產學合作案例
 
 
研發團隊:國立清華大學 副教授陳政寰(現職國立交通大學光電工程學系)
輔導團隊:工研院技轉中心,工研院生醫所
開車的朋友們是否有注意到,目前市面上出現多種汽車用抬頭顯示裝置,並且有些高階車種都已配備抬頭顯示裝置,讓駕駛人在行車時不必低頭看儀表板,就可以留意車速、油量、水溫等行車資訊,以降低行車風險。 抬頭顯示器(Head Up Display,簡稱HUD),最早運用在軍用飛機上,目的在讓飛行員不需低頭就能看見重要的飛行資訊,降低低頭查看儀表的頻率,避免注意力中斷以及喪失對狀態意識(Situation Awareness)的掌握。因為方便性以及能夠提高飛行安全,民航機也紛紛跟進,目前已普遍運用在航空器上的飛行輔助儀器,部分汽車業者也開始引進此類裝置吸引顧客,不過還不是標準配備,目前配備最頂級抬頭顯示器的汽車包括Lexus、BMW、賓士和通用汽車等。根據市場研究機構Future Market Insights (FMI)指出,目前車用抬頭顯示器在整個汽車市場的滲透率仍小於5%,不過在安全駕駛意識抬頭與法規規範要求日趨嚴格的趨勢下,預估未來6年年複合成長率可達兩位數。 消除疊影 研發光學薄膜技術 車用抬頭顯示器的關鍵技術包括「光學路徑設計」和「顯示裝置」。 光學路徑設計的目的在規劃行車資訊的顯示位置,顯示裝置則隨著顯示技術創新而有所改變。目前光學路徑的設計主要有兩種型式,一種不需要鏡片,透過發光二極體(LED)矩陣,將行車資訊直接投射影像到擋風玻璃上的反射膜,行車資訊就可以成像在駕駛前方的擋風玻璃上。不過貼在擋風玻璃上的反射膜,透光率相當低,會影響駕駛視線,無法通過各國汽車安全法規和車廠車規要求,因此這種抬頭顯示成像技術,只能應用在售後服務(AM)市場。 另外一種光學路徑設計則需要鏡片,透過抬頭顯示器的反光鏡和曲面反光鏡,將影像投射到汽車擋風玻璃後反射進入眼睛,駕駛就會在擋風玻璃外看到車外影像結合行車資訊的影像。行車資訊顯示在駕駛正前方擋風玻璃外大約1.5公尺到2公尺距離之處,這樣駕駛眼睛焦點切換的時間不會太長。例如BMW的高階車款就採用這種光學路徑設計的抬頭顯示器。但採用反光鏡折射的抬頭顯示器,因為多重介面會產生多重影像,也就是俗稱的「鬼影」,為了消除鬼影,以往會將金屬反射膜貼在前擋風玻璃上,因金屬反射膜的透明度不足,只能貼在前擋風玻璃的角落,才不會影響駕駛視線與行車安全。但原廠車無法接受這樣的做法,BMW後來推出特殊楔形膠合擋風玻璃,可以在一定的高度和角度內,讓鬼影不會出現,不過這種特殊膠合擋風玻璃良率很低,生產成本過高,只能應用在部分高階車款。包括日本與台灣的車廠以及玻璃廠,相繼放棄開發擋風玻璃。 為解決抬頭顯示器成像的鬼影難題,交通大學副教授陳政寰透過運用法人鏈結產學合作試行計畫團隊的引介,找到了工研院生醫所光機電整合技術部門,經過不斷的實驗與失敗,後來在一次偶然的實驗中,發想出一個兩全其美的辦法,既不用成本昂貴的擋風玻璃,又可以徹底解決抬頭顯示器成像的鬼影問題。工研院經理林俊全表示,團隊之前研發過投影機材料,以此經驗為基礎,加上發想催化, 後來實驗出一種光學薄膜材料,透光度可達90%以上,可以壓抑鬼影,讓強度變成10比1,能應用在一般車款的擋風玻璃;施工容易,成本低,可適用於一般和高階車款的車用抬頭顯示器售後服務市場。 視需求切換影像遠近 駕駛眼睛不疲勞 本案開發的「雙模式抬頭顯示器」特點為可雙模變焦,在與創盟科技共同開發的過程中,廠商提出在某些應用情境下,抬頭顯示器的成像可否距離駕駛近一些,既可符合國際大廠的車規要求,也可以因應實際使用情境之需求。陳政寰指出,「雙模式抬頭顯示器」技術的影像遠近,可依使用情境和人因需求切換,目前主要採用機械電動方式切換,當採用遠距模式時,機械切換可將反射鏡移到適當位置,近距模式則將反射鏡移開。 舉例來說,當駕駛在高速公路高速行駛時,眼睛多注視遠方,抬頭顯示影像可切為遠距模式,減少駕駛眼睛看影像的調焦時間。若駕駛在塞車或慢速行駛找路時,希望較大面積且較近距離顯示行車資訊,這時「雙模式抬頭顯示器」影像可切為近距模式。除了用機械電動方式切換「雙模式抬頭顯示器」的影像遠近,未來在實用設計上,也可以依行進速度來切換,例如高速行進時,「雙模式抬頭顯示器」影像可自動調成遠距模式,反之亦然。 陳政寰表示,「雙模式抬頭顯示器」技術相對前瞻,可推廣實用化,應用領域進一步鎖定車廠原廠(OE)市場。在科技部「運用法人鏈結產學合作試行計畫」的協助下,結合陳政寰研發的「雙模式抬頭顯示器」和工研院生醫所林俊全團隊的消疊影光學膜技術,於104年9月完成展示車試製,並進行實地測試,體驗兩項技術整合的效果。目前已有多家廠商洽詢中,預期可在台灣和全球的抬頭顯示器市場,開創出一條潛力無窮的商機。 從市場趨勢來看,眾多車廠已在規劃下一代抬頭顯示系統原型,例如可增加:路標、轉彎、提前警告可能發生意外狀況等提示功能。若遇到大霧或大雪路面視線不良情況,還可利用攝影機與雷射系統,投射路標顯影,代替道路上原本的標線。林俊全指出,這類所謂擴增實境(Augmented Reality)技術的抬頭顯示器(AR-HUD),可隨著駕駛坐姿改變,人眼的角度與投射點的相對距離變化,不會讓虛擬影像產生錯置偏離。 台灣許多車用抬頭顯示器解決方案廠商,包括怡利電子的Smart HUD、春沺電子的iHUD、新觀念開發Super Cat與手機變形的HUDway等,都展現相關硬體產品開發能量,整合台灣近年智慧眼鏡開發的軟體技術,例如新一代視覺分析技術,可協助使用者從影像擷取有用資訊,有機會迎戰下一波「擴增實境」抬頭顯示器的新商機。
