無所不在的新材料科技(上)

 

刊登日期:2018/6/25
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編譯:白立文、李怡婷、高信敬

人工智慧(AI)、物聯網(IoT)、虛擬實境(VR)、自動駕駛(AP)等,無疑是當今最夯的科技,資、通訊工程也成為學子們熱切投入的領域。不過,前述各項科技的發光發熱,除了資通訊工程之外,材料科技亦在其中扮演著不可或缺的角色。新材料技術正推動著世界朝更加多采多姿方向邁進。

日本SONY公司於2018年1月11日開始販售具有如真狗般作動、特徵的新型機器寵物狗「aibo」。第一代寵物狗「AIBO-Artificial Intelligence roBOt」於1999年問世,是個身長30公分的犬型機器人,此產品的成功,開啟了休閒娛樂型機器人的市場,各玩具廠、家電廠紛紛投入相關產品的開發。此回SONY推出新一代的「aibo」,強調機器人的「生命」,希望可以讓「狗」主人享有如真狗般寵物的感覺。因此,市場的關注力全集中在「aibo」身上配備的人工智慧(AI)或是機械設計等,殊不知,材料也在其中扮演了重要的角色。

首先是「aibo」身體的材料,重量是首要考量,輕量化外還要兼顧剛性,鎂合金是最佳選擇,再搭配馬達、感測器等設計,可以表現出類似狗的多樣性扭動。其次是「眼睛」,在成本考量下,最初是採用LED,然而經重覆測試,無法表現出生命的感覺。也曾考慮過可以表現出漂亮黑色的液晶顯示器,但為了完美呈現其他的顏色,最後採用外側覆蓋透明曲面外殼雙層結構的有機發光二極體顯示器(OLED),因此而豐富呈現出眼睛的表情。

由此可知,材料技術在科技的發展上扮演著十分重要的角色!以下將簡述幾項日本產學研正在開發或已經在應用的新材料技術,分享諸位讀者朋友。

可將太陽熱線反射至空中的窗用薄膜
日本ABC商會開始銷售可將太陽熱線反射至空中,抑制室內溫度上升,改善建物周圍環境暑熱的窗用薄膜「Solar Refresh」,新產品可以緩和都市熱島效應。

圖一、Solar Refresh 與傳統隔熱膜之隔熱機制比較
圖一、Solar Refresh 與傳統隔熱膜之隔熱機制比較

傳統的熱阻隔膜是將太陽熱線向下反射至地面,建築物外牆也是將熱線反射至地面,特別是都市中的柏油路面,比草地、森林容易蓄積熱量,致環境溫度上升,形成熱島效應。

「Solar Refresh」是一款具有特殊膜的窗用透明隔熱膜,可將太陽熱線(含近紅外光)向上反射(圖一),由於熱不會反射至地面,可以抑制地面溫度上升,減緩熱島效應。此外,可阻隔70%的熱進入室內,67%的可見光可穿透,兼顧抑制室內溫度上升與室內採光的功效。

以人工智慧執行精密的機器人控制
三菱電機尖端技術綜合研究所應用人工智慧開發工業用機器人微細控制技術。電子零件等精密機械的組裝需仰賴熟練的技術,而人力短缺成為生產線的一大難題。可以執行精密操作的機器人乃成為解決這項難題的良方。

三菱電機尖端技術綜合研究所是三菱電機集團尖端技術開發的基地,在高節能功率元件與航太技術上有卓越的成果。「持續而有節奏地將圓棒正確地插進小孔中」,也是三菱電機自豪的機器人技術。

尖端技術綜合研究所開發的機器人,使用人工智慧,應用自有的計算順序,實現猶如熟手般柔軟且高速的自動組裝。以人工智慧可以微細地自動調整對機器人下達的指令速度,作動時間1.9秒,僅為人工手動的---以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

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