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工業技術研究院

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工業技術與資訊月刊

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正方形 Icon 創新之鑰 Innovation

仿生科技與機電技術的整合 看水之械悠游 煩憂千里外

文/王秀芳 攝/鄒福生

魚缸中的魚會了解主人的喜怒哀樂,適時逗弄主人開心;
而主人可用特別設計的Dummy與它玩耍,
更便利的是:不用餵飼料、清理大便,會自己跑去充電。
這種完美寵物,是由工研院創意中心所研發而成的「水之械」。

養 寵物可以讓人排遣寂寞、撫慰心靈,而且還有長壽的功效。但養寵物需要悉心照料,吃喝拉撒睡,要照顧得面面俱到,其實跟養小孩差不了多少。為了免去照顧的繁瑣,機械寵物便應運而生,雖然研究人員儘量將它們擬真化,但是仍難擺脫一股「機械味」——動作僵硬、無法與人互動……。

工研院創意中心的「水之械」(AQUA),從改善機械寵物的缺憾為出發點,結合仿生科技與機電技術,希望研發出更具互動性的機械生物。「水之械」的創意發想人,目前為創意中心水下遊玩系統分項主持人的舒靜珉說,當初構想的主軸除了互動性外,還有考量機械寵物若與人有太親密的接觸,是否具有威脅性,為避開這層疑慮,水中生物就雀屏中選,因為水、水缸都能避免直接接觸的機會,也有另一層神秘感與各自獨立的無壓迫空間。

水之械
水之械

結合五所研發能量

「水之械」至2008年已經發展到第三代,更是集結工研院5個所的研發能量,包括量測中心、南分院、機械所、能環所以及創意中心,呈現的技術包含:UWB單方位辨識與生理感測系統、Dummy虛擬體介面、回應式環境感知與互動技術整合、水下定位避撞、非接觸式定位充電,以及類生物擬態技術。

有了這些技術,「水之械」可以在1至1.5公尺內,偵測出主人的基本情緒,適時的搖頭擺尾,娛樂主人。而主人也可在水缸外利用Dummy逗弄它,不用弄濕手,就可以享受養寵物的樂趣。

「以往的機械寵物一定是人類先出手操控,寵物才會有反應,而我們的研發打破這個侷限,讓彼此的互動是寵物為主動式!」舒靜珉點出了「水之械」的特別之處。

因為要讓「水之械」與人們的既有經驗容易產生連結,所以會稱它「仿生魚」,舒靜珉解釋說,其實它得並不像魚,應該是甲蟲、犀牛的混合型;而且從第一代至今,共有10多隻,各時期的長相都不太相同,未來將朝向依照不同成長階段,包括幼年期、成年期或戰鬥期來設計不同的外表形態,以符合擬態設計的精神。

童年夢成真

「水之械」經過6個月的時間,歷經6次的提案,才讓創意中心主任薛文珍點頭,同意撥下研究經費,讓舒靜珉得以著手進行。「因為主任擔心我沒有機械、電子的相關背景,無法將這個案子完成。但每次的提案我都不放棄、很堅持,最後她才讓我進行!」舒靜珉回憶提案的曲折,「甚至主任還幫我追溯童年生活,她認為:小時候的某些經驗,一直潛藏在記憶中,如今驅使我堅持要完成『水之械』。小時候住基隆,奶奶家前方三、四百公尺處,有一條小河流,後面則有一個水塘,釣魚是我跟表弟最快樂的事,或許是這段經驗,促成我做『水之械』吧!」

舒靜珉說,提案通過已是6月,而且年底必須要有成果展現。「主任要求的很簡單,只要我將外殼做出來,然後配上一幅海報,寫清楚這個案子是要做什麼的,就可以了。」

雖說如此,但提案通過,真正的困難才正要展開。

「案子一通過,雖然經費還未撥款,就趕緊進行外殼製作。一般模具廠,開個模就要60萬元,而核准的經費是10萬,根本連基本的開模都不夠。輾轉經過介紹,找到一家手工開模廠,但是價格也超出10萬,只好一直跟老闆殺價,甚至表明願意到工廠協助開模,老闆最後才同意降價!」舒靜珉說。