研發團隊:中原大學化學工程學系 副教授洪維松
輔導團隊:工研院產服中心
國內大專院校每年有成千上萬的學術研究與專利成果,但真正有機會被產業界採用,並商業化生產的不多,因此,科技部積極推動產學合作,本年度補助工研院執行「運用法人鏈結產學合作試行計畫」,協助學術單位與產業界媒合,可撓式石墨烯導電材料就是其中一成功案例。 「石墨烯材料」是材料領域界的新寵兒,其透光、導電、抗電磁波、高機械強度之特性,開啟了更多應用面。可運用於電子元件、燃料電池、觸媒、感測器等相關應用,甚至還能運用於過濾工業廢水,達到回收利用之功效。IBM、三星等半導體科技公司紛紛投入該材料領域研發。 由於石墨烯材料的碳原子組成排列方式特殊,是由單層的碳原子,以sp2軌域互相鍵結成由六角環組成蜂巢般的平面結構。厚度僅有0.334 nm,是目前世界上最薄的材料。室溫下的電阻約10-6‧cm,比銅和銀更低,電子傳導率(200,000 cm 2 V -1 s -1 )是導電度非常好的導體。它同時也具有半導體的性質,可藉由摻入不同的氣體來形成n或p型半導體。且石墨烯的透光率高達97.7%,幾乎是透明的。它的機械強度高(125Gpa)、拉伸模數大(1.1Gpa)的特性,將可以取代以氧化銦錫為原料的ITO玻璃,而被廣泛運用在透明電極、觸控螢幕等產業。 成立十多年,致力於推動與薄膜科技相關之學理與技術開發應用的中原大學薄膜中心,近年也投入石墨烯材料研發及應用研究,研發的可撓式石墨烯導電膜材,不僅實驗室裡做得出來,更已具備商業量產能力。中原大學化工系、中原薄膜中心副教授洪維松解釋,核心技術在於可以均勻地分散具導電性的石墨烯於少量的黏著劑中,並且透過連續式製程製備成單一式或複合式可撓式導電膜材,除藉由分散技術能均勻成膜外,也具有優異的電磁波屏蔽、導電、導熱等特性。因此,除了實驗室生產的小片薄膜可順利產出,應用於商業化大面積的薄膜也已可產出商業化產品規格。 濾水功能佳 走出紅海迎向藍海 洪維松表示,可撓式石墨烯導電膜材,如果應用在電子產品並不稀奇,這樣的應用模式只算是「紅海」;為了走出「紅海」迎向「藍海」,目前應用模式預期可針對濾水用途的藍海市場進行推廣。 104年8月蘇迪勒颱風重襲北台灣,帶來豪雨,因翡翠水庫儲水區濁度飆高,部分地區自來水無法飲用,大賣場的包裝飲用水大賣,水資源再度受到重視。石墨烯首要藍海,無疑為淨水器的濾水材料;可撓式石墨烯導電膜材的「分離」能力,就具備極佳的濾水功能。 洪維松指出,工業用水可以回收再利用,半導體產業的工業廢水透過可撓式石墨烯導電膜材可以充分過濾,甚至可以當飲用水;原因很簡單,就是目前掌握的可撓式石墨烯導電膜材的技術,已可做到極均勻的塗布,在過濾時讓水中物質的分離效果最佳,就像是經過一座大山,也像水通過麥飯石一樣。 他並補充說明,即便透過可撓式石墨烯導電膜材可以有效過濾工業廢水,甚至達飲用水標準,但心理作用下還是不會拿給人喝。因此,工業廢水過濾仍以回收再做工業利用為主,飲用水的過濾依然採用非工業廢水。 獲國際大獎肯定 繼續研發向前 洪維松的可撓式導電膜技術已在2014台北國際發明暨技術交易展獲得銅牌獎,也在2015美國匹茲堡國際發明展中獲得金牌獎,獲獎肯定也是推動中原大學薄膜中心持續研發向前的動力。獲獎後受到國際知名的英國牛津大學科技創新部關注,相關資訊並已揭露於牛津大學網頁(isis-innovation),更足以代表此研發成果已獲得國際肯定。 這項能將石墨烯均勻分散於膜材中製膜的分散技術,先前已有業界廠商提出極高授權金,希望能一探該技術原委。但在瞭解本計畫後,洪維松仍傾向透過科技部「運用法人鏈結產學合作試行計畫」協助得以瞭解該分散技術及膜材材料最適應用面,因而參與本計畫。 計畫輔導內容部分,由工研院產服中心協助技術往商品化方面協尋市場應用面可發展方向,及後續協尋合作廠商等相關事宜,希望能有效協助該技術推動商品化,於過程中除工研院產服中心投入外,工研院技轉中心也協助於確認該技術應用面時進行專利檢索、分析,或進一步確認洪維松的石墨烯研發技術是否具侵權疑慮等相關事宜,洪維松也針對各種可能應用面依據廠商回饋建議提供必要檢測,供廠商釐清確認使用。再者,工研院產業學院亦協助提供成熟技術教導,進一步促進智財保護觀念植基。可以說,本計畫動用了工研院內部多項資源:由產服中心(最小可行性產品化輔導)+技轉中心(技術應用面專利檢索分析)+中原洪維松團隊(技術相關檢測驗證、技術應用層面規劃)+工研院產業學院(成熟技術教導)所組成。洪維松的技術成果,經本計畫持續進行產業推動下,迄今已與數家不同領域廠商進行合作商談,除了在電子產業中繼續耕耘之外,未來希望能應用於智慧衣等方面,開創另一片藍海市場。
