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創意加值：異質團隊鍛造創意奇蹟

103/10/06 9341

康仕仲｜臺灣大學土木工程學系

節能減碳議題普世矚目，弔詭的是，專家們總是關在屋子裡開燈，吹冷氣大談節能。尤其辦公大樓、公共場所整天供電，冷氣耗電驚人，而燈泡累積下來的耗電量也不容小覷。因此，我們團隊從本身熟悉的室內建築領域發想，構思「U-Lighting」節能電燈開關器，投件到科技部「綠色科技跨領域創意加值推動計畫」。團隊經過一年研究，設計出能讓使用者憑直覺就可在開關器位置圖中找到各別燈泡的控制鍵，只在需要的地方打燈以減少耗費電力。

我們團隊接著繼續投入第二期「橘色科技跨領域創意加值計畫」，為高齡者與身障人士研發「保庇系統：輪椅後方安全預警裝置（BotBeep Clip）」，為輪椅使用者行的安全把關。這套系統是利用雷射光點和影像辨識技術偵測出危險路面，並自動發出警報的夾式裝置，讓輪椅使用者行得安全、無後顧之憂。簡單地說，保庇系統就是輪椅的倒車雷達。

U-Lighting

科技部這項創意加值計畫，從學術徵件來看，是非常新穎的嘗試。它的目的是整合不同的領域背景，激盪出創意設計構想。而我們團隊本身就包含工程與設計領域，因此能在短時間內腦力激盪構思出點子。由於節約照明是相當熱門的節能議題，也是綠建築主要評估項目之一。近年來雖然省電節能燈泡一再推陳出新，但燈具與照明控制的研究及產品卻較少。再加上現在室內的電燈開關還是使用30年來on / off的金屬接觸開關，因此我們團隊提出能精準控制燈光的構思，開發了「U-Lighting」產品。

設計的情境　採光一向是建築設計的重點，但大部分建物的照明設備都忽略了現成的自然光。例如窗邊空間已有足夠照明，但多數電燈開關仍只有「開」及「關」的功能，全室打亮徒耗電能。而開放空間人員流動無定，當只有少數人使用時，許多燈徒然照在無人的座位上。因此我們這群具有土木、設計、資訊和心理專業的團隊，一起從需求端發想，設計出「U-Lighting智慧節能照明」。它能搭配自然光的照明，省下60％的電力。

U-Lighting的特點是：使用節能省電的LED燈，均勻配置在全室天花板；依照使用者情境需求開燈；內建控制器的「日光模式」，能依照開窗位置及自然採光的照明度自動調節；結合反射式照度感測器、動作感測器與吸頂式煙霧偵測器，能掌握空間亮度資訊及所有使用者的活動位置，回饋至控制器。

聰明節能　U-Lighting的「U」取自「優」的諧音，也就是「優光源」的意思，它有多優？

依需要量身定做。LED燈的單位構建是5 × 5的板子及25顆LED燈，板子可依裝潢需求裁剪成合適的形狀，而LED燈均勻安置在天花板上，在工作或上課時不會產生手的陰影。
控制照明的人機介面結合空間平面圖，改良傳統開關不知該對應到哪盞燈的問題。電燈在開關的瞬間，是雙倍耗能，所累積浪費的電能非常可觀。而空間平面圖的方式能有效引導使用者關閉不必要的電源，達到節能的目標。
採用手感觸控面板，使用手指按、壓及拖曳等操作方式，建立點、線、面等更方便的人機互動方式，這樣的觸控技術稱為「多點觸控」。應用這項裝置，各獨立燈具可彈性開關、隨意調整各別燈泡的明暗。
當使用需求只在空間某一區時，只要開啟該區頂部的燈。
桌面內嵌照度感測器，並能和動作感測器與天花板吸頂式煙霧偵測器結合。它能依照日光的角度、方位、亮度配合窗戶的位置，經感應器計算後自動調節LED燈的亮度。

聰明技術　能精準控制哪顆燈泡該不該亮，是節能照明系統的必要技術。我們團隊在研究過程中，面對最大的挑戰是如何發展一個「簡單好用」的控制面板，讓使用者能直覺地操控複雜的人造光源，使空間具有足夠照明又能節省電源。那時，智慧型手機剛問世，U-Lighting 正是模擬手機觸控方式來設計。

U-Lighting採用較便宜的觸控感應器做為原型面板。應用利基科技開發的軟體撰寫控制程式，並搭配藍芽模組設計出無線式控制系統。藉由中心模組的建立，搭配可替換的模組，使用不同種類的LED燈時，只需更換對應的電源模組，就可降低成本，達到模組化目的。透過與變壓裝置的連結，不需再變更電源配置，可節省不少施工費與機電設備費。

