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智慧發電結合低耗能通訊 革新海上箱網養殖方式
新知
第1781期
智慧發電結合低耗能通訊 革新海上箱網養殖方式
2023-09-28
【記者張雅媜綜合報導】傳統海上箱網養殖業者欲知魚群的狀況,必須駕船出海,逐條撈起來掂量,過程費時費力,且投餵飼料全憑經驗。由國立臺灣海洋大學教授盧晃瑩、鄭錫齊與電機、資訊工程學系賴永軒、陳俊宇、曾建智、張凱翔組成的智慧箱網養殖團隊研發出「具智慧充電之水下攝影與通訊系統」,讓漁民不出海也能了解水產狀態,大幅提升水產養殖效能,榮獲2023太陽光電創新應用產品設計競賽金獎。 水下攝影裝置架設於海上養殖箱網,運作時MA4電動推桿會將立體攝影機探入水下,拍攝完畢後再收回來。 圖/賴永軒提供智慧充電攝影系統是透過水下立體鏡頭,蒐集具三個維度的影像資料,經4G網路傳遞至雲端進行AI辨識分析。團隊成員賴永軒解釋道:「經訓練後的系統能預測出魚的大小及重量,並連同歷史投餵數據、水質資料等輸入另一組AI模型,從而計算出所需的餌量。」最後業者的使用介面就會呈現出魚隻的重要資訊、建議投餵量。而為因應不同使用需求,團隊也設計電腦和手機APP兩種介面,皆具手動及自動兩種功能,業者可自行點按喚醒裝置,也能預先定時讓它啟動。 使用者手機介面上呈現裝置電量、裝置狀態、魚隻及海水重要資訊,並給出建議投餌量。  圖/賴永軒提供海上攝影裝置雖本身具固定式太陽能發電板,但若要增加續航力,仍要仰賴智慧充電系統。賴永軒說:「我們是用網路爬蟲(註)蒐集基隆過去一年的太陽仰角、方位角,然後投餵資料訓練AI,進而預測出最佳發電角度。」太陽能板自動調整成最佳角度後,可提升78%的發電量,讓海上裝置在一般的使用頻率下保持電量充足。註:透過程式碼自動抓取網站資料。裝置架設於海上箱網仍有通訊問題要克服,為降低耗電量,設計團隊以4G網路及LoRa兩種工具進行不同的資訊傳輸。賴永軒說明,LoRa低功耗通訊系統無法傳遞影音訊息,但能在低耗電的情況下接收16公里外的資訊,故用它來接收APP操作介面發出的指令,保持24小時開啟;而傳輸影音則靠快速、高耗電的4G網路,僅於系統運作時開啟。台灣大學漁業科學研究所教授韓玉山也認同系統適合在海上使用,「箱網通常離岸很遠,電力資源較匱乏,用太陽能發電是一個正確的決定。」韓玉山認為,目前用AI輔助養殖水產是一種趨勢,未來也能結合自動投餵系統,降低養殖業者的人力成本。此外,賴永軒表示,技術還在進步,未來通訊工具再提升,裝置可以更省電。不過,養殖業者莊宏祥也提出對硬體設備防水性能的疑慮,他說:「有些箱網在颱風天會為了躲避風雨下潛10公尺,機台若未能有效防水,就沒辦法跟著一起移動。」 國立海洋大學智慧箱網養殖團隊全副武裝,在海上安裝、檢測裝置,確認裝置運作情況。  圖/賴永軒提供
太陽能系統自動蓄電 提升無人機續航力
新知
第1740期
太陽能系統自動蓄電 提升無人機續航力
2020-12-16