研發團隊:中原大學生物科技學系 教授許毅芝
輔導團隊:工研院技轉中心
自 71 年起,癌症每年高居台灣十大死亡原因,因癌症死亡的人數及死亡比率有逐年攀升趨勢,國人面對癌症威脅的壓力可說是與日俱增,其中,負擔主要生活家計的男性十大癌症中,與嚼食檳榔 (Betel-Nuts) 高度有關的口腔癌與食道癌,更常重擊個人外貌、心理健康,進而影響家庭關係,社會及健保都需要付出更大成本。 技術商品化 造福更多患者 從事口腔癌光動力的頭頸癌研究工作逾 15 年,中原大學生物科技學系教授許毅芝回想,當時透過「光動力療法」,參與臨床研究的醫師治癒一位患口腔疣狀增生的卡車司機疾病時,卡車司機直說,研究團隊幫助他不會因為口腔癌病變顏面受損而失去工作,救了自己一家人,當場激動落淚下跪。許毅芝更堅定信念,「一定要設法讓光動力治療研究商業化,能普遍幫助需要的人」。 「光動力療法」主要是利用光感劑照光後產生的有毒物質來殺死癌細胞。當光感劑被注入到靜脈或局部塗抹在皮膚上數十個小時之後,光感劑會在癌細胞留有較高的濃度,正常細胞內的光感物質絕大部分則會被排至體外。留下的光感劑在受到特定波長光激發後,就會產生對細胞具有毒性的自由基,達到選擇性消滅癌細胞的作用。 許毅芝解釋,傳統光動力療法所使用的光源以國外進口的雷射設備為主,因為重量大、成本高、不易維護,而且容易因高熱產生其他的併發症。而發光二極體 (LED) 是潔淨能源之一,由於質輕、成本低以及操作簡單等特性,使用 LED 做為光動力療法的光源,將可使光動力療法在使用上更為普及,況且台灣曾是全球 LED 產值第二大國,利用台灣的 LED 光源設計、測試及生產優勢,不僅可發揮先天的本土發展優勢,且便於後續銜接國內技術能量。 更重要的是,口腔癌與食道癌是亞洲常見癌症,歐美藥廠比較不會投注研發經費,如果台灣能找到關鍵療法,就會增加相關產業的競爭優勢。許毅芝表示,這項研究還要配合用藥的劑量,醫生、操作人員都需要較高的進入門檻,是屬於一整套的高階醫療服務業,商業模式不易被抄襲,附加價值也高。 掌握核心技術 商業競爭攻守有據 這項研究計畫被納入科技部的「運用法人鏈結產學合作試行計畫」之一,由科技部補助工研院挹注資源進行協助,除委由國內廠商協助進行 LED 高能化關鍵零組件設計外,工研院技轉中心也協助進行專利檢索及可專利性等商品化中專利面需求,有效協助學校技術邁向商品化。 許毅芝指出,雷射光源為 630nm 1nm,LED 光源為 630nm15nm,如果目前高亮度發光二極體光源組件技術光功率提高,就更符合臨床醫師的使用需求,也能更廣泛全面的應用在癌症治療。 堅持要用台灣本地設計、製作及製造的 LED 高亮度封裝光源模組,許毅芝表示,希能藉此為目前台灣 LED 產業找到一線生機,尤其專利布局在現今國際競爭中更顯示其重要性,工研院的專業可協助盤點技術突破處,並「找出創新機會點」評估專利性,目前相關技術將陸續於台灣及美國等提出專利申請,保護智財權。 負責這項專案的工研院管理師蘇豊棋指出,除完成 LED 發光模組關鍵零組件開發設計,提升原型器產出效能,以利產業鏈廠商後續銜接進行商品化開發外,由於申請及維護專利費用不低,也藉此計畫挹注下,協助釐清專利布局現況及機會點,協助學校技術得以從較高、廣的視野進行布局,在商品化階段就能有效占據核心技術領域,對後續商業競爭才能攻守有據,在穩定中力求發展。 值得注意的是,工研院這次也提供成熟技術教導,讓許毅芝領導的研究室及修課的學生參與專利申請、智財授權的相關課程。許毅芝說,由上課狀況也可看出台灣學生具有無限創意,且具有一定的溝通及表達能力,能具體提出見解並討論,希能有效提供資源給有興趣的學生,進一步促進智財保護觀念植基。 同時她也指出,透過專案相關課程能讓學生視野更廣,進一步參與研究,且不致與市場脫勾,未來更能為企業樂用。學生的研究成果,104 年也陸續 登 上 Molecular Therapy 及 Cancer Letters 等該領域的前 10% 排名的國際期刊。 許毅芝說,身為一個教育者,除了希望能藉由工研院協助,有效促成光動力治療技術邁向商品化外,過程中有效培植下一代的高競爭力人才,是她特別重視且責無旁貸的責任。
研發團隊:亞東技術學院通訊工程系 副教授賴金輪、陳俊宏
輔導團隊:工研院技轉中心
