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可撓式玻璃能怎麼玩?快來看看智能行李箱和透明停車場樑柱 ─《康寧創星家》競賽報導1

本文由台灣康寧贊助,泛科學策畫執行

面對一場限定「使用材料」而非「主題」的競賽,參賽團隊該怎麼處理?

康寧公司秉持「由發明到創新」的哲學,結合教育與創新,針對大專院校以上之青年舉辦「康寧創星家 ─  創新應用競賽」,鼓勵參賽者從日常生活中發想,運用康寧的玻璃、光纖、陶瓷等特殊材料進行設計,鍛鍊團隊解決問題與實作的能力。特別的是,康寧創星家並未設定競賽主題。每組參賽團隊選擇一種康寧特殊材料,以其為出發點,設計能夠展現創意與付諸實踐的創新應用。

自由報名的參賽團隊外,康寧創星家還分別與臺灣科技大學和大同大學合作,邀請四組示範團隊,接受康寧科學家的技術輔導,以及取得康寧玻璃或光纖材料的使用,將創意實實在在地做出來。

這次泛科學訪問到指定示範組中以「玻璃」為題材的兩組大同大學團隊,請他們聊聊如何運用超薄、可彎曲且耐高溫的「Willow可撓式玻璃」和抗刮耐損的「Gorilla大猩猩玻璃」 構思出兩款概念產品:AERO智能收納行李箱 與 Full Vision全視角?以及他們希望藉此解決生活中的哪些問題?

你需要的不是那永遠缺少的一件衣服,而是有人告訴你穿什麼

「我們觀察到人們出國時,常花很多時間在整理行李,因此從收納衣服這點做設計主題,試想怎麼為行李箱加值,讓人們在旅程中能更便利。」AERO 團隊說。

AERO利用 Willow 可撓式玻璃可彎曲、易保存且可作為軟性顯示屏幕的特性,將玻璃面板放在行李箱內側底部,面板一端連接彈簧拉伸機構,另一端加裝磁條,當行李箱打開時,手動控制拉出玻璃並可利用磁力吸附在行李箱兩側,不需使用時將磁條分離即可自動收回行李箱底部(如下圖示)。設計機構的過程中 AERO 也遇到了一些困難,例如最初使用三條彈簧拉伸,但是拉力過大使磁鐵無法固定玻璃面板,改成一條後又因拉力過小而無法順利收回,經過各種測試,最後以兩條彈簧互相平衡。並且團隊採特殊設計處理,運用「磁鐵」使玻璃在拉開的狀態下不會彈回底層,也讓使用者能自由選擇吸附在行李箱其中一側,將更易於整理其另一側之內容物。

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這款智能行李箱套入物聯網思維,其系統有三大主要功能:收納(Storage)、天氣(Weather)與行程(Schedule)。「我們假設每件衣服在購買時都已附上鈕扣大小的晶片(市面上已經有類似產品),行李箱會自動掃描衣服,得知重量、材質等資訊,並依照行李箱的儲存空間,以圖像模擬,建議使用者如何擺放收納。」AERO 團隊向我們說明,「只要設定旅遊地點,系統就能依照當地天氣和使用者所擁有的衣物,告訴他們可以怎麼搭配穿著、或是提醒應該多帶什麼衣服。」另外,行程部分也內建各地的景點、交通資訊,不但能推薦使用者適合的行程,還能事先幫忙訂位。

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「收納(Storage)」功能建議使用者如何擺放衣物。圖片來源:AERO 團隊

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「天氣(Weather)」顯示天氣預報。圖片來源:AERO 團隊

「我們希望Aero行李箱能成為人們的旅行小幫手,所以我們的設計理念圍繞著『讓整個旅程更方便和輕鬆』。」AERO 行李箱設計為無線充電,在方圓三公尺內偵測到無線充電系統便能連接充電,電磁波的影響則和一般 wifi 差不多。該團隊並表示,玻璃顯色效果比塑膠纖維好,且耐高溫,使用期限比較長,符合行李箱託運、風吹日曬的需求。

徹底了解材質才能做出好設計

Willow 可撓式玻璃和傳統玻璃性質不太一樣,對於AERO 團隊中曾做過玻璃器皿的同學而言差異更明顯,「傳統玻璃通常就是手工藝方面的應用,Willow 可撓式玻璃則是一場全新的體驗,它的運用層面更多、更廣,例如可以捲曲的特色就能讓玻璃應用於不平整的表面,甚至是需要伸縮的關節處,突破了以往對玻璃的想像。」