【記者鍾晨沅綜合報導】近年無人機蔚為風潮,不僅可見於攝影,也應用在貨運、土地探測等層面,然無人機續航力仍是一大硬傷。有鑑於此,國立宜蘭大學電機工程學系副教授劉宇晨帶領團隊研究「應用於無人機載具之高效能太陽能光伏充電器系統」,並於「2020能量轉換暨展覽會會議」(IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, ECCE USA)的學生專題展示競賽擊敗劍橋大學等勁敵奪下第一名。 國立宜蘭大學電機工程系團隊研究「應用於無人機載具之高效能太陽能光伏充電器系統」,於「2020能量轉換暨展覽會會議」(IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, ECCE USA)中的學生專題展示競賽擊敗劍橋大學等勁敵奪下第一名。 圖/團隊提供目前市面上無人機的續航力約為20至30分鐘,若要增加飛行時間,則會面臨電池過重,效率降低等問題。劉宇晨舉例,林務局在使用無人機執行中央山脈地行探勘時,因任務半徑受限於電池容量,相關人員需一直跟著無人機移動,待電量耗盡再更換電池,但若遇難涉入的區域,人工換電的方式則較不可行。因此,團隊將太陽能結合無人機,並利用多種技術使電池充電效率最大化。 無人機近年蔚為風潮,不僅可見於攝影,也應用在貨運、土地探測等層面 圖/團隊提供為在無人機頂裝上太陽能充電系統,團隊首先測量機頂可用面積,避免過大的充電系統影響旋翼運作,最終採用18顆「太空級」太陽能元件組成。團隊成員仲禹丞補充,相較一般太陽能元件,該種元件重量輕、面積小,且轉換效率達30.7%。儘管單顆元件成本高達1萬2000元,但受惠於其輕巧特性,無人機重量只增加500克,經團隊實測後,證實無人機飛行受太陽能充電系統影響甚微,整體效益提升。 團隊將18顆轉換效率達30.7%的太陽能元件設計成無人機載具使用的系統。 圖/團隊提供太陽能須利用轉換器轉換成電能,此次團隊採用最大功率點追蹤技術(註),設計適配於太陽能充電直流電特性的能源轉換器。劉宇晨表示,他們將近年興起的氮化鎵半導體運用在轉換器中,氮化鎵半導體因切換速度快,可提升電路效能、降低元件損耗,等於減少電路上產生的熱能,「這樣可以有效利用擷取到的太陽能,同時解決電路過熱的問題。」註:最大功率點追蹤是常用在風力發電機及太陽能系統的技術,目的是在各種情形下都可以得到最大的功率輸出。除轉換器外,令團隊最自豪的莫過於導入「電池平衡系統」,劉宇晨表示,團隊製造的第一代機器沒有裝設該系統,當部分太陽能板受到遮蔽而停止輸出,或是單一電池元件因充飽電遭擱置,皆會導致充電效率無法達到最大化。因此團隊設計讓充電效率較高的電池元件,能持續將能量轉移到其他電池元件的平衡系統,透過該機制擴充太陽能充電技術的轉換效率與充電時間。 團隊將光受到阻避而無法感光的部份關閉,避免持續運作造成電量流失,並在此技術下引入平衡充電系統,讓持續運作的太陽能板能共同為各模組電池充電,維持整體電池電量及電壓的穩定。 圖/團隊提供 團隊也針對電池電量不平衡的問題做出解套,該平衡充電系統可辨別各電池之電量,若其中一模組之電量充飽,則會調配充電速率,讓充飽的電池持續充電並供電給其他模組電池,直到所有電池充電完畢。 圖/團隊提供「比較多人會質疑,可以飛多遠、多少距離。」劉宇晨解釋,研發重點是讓太陽能無人機「自動」停下來充電後繼續運行,降低人為更換電池的不便。團隊也期許未來配合影像辨識和自動定位系統,讓無人機可以自行找到合適的充電地點,充飽電後繼續執行任務。在攝影工作室實習的學生虞成偉也表示,拍攝大範圍影片時,常需考慮無人機因充電往返使錄影不流暢,及後續的剪接問題,「如果能原地停下來繼續拍,(影片)一定很順暢!」
黑磷入電池材料 快速充電容量增
新知
第1734期
黑磷入電池材料 快速充電容量增
