「玄鳥與飛奴―仿生拍撲翼應用於道路橋樑檢測」在第九屆台灣仿生設計競賽中亮相，此作品以拍翅的方式飛上天空。　圖／何心睦提供【記者邱昭華綜合報導】「如果透過無人載具監測橋樑狀況，並利用即時影像傳輸來檢查有問題的地方，可以提高效益。」國防大學理工學院機械及航太工程學系的學生團隊研發「玄鳥與飛奴―仿生拍撲翼應用於道路橋樑檢測」，希望未來能實際運用，降低人力成本及污染。此作品在第九屆仿生設計競賽亦榮獲新北市秘書處永續城市獎冠軍。第九屆台灣仿生設計競賽頒獎典禮於15日舉行，國防大學理工學院機械及航太工程學系學生團隊榮獲永續城市獎冠軍。 　圖／何心睦提供目前拍撲翼的動力來源主要有兩種，一種是無刷馬達驅動齒輪和連桿，不過齒輪的設計複雜，重量也較重，因此團隊使用另一種較少見、較輕的伺服馬達當作動力來源，讓拍撲翼可以更輕盈地飛上天空，從旁指導的國防大學理工學院機械及航太工程學系助理教授賴渝翔説：「伺服馬達的好處在於可以有較好的動作操控。」他表示，伺服馬達只需調整程式碼的輸入就能使翅膀依照指令運作，在開發上較方便。雖然伺服馬達簡化了設計程序，但同時也面臨軟、硬體整合的挑戰，國防大學理工學院機械及航太工程學系何心睦說明，把編碼上傳到飛行控制系統，使其順利操控拍撲翼運行是最困難的步驟，團隊耗費不少時間調整及修正。賴渝翔則提到：「我本身的專業並不是機構設計。當初決定開發，對我而言也是一個挑戰。」在開發前期，團隊買了市售拍撲翼，打算拆解零件來研究，不料拆解後無法組裝並順利飛行，為此費了不少心力去聯繫當初的設計者，最後不但順利聯繫到，甚至在交流中與他成為好友。「橋樑監測並沒有這麼簡單，拍撲翼可能會遇到電池續航力不足、鏡頭不能旋轉以及機身太大以致無法穿越橋樑內部狹小空間進行監測等問題。」國立成功大學土木工程學系教授劉光晏對裝置提出疑慮，建議先與橋樑單位合作，實際測試拍撲翼的可行性。何心睦也期許，如果未來拍撲翼技術更發達，不只可以應用在道路、橋樑的監測上，軍事上也能發揮更好的效用，「拍撲翼的飛行路徑如果像鳥一樣複雜，可以讓敵方雷達辨識不清是無人機還是鳥，在防空上會有很大的幫助。」 團隊共製作兩次拍撲翼，此圖的透明拍撲翼是改良版，比第一代的重量少一半。　圖／何心睦提供 

〈偏軸華爾滋〉垂掛的炭筆隨旋轉軌跡在純白牆面劃下一道道黑色弧線，牆面如同一幅繪畫作品。　圖／何予攝【記者何予綜合報導】「在我的作品中，隨機性一直都蠻重要的，我希望它是浮動的，甚至是會壞掉的。」就讀國立臺北藝術大學美術創作研究所的鄭文豪創作《震盪之前》，在2022臺北美術獎獲得入選獎。作品自12月10日至2月19日於臺北市立美術館展覽室3A、3B展出。鄭文豪重新組裝拾得廢棄物並結合動力裝置，重現過去家中工廠機台的身影與聲響，藉以緬懷隨時代淘汰的家庭記憶。麥克風架裝設著規律旋轉的馬達，上方以銅條綁著炭筆，隨著旋轉軌跡在純白的牆面上劃下一道又一道黑色弧線。展期間，鄭文豪會不定期更換動力裝置〈偏軸華爾滋〉炭筆並微調麥克風架擺放位置，讓痕跡慢慢佈滿純白的牆面。「重點是在空間中留下一些痕跡。」鄭文豪重視廢棄物隨時間消耗殆盡的過程，因此在作品中使用炭筆、陶土塊、泡泡水等物件，藉此讓物件隨時間與過程消耗的特性被呈現在展場中。 鄭文豪重視廢棄物隨時間消耗殆盡的過程，因此使用陶製指頭。陶土塊在敲擊琴鍵時會產生碎裂，每次敲擊的位置、精準度和重量都會隨時間發生變化。　