台灣地狹人稠,缺乏天然資源,因此政府在十幾年前即導「資源回收」的重要性,透過長期教育與推廣,民眾早已養成隨手做分類的好習慣。直到今日,台灣推動資源回收的成效,不僅已與歐美日等先進國家並駕齊驅,也成為極具發展潛力的產業。 看好資源回收業的市場前景,台灣產官學界正戮力研發自動化回收技術。亞東技術學院通訊工程系副教授賴金輪、陳俊宏研究團隊研發出一套以影像辨識與光譜分析辨識回收物材質的技術,獲工研院協助,日前已申請專利,有機會在不久的將來進入量產階段。 工研院指出,科技部為強化產學合作,推動「運用法人鏈結產學合作試行計畫」,選擇重要領域先行試辦,由法人協助學界研發成果及專利推廣至產業界,並加速學界研發成果商品化及產業化,藉此提高產學界的競爭力。 工研院表示,此一名為「光學分析識別技術於資源回收物分選作業之應用」的研究專案,即為工研院協助亞東技術學院進行研發與專利布局的具體實例。 條碼辨識還不足 影像辨識有局限 研究團隊表示,現行的自動化資源回收系統多採條碼辨識,「例如歐、美、日等國,尤其是歐盟,已經建立了完整的條碼資料庫,因此他們的ARM(Auto Recycling Machine,自動回收機)可以辨識多種回收物。」 而在國內也有類似的自動回收機試行,透過條碼感應,系統即能辨識出回收物是鐵鋁罐或是寶特瓶;此外,自動回收機結合電子票證回饋機制,民眾將鐵鋁罐及寶特瓶投入自動回收機後,系統會將回饋金儲值至電子票證內,增進民眾做資源回收的誘因,試辦情況相當不錯。 然而,條碼辨識雖方便,但仍有不小問題。賴金輪說:「民眾喝完飲料後,常會將鐵鋁罐壓扁,此時不管是二維條碼還是幾維條碼,通通都看不到了」;此外,寶特瓶瓶身外那圈印有條碼的包裝紙,也常被民眾撕掉,這都會導致辨識失敗。 「後來,有一家做資源回收的廠商來找我們,詢問有沒有可能改用影像辨識?」研究團隊進行多次實驗後發現,影像辨識固然有其效用,但仍有盲點,「長得一模一樣的外觀,但材質完全不一樣;或是材質一樣,結果外觀完全不同,那影像辨識就完全沒用。」 此外,影像辨識回收物還會遇到一個問題,目前辨識技術多透過物理計算,諸如體積、密度、穿透率等,必須在容器被清空的情況下才能處理,「但很多人飲料沒喝完就把瓶子丟掉,也沒辦法要求他們。」因此研究團隊決定從化學特性來著手。 取得專利及量產 自動化選別大突破 「要在不破壞容器的前提下檢測其質地,最快的方式就是光譜分析。」研究團隊指出,歐、美、日等國都已經有紅外線頻譜分析的相關專利;另外,還有採拉曼(Raman)光譜分析的技術,用以探測化學物質的結構,可辨識出各種容器的特性,都可解決辨識回收物的問題。 然而,光譜分析儀的價格相當高昂,「隨便一套微型光譜儀,造價可能都要上百萬;即使是用於藥物檢測的手持型光譜儀,價格也要好幾十萬。」若自動回收機要普及,造價勢必不能太高,否則一定會失敗,「就像電動車的充電站太少,大家也不會想換電動車」。 因此,研究團隊與廠商討論並訪查後,將每台自動回收機的成本定在5,000歐元,高階機型則壓在9,000歐元以內,「大概在新台幣20萬元至40萬元左右。」但光是一個頻譜儀的價格就高過這個金額,成本問題看似無解。 幸運的是,透過工研院協助,研究團隊後來找到一家製造微型光譜儀廠商,其所生產的光譜儀,頻譜波段與市面上的光譜儀雖略有差異,但價格低廉,「一整套辨識核心做起來,造價大約10萬元以內」,且經實驗後,發現辨識核心配合特殊分類演算法的分辨率非常高。 接著,研究團隊在既有的辨識核心上,進一步開發出特殊的探頭(Sensor)機構,此機構設計不僅可有效解決容器內容物未被清空、瓶身變形等問題,分辨速度也相當快,「只要3秒,就可以完成辨識與回收工作」,日前正在申請專利中。 研究團隊表示,此研究若一切順利,藉由各類回收容器模型的建立、量測、訓練編碼,可成為機器人自動化識別分類的基礎;此外,結合多重感應器以及光譜探測等整合式訊號分析的自動回收機,若取得專利並順利量產,將可達成高速度、高精準度、細緻分類的自動化分類目標,為現行資源回收自動化研究領域帶來一大突破。 而從產業面來看,該團隊表示,此研發成果可改正現有自動回收機在辨識度、速度、分類類別數、防偽識別等方面的缺失,增進回收機的效率與智能;另外,對於建立國內自主的相關產業技術而言,可做為技術移轉或相關研發設計參考,亦有相當大的助益。 對於研究心血終於走到申請專利這一步,研究團隊表示,在研發過程,除了找到符合成本的解決方案外,科技部也扮演關鍵角色,「科技部提供相當多的資源,我們才能將自己的想法落實,不然只能一直停留在實驗階段。」 此外,科技部也提供參與計畫的學者相當多的協助,「例如提升我們在智財權方面的知識,並協助進行專利侵權分析、專利布局地圖等。」團隊坦言,學界具研發質量,但缺乏經費與資源,透過科技部注入研究經費、工研院協助人才培育與產學合作,將可達到互補效果,也能加速技術移轉,對提升台灣產業競爭力有很大的幫助。
研發團隊:國立清華大學 副教授陳政寰(現職國立交通大學光電工程學系)
輔導團隊:工研院技轉中心