2020-10-29
【記者鍾晨沅綜合報導】科技技術進展與環保意識高漲,已讓電動車成為近年來汽車業的發展趨勢,而電動車的心臟「電池」也一直是科學家以及廠商想精進的重點。淡江大學物理學系副教授莊程豪帶領團隊,研究黑磷混和物鋰電池,研究成果提升鋰電池的高充放電速度和容量,論文近日於美國頂尖期刊《Science》發表。黑磷是磷的同素異形體中,密度最大、熱力學最穩定,以及性質最不活潑的一種,具有像石墨的片狀結構和導電性。為了找到能夠取代目前以石墨為主的電池負極材料,團隊經三年時間嘗試,發現黑磷與石墨合成的負極材料,最符合高容量與高充電效率的需求。並且,團隊以聚苯胺(註1)將此負極混合物包覆,以穩定其與鋰離子的化合作用,提升電池效用。註1:團隊使用膠狀聚苯胺當作包覆外衣,避免負極與外界電解液形成阻礙層。 團隊經三年時間嘗試與計算,發現黑磷與石墨合成的負極材料,最符合高容量與高充電效率的需求。 圖/莊程豪提供莊程豪表示,鋰電池充放電過程是讓鋰離子與電極材料進行化學反應,因此電極材料對鋰離Fj4xcu子的傳導能力決定了充電速度。另一方面,在單位質量或體積中,電極可容納多少鋰離子則決定充電容量,而黑磷具特殊層狀結構,有很強的離子傳導能力和高理論容量(註2),可滿足快充電池需求。註2:一般石墨理論電容量為372mAh/g,而黑磷混和物為2596mAh/g,後者約為前者七倍。 黑磷特殊的層狀結構,可增加鋰離子於電池中的儲存量,與石墨合成可提升蓄電量與充放電效率。 圖/莊程豪提供比較現有技術,黑磷混合物製造簡單且穩定性高,可望大幅提升產量。而現今電池技術競爭激烈,瑞典跨國公司奇異布朗.博韋里(Asea Brown Boveri,  ABB)推出充電八分鐘續航力達200公里技術;以色列新創公司儲點(StoreDot)則研發五分鐘即可續航480公里的快充電池。莊程豪表示,以數據來看,團隊研發的電池可於兩分鐘內完成超快速充電,讓電池具備560公里的移動距離。而他們的成功關鍵在於混和黑磷與石墨層狀物,不僅能取代單一負極石墨片,還兼顧高容量和快速充電的優點。團隊亦揭開黑磷電池高效能的謎底,畢業於交通大學加速器光源科技應用學位學程博士班的盧英睿解釋,他們借助國家同步輻射中心技術,利用同步輻射產生的X光,觀測電池在充放電過程中,磷元素的電子結構變化。經過不斷實驗,成功觀測到黑磷氧化還原的動態變化,盧英睿說:「了解這些基礎科學的相關問題,是我們得以設計成功的關鍵。」 團隊利用同步輻射產生的X光,成功觀測到黑磷氧化還原的動態變化,揭開黑磷電池高效能的謎底。 圖/莊程豪提供電動車Tesla Model 3車主楊泰民表示,他較在乎快速充電長久下來對電池的影響,「目前充電速度已可接受,且保固也完整。」對於新技術,他強調「安全會是第一考量。」而在新技術基礎上,莊程豪補充,團隊期許找到最合適的正極材料和電解液,並設計出電池內部的最佳配置,同時關注電池散熱管理和安全性疑慮。
磁共振結合無線充電 提升功率擴大應用
新知
第1731期
磁共振結合無線充電 提升功率擴大應用
2020-10-07