在這樣的努力不懈下,7月時外殼已經完成,主任也更了解舒靜珉的決心。

外殼製作完成後,接著開始著手內部元件。「由於我是學純美術的,完全沒有機械、電子學的知識背景,與工程師的溝通對我也是一種考驗,因為基本的電子學常識,我完全不清楚,比如電阻有何作用,我根本不知道。有個工程師後來e-mail給我一個2.5M的Word檔要我讀,那個檔案相當於一本電子學的教科書。我花了一個月的時間把它讀完,中間一碰到不懂的地方就找人問,才弄懂電子學,這對往後與工程師的合作、溝通有很大的幫助,因為我聽懂他們的語言!」提起這段經歷,舒靜珉仍充滿感激之意。

異界的交錯

歷經三代不同的外觀設計,「水之械」其實長的不像魚,而是甲蟲與犀牛的混合型。
歷經三代不同的外觀設計,「水之械」其實長的不像魚,而是甲蟲與犀牛的混合型。

舒靜珉在研究所學的是電腦動畫,2004年9月加入創意中心,在工研院算是少見的專業背景。「當時,我的同學跟我說:有個單位很奇怪,登廣告要找有創意的人呀,然後給我創意中心的網址,上去一瞧,一些密密麻麻的字在畫面上跑來跑去。我就直接寫信給主任說:這個徵人啟示有點奇怪……。主任找我面試,之後就進入工研院工作,」舒靜珉略帶笑容談起這段往事,「後來主任說,我應該是個人才。」

對工研院而言,舒靜珉的專長很少見,創意中心也是一個特別的單位--以創意研發為主。舒靜珉認為,創意中心的設立對以工程背景居多的工研院,具有激發的作用,因為這裡的同仁多半是非工程背景,思考邏輯比較不同,同質世界來了異質,可以帶來新的刺激。s

不過,對於身為「異質」或是說「跨界」的體悟,是舒靜珉念了半年的機械研究所博士班得來的深切感受。

舒靜珉說,「會被錄取機械博士班,可能是我的異質性高,但又跨到了工程領域,學校認為我具有刺激作用吧!但是讀了半年之後,書一翻開不是高等數學,就是高等微積分,對於沒有這方面基礎的我,念得很吃力。」雖然可以盡全力念完學位,但他認為將精力用在其他地方,會更有價值,因此決定休學,並且重新思考自己應有的定位。「未來我會報考藝術相關的博士班,因為『跨界做事』,可以橫跨科技與藝術兩種不同領域,是我想投入的!」

夢想成為台灣門戶的特色

進入創意中心至今,舒靜珉發現,台灣除了跨領域人才少之外,可能是教育體制的影響,思考模式很難跳脫既有的框架,這也他是研發「水之械」的體驗。

一般的潛水艇排水、進水,是利用壓縮空氣的原理,而讓船艦可以沉下或浮上水面,舒靜珉曾找過流體力學專家針對「水之械」的游動問題給一些建議,而專家認為,依照「水之械」的設計,可能沒辦法在水中游。「我們並沒有因此做外殼的更改,但是『水之械』還是游得很好……,」掩不住得意的舒靜珉,解決之道是利用「薄膜浮沉系統」,這個仿照魚類游泳的原理設計,則是他吃吳郭魚的觸發。而這套設計原理已獲美國專利。

對專業的尊敬是必要,但是有時跳開束縛,結果或許更精采。

「水之械」的應用及推廣,是舒靜珉最常被詢問,也是讓他最感慨的問題,「我們找過國內玩具大廠談過,但他們表示沒看到實際商品前,商業風險太高,因為投資規模大,若是不成功,無法補救,而廠商也無法承受這種損失,因此寧可繼續做代工或沿用國外的設計圖。」這與台灣擅長代工,以及急於有短期收益的心態有關。

正規的商業化或許不是「水之械」最好的未來之路,舒靜珉的思考轉了彎,認為「水之械」可以朝著提升國家形象、展現科技國力的路途發展。「桃園國際機場會是一個很好的展示點,在那裡設置一個大水缸,裡面有許許多多的『水之械』,每一隻長相都不同,每一隻都有自己的3G電話號碼,候機的人可以利用手機做為連結,撥打它的號碼就可以逗弄它,或透過3G手機看到它所看到的影像……。」

雖然回到現實面,要讓這個計畫成真,強力的奧援不可或缺,舒靜珉說,「公部門才可能幫助我們達成,我們也會朝這個方向尋求。」不過,這是個令人期待又覺得夢幻的新計畫,環視古今中外,許多偉大的發明不都是這樣開始的嗎?

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