人因工程結合機電 3D搖出冰淇淋

人因工程結合機電 3D搖出冰淇淋

「發明,就是為了要改善人類生活!」發明專利產業化,創意不能只留在實驗室裡,而是要透過專利與商品來服務社會,讓生活變得更智慧化,也更能確保環境永續發展!

文/高毓霠
攝影/張紫玲

進健行科技大學工業管理系陳宏瑞與陳立元兩位教授的研究室,映入眼簾的是一字排開的專利證明及各項發明產品。兩位老師長年專精於人因工程的創意研發,近年來更致力橫跨綠色科技與橘色科技的創意發明與專利開發,透過系所配合育成中心,推廣三創(創意、創新、創業)學程,提升智慧財產價值創造,讓專利得以走向商品化量產。

這不僅是老師的學術成就之外,在重視實務的科技大學裡,兩位老師一路走來都堅持以帶領學生進行創意研發,並鼓勵學生帶著作品四處參展,累積經驗之餘,也接觸業界,學習從商人眼中看世界。

綠色科技融合橘色關懷 為產品加值

「創意生活化,重點在於如何在合理的營運模式中,找出獲利模式,透過產學合作,著力於對人類社會有幫助的生活化產品研發。」專攻人因工程的健行科大工管系助理教授陳宏瑞說,「人因工程」是在管理科學中工業工程專業分支裡一項重要的工程技術,主要在研究人、環境、機器相互作用,透過三者的完美結合,來提升生活中的效率與安全,達到健康與舒適的目的。

莫斯科阿基米德國際發明展暨發明競賽現場

結合綠色科技與橘色科技的應用,不僅強調環保,同時也要關懷照顧人類。圖為莫斯科阿基米德國際發明展暨發明競賽現場。(圖片提供/陳立元)

健行科大工管系副教授陳立元進一步指出,除了大家熟知以環保議題為主的「綠色科技」外,過去成功大學電機系教授王駿發所提倡以「人本關懷」為中心,研發各式軟硬科技的「橘色科技」也逐漸受到注重。強調從心靈層面出發,讓科技成為健康幸福生活的推進器,藉此消弭源於社會與經濟進步,無形中所加深人與人之間的疏離感,進而提升人們的生活品質。

隨著社會不斷進步,創意發明應該有不同定義。過去,著重於創意發明的新穎與獨特性;現在,則是追求系統化創新的方法來解決問題。創意發明應回應民眾關心的社會議題,利用設計把問題變機會、更貼近民眾需求,或解決社會潛在問題,同時還有機會成為有潛力的商業模式。

橫跨綠色科技與橘色科技整合應用,將會成為創意發明與專利開發的新主力。

以下是2位教授將綠色科技融合橘色關懷所研發的產品,透過小巧思,簡單的發想與物件也能大變身,不僅在國內,就連在許多國際發明展上,也都大受肯定,連年獲獎,像是USB潔淨風扇更獲選為外交部指定的外交禮品。

專利1

3D 列印冰淇淋 扎實綿密品質佳

台灣一年到頭,隨處都可以吃到冰品,超商冰淇淋更是常年熱銷,但畢竟是人工手搖製冰,若人手不足又趕時間,做出來的冰淇淋品質可能就不一致,而出現大小不一的狀況。陳立元看到了這個狀況,想著「透過什麼技術,能做出同樣大小的冰淇淋?」,正好3D列印技術能解決這個問題。

本身是學自動化技術的陳立元仿效3D列印技術,應用了Delta型Robot的3D列印技術,將列印材料改成奶油等配料,整合冷凍機功能,創新研發出「冰品立體列印機」。

「只要輸入指令,3D冰淇淋機即可做出各種不同樣式的冰淇淋,無需自己動手!」陳立元表示,任何人只需輕按一下,就可在30秒左右做出大小一致的冰淇淋,透過不同程式的執行,冰品還能客製化成各種樣貌,方形、圓形、三角形,甚至高達10公分的101大樓造型的冰淇淋,且口感綿密扎實。

研發團隊裡專攻人因工程的陳宏瑞則說明,「過去短時間要大量生產傳統手製冰淇淋,易造成店員肌肉重複性施力的傷害,若透過自動化技術的整合應用,不僅可確保冰品成型過程,不受操作人員的直接接觸,維護冰品的衛生品質,並且相對地節省大量人力。」

這台造價15萬元的3D冰淇淋機,在2015年台北國際發明展、上海工業博覽會,甚至選舉造勢場合上,都有著高人氣。陳立元說,目前正進一步計畫推出3D冰淇淋自動販賣機,或類似Pepper工作機器人設計,安裝機械手臂,期望發展出提供到府服務的機台。

去年在教育部舉辦的技專校院技術研發成果發表會上,陳立元副教授(右)與學生一同研發的「3D冰淇淋機」首次曝光,目前已獲不少冰品業者詢問。(圖片來源:教育部技職司)