【記者陳卓希綜合報導】無線電能的傳輸,可取代接觸式充電的問題,但目前市面上的無線充電技術,僅能用在小功率的3C產品。有鑑於此,國立臺灣科技大學電子工程系特聘教授邱煌仁帶領團隊,研發「電動車無線電能傳輸系統」,提升無線充電效率與傳輸距離,使其能應用於電動車等高功率載體。此作品在「2020未來科技展」中獲「2020未來科技獎」。 國立臺灣科技大學團隊研發的無線傳輸系統,商業價值受肯定,獲「未來科技獎」。 圖/邱煌仁提供「過去的無線傳輸,多僅能限於手機等低功率應用。」邱煌仁提及,團隊研發的無線傳輸系統屬高功率,效率高達98%。「傳統的無線充電效率,都在80%以下。」他說,此次研發改善大多無線充電產品不穩定的問題,且傳輸距離超過20公分,獨步全球,因此能擴大應用於電動自行車(E-bike)、無人搬運車、電動車等場域。 「電動車無線電能傳輸系統」可運用在高功率的無人車,打破無線傳輸僅受用小功率3C產品的現況,希望分擔人力以增加效率。 圖/張佑丞提供團隊表示,他們利用「磁共振」技術,實現高功率密度的電能轉換。團隊成員、臺科大電子工程系博士張佑丞說明,一般手機無線充電,大多使用功率小的「磁感應」技術。團隊選擇磁共振技術,以提高傳輸功率,他補充,困難在於設計磁性元件與電路,線圈完成後,電路會因設計與實體參數的誤差,而無法達到最佳工作狀態。團隊歷經多次測量、對照參數值,反覆修正電路的參數後,才成功提高收發電能的傳輸效率。 無線傳輸需先設計好線圈,再調整電路,才能提高傳輸效率。圖為無線電能傳輸系統半成品。 圖/張佑丞提供過去無線電能有損耗機器和過熱等疑慮,美國化學學會(American Chemical Society, ACS)的研究就指出,手機無線充電盤運作時會持續發熱,耗損電池壽命。「效率越高,越不會產生熱。」張佑丞解釋說,此次研發充電效率達98%,傳輸過程只有2%的損耗,能有效避免過熱問題。國立宜蘭大學電機工程學系副教授劉宇晨,對於此系統進一步商品化表示期待,他舉例,台北市9月上路的無人公車,若能結合無線式充電,即可減少人力充電的時間,多載客幾趟。 國立臺灣科技大學研發的無線傳輸,可用於工廠搬運車,分擔人力搬貨時間,提升效率和產值。 圖/張佑丞提供無線電能前景看好,因相較傳統需要接觸式傳輸能源,無線更安全,團隊期許將無線電能擴展至實體車,現階段則希望找到實際車輛做配合。而針對磁共振對人體的安全疑慮,張佑丞說明,團隊目前正在研發「異物偵測」,若無人車感應到生物體經過,會自動關閉電磁波。
別「碳」氣——純電汽車環境升級台灣能做到嗎?
專題
第1724期
別「碳」氣——純電汽車環境升級台灣能做到嗎?
2020-04-30
【專題記者林琮恩、王薇妮、傅有萱綜合報導】隨著環保意識抬頭,近幾年電動機車在台灣的街道上隨處可見,然而純電汽車卻寥寥可數。綠能科技是未來各產業發展主流,汽機車全面電動化已成世界趨勢,2017年時任行政院院長賴清德曾拍板「2040年新售汽車全面電動化」,至今卻未有下文。台灣的純電汽車發展史才剛拉開序幕又原地踏步。過去一輛純電汽車要價幾百萬,高昂的價格讓民眾敬而遠之,也不利推展綠能;如今,高價位的純電汽車時代已經過去。以知名的美國純電汽車大廠特斯拉(Tesla)為例,目前熱賣的Model 3入門款價格約新台幣160萬元,其他廠牌旗下的純電汽車價格也相差不多。至今,台灣已有五成以上的駕駛人對純電汽車持接受態度。根據2019年交通部公布的「自用小客車使用狀況調查報告」,有56.4%的駕駛人贊成推廣純電汽車,56.2%的駕駛人願意改用或購置純電汽車。無奈即便民眾購車意願提高,純電汽車的推進仍然裹足不前,其中的阻礙為充電樁普及率低和政策尚未明朗,未能帶領相關業者投入市場。