區域化2D/3D切換立體顯示器
多用途軟性電子基板技術
REDDEX環保防火耐燃材料
REDDEX環保防火耐燃材料
傳統的防火材料,雖然有完全不燃的特性,但是密度大、重量重,且因為可撓性差,無法做出適當的變形,因此易剝落、碎裂,落塵量大。傳統的難燃材料多含鹵/磷系難燃成分,燃燒後易釋放出有毒氣體。工研院研發的Reddex,為環保綠色防火隔熱材料,不但本身為難燃材質,且可有效阻擋背溫升高。同時,因為不含鹵/磷/硫系物質,Reddex燃燒時僅釋放出水蒸氣,有害廢氣釋放趨近於零,而且煙霧密度僅達2.0,較安全標準200更為嚴格。在膜層厚度0.1-1.0mm的測驗中,Reddex已經能通過UL94難燃測試V0等級,是這項檢測技術的最嚴苛標準,目前已經可以成功運用於塗料、薄膜、管線、板材、以及紡織物上。微型雷射投影技術
透過搭載微型投影機的行動裝置,可以大幅提升檔案分享的便利性;尤其手機的功能愈來愈強大多元,但受制於使用的規格尺寸,能夠展現的畫面大小也有限,微投影正能滿足行動投影的需求。以工研院產業經濟與趨勢研究中心(IEK)的預估,於2010年前全球至少會有5%的手機將內建微型投影模組,數量約為6,000萬隻,顯見微投影技術的發展潛力。
針對微投影技術及應用,有許多國際大廠早已投入布局,包括德州儀器(TI)的DMD(Digital Micromirror Device)、3M的LCoS(Liquid Crystal on Silicon)、Explay的LCD(Liquid Crystal Display)等,但這些技術主要還是利用現有成熟的液晶投影機制,改採LED的光源成本也較低廉方便,因此發展較快,易導入產品應用。國內即有廠商與3M合作,將LCoS模組內建於數位相機上,成為產品的一項特色。
不過,若運用現有投影技術為基礎,由於需要光學聚焦鏡頭組,除了會有元件成本高、體積較大、色域小、光學效率低等缺點外,同時也因LED需持續點亮,造成功耗大及散熱等問題。因此,以雷射做為微投影技術的核心,將是另一項能有效微型化,並且提高投影品質的解決方案,也是工研院南分院過去一年積極投入「微型雷射投影技術」的方向。
工研院南分院微系統科技中心微致動系統部副經理王郁仁指出,「微型雷射投影技術」是應用微機電二維微型掃描面鏡及紅綠藍(RGB)雷射,以雷射掃描方式成像,畫面可達無窮遠且不需對焦;而創新的雙環大角度掃描鏡結構設計,預期可使投影畫面尺寸較一般單環結構掃描鏡增加30%以上,並保持畫面清晰與色彩亮度,達到VGA等級的畫質,而且光損失少、體積小、耗電低。
目前以「微型雷射投影技術」所開發的產品模組尺寸,已可達14×8×4mm3左右;若能將所有元件整合於同個IC上,體積還可再縮小,包括未來研發矽基板微型光機系統,以MEMS技術持續進行體積的微型化,將更適合裝載於智慧型手機、數位相機、PDA、NB等3C消費性電子產品上,提供高準度的雷射行動隨身投影功能。
此外,「微型雷射投影技術」也可用在車用螢幕抬頭顯示器,以及生醫感測、工業偵測等用途。王郁仁表示,因「微型雷射投影技術」的光機具備多種微型元件與技術,因此有機會聯結產業鏈共同研發,包括雷射、微機電結構、系統控制、光學組裝等廠商,提升產業發展效應。
最佳顯示面板:Flexible AMOLED
有機電激發光二極體(OLED),與我們常見的液晶(TFT LCD)一樣,都是顯示面板的一種。不同的是,TFT LCD無法自己發光,須靠背光才能發揮顯示功能;OLED則是在兩片電極中置入有機發光材料,通電後具備自發光的能力,不但視角更廣,色彩飽和度也優於TFT LCD。
依驅動方式不同,OLED又可分為被動式矩陣(Passive-Matrix Organic Light-Emitting Diode;PMOLED),以及由電晶體驅動的主動矩陣式(AMOLED)。目前PMOLED由於尺寸與耗電問題,大多應用於次面板或低階產品應用;AMOLED則被視為未來取代傳統液晶的最佳顯示面板。
輕薄短小也能資訊量大
工研院顯示中心李正中組長指出:「目前大多數的顯示器,都是採用TFT LCD,若想做到輕薄短小,方便隨身攜帶,螢幕顯示的資訊量就不夠;若想一次顯示足夠資訊量,體積就太大而不易攜帶,也可能耗電太兇。對於未來的顯示器,我們希望能夠做到資訊量夠大,收藏起來又夠小,並且低耗電、摔不破、可彎曲折疊或收捲。由電晶體驅動的AMOLED,具備以上特質,完全符合未來資訊社會對於行動裝置顯示器的需求。」
為了製作出軟性AMOLED,工研院在製程上有了突破性的研發成果,完成自捲軸手機拉出螢幕的夢想第一步。李正中指出,工研院所採用的方法,是在玻璃基板與上方PI塑膠基板間塗布一層離型層,由於還是採用玻璃基板做為載具,所以可使用既有的面板前段製程設備,完成電晶體製作,最後再搭配OLED元件,完成軟性螢幕。最重要的是,最後還能夠在不損害電晶體的前提下,順利將軟性塑膠材質取下。如此一來,面板廠不用加購太多新機台,也不必大幅修改目前製程,就可以製作出柔軟的電晶體陣列。
2008年在製程上耐溫度為攝氏200度,對位精準度可做到2mm以下,2009年不但將耐溫度提高到攝氏250度,更將PI塑膠基板的表現,控制到更好,將微粒(particle)降到更低,製作出成像品質更好的面板。「不但可製作出flexible AMOLED、flexible AMEPD(Active-Matrix Electrophoretic Display),還能製作出非常輕薄的軟性觸控面板,更容易做出大尺寸的電容式多點觸控。」
5,000次彎曲也不損壞
2008年,工研院製作出的4.1吋單色AMOLED,亮度達100nits,解析度為320x240,厚度只有0.2mm,矽基電晶體陣列下板彎曲半徑可達到1.5公分以下,遠超越其他國際大廠的表現。2009年,根據工研院的創新技術,可以直接將AMOLED做在塑膠基板上面,新的4.1吋彩色AMOLED,可以播放彩色影片,彎曲半徑更可達5公分;即使經過5,000次彎曲,亮度衰減小於20%。過去flexible AMOLED只要離開實驗室十分鐘,畫質就會衰退;但透過材料技術上的創新,在顯示器上加上一層阻水氧材料,如今可以拿出實驗室去應用一個月,都不成問題。
李正中表示,2010年工研院還會有更創新的軟性AMOLED概念產品展示,AMOLED應該可以做到6吋,並具備更好的影像品質與可靠性,電容式多點觸控軟性面板可望突破至7吋。
工研院宣佈推出全球第一片USB 3.0薄型記憶卡
經濟部技術處處長吳明機表示,有鑒於國際產業標準制定對於搶佔市場先機極為重要,技術處長期以來支持工研院執行推動國際標準的相關計畫,本次樂見工研院與廠商合作領先推出USB 3.0薄型記憶卡,將有助於國內廠商搶佔國際記憶卡市場,提高生產利潤,預估將帶動相關系統及終端軟、硬體廠商之產業價值鏈,可為我國資訊產業創造達新台幣1,000億元之產值。
