如下 數張圖所示：
圖 23：1 比 1 電路圖與零件試擺放實拍圖
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圖 24：焊接完成的電路板、電池擺放示意圖及六軸感測器實拍圖
原本的設計並無開關設計，在需要使用感測器時，再將電池插入主板右方的電池 插槽，由於縮小化的因素，所以主板上的電池插槽零件選用非常小的款式，由於插槽 很小電池的拔插很不容易，得花費很多時間，使用上不方便。於是再擴充加入開關線 路設計，使用一個開關控制，往上撥動則使得充電接頭與電池間通電，可以對電池充 電。往下撥動，則能使 nano 與電池間通電就能開機。
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圖 25：開關線路示意圖及裝置尚未裝入盒內的裝置實拍圖
再使用 3D 印表機，列印出用來放置感測器的容器，並以熱熔膠將電路板粘貼固 定於盒內，並將開關拉出裝置外，以方便開關，充電線也拉出裝置外，以方便沒電的 時候可以充電。
圖 26：將電路板置於盒內的照片及將裝置穿戴於人體的實拍圖
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接著實際請校外專業舞者穿戴我們所製作好的裝置，並觀察效果如何。下圖為實 際穿戴在身上的照片。
圖 27：表演者身穿感測器實拍圖
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照片中的的感測節點為黑色盒子，身上有帶 USB 傳輸線是另一套設備，用來讓偵 測使用者在室內的位置的感測設備。
經實際測試，電力供應足夠裝置可以連續不斷電的連續使用約 10 個小時左右，也 因為電力足夠持續運作這麼久，所以我們在測試時，可以從早上一開機，就讓舞者穿 上這套裝置，一直穿一整天 8 個小時以上。而不需要讓舞者為了充電而拆下裝置更換 電池或裝置。其他方面，在姿態、修正功能及斷線自動重連機制等三方面，效果均與 測試時一致。以下附上實際測試的照片。下圖是舞者以肢體操控大象的照片。
圖 28：舞者操控大象鼻子及操控大象向右走動實拍圖
圖 29：舞者操控大象揮動手腕發射泡泡實拍圖
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圖 30：舞者雙手操控鐵鍊實拍圖
另外，由於為了替感測器所使用的鋰電池充電，需準備充電器，但市面上並無接 腳相同且充電電流較適合這款鋰電池可用的充電器，因此得自行製作充電器。材料直 接購買現成的充電模組 TP4056[14]，並焊接於萬用電路板上。由於感測器數量相當多，
超過 10 個，一次需要充電的鋰電池相當的多，因此以並聯供電的線路，將 7 個 TP4056 充電模組焊接於一塊電路板上，製作成出一塊充電電路板。能同時間一次為 7 個鋰電 池充電，能減低展演前的準備時間。
圖 31：鋰電池充電板實拍圖
另外為了因應特別場次表演的劇情安排，需特別為筆電準備行動供電方案。由於 表演所選用的筆電款式耗電量較大，筆電原廠提供的電源供應器功率約為 150W，為
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了安全起見以及達到足夠的供電能力，提供的行動電源供電能力不能低於 150W，所 以挑選湯淺公司型號為 55B24L 的汽車電池，其電壓為 12V，容量為 45AH/20HR，再 透過功率為 150W 的升壓模組，將電流由 12V 轉換為 19.5V 為筆電供電，升壓模組上 方需加上風扇為其散熱。
圖 32：微星電競筆電電源供應器變壓器規格實拍圖
如上圖所示，電源供應器上標示的輸出為 19.5V，7.7A，根據電功率公式[15]P = V．I 即可計算得知功率為 19.5V 乘以 7.7A 為 150.15 瓦。
圖 33：150W 電源供應模組及與汽車電池組成的電源供應設備實拍圖
以汽車電池搭配 150W 電源供應模組，將電線焊接上電瓶夾上，即可夾在汽車電 池上，另一端接至 150W 電源供應模組上，將電壓由 12V 提升至 19.5V，再於模組輸 出端接上電線，電線另一端則焊接上 DC 接頭，將 DC 接頭插上筆電，即可為筆記型 電腦供電。完成後，進行了模擬測試，於筆電上執行預先撰寫好的 Unity 動畫程式，
由動畫程式來提升筆電電源的消耗量，並每隔一段時間以三用電表測量一次汽車電池 電壓，以了解汽車電池何時電壓會低於 12V。經過數小時的運作後，在第 11 小時測量
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時，發現電壓仍然高於 12V，在第 12 小時發現電壓低於 12V，於是終止測試。而依據 展演團隊的規劃，該場次連續最長展演時間為 6 小時，因此這樣的供電設備的供電能 力足以滿足表演團隊的要求。
圖 34：兩款汽車電池充電器實拍圖
由於該場次展演規劃一次可由五個人同時登場使用，也就會有五套設備同時運 行，在場上設備使用的同時，場下也會準備另外五個電池與五個充電器為電池充電，