<b>充電站點覆蓋率低 里程焦慮難排除從交通部的調查報告中可窺知,駕駛人購置純電汽車時的優先考量因素中,有89%選擇「健全的充電設施」,可見充電設施在純電汽車的推廣上至關重要。身為特斯拉 Model 3 車主的專業試車手Andy老爹表示,車主駕駛純電汽車時最大的擔憂來自「里程焦慮」——上路時需要時時擔心剩餘電力是否足夠完成旅程。若純電汽車車主欲在自家安裝充電設備,常會受到社區管理委員會相關規範限制,且同社區住戶也會有安全疑慮。Andy 老爹分享,其父親就曾於架設充電樁時遭到管理委員會反對。此外,架設程序中還需安裝電錶、延伸電線等設施,將負擔許多成本,安全及實行規範也有待制定,因此車主多會選擇至住家附近的公有充電樁或特定公司設置的充電站充電。公有的充電樁主要分為一般充電站與超級充電站,一般充電樁所需的充電時間約數小時,超級充電樁則能縮短到幾十分鐘。打開純電汽車車主常用的充電站查詢App,只見國內的充電站站點分布,仍以大台北地區及台中等六都之市中心為主。超級充電樁主要由特斯拉品牌提供,根據其官網公告,台灣至今已啟用17個超級充電站,平均267位特斯拉汽車駕駛須共同使用一個超級充電站。Andy老爹指出,對消費者而言,純電汽車充電樁數量不足相當程度削弱他們的購買意願,「如果消費者連充電都要排隊,那他們理所當然會想:買能加油的車不是比較方便嗎?」此外,以台北市為例,撇除特斯拉公司設置的專用站點,公有的充電停車格設置以公共停車場為主。Andy老爹提到,充電樁車位經常被燃油車佔用,且各縣市針對充電收費的規則也各有不同,有待整合。 新北市新店區中興低碳立體停車場中,由裕電能源股份有限公司與新北市停車管理處合作建置「電動汽機車充電優先區」。圖中兩輛電動汽車正在充電,該停車場現規則為僅收取停車費用,不收取充電費用。 圖/林琮恩攝裕電能源股份有限公司經營管理處協理王建文說明,國內業者雖已研發出超級充電樁,卻由於規格未統一而無法大量建置。超級充電樁所適用的直流電規格在台灣有中國規格、美國規格、歐洲規格、日本規格,以及特斯拉專屬的「特規」。在直流電規格未統一的情況下,國內廠商在建置超級充電站時,常面臨不知建置何種規格的難題,也因此仍對於投入建設持保留態度。經濟部工業局運輸工具科科長童建強表示,交通部與經濟部標準檢驗局等機關正在研擬中,目前傾向使用美國或日本規格,盼能盡快統一。除充電樁規格不一外,王建文補充,充電站網絡的建置和國內純電汽車銷售量存在「雞生蛋、蛋生雞」的問題。純電汽車數量若無法提升,民眾對充電服務的需求便不會上漲;業者無法獲得利益,便不願投入充電樁的建置;而充電樁的覆蓋性不足,又容易導致消費者猶疑,純電汽車銷售量自然無法上升。 專業試車手Andy老爹駕駛特斯拉Model 3純電汽車上路,帶記者體驗純電汽車實際行駛的情形,圖為Andy老爹正透過中央控制面板調整駕駛設定。 圖/林琮恩攝<b>產官合作成效不佳 政府盼企業挹注資金為搭上國際減碳排的趨勢,除了正在解決的充電樁建設問題,政府也曾積極嘗試就稅務、國產純電汽車等面向協助推行純電汽車。現階段已有貨物稅及牌照稅等優惠,以提升民眾購置純電汽車的誘因。以特斯拉為例,140萬元以下的所有車型皆免徵貨物稅,共可節省 42 萬元的稅費。此外,每年須繳的11萬7000元牌照稅也全免。回顧過去,政府曾為協助國內汽車廠商轉型發展綠能、研發電動汽車,自2011年起開始專案資助國內汽車產業。