圖／何予攝鄭文豪將馬達、中古鋼琴、大型機具拆卸下的風管組合成複雜的大型拼裝物〈暗渠迴旋〉，透過凸輪裝置（註）和陶土製手指在琴鍵上敲擊，不和諧的音符與馬達敲擊響鈸的聲響貫徹展間。他透過拼裝動力機械和樂器，呈現工廠消失前吵雜、混沌的環境聲。「一開始以為他要彈奏什麼曲子，仔細聽又沒有，可是會意識到他在高音和低音的安排上還是有一點順序。」現場觀眾劉書妤表示，樂器聲響以及運轉中的機械讓他聯想到規律運行的宇宙。註：凸輪透過設計的不規則輪廓曲線，可使從動件產生預期的運動規律或傳送動力，被廣泛運用於各種自動化機械裝置中。鄭文豪家中曾經營傳統產業工廠，後因產業轉型被迫淘汰，轉為經營中古鋼琴買賣。「工廠一樓大型機具在運轉的同時，二樓會有工整的音律在彈奏，聲響是非常混雜的。」鄭文豪透過此展將記憶與過往的感官經驗融入創作，將其轉化為作品〈暗渠迴旋〉，他表示，記憶中混雜的身體感受，遠大於拼裝藝術作品的複雜程度，「那個吵雜、混沌環境的消失，確實對我有影響。像是有個身體記憶消失了。」他說。 〈暗渠迴旋〉中撿拾來的物件雖被丟棄，卻仍留有部分功能。鄭文豪保留其剩餘功能性並重新組織其用途，例如兩側的拐杖和斷掉的木製椅腳仍作為支撐功能被使用。　圖／何予攝「我不是要把它重現出來，而是用我會的語言去表達消逝的部分。」鄭文豪以自己的成長背景作為材料，希望透過作品呈現出物件隨時間變得無用的過程，來回應自家工廠隨時代淘汰的過往。他也認為，即便廢棄物重新組裝後無法產生實用價值和意義，但當觀眾思考作品帶給自身的感受，這個存在狀態就是有意義的，「雖然它們被丟棄了，可是在這刻又被我拉回來。」他說。 炭筆留下的黑色線段如同五線譜，與空間中的聲音相互呼應。展期間，鄭文豪會不定期更換炭筆並微調麥克風架擺放位置，讓痕跡慢慢佈滿純白牆面。　圖／何予攝

【記者吳曼嘉綜合報導】根據衛生福利部國民健康署民國107年死因統計，「跌倒」高居65歲以上事故傷害死亡原因第二位。由嶺東科技大學資訊科技系及台中市私立嶺東高級中學學生共同設計的「挺挺玉立—智慧防摔拐杖」，經由拐杖內部的晶片運算後，改變底座角度以預防跌倒，該作品入圍「第一屆大手攜小手物聯網創新應用競賽」。 長者因膝關節退化、平衡系統變差，因此需依賴拐杖行走，但拐杖卻可能會增加跌倒的風險。　圖／吳曼嘉攝智慧防摔拐杖如同現行的四腳拐杖，在拐杖底座安裝兩個伺服馬達（註1），使其能360度旋轉，並將馬達連接Arduino晶片（註2），利用晶片內已寫好的程式碼控制馬達。為提高準確率，團隊更替裝置加上九軸感測器，以減少誤差，使晶片運算結果更為精確。使用者只需打開開關，伺服馬達與晶片便會自動調整拐杖底部的旋轉角度，無論拐杖如何傾斜，底座永遠會穩定直立於地面。註1：伺服馬達為可控制旋轉馬達，會依照指示命令動作，而其旋轉的角度是180度，因此智慧防摔拐杖需要兩個伺服馬達。註2：Arduino晶片是一台微型的小電腦，藉由人類輸入進去的程式，完成各種指令。 團隊成員陳盈錡示範如何使用可自動扶正的「智慧防摔拐杖」，它的外觀如同現行的四腳拐杖。　圖／張瑋文提供因應3D列印為現今趨勢，成本不高，又能夠快速成型，智慧防摔拐杖的底座也採用此技術。然而團隊成員張瑋文說：「畢竟目前還是屬於實驗階段，所有功能都尚未完善，零件也是直接裸露在外。」3D列印的成品較為簡陋、不精緻，因此規劃請設計師針對外型及材質進行調整，讓其更為美觀。 「智慧防摔拐杖」的3D模型圖，在拐杖底座安裝兩個伺服馬達及Arduino晶片，用於控制拐杖底部的旋轉角度。　