未來展望　我們使用現成的元件製作出系統原型，但硬體體積較大。未來考慮商品化時，若能與合作廠商製作單一的電路設備，則可壓縮體積，提高可攜性。面板部分，由於多點觸控面板單價較高，且配合的軟、硬體要求也相當高，因此會使用像素較低的觸控感應器，減少不必要的成本，增加市場競爭力。

系統

在結束第一期以環保效益為主題的綠色設計之後，我們繼續投入第二期的「橘色科技跨領域創意加值」計畫，從關懷老人及弱勢族群的需求發想，研發能讓他們生活更便利的創新產品。

這次計畫注入了更多筆者在臺灣大學智活中心老人福祉研究群的能量，提出讓銀髮族與身障人士能夠「行的安全」的構想。這次研發團隊除了原先的工程、設計、資訊領域之外，還增加機械、醫療和企管伙伴，一同研發所有輪椅都適用的輪椅倒車雷達 ─「保庇（BotBeep）系統」。BotBeep系統是新式輪椅後方安全預警裝置，倒退時可利用智慧型手機拍下保庇系統投射到地面的雷射光點，藉由影像辨識判斷雷射光點偏移量，以辨認後方地面是否有地形變化或障礙物，並提醒使用者避免後翻的危險。

研發動機　根據內政部統計處顯示，截至民國98年底，國內肢體障礙人數有396,652人，此外尚有短期傷者。而台灣在2025年將邁入超高齡社會，高齡人口不久後會占總人口的20 ％以上，使得安全與方便的輪椅需求大增。根據臺灣大學職能治療系的研究報告，在輪椅意外事件中，有53.9 ％是輪椅翻倒造成的，其中高達75.6 ％的翻覆是因前傾或後翻造成。但檢視市售各種輪椅，具有防後翻設計的多是電動輪椅，而且價位偏高，而一般手動輪椅或低價的電動輪椅並沒有這項安全設備。

接著，透過社福機構（社團法人臺灣八福無障礙發展協會）進行小規模問卷訪調，多位輪椅使用者表示，在無人照顧陪同下，不論生活起居或出門乘坐輪椅時，的確有相當高的翻覆危險性。同時考慮並非多數人都能負擔得起專屬看護，近年國家政策也提出社區導向、在地老化的長期照護計畫。因此，設計一款能讓輪椅使用者更安全、自主行動的輔助方案，不僅能回應未來的社會需求，也讓使用者有更好的生活品質和尊嚴。

考量許多輪椅使用者的處境以及社會大環境的發展趨勢，我們團隊開始研究設計「輪椅後方安全警示裝置」。它必須符合價格低、外型小、易拆裝、適用於各種規格的輪椅，才能讓更多需求者受惠，這也是橘色計畫最大的挑戰！

技術整合過程　這種類似倒車雷達夾附式的裝置，經過半年多的討論與嘗試才定案。一開始，設計構想比較複雜，打算在輪椅上裝置測距感應器，來偵測地面是否安全平整，但在研發過程中發現成本與功能複雜度都不盡理想。為了考量低成本與簡易操作的需求，聯想到手機本身就具有很多強大的功能。現今智慧型手機已相當普及，它就像一部小型電腦，內含足夠的電源和計算能力，並有相機與喇叭配備。我們要思考的是如何善用這些資源開發一套預警系統，並致力讓外觀看起來輕巧、方便！

經過幾番評估，團隊決定採用「影像辨識」做為障礙物偵測的方法。它的原理是把雷射光點分散打在地面上，如果地面有凹洞、凸起或障礙物，光點的分布會與平地時不相同。系統透過影像分析，就可判斷能否安全通行。

而硬體部分，採用智慧型手機做為計算中心，並搭配藍芽模組的傳輸功能與雷射光模組連線控制，直接回饋給使用者，免除中繼處理設備如外接晶片等高單價與接線複雜的問題。操作單純，系統較穩定，並容易檢測維修。

軟體部分則應用安卓（Android）系統撰寫影像辨識演算法與雷射燈光控制程式，搭配藍芽模組的傳輸系統與手機連線，以無線的方式控制雷射燈光，減少耗電與降低溫度。

系統程式運作流程是拍照、演算、結果回饋使用者。在拍照部分，以攝影的方式擷取影像，取得影像後進行演算。影像辨識與點位偏移的計算採用 java 程式語言撰寫，若經演算判斷有危險，系統會播放音樂提醒使用者。

外觀設計　在技術上找到解決方案之後，BotBeep系統的另一項挑戰是設計出輕巧、方便，讓所有輪椅都能裝置的外殼。這項工作由工業設計系伙伴操刀，在會議中，她邊做，其他伙伴則提出修正想法。起初的構想是採杯子的外形，經過可行性評估後，改採夾子外形的手機插槽設計。但在成果發表會上，評審提出手機外露會有颳風淋雨的保固與防盜安全問題，最後改採魚尾夾形式的包覆設計，讓各種手機都能適用。