工研院副院長李世光表示,工研院本次再度結合國內外業界共同合作,提出高速又省電的USB 3.0薄型卡新規格,且規格免授權金,已成為國際USB 3.0薄型卡的領先者。USB 3.0目前容量從16GB起跳,其規格最高可達2048 GB,具備體積小、省電、傳輸速度快的特性,是目前市面上進展最快、最具成長潛力的超高速傳輸介面,有助於取得PC產品高速傳輸的應用先機,也可望進軍其他3C產品的嵌入式市場。
鴻海科技集團顧問黃南輝表示薄型記憶卡成果的發表,可說是我們政府、產業、研究機構合作的具體成果,也是台灣電子產業發展史上非常有意義的一個里程碑。在郭董事長及盧松青副總裁的支持下,本集團成立專責工作小組與工研院及創見資訊共同合作,開發出可同時與USB 2.0及3.0相容的記憶卡介面,並主動協助向國際標準組織提案,籌設專屬的薄型記憶卡工作組,相信在明年就可以看到來自台灣工研院及業界的薄型記憶卡,在全世界市場發光發熱,成為真正值得國人驕傲的「台灣之光」。
創見資訊董事長束崇萬表示薄型記憶卡結合USB 3.0規格,符合市場期待的「輕薄短小」,兼具容量大、速度快的特點,不只可應用在NB、PC及行動上網裝置上,若能說服DC/DV/PND等影音導航設備製造商共同採用,相信對設備製造商、記憶卡製造商及消費大眾來說,將會是三贏的局面。創見堅信這將是台灣廠商有機會參與並主導記憶卡規格的一個好機會,並能讓台灣廠商在國際市場更具競爭力。
華碩電腦陳志雄副總裁表示華碩電腦在施崇棠董事長的帶領下,始終堅持品質與創新,在2年前成功的推出了世界上第一部小筆電EeePC,備受全球消費者的肯定,成功地開創一個全新市場。華碩也與工研院研究團隊長期合作,積極制定行動運算裝置的嶄新規格。此次推出更快速的記憶卡規格,不但是行動運算裝置的資訊儲存延伸裝置,更是未來生活中4C產品數位內容的共通媒介。
本次「USB 3.0 薄型記憶卡創新規格技術」發表會邀請相關廠商與會,正式啟動薄型記憶卡的推動,包括經濟部技術處吳明機處長、工研院李世光副院長、經濟部技術處林青海科長、電電公會林以專執行秘書,以及國內14家廠商高階主管,包含鴻海科技集團黃南輝顧問、華碩電腦陳志雄副總裁、創見資訊束崇萬董事長、台灣典範鄧希哲董事長、威剛科技陳明達副總經理、聯陽半導體林傳生事業部總經理、希旺科技余金龍總經理、宜鼎國際李鐘亮董事長、旺玖科技馬繼芳副總經理、台灣泰科電子葉俊良亞太區處長、嘉澤端子工業朱德祥董事長、益實實業丁原璽副總經理、明昫企業張旭誠副總經理,以及台灣電子檢驗中心林育堯副執行長共同見證。
根據國際研究機構IDC預估,2010年USB 3.0晶片需求量為1,245萬顆,2011年的需求量為一億顆。此外,根據電子時報預估,2012年USB市場規模約是2009年的 7倍以上,USB 3.0 出貨量在 2015 年將會達到 23 億顆。對消費者而言,面對數位產品的多元化,使用者在不同產品間儲存資料的需求日增,USB3.0記憶卡可支援PC產品,解決了其他儲存規格需要多合一轉換器的問題。未來USB3.0薄型記憶卡可直接相容於相關數位產品,如Netbook、電子書、高畫質影音錄放媒體等,提供使用者資料傳輸更大的便利性。
對廠商來說,4C時代也意味著各資訊產品會走向一個融合的時代,藉由聯合台灣資訊及半導體產業的深厚實力,推動USB 3.0薄型記憶卡的制定開發,將有助於帶動記憶卡上、中、下游各產業的經濟成長,包括晶片設計、控制器、連接器、品牌與模組廠商、通路與經銷商、終端設備業者等,真正實現「小小一片,商機無限」的遠景。
名詞解釋
USB (Universal Serial Bus;通用序列匯流排)主要是用來連接電腦與週邊裝置之間的匯流排,其隨插即用(Plug and Play)的功能,使其不須經過繁複的安裝程序便可任意將週邊裝置連結、配置、使用及移除。USB著重於提供消費者方便的安裝與使用,由於USB的彈性與容易使用,使得支援USB的週邊裝置包括隨身碟、滑鼠、鍵盤、喇叭、掃描機等各種不同的產品逐年增加。
Eye to Motion 開創機器人產業新視界
或許是受到小說和電影的影響,不少人對於機器人有著無限的想像及憧憬,認為它們「應該」無所不能,尤其還能像人類一般地活動、思考,甚至突破人類的極限。若拉回到現實生活,目前機器人並非如電影角色那般靈巧、有智慧,大部分的機器人只能依照人類設定的程式做動作,尤其是應用最早與最多的「產業用機器人」。
根據國際機器人聯盟(International Federation of Robotics,IFR)的定義,機器人可分為「產業用機器人」與「服務型機器人」兩大類。產業用機器人主要運用在汽車、面板、晶圓等各種製造業廠房中,多半以機械手臂為主,負責焊接、組裝、搬運、包裝等重要工作,提供自動化的生產流程,也提高了生產效能與產值。服務型機器人則以保全、伴侶、醫療照護、家庭勞務、教育、休閒娛樂等方面為發展主軸。相較於產業用機器人較為成熟的市場應用,服務型機器人目前雖處於萌芽階段,但由於社會型態朝高齡、少子化轉變,需求日漸增加,尤其在家庭/個人用方面,因此被認為是未來機器人產業的發展重點,推動全球經濟的下一個成長引擎。
傳統機器人智慧有限
產業用機器人用於製造業的生產線上,過去已發展相當多元且成熟,是項極為普遍的應用,且機器人能夠快速、準確地重複相同的動作,可以取代會疲累、需休息的人力。但產業用機器人使用至今二十多年,卻也顯露出不少發展瓶頸。
首先在於導入機器人生產時,生產線的規劃必須非常嚴謹,因為機器人只會依照原本設定好的環境及程式來動作,於是工件與機器人的相對位置及距離,都需要安排妥當,所有物件、機具、器材等,也都得放在固定的位置上;若是稍有誤差或偏移傾斜,很可能就無法正常運作。
換句話說,在這樣一個「結構式環境」(structured environment)中,需以外在環境的調整,來配合機器人的運作,這也是設計生產線時最複雜的部分;假使要更換生產線,所有環境和機器人就要全部重新設定一遍。相對的,人力作業雖然速度較慢,卻不會受到位置空間的限制,可以有更高的生產彈性。
工研院機械所顧問與交通大學電機工程學系教授胡竹生指出,在過去大量生產的時代,機器人可以提供極高的生產效益;但時至今日,產品趨勢朝向少量多樣,產品生命週期縮短,如果得花上數週或數月的時間重新規劃生產線,實際生產時程也可能只維持數個月,對於企業來說不僅成本過大,也無法滿足市場的需求。例如目前產品種類多,但每項產品產量偏少的行動電話,就是最明顯的例子。
此外,為了能夠讓機器人有充裕的工作空間,廠房的使用面積也必須配合增大;經常可以看到的狀況是,工廠裡的機器人是用鐵籠子圍起來,以減少作業進行時外界的干擾,也避免與現場人員有所衝突,以維安全。不過較不理想的是,一旦生產製造出現了問題,整條生產線都得要停止作業,才能派人進入檢修,找出問題所在,停機時間愈長,造成的損失就愈大,這也是目前產業用機器人的研發,多是以提高機器人可靠性為主要方向的原因。