由於充電時間很長，大約需要花費 10 小時，因此從場上換下來的電池需要馬上充電，
直到充飽為止。左上圖為第一次購買的充電器，一台要價新台幣 1500 元，右上圖為後 續購買的充電器，一台折合台幣約 300 元。其他設備方面，150 瓦供電模組售價也相 當便宜，折合台幣約 160 元，汽車電池一顆為新台幣 1550 元。這次為該場次展演所準 備的電源供應設備總共準備了 10 顆電池、5 個充電器，10 個電源供應模組(5 個為備 用)，一個筆電所需的電源供應設備為 2 顆電池、1 個充電器、2 個電源供應器，一套 費用合計為新台幣 3720 元，相對於市售行動電源來說，成本較低，但供電的能力則是 相對較高。
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第四章 公開展演活動
4.1 政大八十八週年校慶展演
經過多階段的嘗試與努力，發展出的穿戴式系統已能符合預設的五個標準。於是 於 2015 年 5 月政治大學八十八週年校慶當天的演出，表演者身穿我們的系統進行演 出。這場演出是這套系統所參與的第一場正式的演出，演出過程非常的順利。
圖 35：政大八十八週年校慶未來馬戲團演出活動宣傳照
這場在政大校慶中的表演中，與這套姿態感測系統相關的部份，是讓扮演馬戲團 團長的演員在身上穿戴 9 個感測器(雙手掌、雙手腕、雙上臂、腰部、雙大腿)，並透 過偵測馬戲團團長的姿態動作，來操控揮舞鐵鍊攻擊大象。
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在場外也設置了民眾體驗區，民眾在表演結束後的時間，可以在場外穿戴這套感 測器實際體驗，民眾一共穿 5 個感測器(雙手腕、雙上臂、腰部)，面對大型電視螢幕操 控螢幕上虛擬角色的姿態動作。以下附上數張演出圖片及民眾體驗的照片。
圖 36：觀眾體驗區活動進行過程實拍圖
4.2 2015 年台北數位藝術節
會參與這場演出是由於報名了台北市數位藝術節的活動也很榮幸獲得主辦單位
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認同，獲選入圍取得最終決賽場次的參賽資格。於是於 2015 年 6 月，於台北市水源劇 場參與演出，是一場競賽性質的演出。這次是繼 5 月校慶之後，第一次參加政大校園 之外的第一場演出。演出內容主要與政大校慶的演出內容相同，感測器系統所負責的 工作也相同。也是用來偵測馬戲團團長的姿態來操控鐵鍊攻擊大象。但不同的是，這 場演出最大的挑戰在於系統的準備速度。由於參賽的三個團隊需輪流共同使用同一個 後台空間，因此在前一個團隊表演結束後，下一個團隊進入後台準備的時間非常有限，
只有 30 分鐘就要完成所有準備並登台演出。所幸這套系統在演出前，已預先就這些條 件做準備，穿戴完身上全部的感測器並完成系統初始測試已經在 15 分鐘內完成。並順 利完成接下來的演出。並在最短的時間內退場。雖然在表演結束後的評比結果並未在 三組團隊中獲得首獎。但參與這次演出的收獲還是非常豐碩，以下附上數張圖片。
圖 37：2015 年台北數位藝術節測試實拍圖
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圖 38：2015 台北數位藝術節部份演出內容實拍圖
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4.3 2015 年頂尖大學計畫成果報告
這場展演是因應 2015 年頂尖大學計畫成果報告，適逢這屆由政治大學主辦，因此 特別在政治大學報告階段的結尾，由蔡子傑教授身穿感測器，親自展示這套系統。在 這次的展示中，由蔡教授身穿感測器操控大象的姿態。以腰間的感測器控制大象左右 轉動，以雙手的感測器分別控制象鼻與象耳的動作，並以揮動手腕的方式，控制象鼻 發射出泡泡射擊飛靶。以下節錄數張照片。
圖 39：2015 年頂尖大學計畫實際展示實拍圖一
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圖 40：2015 年頂尖大學計畫實際展示圖二
在這次的展演中，效果與預期相符，也吸引了在場數家新聞媒體的採訪報導，如 東森於東森新聞雲[16]上報導。
4.4 2015 年台北松山菸廠一號倉庫展演
這場展演是由政治大學數位內容學程陶亞倫教授所主持，應國美館邀請，於 2015 年 10 月在台北松山菸廠一號倉庫所舉辦的一場名為『出夢入夢』的穿戴式裝置展演活 動，活動主要內容是由活動參與者，於身上雙手腕、雙上臂、及腰間，穿戴 5 個感測 器，並於頭上配戴虛擬眼鏡，再推著配有一台筆記型電腦的鐵架，進入『出夢入夢』
體驗場區，感受進出夢境的體驗。感測器在這場展演中所負責的工作是偵測使用者腰 部的轉動，讓虛擬眼鏡中的角色也能跟著轉動，雙手腕及雙上臂四個感測器則是用來 偵測參與者雙手的動作，讓虛擬眼鏡中的角色的雙手能跟著動作。下面附上數張活動
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的照片。
圖 41：2015 年台北松山菸廠『出夢入夢』展演過程實拍圖