圖／張瑋文提供張瑋文坦承，智慧防摔拐杖尚有許多不足之處，例如走在斜坡上時，無法調整成適合使用者的角度等，尚需更多試驗以精進其效用。目前鋰電池為該裝置的動力，指導教授沈志昌表示，外出還需要多準備一顆電池，十分不便，因此考慮改以USB充電，並打算加入蜂鳴器，若老人家跌倒，拐杖會發出聲響，提醒周圍的人提供協助。張瑋文說：「未來希望可以讓它（智慧防摔拐杖）的功能更多樣，輔正可以更精準。」期盼當使用者在各個場合行走時，智慧防摔拐杖都可精準運算，達到扶正的功能。起初團隊希望該裝置可在使用者要跌倒時提前發出警訊，但經討論，他們認為跌倒為必然，「我們因此將研究方向轉為，利用其他力量阻止跌倒這個動作要發生的剎那。」沈志昌說。他們注意到跌倒時人會往前，拐杖失去支點連帶也會傾倒，因此智慧防摔拐杖在使用者要跌倒的瞬間，會提供一個反作用力，幫助他穩住腳步。民眾劉錦珠說：「因為拐杖是維持直立的，它其實可以增加老人家走路的穩定度。」一旦長輩使用智慧防摔拐杖，家人會比較放心讓其單獨外出，他也認為老人家使用此拐杖便不必擔心拐杖掉落，而需要彎腰撿拾的情況。社團法人中華民國兒童及老人照護協會理事長劉銀冰則認為，其藉調整角度以阻止跌倒的發生，為相當創新的設計，但仍需考量其抓地力以達到防滑作用，才能確保長者的行走安全。

【記者張佳琪台中報導】金屬中的殘留應力（註1）需要適時被釋放，否則其可能會變形甚至破裂。為改善此現象，由國立中興大學材料科學與工程學系終身特聘教授吳威德帶領學生團隊研發，並與海軍少將指揮官博士施武樵共同討論，完成「先進振動釋放殘留應力系統」，其運用馬達激發工件（註2）中原子產生高頻振動以消除內部的殘留應力，於9月29日獲得烏克蘭發明展金牌獎與特別獎。註1：原子排列不均勻所造成的現象，會造成物體內部產生一股力量，進而在物體內部找到脆弱點進行釋放，最後破裂或是變形。註2：製作機械時的物件，可以是單一零件，亦可以是數個零件的組合體。傳統在製作工件時為消除其中之殘留應力，工廠會將之置入高溫爐中加溫，如此能使工件中的原子進行擴散移動，形成較均勻的分布，此過程即為「熱處理」。熱處理只能應用在體積小的工件上，而本次研發能夠使之不再受限於工件體積，對於金屬製造工業具有極大助益，團隊最初將此技術導入船體製造。 國立中興大學材料科學與工程學系終身特聘教授吳威德所帶領的先進振動釋放殘留應力系統研究團隊，以及系統裝置。　圖／黃文明提供此系統包含加速規（註3）、馬達與控制箱，以馬達的低頻振動激發金屬原子的高頻率振動，吳威德表示，「就像我們敲擊金屬的振動一樣。」使工件內的原子移動，且均勻分布其中，如此能降低20％到40％的殘留應力。團隊成員、中興材料系碩士生簡佑勳表示，高頻波相較於低頻波能夠集中能量，並有效地消除殘留應力。註3：藉由檢測作用力間接測量振動的機器。 相較於原先的振動釋放殘留應力系統是利用馬達本身低頻率的振動，消除工件之殘留應力，本次研發之高頻率振動較不易造成工件損壞，團隊成員、中興材料系碩士生黃文明說：「之前的振動釋放殘留應力系統就如同朝會時全部人一起移動，此次改良就有如每個人一個個走。」所以能夠更精準地消除殘留應力。系統首先須測得工件中原子本身運動的頻率，再由電腦計算出能使原子持續振動的能量頻率以輸入馬達，而後將馬達夾在工件上，透過給予工件能量，使其內部的原子移動，達到分布均勻。「任何材質的金屬都有自己的頻率，這次使用『人工智能簡易高頻波檢測方式』能夠快速得到高頻波的數據。」