這樣的機器人智慧,似乎與一般人想像中的機器人,有著不小的落差,胡竹生以日本的製造業為例,許多高檔的產品,都還是在日本當地生產,而且品質比海外所生產的還要好,有如精品一般,在市場上產生價位的區隔;台灣產業的下一步,也應該朝向精品的形式發展,並利用高科技來協助提升製造技術,同時企業也才會願意根留台灣。其中機器人就是一大重點,如何使機器人變得更聰明,在生產線上可以很有彈性的協助作業人員完成生產工作,就成了研發的主軸。
要能提高機器人的智慧,首先就要使機器人可以如同人類般「認知環境」,並經過理解判斷後,做出正確的反應及動作。這一連串由「知」到「行」的機器人行為,也正是由工研院主導,並與交通大學、清華大學及日本東京大學等校教授所共同合作研發的「Eye to Motion視覺伺服控制」技術核心。
視覺技術嶄新突破
簡單地由字面上來解釋,「Eye to Motion」就是使機器人能透過視覺(攝影機),從影像的內容資訊加以計算分析,然後做出適當的動作。所謂的「視覺伺服」(Visual Servo),其實與「Eye to Motion」是相同的概念,也就是根據視覺(Eye)來決定動作(Motion)。
若回到生產線上,假設這樣視覺感知與動作的技術能夠導入,相對地就可以使作業環境與程序的規劃安排更有效率,例如工件置放發生歪斜的狀況,機器人也能經由影像來判別,從而找出正確的夾取位置及角度,完成工作;如此一來,生產線就會變得更具彈性,更換生產線所需的前置時間也可以縮短。
另一方面,當生產線的彈性度增加,機器人的工作空間也不再那麼受限制時,地板使用面積(shop floor area)也能縮小,可以減少廠房成本、提高經濟價值。此時機器人所面對的,可以是一個半「非結構環境」(unstructured environment),而且還能與現場人員進行分工;其中的技術關鍵,就在於如何經由影像的介面與視覺的處理,讓機器人能夠快速理解工作內容並投入生產,形成「人機共存」的作業模式。
也就是說,過去直接以程式來調整控制機器人的方法,在下一階段將提升至示範教導(Teaching by Demonstration)的方式。目前國際間一項產業機器人的研發重點稱做牽引規劃(Lead Through Programming),即是利用力迴授方法,使操作人員可以抓著機器手臂直接進行路徑教導。若搭配視覺技術,則可以使教導的路徑與工作空間或工件的關係更加精確與直覺。在這樣的技術基礎之上,方可引入更為高階的影像認知與工作描述功能,進一步降低教導所需的時間與複雜度,讓機器人實際成為作業人員的貼身助手。
以每秒數十張影像、每張影像需尋找、記憶與搜尋比對大量的特徵,不難推估在以視覺技術為核心的「Eye to Motion」背後,隱含著必須運算處理相當多且複雜的影像資料,除了要能快速運算進而反應動作外,遇到特徵改變時,例如視角的改變、環境中的物體消失或突然出現、光線改變等,也同樣要能因應。最主要的是,機器人根據影像處理後的資訊做出的行動必須準確,這使得面對環境變異時的影像處理要有很高的強健性,此一特性使計算需求變得非常龐大。
若考量產業的實際需求,如果為了處理大量的影像資料,這樣一台機器人卻要背負為數不少的運算單位或電腦,造成體積大、價格昂貴、耗電量大,不會得到市場的青睞。胡竹生表示,人類即使遇到不同的環境,都能在短時間內適應、理解,但機器人仍要靠智慧系統的協助;而且不論方法有多麼複雜、目標有多高,都必須架構在可落實及使用的平台上,也是「Eye to Motion」目前仍持續精進改良的動力。因此,機械所針對「Eye to Motion」技術所持續開發的嵌入式視覺伺服開發平台VSP(Visual Servo Platform),正是解決上述問題的最佳利器。近程目標是以FPGA搭配高速DSP為平台,對於較為單純的環境應用,使多關節機器臂具備快速精準的視覺伺服功能。長程目標則將朝向系統晶片(SOC)的方向發展,對高速影像資料擷取、傳輸與交換、平行演算,以及面對更為複雜環境的智慧型演算法等開發關鍵技術。
亟需技術與應用的提升
「Eye to Motion」視覺伺服控制技術是工研院今年才開始進行的研發計畫,於8月所舉行的台北國際機器人大展中,工研院機械所即運用「Eye to Motion」的技術,展出「海豹神射手機器人」;透過兩支攝影機擷取影像偵測,分析籃框的距離與位置後,再驅動海豹機器人投籃,所需時間僅0.1秒就可完成。
同時展出的還有「視覺引導機器手臂組裝隨機分散之零件」,亦是經視覺影像的辨識運算後,驅動機器手臂抓取隨意放置的手機背蓋,並自動移至待組裝的手機上,精準完成組裝的動作。相同的技術還可以驅使機器手臂夾取咖啡托盤,並避開杯把的位置,以免造成碰觸掉落,且平穩地移往咖啡機盛滿咖啡。
胡竹生提到,在影像辨識的過程中,原本就具有不確定性,因為攝影機所拍攝到的影像,經常會受到環境光源等變化的影響,運動物體在影像中的形狀也並非都是相同的,因而「Eye to Motion」的研究,也正是要能處理這些不確定性,才能達到實用的目標。他並進一步解釋,雖然「Eye to Motion」離人類的智慧還很遠,但比起傳統產業用機器人,可以多做一些工作,這些突破已對工業製造產生很大的幫助。
目前「Eye to Motion」技術對於產業的應用,除了前述之組裝作業外,工研院還開發利用視覺技術進行檢測。以行動電話為例,由於機體內有許多模組大件,以往都是以人工進行檢測,卻會受限於2D視角;如果導入「Eye to Motion」的視覺技術以3D方式檢測,則可克服人眼不易辨視的缺點,將缺件、未確實熔接、零件脫落等情形確實辨別出來,並可結合機器人將瑕疵品挑出。
工研院機械所智慧模組技術部經理黃俊弘也指出,過去台商設廠生產主要是依靠人力,因此也偏向前往東南亞或中國等人工便宜的地區;隨著運費、貿易限制等環境因素的改變,台商逐漸將生產線移往接近市場的地方就地組裝,像是歐洲的匈牙利與捷克、美洲的墨西哥等。但即使這些廠商具備了技術,勞動力仍是一大問題,如果沒有充分可靠且穩定的人力,擁有再好的技術也是枉然;尤其現今產品上市時程短,廠商的壓力也更大。
即便是在中國,也有不少位於沿海地區的廠房與生產線,因應當地人工短缺的情形而遷至內陸城市;但以長遠的角度來看,未來依然會面臨相同的勞動力問題。由此可見,產業型機器人的發展應用不可或缺,也是工研院欲提升智慧型機器人技術,來協助台商的出發點。
機器人產業潛力雄厚
智慧型機器人產業,近年來已成為各國發展的重點。韓國政府不僅將機器人產業列為十大新世代成長動力產業之一,更於今年起,每年將投入超過新台幣50億元來研發先進機器人關鍵技術。中國亦將服務機器人視為高技術研發計畫的項目,並列入引領未來經濟發展的「十一五」規劃中。
在台灣,政府方面也提出了加速關鍵與模組技術發展、加速商品化產品開發、協助產品進入國際市場、擴大產業人才培育等四大具體發展策略,企圖帶動台灣機器人產業的發展,期望在2015年成為全球機器人設計與製造中心,並創造新台幣2,500億元的產值。