未來螢幕設計的重點不再局限於是否愈做愈薄,還是可否曲面呈現,阿湯哥主演的電影「關鍵報告」中所用到的可透視螢幕的技術已經逐漸成熟,交通大學副教授陳政寰發展出的可透視投影系統,不但省電、重量輕,且顯示尺寸可以超過100吋,相當適合在公共場合使用。 採用投影原理 尺寸不受限 陳政寰表示,目前可透視螢幕的技術分為TFT LCD透明顯示器、AMOLED(主動式距陣有機發光二極體)透明顯示器以及可透視投影系統(陳政寰開發),不過由於TFT LCD及AMOLED基本上都還是需要載具,在尺寸上比較受限;透視投影系統採「投影」的原理,在較低的成本下,可以運用在公共櫥窗、車用看板等面向。 以目前的透視技術中,TFT LCD的透視解決方案必須解決背光源從何而來的問題,加上濾光片本身並不透明,雖然已經是市場上成熟的產品,但是尺寸受限,現在頂多只能應用在個人手持式裝置或家用產品上。 較為進階的技術AMOLED,相對於TFT LCD而言,在薄度上進步許多,加上本身屬於透明的介面,自體也有發光的功能,相較之下也比較省電,只不過,畢竟AMOLED仍是實體介面,尺寸是最大的問題所在,至今在應用面上也多在個人及家用領域中發展。 反觀投影螢幕是利用陣列像素化的光學膜,每一像素的光學區域可任意設計不同的光學特性,例如反射散射、透射散射、透射或鏡面反射等,使得光學膜兼具投影螢幕能夠呈現影像功能,也同時能夠透視螢幕後方的實體事物。換言之,只要在透明介質(如:玻璃)貼上陳政寰的「投影螢幕及其投影系統技術」與工研院「微距LED技術專利」進行組合的「可透視投影光學膜」,就能看到螢幕的圖案、訊息,同時又看到螢幕後方的東西,而且令人感到興奮的是,投影技術不會受到體積限制,只要焦距調準,想要多大就可以多大。 想像一下,目前的投影技術可以在螢幕、牆壁上投射出影像,未來投射的背景可以是玻璃、窗戶,不但可以展示出想要投射出來的影像,也可以透過影像,清楚看見影像背後的實體。 類似的概念,像是韓國三星電子(Samsung)計畫推出的「安全卡車」(Safety Truck)計畫,打算在貨櫃聯結車前方裝無線行車記錄器,車尾安裝4片螢幕面板,播放前方的即時路況,讓後方駕駛人能「透視」聯結車,安全超車,降低急煞車機率,避免發生碰撞或發生車禍。 另一個比較好理解的概念,是谷歌(google)之前推出的google glass,技術主要源自頭戴式顯示器,原理是將微型二維顯示器所產生的影像藉由光學系統放大,曲光補正,達到近眼觀看的要求,微型顯示器所反射的光線經過透鏡或凹鏡使影像因折射產生類似虛擬影像效果,利用此效果將近處物體放大至遠處觀賞而達到平面全像視覺(Flat Hologram)。 商品化加值 應用層面擴大 當初陳政寰的投影螢幕及其投影系統技術已經達到膜片製作驗證階段,需要進一步雛型品驗證,然而這步驟需要資金做出雛型品,也要專業場所進行雛型品測試。本計畫的出現,剛好協助陳政寰解決問題,將這項投影技術從理論驗證進入雛型品驗證,使技術得以具象化。透過本計畫之協助,投影技術進行商品化加值,使其技術更具商品性,加值內容係透過工研院光電所將獨創「微距LED技術」之專利與其技術進行組合。工研院也提供場域及團隊協助進行展示樣機試製:可透視屏幕與微距LED投影系統匹配測試、系統調修與透視屏幕製作、原型機施工與測試。一步步完成商品化加值,技術得以進一步推展,也逐漸受到更多廠商青睞。 可透視投影的誕生,讓人們運用資訊系統不再是自覺而有意的獨立行動,而是和當前活動自然而然地成為一體;例如將地圖資訊直接插入現實景觀以引導駕駛員的行車方向,通過虛擬視窗調看室外景象、使牆壁彷彿變得透明。例如汽車前擋玻璃可隨時顯示導航畫面,乘客用手指觸碰旁邊的窗戶,就能查詢目的地的天氣或是上網訂餐廳,或是你家的窗戶同時也是螢幕,可以變換不同的窗外風景,下雨天時甚至能製造大晴天的假象。 可透視投影技術還可以拿來應用在擴增實境(Augmented Reality)上,擴增實境指的就是把虛擬資訊加在使用者感官能接觸到的顯示器,可能是戴在頭頂上的裝置,或是電視、手機螢幕,也可能是眼鏡、手錶等任何一種有螢幕的電子設備,使影像、圖像、文字等資訊出現在這些顯示器上面,主要應用的技術包括多媒體、多感測器融合、三維建模、即時視頻顯示與控制、即時追蹤及註冊、場景融合等手段,是整合性很高的新技術。 此外,在醫療方面也有可透視投影技術可以大展身手之處,微軟(Microsoft)的附屬研究機構曾發表過一款虛擬透視機,醫生可以直接把儲存在機器中的6類損傷影像放映在患者的皮膚上,讓病人直觀瞭解自己所患疾病的危害程度,這些圖像包括皮下骨骼結構、肌肉組織、肌腱和神經組織,對於說服病患接受治療的效果,比起醫生在X光片上比劃來得好。 目前陳政寰的研究還在整合開發中,已進入最後階段,在可以預見的未來,無論是大樓的玻璃帷幕、公車的窗戶都可能成為廣告業的新看板,這樣充滿未來科技感的生活,指日可待!