對於第一次參加以特殊材料為規則的創新競賽,AERO團隊也表示,「和以往先想好產品才選材質不同,設計過程中,我們必須更透徹地了解 Willow 可撓式玻璃的特色和優勢。發想過程中,我們也考慮過很多其他運用,幾乎涵蓋整個食衣住行,例如可以記錄夜跑的穿戴式裝置、盆栽容器或一般室內用品等,但最後完整評估後,我們還是覺得行李箱最能發揮這次材料的優點,再加上搭載旅遊資訊app,讓這款AERO智能收納行李箱解決旅客外出打包行李的種種不便。」

突破交通肇事原因 「視覺死角」,把轉角樑柱變透明

另一組團隊 Full Vision 全視角則將可撓式玻璃和Gorilla大猩猩玻璃運用在交通安全的領域,該團隊表示,「我們居住在交通十分複雜的城市,希望以解決交通事故作為切入點。」而根據統計數據,「轉向不當」在肇事原因中占了極高比例,許多事故來自人們視覺的死角,他們決定從這點下手。

一開始決定交通安全議題時,Full Vision團隊想到的是在 A 柱(即一般車身擋風玻璃與左前車門間的立柱)上做優化,以玻璃取代原本的金屬材質,將擋風玻璃延伸到左側車窗。但在康寧科學家的解釋建議後,他們了解金屬 A 柱能撐起車蓋並在遭受撞擊時承受力道、保護駕駛,若改為玻璃,除衝擊時碎裂的危險性,也會增加車身重量。

於是該團隊從第一人角度觀察一天的交通狀況,經過使用者情境研究,決定將應用從車內移到車外,將 玻璃結構加裝在各種容易造成視覺死角的樑柱、牆面上,搭配攝影機的使用,將攝影機捕捉到死角遮蔽的畫面呈現於玻璃上,形成類似透視的效果,拓寬駕駛人的可視範圍。Full Vision團隊經分析後提出三大常發生交通事故的場景:停車場、巷弄街角的死角與山路盲彎,並針對此三地點進行Full Vision全視角的模擬應用。

Full Vision表示,「停車場裡面有很多樑柱,除了會擋到左右來車外,也造成車輛進出車位的困難。我們在柱子外圍加上一圈圓弧的 Willow 玻璃,不只可讓樑柱因投影的影像達到『透明』效果,還能藉由 Willow 玻璃的彈性形成保護,由於玻璃和樑柱之間留有一段距離,玻璃也會在車子觸碰時提前警示駕駛,避免真正刮到柱子造成車身損傷。」

在停車場樑柱加裝 Willow 可撓式玻璃,投射影像讓駕駛能看見死角來車。圖片來源:Full Vision 團隊

在停車場樑柱加裝 Willow 可撓式玻璃,投射影像讓駕駛能看見死角來車。圖片來源:Full Vision 團隊

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此設計除擴大視角,也能保護車身因碰撞樑柱而損傷。圖片來源:Full Vision 團隊

其他兩種場景則是台灣常見的狹窄巷弄,以及容易光線不足、過彎角度又大的山路盲彎,Full Vision 在各處轉角處包覆Willow玻璃和加裝攝影機,讓人們在到達死角前就能先看見對向來車,實踐無視覺障礙的行車環境,讓行車更加安全。

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Full Vision 也將設計應用在山路轉角。圖片來源:Full Vision 團隊

來自不同科系的夥伴為設計磨出更多火花

Full Vision 的團隊組成多元,除了設計系,還有機械、資訊背景的同學,擁有不同專業,因此大家的想法和關注的細節自然也不同,這是最有趣的地方。「有時候設計做久了,會被訓練出來的東西束縛,例如設計的時候會考慮這個圖畫得出來嗎?完成度高嗎?實作的可行性呢?」一名設計系的同學笑著說,「反而是我們其他沒經歷過設計過程的成員能更天馬行空,創造更多可能性。」

另外他們也提到,比起決定主題,更大的挑戰是需配合競賽,在短時間內完成最高效能的產品,為此他們須比一般的合作更密切,甚至住在學校、工廠,也因而形成更好的團隊默契。Full Vision團隊表示,「我們一開始分為四小組各自發想,後來逐漸整併為一個大團隊,最後決定採用交通安全為議題是因為我們自己平常行車時也有這些困擾,加上時常在網路上看到交通問題相關新聞,做得時候很有感覺。另外,在大團隊內,大家的協調與溝通經驗非常難能可貴,也是在這個比賽當中最大的收穫。」

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大同大學 AERO 團隊介紹智能行李箱

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大同大學 Full Vision 全視角團隊介紹產品的應用場景

參考資料:

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