根據國際機器人聯盟的統計,受到全球經濟危機的影響,2008年產業用機器人的裝置數呈現衰退,為113,300台,但在亞洲地區(含紐澳)則較2007年成長4%,總產值仍成長至62億美元。胡竹生認為,單就產值而言雖然不算多,但產業用機器人可說是個萬用槓桿,可以應用在許多不同的產業,發揮出各種功能,所帶動的產值是相當大的。例如一座大型面板廠動輒數百億新台幣元的建廠經費,機器人的部分可能不到10億元,所占比例看似不高,可是大型面板根本無法靠人工搬運,若以專用機械如輸送帶等,則其製程安排將幾乎沒有彈性,因此搬運機器人若動不了,這些廠就無法運作,數百億元的投資也就無法顯現其效益。
尤其在機器人技術逐漸成熟之時,服務型機器人也愈受重視,而且較產業用機器人更具發展潛力。以IFR的統計顯示,2008年全球專業服務型機器人的數量已達6.3萬台,產值更達112億美元,個人(含家庭)用的機器人數量,也高達720萬台;預估在2009至2012年間,專業服務型和個人用機器人的數量,將分別增加4.9萬台及116萬台。
而對「Eye to Motion」來說,在改良產業用機器人之外,服務型機器人也是一大發展機會。胡竹生解釋說,當「Eye to Motion」延伸到服務型機器人,有兩個重要的技術,一是移動(Mobility),二是操控(Manipulation),兩者的目的都是要使機器人能在未知的環境裡行動;當眼睛(視覺)看到物體時,可以利用本身的手(如機器手臂)、腳(如輪子)來動作,這時手就產生了操控,腳就提供了移動。
不論是手或腳,機器人經過行動之後,物體與環境也會不斷變化,必須再透過眼睛來辨識分析。因此,從環境到眼睛,從眼睛到行為,又從行為到環境,就形成了一種循環,而「Eye to Motion」正是解決從眼睛到行為這部分的關鍵技術。
胡竹生以醫學上的「手眼協調」來形容,當嬰兒出生後,在眼睛逐漸看清楚環境的過程中,最重要的是學習如何看到物體之後,命令手臂及手指做出反應,如學習去抓取前方物體,這種整體性的手眼訓練過程,和機器人可說是相同的。
服務型機器人成未來要角
假如服務型機器人能夠在未知的環境中自由行走動作,機器人為人類服務的範圍就可以非常廣泛。但現實是,要做到這種高等智慧的表現,短期內很難辦到;因為這時機器人是處在一種「非結構環境」裡,不像工廠裡的環境幾乎是固定或計畫好的,以一般家庭的生活環境,隨時都可能產生改變,當然也增加了視覺辨識與記錄運算的難度。
要能夠使機器人在未知環境中偵測辨別,基於「Eye to Motion」的技術,工研院是朝「VSLAM」(Visual Simultaneous Localization and Mapping)的方向發展。如果未來買一台服務型機器人回家,首先便會面臨環境地圖的問題,最好的方法就是一面行走、一面建地圖,這和人類是相同的行為。
一般所謂的「SLAM」(Simultaneous Localization and Mapping,同步定位與繪製地圖),是利用雷射掃描的技術,在未知的空間裡行走,並同時進行扇形的掃瞄,以在不同角度中獲得與各物體間的距離,如此就能描繪出環境裡的空曠部分,形成一份「尺寸地圖」。
透過雷射掃描的優點,在於準確性高,但價格昂貴也是不爭的事實。胡竹生表示,SLAM用在服務型機器人身上,若要配備雷射掃瞄機,過高的價格恐怕讓人卻步,因此才會導入「Eye to Motion」的視覺技術,以較便宜的攝影機來取代雷射,開發VSLAM來定位記錄地圖。
但是利用視覺影像的缺點,在於對尺度不夠精準,有時無法判別出正確的距離;不過,以人類的眼睛而言,也無法辨別出精確的尺度,只能得其大概而已。若要採用VSLAM,可能得要放棄尺度,轉從抓取環境的特徵切入,並以對物體的辨識能力來加以操控。
高階技術仍待克服
有能力認識未被規劃的環境,是一項相當有用的技術。SLAM或VSLAM的技術如在公領域,胡竹生首先想到的就是地下坑道環境的運用,機器人若能使用SLAM技術,對地底環境與坑道位置瞭若指掌,並可自行行走,就能從事許多探勘、救援或挖掘等工作。
他還提到一項更先進的相關應用,就是自2004年起,美國國防部高等研究計畫局(The Defence Advanced Research Projects Agency,DARPA)所推出的Grand Challenge與Urban Challenge競賽。主辦單位每年設定不同的環境及路線,團隊參賽者可以運用各種控制系統與技術,讓無人駕駛的車輛順利跑完行程,途中還會有各種路況與其他車輛等狀況,這是對SLAM及VSLAM的技術極高的挑戰;甚至未來的車輛就能真正變成機器人。
服務型機器人還有另一大挑戰,就是使用者要如何指引機器人,讓機器人理解該做什麼事。若是機器人進入人類社會或家庭,所面對的是一般大眾,而非受過訓練的操作人員,因此必須適應人類的溝通方式,最直覺的介面就是「語音」。
服務型機器人的設計,應考量使用時的方便性,若要以按鍵輸入命令,就得走到機器人身旁;若要用遙控器,按鍵指令也無法設計太多。當機器人的功能愈多,透過「語音」技術,如果非得要用特定的詞句才能指揮機器人動作,就顯得沒有效率且不實用,而是要更口語化、人性化;例如要叫機器人過來時,與「過來」同義的詞都應該要能作用。
另外,當使用者所給予的訊息不夠完整,好比叫機器人「倒水」,卻沒有說明是要熱水還是冷水,此時機器人也應具備反問與對話的能力。在機器人的「語音」技術上,胡竹生表示,這些相關問題都還待研究解決,也包括如何避免環境中的雜音干擾、多人同時講話時的辨識,或是機器人的遠距收音問題等。
協同業者共同發展
事實上,過去在全球市場上即出現過不少服務型機器人,只可惜壽命大多不長。曾經設計出電子玩具菲比(Furby),並在全球大賣5,000萬隻,締造12億美元營收的鍾少男(Caleb Chung),於2006年推出新設計的電子寵物恐龍Pleo,由鴻海代工生產,並具有觸覺、視覺與聽覺等人工智慧及學習能力,還被《時代》雜誌(Time)票選為年度最佳發明,但該公司Ugobe卻在三年後宣布破產。
Sony於1999年推出的機器狗Aibo,也相當知名,於2006年停產前,共售出15萬隻。工研院機械所智慧機器人技術組組長王維漢認為,全球的服務型機器人產業尚未真正成形,在過程中也經常會有成功及失敗的案例;但儘管如此,國內的業者對於服務型機器人卻相當有興趣,尤其是ICT廠商,希望能夠藉由既有的技術基礎轉型,尋找下一個藍海商機。像是機器人領域的第一個整合型科專計畫「銀髮族伴侶機器人技術研發計畫」,是由華寶通訊、新光保全、慧智網等業者合作,鎖定高齡少子化社會中的銀髮族,共同開發「中高齡族群居家伴侶機器人」。
王維漢並表示,工研院承辦經濟部工業局的機器人產業輔導計畫,自2006年至今已有56個輔導案,顯見國內廠商對機器人技術的強烈需求。他還指出,目前工研院開發智慧型機器人技術,是以2007年底的第六屆全國工業發展會議中,針對智慧型機器人產業所提出三個發展方向為主軸,分別是家用、益智娛樂及產業用機器人,加速發展伺服器、感測、定位、語音等關鍵模組,並建置產業交流平台;而工研院也將在機器人產業的成形過程中,扮演好技術研發及協助廠商跨入機器人新興產業的角色。
不能輸在起跑點 擁抱綠能,搶進電動車
全世界都在拼命發展電動車!