吳威德解釋，以此提升消除工件中殘留應力的效率。 簡佑勳認為，研發中最困難的地方是找到合適的夾具（註4）固定於工件上，由於工件的尺寸與形狀不一，而隨著夾具與其中殘留應力的距離增加，馬達消除殘留應力的效果也會遞減，因此要找到尺寸切合的夾具，且放置在最適當的位置是此次研發中的挑戰。註4：將工件定位與夾緊的裝置。團隊最初以鋼板測試此系統，便已能有效降低其內部因銲接而產生的殘留應力，並提升鋼板的強度和使用壽命，今經不斷創新改良，系統已具普遍適用性，只要是合乎頻率的金屬材質工件都能夠進行應力消除，而經團隊測試，鋼鐵、鋁、鈷、鎳、銅合金等金屬確認適用。「若過於小型或是形狀特殊的工件在固定上還是會有一定的難度。」台北市私立大同高級中學機械科老師張弘彥提到，但若將振動釋放殘留應力系統結合熱處理將達到更好的消除應力效果。 新量測設備X光繞射儀，讓研究團隊能更精準測得工件中殘留應力的分布。　圖／張佳琪攝

【記者莊珺茹桃園報導】賽場上船槳整齊的划動，濺起層層水花。場上選手操控龍頭，順利將置放終點的旗幟夾起，宣告晉級。20日桃園舉辦的「TIRT全能機器人國際邀請賽暨桃園觀光工廠嘉年華」，僅有兩個項目在水中進行，「機器人划龍舟競速賽」就是其中之一。 哨音一響，選手們快速推進操控扭，讓龍舟迅速向前，希望能奪得晉級資格。　圖／莊珺茹攝機器人划龍舟競速賽一場有四位選手，分別在獨立的賽道競速。水道上有白色板子區隔賽道，宛如縮小版泳池。比賽開始後，參賽者操控龍舟從起點出發，穿越拱門後抵達終點，最先奪得旗幟的兩位選手晉級下一輪。即便是機器人龍舟賽，氣氛如同端午龍舟賽緊張刺激，觀賽民眾會因各隊伍龍舟前進的速度快慢，發出驚嘆或是感到惋惜。為了使龍舟穩定前進，馬達成了比賽的致勝關鍵。獲得亞軍、龍華科技大學電機工程學系的學生顏銘杉認為，操作是否順暢與龍舟船槳和龍頭的馬達有密切關聯。競賽中，有些選手會因為馬達過熱、失靈，使船槳卡住無法划水前進，或是因為操控龍頭的馬達在終點時無法順利低頭夾起旗幟而被淘汰。此外，傳統龍舟賽比的是團隊默契與體力，而機器人龍舟賽比的卻是參賽者的遙控技術。台北海洋科技大學海空物流與行銷學系學生曾淳綾認為，「龍頭一有偏掉就要馬上修正，等到撞到賽道邊上就不好修正。」 北海科大的學生曾淳綾（右）在準決賽中與對手互相競爭，兩人聚精會神操控龍舟。　圖／許容瑄攝現場不難看見有些隊伍，雖第一個抵達終點，卻因為夾不起旗幟而落敗。對此，曾淳綾說：「（龍舌）把旗幟夾起來的部分是最困難的。」他表示龍舟要盡量從賽道中間靠近旗幟，讓龍舌的凹槽處較容易卡住旗竿，再操控龍頭才能較順利將旗幟夾起。 北海科大學生曾淳綾的龍舟最快抵達終點，卻在夾旗幟時花費不少時間，驚險晉級準決賽。　圖／莊珺茹攝首次參賽就獲得冠軍、來自北海科大數位遊戲與動畫設計系的學生陳學文表示，他因對於機械的組裝感興趣，加上暑假有機會接觸機器人龍舟比賽，因此決定報名參加。雖然第一次接觸划龍舟競賽，最終成功克服緊張情緒獲得冠軍，陳學文開心的說：「往後也會繼續關注學習編寫程式與組裝。」 選手自行組裝龍舟後，賽前需要檢錄，確保程式符合參賽資格才能參賽。　圖／許容瑄攝 延伸閱讀：跨領域機器人賽　陸海空同場較勁機器人足球賽　城市科大奪冠仿生機器人闖關競技　挑戰真人運動迎人工智能時代　創客機器人改善生活無人操控　相撲機器人較高下決戰擂台　格鬥機器人激烈攻防無人機競技　國際飛手相互較勁