BotBeep系統的優勢　市售輪椅種類相當多樣，但只要輪椅背面有置物袋就可使用BotBeep系統，每次使用時，做一次自動校正即可。保庇系統使用上非常簡單，僅需下載 APP到手機裡，操作介面簡易。手機裝入夾子內，就可透過玻璃拍攝影像，夾子背面有手機螢幕窗口，使用者可透過窗口觀看使用教學與操作。它就好像倒車雷達，能提醒使用者避開危險。

我們團隊在保庇（BotBeep）系統原型製作過程中，也進行使用者經驗評估。利用問卷、訪談等方式，全面評估產品在消費市場上的可能性，也藉由使用者測試得到回饋意見來修正產品。

我們期待這個預警系統是一套容易普及的產品，因此它必須獨立於輪椅之外。無論使用者使用哪種輪椅，都可以搭配保庇系統。還有，由於成本低廉，讓更多輪椅使用者不需花大錢就可以配置安全功能，也讓慈善機構或社福團體能大量購買，造福需要的使用者。保庇系統完成度已相當高，未來如何與廠商合作，開發出體積更小更適合攜帶的系統，讓產品在市場上有更好的競爭力，是未來的挑戰。

跨領域合作創意加值

科技部綠色與橘色科技跨領域創意加值計畫雖然前後銜接，卻是獨立的兩期計畫。在綠色計畫裡，我們從自身的專業領域建築開始，結合設計與電資領域伙伴一起完成。而橘色計畫增加了人的需求，因而注入「人」的元素，第二期計畫的團隊橫跨的領域更廣，團隊溝通氣氛也更熱絡！

這兩期計畫都透過「使用者創新」和「腦力激盪法」進行點子的創新，產生產品雛形。綠色計畫從土木工程端提出需求，再與設計和資訊人員討論合作出成果，過程單純。橘色計畫的團隊包含工業設計、商業管理、老人福祉和機械工程4個領域的研究人員，發想主題由老人福祉的需求出發，思考保庇系統整體的功能。在需求確定之後，工業設計的伙伴開始構想產品，過程中也需訪談、釐清細部規格。機械工程研究人員接著把想法實現，最後由負責商業管理的人員評估市場，並規劃行銷方案。

一般來說，面對同樣的問題，不同領域有不同的看法與解法，一旦把每個領域的觀點整合起來，更能接近需求端，讓成果更精彩。

我們團隊從計畫開始到完成，都一起參與討論，一同經歷產品開發過程中所遭遇的瓶頸。因為要同時滿足可靠、便宜、通用、簡易的需求，有時候需求會互相衝突。

比如，為了降低成本而必須犧牲可靠度，讓功能變少，這時必須從很多不同的解決方案中找到一個最佳的平衡點。雖然很多科技元件都能滿足需求，但最困難的是找到一個最適合的方法，過程中也經歷反反覆覆的實驗與嘗試。但在碰撞的過程中，工程人員懂得產品為何如此設計，設計人員也懂得配合工程人員的需求，更了解不同領域的想法。異質的伙伴湊在一起共事，更容易學到不同領域的思考方式與觀念。

踏入跨領域教育的推手　筆者參與這兩期計畫，點子產生的模式都先從需求出發，先有個小點，再透過跨領域的激盪，把這個點變得更有賣點。過程中，深感跨領域人才的養成應該從教育著手，因學生一旦進入業界，競爭強，彼此的不信任感更高，更不易培養！因這個計畫的實戰、實作經驗，也影響筆者後來接科技部想像力計畫及教育部跨領域人才培育計畫。對筆者而言，這個計畫可說是踏入跨領域人才教育的推手。

筆者覺得「人」是最重要的！總是先有一群人，再一起產生想法！這群人中每個人都有自己的專業領域，專業之間的合作好像是一道光譜，有些想法靠近Ａ專業或靠近Ｂ專業，如果再加入另一個領域，有三個專業湊在一起，思考面就更廣了，會產生更多可能性！

但難的是，專業之間怎麼溝通。像設計跟工程之間，有時候溝通場面很緊繃，兩邊都需要學習聽別人的意見，以及表達出讓對方聽得懂的想法，這些都是教不來的經驗，必須親身體會才能獲得。對團隊、對伙伴個人而言，都帶來正面的能量與成長！正如非洲諺語說：「你要跑得快，就一個人跑；但要跑得久，就跟大家一起跑。」

資料來源

《科學發展》2014年10月，502期，26 ~ 31頁

創意設計(3) 橘色科技(4) 照明(19) 輪椅(2)

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