美國總統歐巴馬在8月份宣布,以24億美元支持電動車發展,其中15億元用於改良電池性能,預計在2015年,將有100萬輛本土生產的電動車在美國上路。
今年市場規模將達1,200萬輛,取代北美成為全球最大單一汽車市場的中國,更在今年3月公布「汽車產業調整和振興規劃」,將新能源汽車列為八大目標之一,企圖以上萬輛電動車進行行車實測,以確定未來發展方向,宣稱至2011年將有50萬輛電動車上路。
日本則已開始販售Mitsubishi iMiEV,由政府提供減免50%汽車稅(3萬日圓)的獎勵措施,預計在2030年,將可以減少80%的石油依賴。
無獨有偶地,台灣自主品牌納智捷(Luxgen),也在月前發表全球首款電動MPV原型車Luxgen EV+,企圖在全球電動車產業發展掙得一席之地。
挺進電動車世紀的後盾
事實上,電動車的發展歷史,是遠早於由內燃機引擎驅動的汽車的。
早在1834年,美國人湯馬仕‧德凡波(Thomas Davenport)便製造了第一輛以直流電馬達為動力的電動汽車。比德國人卡爾‧賓士(Karl Benz)1885年發明以內燃機引擎驅動的汽車,還要早50年以上。不過後來因為蓄電池的發展,一直難有重大突破,使電動車輛的性能表現,難以與內燃機引擎相匹敵,也使電動車一度沈寂。
裕隆汽車副總經理李俊忠指出,過去談石油危機或地球環境議題,大家的感覺,都還停留在「有一天『或許』會發生」,並沒有必須即時面對的迫切感。「一直到2008年,原油價格飆漲,地球的生態環境問題持續惡化,大家才開始有面對問題的迫切感。剛好這時候電動車的技術,也成熟到可以進入量產,對於納智捷這樣的『後發品牌』來說,電動車是最有機會能夠『後發先至』的武器。」
幸運的是,在過去的石油世紀,台灣雖受限於市場規模太小,以及沒能掌握引擎、變速箱等關鍵技術,未能在內燃機引擎時代發展出具關鍵研發能力的自主品牌;但在全新的電動車時代,汽車不再需要引擎與變速箱,台灣卻有已經占國內車輛產業產值一半的電機電子關鍵模組產業,做為挺進電動車世紀的後盾。
工研院機械所智慧車輛技術組副組長張念慈指出:「台灣真正強的,不是整車業,而是關鍵模組。台灣的零組件與系統模組,其實已經占台灣車輛產業產值的一半以上。台灣關鍵模組產業彈性好,可以做到少量多樣,才能贏得全世界供貨商的肯定。要切入電動車,台灣的優勢,也正在於此。」
張念慈分析,電動車的進入門檻,主要有兩方面。其一是電池,其二是馬達的驅控模組。「相對來說,這兩個進入門檻,會比過去要進入傳統內燃機引擎產業簡單。電動車的減碳量,也至少是內燃機引擎的50%以上。目前全世界也已在中國、美國這兩大經濟體的主導下,確立將電動車做為未來新能源發展方向。所以工研院這幾年最重要的任務,就是趕快幫國內的關鍵零組件廠進行相關驗證,好確認這些關鍵零組件的安全性、實用性,以及有沒有辦法具備能夠匹配到整車工程上的技術等,幫助關鍵零組件廠商進入國際市場。」
馬達驅控器再進化
而在電動機車、電動腳踏車、甚至沙灘車(All Terrain Vehicles, ATV)等電動小車部分,台灣已經有自主品牌,並且已居領導地位,工研院所提供的是創新的技術運用與領先的產品。張念慈表示:「針對大車,工研院的協助重點是關鍵零組件。在小車方面,我們希望透過自主品牌,提供創新的模組,幫助產業快速建立旗艦形象。」
張念慈進一步指出,在大車的部分,能夠承受高溫、高電壓的超高效率馬達驅控器,是工研院機械所智慧車輛技術組針對電動車的發展重點。「因為要做馬達不難,馬達很容易抄襲,但馬達驅控器要能夠承受兩、三百伏特的高電壓,其中的關鍵技術和驅控晶片,到目前為止還是被三菱重工(Mitsubishi Heavy Industries)等國際大廠掌控,價格也很貴,到目前為止,還沒有一個好的解決方案。」
為了突破國際大廠的封鎖,工研院機械所正朝為馬達驅控器尋找新材料著手,「但由於這種材料的散熱量有限制,所以一定要水冷,造成整個驅控模組非常大、非常貴,也非常笨重,未來要如何將它縮小,目前我們正在和最先進的學校做一些深入的研究。」
目前機械所已經研發出內阻抗比國際大廠低10%,抗溫從目前的攝氏150度,大幅提升至500度的產品。張念慈解釋:「抗高溫的好處,是我們不需要再做水冷,可以直接做氣冷。水冷跟氣冷的差別就很大。若是用水冷的話,必須製作非常複雜的水冷系統,才能達到降溫目的,整個機構的體積就會非常大;若是氣冷的話,我們甚至可以將電源管理系統連同馬達驅控器,直接install在馬達上,形成一個非常輕巧的動力系統。這也是我們想要提供給產業界的新方向。」
「這個新方向,我們叫它『Power IC』。目前已經有prototype出來,但是還沒有做成晶片組。透過『Power IC』,我們希望能夠提供給產業界三到五年的jump。」
此外,針對小型電動車量身打造、直接裝設在輪子上的輪轂馬達與超薄馬達,也是機械所正在努力的目標。「這樣一來,我們就有機會將折疊腳踏車電動化,在LEV上提供輪轂馬達與超薄馬達,帶動小車的發展。」
建立驗證規範與國際接軌
雖然目前國際上已有Tesla Roadster、Mini E、Mitsubishi iMiEV等大功率電動車先後進入量廠,但是張念慈認為,台灣的廠商,還是大有機會。「因為這些車型的年產量都只有零星幾百台,若是年產量不到一萬台,其實就不算是真正的量產;這也是全世界都還在非常努力地角逐『量產電動車』市場的原因,因為真正具決定性影響力的『老大』,還沒有出現。」
更重要的是,目前世界各國的電動車產業,均處於起步階段,因此「全球標準」還沒有出現;「目前正是台灣電動車產業,積極與國際接軌的關鍵時刻。在諸多國際標準中,美國的UL(Underwriters Laboratories®),是現今的主流標準之一。」張念慈指出:「UL已經跟工研院簽署合作備忘錄,在台灣設有亞洲的實驗基地,現階段專注於發展高功率電池的充放電介面,並將做為日後制定電能安全標準的參考依據。我們也可以藉此協助台灣的電池廠商,去符合這個主流規範,得以快速進入國際市場。這也是工研院能夠對電動車產業所做的重要貢獻。如果一切順利的話,預計明年年底就能夠確立初步的驗證規範,並建立符合UL標準的系統平台。」
雖然目前台灣的整車產業,還是受限於國際母廠,但是張念慈對於台灣發展整車電動車的前景,還是保持樂觀。「台灣要切入電動車整車市場,一定要有自主品牌,才有機會。目前除了納智捷以外,也有一些廠商試著以電動車專用底盤,從小車出發,尋找新的機會。」
「目前全世界最大的電動車市場,應該會發生在中國。對國內的關鍵模組廠商來說,機會就很多、很大。就算是像比亞迪(BYD)這樣的中國本土品牌,也還是會需要像『Power IC』這樣的控制晶片、控制模組、電池芯或電動馬達,在這幾個方面,我認為台灣業者的機會都很大。」
誠如李俊忠所言:「台灣汽車產業發展了50年,一直只能侷限在車體與底盤的領域,今天好不容易在電動車方面,有機會具備一點發展優勢,我們怎麼能不傾注所有資源,全力投入呢?」面對汽車工業發展百年以來的首度重新洗牌,台灣,絕不能輸在起跑點上!