研發團隊:國立台北科技大學車輛工程系 教授兼系主任蕭耀榮
輔導團隊:工研院產服中心
還在用一般啞鈴健身嗎?或者總是一次準備多組啞鈴練手臂呢?未來這些可能都落伍囉!原來想健身也可以很簡單,台北科技大學研究團隊開發智慧型磁流變液健身器,利用機車煞車用的磁流變液提供阻力轉換,可依照個人喜好及能力調整適合的阻力健身,以避免運動傷害,且未來除了健身器材一途外,研究團隊還計畫將觸角伸向復健器材領域。 不想花大錢上私人健身中心,學校的健身房成為學生最經濟實惠的選擇,不過僧多粥少,想要抽空健身還得先卡位,才有機會搶到器材,這也成為研究團隊最初開發智慧型磁流變液健身器的動機。 考量傳統使用鐵塊或啞鈴臂力訓練,因重量大、阻力大、難調整且具危險性,一旦不小心使用錯誤,還可能導致運動傷害,有鑑於此,台北科技大學車輛工程系教授兼系主任蕭耀榮等人研發智慧型磁流變液健身器。 功能多合一 可當啞鈴可修飾蝴蝶袖 由於近年來一般民眾健康意識抬頭,許多小資族也開始願意砸大錢上健身房,但一般民眾若要在家健身,恐需一次準備多組器材,例如不同重量的啞鈴,既花錢又占用空間,因此研究團隊開始思考,如何開發出一套讓上班族或老年人在家就可輕易健身的智慧型產品,並藉由適當力量操控,避免造成運動傷害。 蕭耀榮表示,磁流變液煞車器除了可提供阻力外,阻力強度還可隨時調整,因此在科技部運用法人鏈結產學合作試行計畫的支持下,進一步將其應用在健身器材,希望最終發展出可攜式裝置,而藉由手臂彎曲或抬舉形成一股阻力,以達到同樣使用啞鈴的訓練效果。值得注意的是,未來這套智慧型磁流變液健身器,甚至可以幫助修飾惱人的蝴蝶袖,相信可讓不少有同樣困擾的女性族群眼睛為之一亮。除了臂力訓練器外,蕭耀榮透露,目前實驗室中另有3、4項產品樣態正在開發階段。 不過,由於穿戴式裝置只是研究團隊最初的概念,在智慧型磁流變液健身器進階至穿戴式裝置前,恐怕還有一大段路要走,工研院也評估,以目前技術恐難以做到穿戴式的程度,加上還需考量使用者實際需求。換句話說,若要使用者在健身前就得花費相當長時間,將智慧型磁流變液健身器的機器手臂安裝至手臂,恐變相減低使用意願。 在克服穿戴式裝置所需技術之前,蕭耀榮也坦言,在正式量產前還有不少問題待克服,包括如何讓裝置輕量化、提升耐用度、增加使用介面親和力等。 至於如何做到輕量化,蕭耀榮認為,產品材料或材質部分可以改變的不多,重點在於需將產品內部結構徹底改變,例如透過特有專利將阻力煞車器的體積減少25%至50%。然而,如何將學界的概念變可行,讓創新的概念走出實驗室,以落實商品化,是當前猶待克服的難題,因此儘管學校有創新想法還不夠,仍得靠科技部、工研院的力量協助縮短產學落差,以協助產品發展更完善。 先鎖定健身器材 醫療復健市場更大 除此之外,工研院也需適時扮演學界與產業界的橋樑。為瞭解使用者的需求、產品規格及樣態是否被市場接受,工研院得適時扮演先鋒。工研院產服中心經理陳冠廷表示,研究團隊所提出的智慧型磁流變液健身器或許對一般使用者有一定吸引力,但廠商也會好奇這類有趣想法最終能否落實,得要確定產品能否使用,才會有下一步合作。 為實際瞭解市場需求,工研院先前已協助學校研究團隊進行為期1個月市場調查,逐一訪查廠家、專家及實際健身族群。 隨著訪查對象不同,受訪者對智慧型磁流變液健身器的規格期待也不一樣,工研院以健身器材製造商為例,廠商主要考量器材運送成本、重量是否足夠應付商用市場使用需求,以及裝置用電量等影響健身中心營運成本的因素。 經整合受訪者意見後,預估智慧型磁流變液健身器功能朝5大方向開發,包括應具輕量化設計、具科技時尚感、可協助訓練不同肌群、輔助姿勢正確及提供訓練相關參數紀錄等。 陳冠廷估計,未來智慧型磁流變液健身器價格約介於新台幣1萬元至2萬元之間,但為提高誘因及市場接受度,他認為智慧型磁流變液健身器最大價值應不僅取代傳統健身器材鐵片重量,最大關鍵應是在於可有效預防運動傷害,未來可能還需進一步結合其他軟體介面,例如增加電競功能,以增添附加價值,才有機會提高消費誘因,而健身訓練器材數位化及智慧化也將是未來新藍海。 另一方面,除了將磁流變液阻力器應用在健身器材,研究團隊也將腦筋動到復健器材市場,由於隨著時代進步、人均壽命延長,面對高齡化社會,民眾越來越重視養身。 