去年在教育部舉辦的技專校院技術研發成果發表會上,陳立元副教授(右)與學生一同研發的「3D冰淇淋機」首次曝光,目前已獲不少冰品業者詢問。(圖片來源:教育部技職司)

專利2

撈麵網+風扇 變身捕蚊神器

家裡若是有蚊蟲出沒,常令人不堪其擾,稍有不察,可能就被叮了好幾個包。多數人會使用殺蟲劑、蚊香、捕蚊燈及電蚊拍等器具來滅蚊,但是殺蟲劑跟蚊香是具有毒性的化學物質,使用後空氣中會殘留難聞氣體,加上化學藥劑的毒性對人體容易造成影響及負擔,尤其對幼兒的影響更是嚴重。

秉持綠色與橘色科技的概念,將節能與著重對人體有好處,陳立元以系統化創新的作法,設計一款具潔淨功能的風扇護網,又稱「捕蚊神器-蚊子會殘廢的小風扇」。

「利用蚊子趨光的特性,在風扇後方加裝LED燈,將蚊子吸引至風扇殼體周緣,藉由風扇氣流將蚊蟲吸入後,讓蚊子通過圓錐型護網(撈麵網),當蚊子穿越不銹鋼材質的護網時,蚊子的翅膀會受傷,喪失攻擊能力,以此達到防蚊效果」,陳立元說。

在學生專題實作過程中也證明,使用改裝後的小風扇,於5坪大的室內空間,1小時即可讓飛行中的蚊子消失。且304不銹鋼護網的奈米材質具有殺菌、除臭特性,也易於清洗,結合小風扇設計,可用於書桌、房間、工具間或是客廳等處,以USB供電,僅需2~6瓦耗電量,就能發揮潔淨空氣及滅蚊的功效,增加生活舒適度。目前這款專利風扇已研發至第3代,於網路販售,有三種尺寸可選擇,售價300元不等。

潔淨風扇以USB供電,僅需2~6瓦電耗,就能發揮潔淨及滅蚊的功效,增加生活舒適度。(左圖來源:教育部技職司)

潔淨風扇以USB供電,僅需2~6瓦電耗,就能發揮潔淨及滅蚊的功效,增加生活舒適度。(左圖來源:教育部技職司)

專利3

鐵路平交道障礙物通報及影像傳輸系統

平交道事故,是台鐵高事故原因。根據台鐵所提供的資料顯示,近3年來共發生50多件的平交道事故。其中,闖越平交道占44件,未保持淨空13件。發生的主因多是民眾守法性不足,不耐等待而搶快,或因不熟悉路況,被柵欄困在鐵道中,進退不得所發生的事故。

儘管台鐵每年都在加強宣導,提醒汽機車駕駛人,經過平交道時要「停看聽」,不要貪快,甚至平交道兩側都設立緊急按鈕,錄影監視器等監測系統,但類似情形仍時有所聞。

為此,陳宏瑞思考「是否有一個系統,能做到提早預警通報,有效的在交通事故發生前,有充足時間去阻止憾事發生?」,他認為要減少平交道事故,關鍵在於能在最短時間提供給火車司機資訊─前方道路出現障礙物,須立即進行減速,為即將到來的意外爭取更多時間加以排除,如此一來便能有效減少鐵路平交道交通事故的發生。

當柵欄下放後,將自動啟動紅外線感應器(或超音波感測器),對平交道的空間進行掃瞄,以偵測此區域是否被淨空,若出現物體,就會啟動平交道旁的攝影系統,並將影像傳給火車司機,利於司機快速判斷是否要馬上減速,也能避免單由障礙物感測器偵測所產生的誤判情形。

此外,列車設備的運算模組,還可同步計算存有障礙的平交道所在座標與列車即時座標間的距離,再根據列車行駛速度,得到預計抵達平交道的時間,系統將此一資訊回傳到平交道現場顯示裝置,以顯示該時間(倒數),有助於車輛駕駛判定是否要立刻逃離或做其他相關處置,有效的在交通事故發生前,就阻止憾事發生。

儘管平交道都設有緊急按鈕,錄影監視器等監測系統,但類似交通意外仍不時上新聞版面。陳宏瑞提出的「鐵路平交道之障礙物通報及影像傳輸系統」能提前預警,進而有效減少平交道突發交通事故發生頻率,他更表示,願無償將此系統提供給台鐵使用。(左圖提供/陳宏瑞、右圖來源:台灣鐵路局)

儘管平交道都設有緊急按鈕,錄影監視器等監測系統,但類似交通意外仍不時上新聞版面。陳宏瑞提出的「鐵路平交道之障礙物通報及影像傳輸系統」能提前預警,進而有效減少平交道突發交通事故發生頻率,他更表示,願無償將此系統提供給台鐵使用。(左圖提供/陳宏瑞、右圖來源:台灣鐵路局)

 

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