工研院團隊入圍全球基因定序1千萬美元大獎
工研院院長李鍾熙表示,生醫產業是下一波全球產業發展的重點,以預防保健代替治療是主要的發展方向,而基因與資訊科技的整合則是關鍵;若能快速解析個人基因,對醫療診斷、新藥開發與應用將帶來重大突破,對全球將具影響力。為鼓勵有想法、有創意的同仁,勇於冒險,嘗試新挑戰,並堅持想法,完成挑戰的目標,工研院規劃Grand Challenge挑戰高難度目標計畫,「1000G」計畫即是一例,該計畫成立「Cracker(解譯者)」團隊,集合了來自生醫工程、材料化學、電子光電等跨領域菁英,將運用台灣半導體CMOS感測技術的優勢,有機會以新科技突破現況完成目標。
工研院Cracker(解譯者)團隊主持人邱創泛博士指出,由於基因定序技術難度很高,美英日等國組成的跨國研究團隊從1989年開始,經歷了15年才完成人類首次基因定序,以目前的科技來說,完成個人基因定序更需要耗費數百萬美金,是一項非常具高難度、高風險的工程。工研院擁有跨領域、資訊整合的科技能量,在基因工程領域已累積擁有多項專利,並將該計畫取名為「1000G」,有信心將成本控制在1,000美元內,寫下防治疾病的新紀元,為全人類的福祉努力。
獎金高達1,000萬美金的「Archon X Prize for Genomics(人類基因定序競賽)」是有史以來規模最大的醫學獎,工研院「Cracker」團隊將與來自美國、歐洲的其他七支隊伍共同競賽,參賽團隊必須在10天內,替100個人進行基因解碼,並將每個人的成本控制在10,000美元以下,成功的話即可獲得高達1,000萬美金的首獎,由於難度很高,自2000年該競賽舉辦以來至今,仍無參賽團隊能突破此挑戰。
X Prize基金會簡介
位於美國加州的「X Prize」基金會自1995年成立以來,持續以高額獎金鼓勵各國菁英發展創新、前瞻的科技工具,以為當前人類面臨的頂尖難題帶來重大突破,競賽領域包含太空與海洋探索、生醫科學、能源環境、教育與全球發展。2004年,Burt Rutan在微軟聯合創始人Paul Allen的支持下建造了世界上第一座個人太空飛行器並成功實施飛行,獲得了1000萬美元的「Ansari X Prize獎金」,成為全球焦點,更奠定了X Prize基金會以競賽促進科技創新的領導地位。
工研院STOBA材料 獲頒全球百大科技獎
代表工研院前往領獎的工研院材化所副所長彭裕民表示,對一個歷經6年的研發團隊來說,這是非常令人感動的時刻,今天可以在國際舞台上,代表台灣和世界一流研發菁英站在一起,表示台灣在鋰電池材料創新上的研究方向是正確而且有競爭力的。
STOBA是奈米級的高分子材料,添加在鋰電池後可形成防護膜,好像是奈米級的保險絲,當鋰電池遇高熱、外力撞擊或穿刺時,STOBA會即刻產生閉鎖效果,防止高熱與爆炸事件發生。工研院材化所所長劉仲明表示,「高安全性」是發展鋰電池最重要的技術核心,目前市場上,尚無根本解決鋰電池爆炸的安全技術,此技術一推出,已引起鋰電池市場盛大迴響,以及3C產業的重視。未來,因應能源短缺,世界各國都在大力推廣電動車,STOBA技術除了3C產品外,也可應用於廣大的電動車市場,預期將可為台灣的電池產業再創一波新藍海。
R&D 100 Award由美國著名科技雜誌R&D在1963創設,每年從全球上千件創新技術中,進行百大科技的票選,迄今已經47年,素有「產業創新奧斯卡獎(The Oscars of Invention-The Chicago Tribune)」之美名。得獎者依其顯著科技突破性、創新獨特性及應用實用性三個項目進行評比,並由美國境內各領域知名專家學者進行評選,每年挑選出全球100項年度具重大創新意義的商品化技術,獲獎技術多成為影響未來生活最關鍵的發展。
新聞辭典
市場特性與STOBA技術
2008年全球鋰電池生產量達31億顆,每年更以超過10%的比率成長。即使以標準製程安全要求6個標準差來計算,全球每年仍會生產出一萬顆有安全顧慮的產品,威脅消費者的生命安全。2006-2009間,日本廠商已經召回超過5000萬顆問題電池,預估損失金額達三億美金以上,安全性是產業與消費者最關注的議題。
STOBA(Self Terminated Oligomers with hyper-Branched Architecture)
以前無法要求更安全的鋰電池,是因為全球都沒有解決方案。工研院最新研發的高安全性STOBA鋰電池技術,以奈米級的高分子材料,添加在鋰電池中,形成防護膜,好像是奈米級的保險絲,當鋰電池遇高熱、外力撞擊或穿刺時,STOBA會即刻產生閉鎖效果,阻斷離子通道,停止電化學作用,避免電池發生短路,防止高熱與爆炸事件發生。此技術可提升電池高溫循環壽命20%以上,安全性可以達到12個標準差,並有多重防護機制,是目前全球從材料根本端創新,解決鋰電池安全的重要技術,此技術未來除可應用於電子產品的電池外,也可應用於電動車輛電池等。
此嶄新的材料技術,已通過比國際安全標準更加嚴苛的電池強制短路穿刺實驗,證實能有效提升鋰電池安全性,巨幅降低電池爆炸事件機率,目前已經申請全球29件專利。工研院將透過與產業合作,成立高安全性電池聯盟,讓STOBA成為全球鋰電池市場的新安全標準。
華爾街日報:工研院科技前所未見、具革命性的發明!