經濟部工業局對台灣本土企業「裕隆汽車集團」的補助計畫資料顯示,從2011年到2015年,工業局投入合計約3.4億元並提供產業輔導等服務,盼成為台灣電動汽車的推手,然而純電汽車的銷售成績仍不理想。童建強表示,裕隆集團的經營策略仍有改進空間,若維持傳統的造車、營銷思維,很難博得消費者青睞。他建議國內車廠可以利用資訊及通訊科技(Information and Communications Technology, ICT)產業思維,將純電汽車視為科技產物,而非工業產品來處理純電汽車的製造、行銷,會有更好的成績,「像特斯拉原本就是ICT產業、Gogoro也是。」從能源業者的角度,王建文期待由政府帶頭訂定目標,「政府態度模糊,目前也沒有明確的時程安排、政策引導,業者要自立自強真的很難。」他認為政策會影響純電汽車市場供需,且若有具體補貼以及停車場規範,業者主動投入產業的意願也會提高。對此童建強則回應,充電站的建置仍須由營運業者執行, 「不可能虧錢的都交由政府做,賺錢的都給業者。」他認為政府的角色是建議者、媒合者,工業局亦能協助處理相關法規問題、提供補助,「若我們都為他們(業者)設好,他們不會珍惜,因此不能都叫政府去設。」他也呼籲具企圖心的企業主動投入,作為這項產業的領頭羊。放眼國際,以挪威為例。挪威雖為產油國,然據其政府網站資料顯示,國內仍有近42%汽車為純電汽車,銷售量最高的即是特斯拉Model 3。而挪威國內近十分之一的停車位已附有充電樁,且除了減免消費稅與增值稅外,亦提供純電汽車車主於特定公立停車場免費停車、免除過路費、可使用巴士專用道等特權。挪威政府更正在制定新的汽車課稅法律,以鼓勵環保、永續的汽車產品。至於充電網的建置,挪威政府於純電汽車及充電站的市場供需機制健全前,主動投入資金建置超級充電站,目前全國已有1萬4900個公共充電站。挪威政府訂立的短期目標則是在2025年前,市售的自用車全數為零排放車輛。王建文也建議政府主動建置充電站,「這個問題由政府單位主導的話我們的負擔就會小一點了,能不能用BOT的模式,政府去蓋、我們去營運,等到市場量到一定數量再轉移(給民間企業)。」童建強則回應,業者需要自己找出盈利模式,政府從旁協助調整相關法規。他以公車廣告為例,「公車主要的收入來源不是車資,而是刊登在車輛上的廣告,我們就負責相關法規的制定與調整,讓業者能藉此獲利。充電樁的設置若有類似盈利策略,我們也樂意從旁協助。」<b>官民攜手合作 盼高碳排不再是汽車的附屬品事實上,國內純電汽車的產業鏈包括能源提供業、純電汽車生產、銷售、進口業等,皆仍處於發展階段。王建文認為除了政府協助外,產業鏈中的各企業也應積極合作。他以裕電能源為例,裕電能源的合作對象除了同業外,也包括車廠,以及縣市政府、零售、百貨業者等場地提供者。其目標是組成一個「充電聯盟」,「不是站在我去賣東西的角度,我們應該可以一起去建構一個純電汽車的友善環境。」王建文說道。工研院機械所副所長王漢英團隊的研究指出,製作一台純電汽車的能源效率為20.1%,高於汽油汽車的14.6%。換言之,製造純電汽車的碳排放量較傳統燃油車低,也有望隨科技進步逐年遞減。為使台灣離乾淨能源更近一步,政府及業者應不斷溝通,提升純電汽車在台灣的影響力,讓人類的移動自如不再為地球帶來傷害。
收集無線訊號 PoWiFi隔空充電省麻煩
新知
第1601期
收集無線訊號 PoWiFi隔空充電省麻煩
2015-06-10