值得一提的是,醫療復健器材近年來成為各方積極搶進的新領域,由於目標市場族群不限於老年人,不同年齡層的群眾都有各式復健需求,而醫療復健市場大餅雖大,但因牽扯到復健力學,實際能由運動器材切入復健醫療領域的廠商至今有限,因此也成為研究團隊亟欲切入的市場。 蕭耀榮透露,著眼於老人照護、復健市場大餅遠大於健身市場,目前已與國內醫學大學合作,搶進復健領域。 由於一般醫學中心器材較複雜或老舊,如何讓復健器材結合數位化趨勢,更符合一般使用者習慣,陳冠廷認為,這塊市場將是未來藍海,但因復健器材一旦涉及療效,需經臨床實驗及法規驗證,過程複雜度恐較健身器材更高,因此估計「時間可能3、5年跑不掉」,且極耗成本。 考量研究團隊或工研院在進行相關附件產品功能及可行性驗證後,後續可能就需由醫療器材製造廠接手。陳冠廷表示,目前研究團隊短期研究重點先鎖定健身器材領域,長期則再著重復健器材開發。
研發團隊:逢甲大學 邱創乾教授
輔導團隊:工業技術研究院
本專案基礎為電腦化聲音分析系統,其技術核心為利用一秒鐘/a/音之語音,進行聲音參數量化與模型分析,經醫學研究與論文證明,其結果足以辨識不同受測者虛證體質特性,作為臨床辨證之聞診儀器之快速體質狀態分析用途。系統並收集大量語音儲存成為資料庫提供客觀的量化數據作為中醫臨床診斷參考,進行診斷與教學與研究,與大數據體質分析。 於本專案進行期間,已針對產品之市場與專利進行分析與專利申請,並完成改良雛型品設計與製作。 本案源透過工研院輔導項目如下: 市場需求及規格定義 針對使用者市場進行訪談,聚焦使用者使用需求與模式進行改良雛型品規格定義。 專家訪談 已與中國醫藥學院,彰化基督教醫院與中醫診所之多位醫療專家進行訪談。 廠商媒合 已與順力吸科技與諾亞思科技合作洽談並簽屬MOU。 專利分析協助 已完成台灣與中國大陸地區專利進行檢索,並依據專利檢索報告,以及系統之核心技術方案提出新型專利申請內容。 技轉合約研擬 依據完成之改良雛型品架構,由工研院產服中心協助規劃技轉合約內容。 申請醫院場域測試 已與中國醫藥學院,彰化基督教醫院達成使用測試協議,並進行使用者測試。 透過法人鏈結計畫後之成果: 本系統原型品是由醫學研究為初始目的之發展延續而來,對於真實醫療現場使用較無考慮,本次專案加強對醫療市場需求及規格定義,透過設計程序,針對使用者市場進行多方訪談,聚焦使用者使用需求與模式產生改良雛型品規格。並在開發過程中,導入相關合作廠商之資源,在設計,軟硬體開發與製造階段,不但借重合作廠商之能力,也有利於未來媒合後之導入。此外在專利分析方面,由於本案原始之專利佈局並不完整,在此次研發過程中,透過工研院及專利事務所協助完成台灣與中國大陸地區專利檢索,並依據專利檢索報告,以及系統之核心技術方案,提出更具保護性之新型專利申請內容,預計申請台灣與大陸之專利。並依據完成之改良雛型品架構,由工研院協助規劃技轉合約內容,並已與中國醫藥學院,彰化基督教醫院達成使用測試協議,進行使用者測試。 本次研發之具體成果著重在改良雛型品之設計與製作,包含人機介面的改善,硬體裝置之機構整合與外觀設計,以及使用流程之改善,預期提供一個更有效率更友善之使用方式給受測者與醫護相關人員。
研發團隊:實踐大學 黃耀賢教授
輔導團隊:工業技術研究院
近年來運動健身風盛行,越來越多人開始重視塑身,小資族願意砸錢上健身房進行重量訓練打造健美體魄,特別是近年來頗受歡迎的深蹲(SQUAT)運動,頗受年輕男女及影歌星的喜愛。然而過去若無良好的運動習慣,這種高負荷的重量訓練受傷機率很高,特別是重點負重部位的下背,因為姿勢不正確或過度負重導致的肌肉傷害,不當的訓練更容易增加椎間盤的壓力甚致導致椎間盤突出,導至下背疼痛。 團隊整合高速攝影偵測骨架動態技術、足部重心感測技術以及VR 虛擬實境技術,透過攝影機捕捉使用者骨架移動路徑,結合穿於腳上的足底壓力感測鞋墊,偵測兩腳壓力分布,將獲得之資訊回傳主機並呈現於VR穿戴裝置中,使用者能在VR中看到反應自己動作的虛擬人偶以及足壓力分布圖,並由同樣使用VR的教練示範指導正確的動作,達到運動科學化,降低運動傷害的目的。目前這項技術正致力與企業、學校、醫院及運動場館等共同籌組智能運動聯盟以利合作推廣。 透過工研院輔導項目如下: 1.協助科技部產學小聯盟計畫申請 2.專家訪談確認規格與需求 3.跨校合作輔導 4.工研院材化所足底壓力感測技術加值 5.使用者運動模型確認 6.雛型品開發與整合 7.專利分析輔導 8.廠商及合作夥伴鏈結