華爾街日報頒獎人也是科技版主編Mr. John Leger在頒獎時也表示肯定並說,「工研院超薄音響喇叭是革命性的發明,所以獲得評審團一致的肯定。評審團認為這項創新技術是前所未見,並將為喇叭的設計帶來重大的突破,目前已有許多具潛力的創新應用等著商業化的機會,我們非常樂見能與產業合作簽約。」台灣駐舊金山台北經濟文化辦事處處長陳經銓也親自參加此一盛會,對於台灣的科技獲得全球大獎,他表示,「這印證了我們在國際間、在高科技領域有卓越的表現,超薄音響喇叭的厚度小於0.5公分,實在令人驚艷。」
代表領獎的是工研院電光所所長詹益仁博士,他表示很高興獲華爾街日報科技創新獎肯定,讓各界有機會認識超薄音響喇叭這項革命性創新技術。這項技術將開始帶全球性的軟性革命,將喇叭由硬變軟、厚重變輕薄,首先應用的將會是3C產業。工研院預計將於2010年進行試量產及開發塑膠材質的透明喇叭,所以目前正尋求技術移轉廠商。詹益仁所長進一步表示,自獲得華爾街日報科技創新獎消息發布後,國內外3C大廠紛紛關注此一技術。
超薄音響喇叭以紙為材質的研發創意,深獲國際肯定!加拿大省報(Province of Canada)總編輯Wayne Moriarty表示,「這是令人驚歎的發明,將改變人類生活!」。英國資訊網站inventor spot也表示「獲得華爾街日報科技創新獎的12項技術,是革命性發明(Revolutionary Innovations),著實令人振奮」。
超薄音響喇叭是工研院在行動娛樂生活的軟性創新研發,以紙及金屬電極為材質,厚度小於0.1公分,輕薄可彎曲,用「印刷」方式即能生產,更能搭配使用需求剪裁成任何形狀。發聲的高頻為20KHz、低頻為200Hz,音場效果尤其適合表現細膩的中高頻音域變化,像是大自然的蟲鳴鳥叫,發聲效果一點都不輸傳統喇叭外;以車用音響系統為例,超薄音響喇叭耗電量僅為傳統喇叭的10%,具備環保節能特點。
工研院自3年前開始進行超薄音響喇叭研發,為尋找輕薄可彎曲的發聲材質,經過試驗銅等20餘類金屬後,最終才使用紙類作為材料。超薄音響喇叭應用相當多元,可協助提升傳統喇叭的業者轉型,創造更多商機,目前除可使用在登山背包、家庭音響及車輛音響上,也可作為耳機或是工業抗噪音使用,或者製作具有革命性的留聲Memo卡、薄片式MP3應用,未來更整合到綠色建築、遊樂及醫療等新興應用領域,應用範圍極廣,產業潛力無窮。目前已申請17案45件的全球專利。
華爾街日報科技創新獎一向深獲國際重視,自2001年開始舉辦,今年是第九屆,每年競爭者眾,難度很高。今年獎項由16位來自全美學界與科技界精英擔任評審,此獎項之獲獎單位以歐美企業或實驗室居多,亞洲的技術獲獎一向難得,工研院超薄音響喇叭是今年亞洲的惟一得獎者。該獎項不但注重技術本身的創新性,應用的商業化與市場潛力也是評審團非常重視的指標。過去像印度塔塔汽車(Tata Motors)的平價Nano小車就曾被華爾街日報相中,果然兩年後推出,廣獲市場好評。
工研院高安全性鋰電池STOBA材料技術 獲選為美國2009全球百大科技獎
近幾年工研院的研發屢獲國際大獎,除了連續兩年獲得R&D雜誌票選為「全球百大科技研發獎」外,日前工研院超薄音響喇吧技術,也榮獲華爾街日報票選為最佳創新首獎。在面臨景氣大衰退時,工研院將持續堅守科技研發崗位,為產業尋找新契機,持續不斷創新研發與提供產業服務。
新聞補充資料:
(一)R&D全球百大科技獎
R&D 100 Award由美國著名科技雜誌R&D在1963創設,每年從全球上千件創新技術中,依其顯著科技突破性、創新獨特性及應用實用性三個項目進行評比,由美國境內各領域知名專家學者進行評選,挑選出全球100項年度具重大創新意義的商品化技術。2009獲獎單位來自美、日、俄、加等國,包含英代爾(Intel)、美國阿岡國家實驗室(Argonne National Laboratory)、橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory)、洛斯阿拉莫斯國家實驗室(Los Alamos National Laboratory)、美國太空總署(NASA)等。
美國R&D雜誌每年進行全球百大科技的票選,迄今已經47年,素有「產業創新奧斯卡獎(The Oscars of Invention-The Chicago Tribune)」之美名,今年由20位來自全美學界與科技界菁英擔任評審,票選出前百大具影響性的新技術,過去像自動櫃員機(1973),傳真機(1975),液晶顯示器( 1980),印表機(1986),Kodak Photo CD (1991),乃至於現今最熱門的高解析度電視(1998)都曾獲獎,獲獎技術多成為影響未來生活最關鍵的發展。
(二)得獎技術介紹—高安全性STOBA材料
2008年全球生產出31億顆鋰電池,六個標準差已經無法滿足鋰電池安全要求,工研院STOBA材料讓鋰電池具備重要的「冗餘(redundancy)」時間,並達12個標準差,讓鋰電池發生短路產生高溫時,即可產生閉鎖反應機制,避免後續的熱爆問題,確保消費者安全。 鋰電池安全問題主要來自電池內部溫度升高,包括電池不當加熱、過度充電、正負極材料接觸造成短路等。當內部溫度持續升高且無法抑制時,分開正負極材料用的隔離膜就會開始熔化、穿破,而導致大量電流短路,然後電池就會加速變熱,溫度上升至180℃以後會引發正極材料分解,產生很大熱量,使電池瞬間溫度急遽升高,如同在有裂逢的壓力鍋中不斷加熱一樣,最後產生熱爆升,噴出大量氣體,引發起火燃燒及爆炸等危險。[更多STOBA相關訊息]
工研院研發「超薄音響喇叭」 獲華爾街日報-全球科技創新獎
華爾街日報於報導中指出,「工研院成功研發如紙片般薄度且可彎曲的超薄音響喇叭,贏得了消費電子類別的科技創新首獎。它是一個不受限於任何尺寸,還能以微小結構發出高效能(保有傳統喇叭音質)的喇叭。由於超薄音響喇叭重量輕且耗電量低,適用於手機或汽車音響系統應用,也可應用於火車站公共服務公告、購物商場廣告及巨型看板等。工研院正在尋求技轉廠商,或成立新創公司進行商品量產。」
華爾街日報科技創新獎一向深獲國際重視,自2001年開始舉辦,今年是第九屆,每年競爭者眾,難度很高。本屆16位評審團來自全球各國,包括各領域知名研究機構、創投公司以及知名企業的專家學者,該獎項不但注重技術本身的創新性,應用的商業化與市場潛力也是評審團非常重視的指標。過去像印度塔塔汽車(Tata Motors)的平價Nano小車就曾被華爾街日報相中,果然兩年後推出,廣獲市場好評。
工研院院長李鍾熙表示,「超薄音響喇叭」的研發是工研院自2006年開始由電光所詹益仁所長帶領的團隊開始進行,目前已申請17案45件的全球專利,該技術的應用相當多元,目前除可使用在登山背包、家庭音響及車輛音響上,也可作為耳機或是工業抗噪音使用,應用範圍極廣,產業潛力無窮。該技術曾在全球最大顯示器展--美國顯示器聯盟 (US Display Consortium,USDC) 及國際資訊顯示協會 (SID) 發表論文,2009年更獲美國電聲學會(JASA)期刊採用刊登。
「超薄音響喇叭」以紙及金屬電極為材質,運用「印刷」方式即能生產,將開啟喇叭等電聲產業全新紀元,除可提升傳統喇叭的產業轉型,並可延伸出具有革命性的留聲Memo卡、薄片式MP3創新應用,未來能整合到綠色建築、電動汽車、遊樂及醫療等新興應用領域,配合生活對人性化、行動化與個人化的需求,帶來新型態之科技產品。