【記者呂欣綜合報導】你還在辛苦找插座和收起連接線嗎?美國華盛頓大學(University of Washington, UW)團隊1日在舊金山的「新興科技會議(EmTech Digital, 2015)」發表「無線網路充電器(PoWiFi)」,它可以收集空氣中的無線訊號,藉此隔空補充電子產品的電量。 團隊研發「背向散射環境(Ambient Backscatter)」充電法,在路由器中裝入「射頻功率計算器(RF-Power computer)」穩定捕捉無線傳輸中的訊息參數。並經由整流器將交流電轉換為直流電,讓電流朝特定方向發射電波。最後透過直流電調節器將輸入的直流電壓數值增強至24億赫茲,華大資訊工程系助理教授休恩.哥拉科塔(Shyam Gollakota)說:「這種頻率能與電子產品達成電頻交流,不但不會降低網路速度,還可補充電源。」由於此充電法電流量低,因此較適用於低耗能用品如相機和智慧型健康手環。 西元2013年哥拉科塔曾率領團隊發表無線網路充電技術,然而這是他第一次擺脫被動式連接網路的「無線射頻辨識系統(RFID Reader)」,改採使用現有的電視廣播台或無線網路訊號。直接操作既有的網路訊號需克服許多電壓不穩的困難,不過團隊仍以各式匯流器克服問題。 華大電機工程系博士生凡西.塔拉(Vamsi Talla)說,團隊分別在五個家庭進行測試,將路由器設置距離電子設備5公尺以內,結果發現使用背向散射充電法的智慧型手機並無網速變慢的情形,「原本使用劣質網路發射器的用戶甚至認為網路因此變快。」 塔拉表示,團隊也嘗試讓一個沒有電量的相機透過背向散射充電法拍出一張需要10.4毫焦耳的黑白照片,後來發現相機能在每35分鐘存取一張畫質清晰的照片。另外,團隊試著以同樣的方式對智慧型健康手環進行充電,兩個半小時後,電量提升至41%,塔拉說:「速度雖不驚人,但效用顯著。」 哥拉科塔表示,背向散射技術尚無法快速充電,暫時沒有推向市場的打算。團隊目前致力於加強電流量,希望未來能應付高耗能的電子產品。
數位彩妝助手辨五官 重點提示方便上妝
新知
第1599期
數位彩妝助手辨五官 重點提示方便上妝
2015-05-27
認知與體感運算研究中心研發「具體感與腦波感知之行車安全偵測」能避免駕駛失神,增進行車安全。圖/林鈺倫提供【記者黃聖凱綜合報導】愛美是人的天性,許多女生看影片學化妝,卻還是無法精準畫出完美的妝容,且化妝過程十分耗時。中華大學工業設計系團隊研發「數位彩妝助手」,結合臉部辨識系統,協助化妝新手能輕鬆上手。該作品也受到第26屆馬來西亞國際創新科技展(ITEX)青睞,奪下銅牌及俄羅斯特別獎。數位彩妝助手就像鏡子般,上方有個兩個偵測鏡頭,能夠辨識使用者的五官位置及感應使用者的動作,準確標示出使用者該放上化妝品的位置。例如使用者要貼假睫毛,鏡頭感測到手移到眼部,鏡子中的影像就會放大到眼部位置,並在眼部出現標示線,只要照著線貼就能完成。團隊成員、中華工設系學生彭靖紘說:「使用方法就跟平常在照鏡子一樣,十分貼近使用經驗。」該設計還紀錄專業化妝師的彩妝過程,分析後提供範例協助使用者畫出「明星妝容」,彭靖紘表示,「就好像有職業化妝師在家一樣!」而研發過程最大困難便是人臉辨識的技術和精準度,團隊經過資訊工程系教授兼系主任石昭玲的協助,才完成這項作品。同樣在本屆ITEX大放異彩的還有由中山大學資訊管理系認知與體感運算研究中心研發的「具體感與腦波感知之行車安全偵測」,透過「偵測腦波儀器」能偵出駕駛的專注度、放鬆度,若兩者數值超過標準值,系統就會開啟鬧鐘,並要求駕駛對「Leap Motion」體感偵測器做出指定動作,才能關閉鬧鐘。