研發團隊:國立雲林科技大學 蘇慶龍 副教授
輔導團隊:工業技術研究院
具警政署統計,台灣2016交通事故發生達30萬餘件,行車安全要如何注意示為重要課題,尤其駕駛人於道路、高速公路上超車、變換車道、下交流道時,均需要高度的集中力與注意力,若是遇到天候不良或是視線不佳的情況,發生意外的可能性就會更高。 為了讓駕駛能掌握後方來車,減低意外的發生,團隊利用裝設於車輛左右後視鏡下方之攝錄鏡頭,偵測汽車後方兩側來車影像。系統判定危險時可透過LED燈及警示音提醒駕駛迴避疾駛而來的車輛,攝錄畫面也會傳至中控台螢幕,提醒駕駛並自動錄影存證。這套結合演算法及多核心嵌入式軟體技術的系統稱為「車側盲區偵測系統」(BSDS,Blind spot detection system),能記錄行車車速及過彎資訊於SDHC記憶卡中,並偵測路上其他汽機車影像來判斷潛在的危險。系統可額外整合前方防撞、車道偏移、速限牌辨識、毫米波雷達偵測距離等技術,使系統功能更加全備。團隊深耕汽車安全領域研發已超過六年,除技術研發,在汽車零件規格、軟硬體研發設計、車廠驗證、量產技術到最末端的維修套件均投入相當多心血,透過各項技術支援整合,將能大幅提高廠商技術移轉意願。 透過工研院輔導項目如下: 1.廠商及合作夥伴媒合 2.前案檢索與專利分析 3.引薦工研院資通所技術加值,建置ADAS系統平台 4.新創資金諮詢 5.協助新創輔導
研發團隊:高雄醫學大學 周汎澔教授
輔導團隊:財團法人生物技術開發中心
清潔舒服的口腔衛生,是每天都要進行的例行動作。根據高雄醫學大學的研究,對於住在加護病房以及需要長期照護的人來說,保持每天清潔舒服的口腔衛生,不但具有心理上清潔舒適的意義,也能降低口腔穢物與細菌誤入肺部的機會,繼而降低住院病人或是長照族群的肺炎感染率。 這款口腔清潔加護新利器,除了一般居家口腔清潔使用之外,也可專門提供給加護病房或進行相關醫療、長照等需求之照護理人員使用。本開發產品,以創新技術解決現有醫療照護所面臨之口腔清潔不便利問題,除可增進口腔照護同時能ㄧ併清除其口腔中之污水液體。本案為高醫與生技中心共同開發之口腔清潔用品,除具有刷牙功能之外,同時也具有控制液體流動與抽吸之控制功用,可將口腔穢物與多餘的液體吸走。 透過生技中心輔導項目如下: prototype外觀設計、功能模組及流道再設計、確定prototype規格、手工樣試製、手工樣再修改、打膜材質與規格重製、模具製作與修整、確認塑膠射出廠商、原型品初步測試。 其次為針對技術產品進行商業化推廣,項目涵蓋:國內招商、進行競爭產品比對、專利布局及市場分析、與國內創投與生技醫材產業進行案源推廣、協助研發團隊與有意授權廠商進行授權協商、簽訂開發協議與優先議約。其他項目包含:醫材法規查驗準備、提出臨床試驗產學合作計畫協助。
研發團隊:國立中山大學 洪勇智博士
輔導團隊:財團法人工業技術研究院
「光柵」指用以阻檔光行進方向之障礙物,此障礙物能改變光波的路徑,產生所謂的「繞射現象」。藉由此原理,應用在透過光源如雷射光來檢測機械原件或半導體晶片上矽、鍺原子累積分布的情形,是否符合我們預期的設計。 目前光通訊市場主要使用單波長雷射作為發送光源,其中光柵結構的障礙物分布情況(週期)與結構耦合情形(光於不同介質傳導的情形)能影響雷射最終的發光波長,透過人為設定之光柵結構至於雷射前,能夠幫助雷射以特定波長的光來檢測晶片。 團隊透過模組化的雷射光路徑,建立商用原型機,透過光柵檢測整片二吋晶片所需時間僅不到10分鐘,短於現行人工用原子力顯微鏡檢測的時間,且不同於人工檢查為求效率僅能挑選晶片5個樣點作檢驗,輸入參數後的檢測機台能夠以0.01nm的誤差、每個量測點0.55秒的效率檢測整片2或3吋晶片。此自動化系統能降低廠商檢測時間,提高晶片元件產量達2~3倍,還能大幅提升品質驗證良率,有助強化廠商間的合作關係,提升產業競爭優勢。 透過工研院輔導項目如下: 1.技術加值 整合工研院雷射中心將雷射光路模組之雷射光束降至0.2mm,提升檢測解析度。 2.組建自動化晶圓級光柵參數擷取系統原型機 (1)自動化二吋與三吋晶片光柵週期與繞射效率mapping (2)可量測光柵週期範圍至少包含200 nm~260 nm(光通訊波段) (3)二吋晶片掃描時間小於10分鐘 3.智財輔導 依據專利技術內容分析,探勘光柵相關技術多領域應用的可能性