工研院近年來創新研發與創新應用能力屢獲國際肯定,華爾街日報的全球科技創新獎已是今年工研院所獲得第三個國際獎項。今年稍早,工研院也以「高安全性STOBA鋰電池」獲得「R&D 100」全球百大科技獎;全球獨創的STOBA創新材料,能有效提昇鋰電池的安全性,巨幅降低鋰電池爆炸事件機率,是目前全球唯一從材料端根本解決鋰電池安全的尖端技術。另外,今年度的國際工業設計大獎「Red Dot」的最佳設計獎也是由「超薄音響喇叭」所發展的創新應用「隨身包廣播」(見圖)所獲得,現在又以同樣的技術,摘下華爾街日報技術創新獎。
附件
(一)華爾街日報科技創新獎
技術創新獎(Technology Innovation Awards)由全球最具影響力的財經媒體華爾街日報(The Wall Street Journal)在2001創設,是國際科技研發領域極為推崇的科技研發獎。每年從全球上千件創新技術中,就其理念或方法的突破性(breakthrough)、創意嶄新性(innovation evolutionary or revolutionary)評比,挑選出真正新穎獨特且可商業化技術。歷年獲獎單位包括德國西門子(Siemens)、LG電子(LG Electronics) 、印度塔塔汽車(Tata Motors)、美商應用材料公司( Applied Materials)等。可連結http://online.wsj.com/article/SB10001424052970203440104574399714096167656.html
(二)得獎技術介紹
超薄音響喇叭
工研院的超薄音響喇叭在經濟部技術處科技專案支持下,突破傳統音響喇叭的沈重厚實外形限制,以紙做為主要的材質,厚度小於0.1公分,輕薄不佔空間,又可彎曲,用「印」方式的生產喇叭,可以讓電子產品更輕薄化。發聲的高頻為20KHz、低頻為200Hz,音場效果尤其適合表現細膩的中高頻音域變化,像是大自然的蟲鳴鳥叫,發聲效果一點都不輸傳統喇叭外,更具有環保節能特點,耗電量僅為傳統喇叭的10%。
超薄音響喇叭未來可應用於攜帶式3C產品、交通產品及大型商業廣告,更可以跟壁紙結合在一起,當作裝潢的一部份;或任意裁切成各種形狀,發展成類似隨手或隨身貼,貼附在人的身上、衣服上或物品上之喇叭、留聲Memo卡、薄片式MP3,甚而未來可以整合到建築、娛樂及醫療等新興領域,帶動產業新商機。預計在2009-2010 年初進行技轉大面積超薄音響喇叭試量產,並於2010年研發完成塑膠材質的可彎曲透明喇叭。
超薄音響喇叭也透過特殊的整合技術,將廣播與喇叭結合,包裝成類似即溶飲品的隨身包,依國家、地區及喜好,自行組合個人化超薄音響喇叭廣播禮盒,可隨身攜帶及收聽廣播。
瑞峰國小感恩慶開學 工研院建置淨水系統
==>>前往工研院莫拉克風災主題網站 新聞小辭典: 『BioMF移動式緊急淨水系統』 BioMF移動式緊急淨水系統是一種小型高效能的套裝模組設備,平日適合240人規模的社區使用。工研院能環所周珊珊組長表示,此系統採用工研院BioMF專利技術,將工研院BioNET專利技術與MF薄膜結合,可高效的去除水中氨氮、有機物、懸浮顆粒等物質,將受污染之水源處理成安全飲用之水。 工研院研發的BioNET是以『多孔性生物擔體』為核心之新型生物處理系統,採用多孔性擔體作為反應槽之介質,提高懸浮固體物攔截之機會,因提供廣大表面積作為微生物附著、增殖之介質,可累積大量及特定族群之生物膜微生物,有助於達到去除各種污染物之目的。 該淨水系統主要是透過不織布擔體和薄膜技術將山區高濁度及含有氨氮、有機物的受污染水源,淨化成達到環保署飲用水水質標準的可飲用水質,同時具有可移動式與可回收的功能,可以有效且快速地協助災區進行污水水源處理。 主要優點包括:
- 特別適用於低濃度廢水,可在高水力負荷下操作
- 處理槽效率高
- 污泥固液分離簡單
- 功能穩定性高,處理水質良好
- 降低設置和操作成本
科技人才就業再出發
此四個團隊的目標是訪視500家以上企業,以ICT或平價產品設計等科技幫助地區產業轉型升級及擴展市場;服務1000家中小企業達成10%之節能;並成立20個微型創業團,期望6-12個月進入創業階段,培育明日之星,掌握風暴後經濟新的成長動力與開創新的就業機會;並結合智慧生活,挑選最具未來產業機會且較成熟之科技項目,推動先導試驗,加速佈建下一波新產業。工研院希望除了提供就業機會之外,也能夠協助中小企業轉型升級、創造節能減碳的服務新商機,同時達到協助就業及創業的目的,以厚植下一波產業的競爭力。
經濟部次長黃重球表示,面對這一波金融風暴,政府希望能夠振興經濟,促進就業,同時又可協助產業,加速國家經濟結構轉型及升級,創造產業長期效益。工研院更應藉此帶動應用創新,以協助產業儲備競爭力,發展更多新產業,為台灣開創產業榮景。
工研院董事長張進福表示,科技與人才是台灣的競爭優勢,也是工研院協助產業開創新局的關鍵利器。台灣產業因為應變能力強、速度快、彈性大,若能掌握時機,也能在不景氣的風暴過後,搶佔下一波先機。
工研院院長李鍾熙指出,工研院希望運用科技創新來創造就業機會,讓這些從產業來的人才,藉助他們的產業經驗,再加上工研院的研發能量與先導試驗後,能夠強化個人的核心能力,未來等景氣復甦時,可以回到產業發揮功效,積極加速產業轉型升級、提升競爭力,搶先切入下一波新興產業,為產業開創新契機。此次所延攬的產業科技尖兵,有超過三成來自國內五百大企業,如台積電、聯電、鴻海、奇美、廣達等廠商,有將近八成為博碩士、理工背景之科技人才,也不乏專業年資在十年以上、總經理、副總經理級的主管。
「加速產業轉型升級服務團」在協助廠商尋找轉型機會及需求、駐廠診斷及研發輔導,協助平價產品設計及技術規劃。透過主動關懷諮詢、訪視、診斷,以及輔導等方式,瞭解廠商需求,協助廠商創新研發,開創產業技術轉型升級的利基。目標希望能夠在1年後達成1000家廠商服務需求分析,以及500家廠商訪視。
「節能環保尖兵服務團」在培訓這批待業或轉業者成為「節能環保尖兵」,協助中小企業節能環保、減廢,以及新能源的應用,並創造節能服務新模式與新商機。該團隊已完成163小時企業診斷操作軟體、機房實機觀摩操作等訓練,目標希望讓1000家中小企業達成10%之節能,預估每年可為國內節省2億度電及5億元的電費,未來也可透過技術授權與人才移轉,為產業開創新興的節能服務業、創造新商機。
「科技創業輔育計畫」在運用工研院的創業媒合機制及平台,結合各單位技術及創新創業環境,進行科技相關創業籌備及協助建立創業團隊,以培育新興企業。目前該團隊成員包括數位上市公司、科技業、十年以上工作資歷的副總級管理者,希望能夠藉助其產業相關經驗,與工研院研發人員工作的互補性,快速開發平價而美的產品;同時,藉由產業界產品Cost Down設計、量產之經驗,加上工研院提供的環境與資源,提高新創公司的成功率。目標是成立20個微型創業團,期望6-12個月進入創業階段,以培育明日之星。
「加速科專產業化計畫」主要是針對未來新興產業,參與科技研發與先導試驗,包括車載資通訊技術(Telematics)、遠距照護技術(Telecare)、智慧生活及社區安全、電動車及電池技術、先進能源技術等十二項重點領域,積極佈建下一波新產業。
一位擁有十二年產業經驗的團員表示,在這麼不景氣的時候,工研院願意花時間、給機會,培訓這批從產業來的人,是非常難得的,而且給予專業技能的培訓,不久就可以帶著這股能量回到業界去,協助產業更具競爭力。另一位擁有八年在外商公司、並在國內科技大廠服務過的團員表示,他雖然每天不辭辛勞的從龍潭騎摩托車到新竹上班,但是藉由工研院的企業診斷軟體操作、以及無塵室等實機觀摩操作訓練,讓他可以在原本就熟悉的工作領域中,達到知其然且知其所以然的收穫。再加上由於工作領域相近,讓他們可以很快的吸收新知,提升技能,馬上就可以出發為產業服務。
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