若系統未感測到動作,會觸發「自動駕駛系統」,讓車子減速。認知與體感運算研究中心研究助理林鈺倫表示,「我們為了讓駕駛能夠在邊開車時使用,我們將指定動作都設計為單手可以完成,不影響行車安全。」另外,來自朝陽科技大學資訊管理系學生施驊原從生活中構思,由於行動裝置若過度充電,恐會減損電池壽命,他研發「具自動斷電之智慧型無限插座及其系統」,讓行動裝置能夠利用行動應用程式(APP)和智慧型插座結合,APP能夠偵測手機充電量,當充飽電時,APP會觸發插座自動斷電。施驊原表示,由於自己是非電機相關專長,只能靠著高中接觸的知識完成作品,在過程中下了不少苦工。
新型鋁電池 快速充電壽命長
新知
第1593期
新型鋁電池 快速充電壽命長
2015-04-15
【記者吳盈蓉綜合報導】「手機沒電了!」是很多現代人日常生活中遇到的麻煩,往往須花上數小時才能完成充電。6日工業技術研究院(Industrial Technology Research Institute, ITRI)與美國史丹佛大學(Stanford University, Stanford)發表共同研發的新型鋁電池,它的充電過程只需約一分鐘,並突破了傳統鋰電池易爆炸的缺點。史丹佛大學化學系教授戴宏杰表示:「過去所開發的鋁電池不是電壓過低,就是循環壽命過短。」這款新型鋁電池改善過去實驗中無法多次重複循環運用與電壓不足的問題,可以在重複充電達7500次後,仍不會耗損能量。相較於鋰電池只能有約1000次循環使用,此款鋁電池在持久性上表現亮眼。團隊成員、史丹佛大學化學系學生麥可・安格爾(Michael Angell)提到:「最讓我驚豔的是,這項研究成功結合電池的能量密度與超級電容器(supercapacitor)的功率密度。」此款鋁電池運用材質相當柔軟的薄型石墨作為材料,因此可以任意彎曲,而不會影響電池放電。研究團隊在放電時於電池上鑽孔,刺穿使電池內容物外洩後及影響供電,安全性受到保障。工研院團隊成員、博士林孟昌表示:「研究選材方向基於材料的蘊藏量與能量密度,鋁元素是地殼蘊藏量第一,且能量密度僅次於鋰金屬。過去近30年來從事鋁離子電池研究的失敗在於選錯陰極材料與沒釐清楚工作原理。」這款新型鋁電池是由鋁金屬作為陽極,石墨作為陰極。石墨優良的導電性與在三維空間具有龐大表面積的特點,即能大幅縮短電池充電時間。林孟昌提到,工研院原本利用氧化釩及奈米碳管作為鋁離子電池的陰極材料,作品即將完成之際,卻發現氧化釩為無效的陰極材料,這使研究陷入了低潮。但之後在一次偶然的實驗中,團隊發現了石墨為極佳的陰極材料。林孟昌說:「曾經只想做階段性的研究,但戴教授堅持不讓步,鼓勵團隊並說:『普通或是卓越,這是你們的選擇(Be Ordinary or Be Extraordinary, your choice)』。」這句話直到現在仍令他印象深刻。目前這款鋁電池的電壓為2伏特,仍比目前智慧型手機鋰電池普遍電壓為 3.7 伏特或 4 伏特低。戴宏杰提到:「如果需要更高的電壓,可以透過串聯來達成。我們現在也致力於提升相關效能,在過去六個月的研究中已有相當大的收獲。」他同時表示,他們與工研院研究團隊目前正在合作研發耗能更低的20瓦鋁電池,工研院希望能在今年底達成研究目標。
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