0

0
0

文字

分享

0
0
0

IRHOCS 2014國際機器人實作競賽

馥林文化_96
・2015/04/07 ・6126字 ・閱讀時間約 12 分鐘 ・SR值 593 ・九年級
相關標籤:

採訪、攝影/趙珩宇、張芳瑜.協助取材/臺灣玉山機器人協會

由教育部及國際電機電子工程師協會IEEE 指導,國立臺灣大學智慧機器人及自動化國際研究中心所主辦的第六屆IRHOCS 國際機器人實作競賽,在2014 年底於松山文創園區壓軸登場。

IRHOCS 為國內最具指標性的機器人大賽之一,著重於人機互動的重要性。本次競賽共分為「機器人保齡球賽」、今年新增設的「機器手臂車」,以及難度最高的「機器人籃球賽」三個項目,現場戰況激烈、毫無冷場,以下將針對各項賽事進行進一步報導,還原精彩現場。

機器人籃球賽!國際團隊相互較勁

文章一內文圖片-1
圖1 參賽隊伍合照。

本屆籃球機器人賽參賽隊伍來自世界各地,除了臺灣的強勁代表臺灣大學、國立交通大學、臺灣科技大學等隊伍外, 還有來自中國的上海大學、廈門大學,以及來自日本的神奈川工科大學(Kanagawa Institute of Technology)等14 支隊伍同場較勁,讓本屆機器人籃球賽從預賽到決賽,場場都讓人驚奇不斷。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

機器人籃球賽由於參賽組數眾多,賽事共分為上午場與下午場,上午場共分為4 組競賽,各組競賽分別為3到4 支隊伍參加,透過激烈的比賽後遴選出8 組參加下午場的四強爭奪賽以及四強決賽,每次競賽分為六個回合,將難度由淺至深漸漸增加,考驗著挑戰隊伍在機構與程式上的設計巧思。

人機協調與機器人性能雙向並進

第一、二回合為最基礎的任務,參賽機器人需於比賽開始後自主的從場邊移動至跳球區,並在跳球區內持球後於中央區內(大會規範之區域)將球拋給三分線內的參賽者,再由參賽者進球得分。跳球區內共有兩顆籃球,因此機器人可於時間內再尋找第二顆球拋給參賽者,以獲得第二次的得分。

在本回合競賽中,除了考驗機器人的機構與程式,也測試著參賽者的體能與投籃技巧, 以及人機間的協調性,是項德智體兼具的活動。第三與第四回合則增設了固定式障礙物,而參賽者則只能於禁區內移動,參賽機器人需從中場的邊線出發進入籃球場內,繞過層層的障礙物後拾取在三分線底線之籃球,並將球傳給在禁區內的參賽者進行投籃;第四回合則較第三回合增加了兩個障礙物,同樣須先於跳球區拾時取色球並傳給參賽者後,才能繼續尋找另一顆籃球。

2
第一回合中,機器人將球拋給三分線上的參賽者(圖為上海交通大學隊伍)。

第五和第六回合是各家機器人展現出自己看家本領的精采競賽。在本兩回合中參賽機器人須於中場邊線出發,自行找到禁區中的球後再持球出發至合適的位置「自行投籃」(位置需在籃框2.5 公尺外),籃框則依高度分為正常籃球架與小型籃球架,分數也有所不同。第五回合的競賽除了考驗機器人的定位與瞄準外,也須針對不同重量之物體進行不同力道的發射,困難度較之前的競賽提升了不少。而第六回合的競賽則是籃球機器人競賽中最讓大家期待的一場競賽。在最後一回合中,跳球區的中間擋板將會被拿開,參賽機器人在投完自己跳球區中的球後則可去搶奪別隊跳球區的球進行投籃,因此除了考驗機器人投籃的準確度外,機器人移動與定位速度也是機器人間較勁的關鍵。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
4-1
第六回合中,廈門大學隊伍的機器人出現跨區 搶奪籃球的情況。
搶奪球後,機器人成功投籃。
搶奪球後,機器人成功投籃。

上午的初賽最後由臺灣大學、國立交通大學、上海交通大學、銘傳大學、中興大學、彰化師範大學、廈門大學以及臺灣科技大學晉級八強賽。

名次大洗牌!上海交大首奪冠軍

在許多機器人賽事中,在長時間的挑戰與些許時間提供挑戰者進行維修的壓力下,機器人的穩定性以及機構的耐久度往往是成就勝敗的主要關鍵。在下午的四強爭奪賽中,許多隊伍的機器人出現了不少狀況,本屆賽事最後由上海交通大學獲得第一名,國立交通大學、臺灣大學與廈門大學則分別獲得二至四名。

在本屆得獎隊伍中,大多數參賽隊伍表示:廈門大學的機器人著實帶給他們不少的壓力。廈門大學去年也參加了機器人籃球競賽,當時即以空氣砲的方式成功得到第三名,並成為全場新亮點。在本屆比賽中,除了維持空氣砲的優勢設計外,更在結構上做了不同的修正,除了持球後將籃球收至車體內以進行快速的移動外,在車輪的選擇上則使用了三輪的全向輪以進行全方位的移動,並使用從動輪與陀螺儀的搭配,在比賽前即能對場地進行相對應的座標定位,因此比賽時能迅速到達目的地。在空氣砲的設定上也有諸多巧思,他們汲取了去年因為氣瓶容量較小而得不停更換集氣瓶
的經驗,將集氣瓶從3 個增加到6 個,因此在賽前即能儲備足夠的空氣量。

廈門大學裝設6 支氣瓶以增加儲備氣壓並控制 發射壓力值;在移動方面則使用全向輪增加移 動速度。
廈門大學裝設6 支氣瓶以增加儲備氣壓並控制發射壓力值;在移動方面則使用全向輪增加移動速度。

在第五回合的投籃賽中,他們則透過程式設定,在投完籃球後將氣瓶壓力的釋放到適合排球發射的氣壓值,完美配合現場狀況。但在四強決賽開始前卻出現持球裝置的馬達故障的情形,雖然在比賽期間該隊不停的進行維修,但在第六回合時故障問題還是無法修復,因此只獲得第四名的成績,令人相當惋惜。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

機器人籃球賽的常勝軍──臺灣大學隊伍,今年重新設計並修正了先前使用的車體結構及程式,並微調將自創的飛輪發射器,把用於發射的車輪換成可以充氣的車輪,藉此提升其發射效率。本屆賽事中雖然也出現其他使用相同設計的隊伍,但還是無法達到如創始者臺大隊一樣高的發射成績。在位置的判讀上則透過Kinect 進行空間的視覺定位,藉此找尋籃框以及籃球的位置。但在四強決賽中,由於程式在第二回合開始時出現狀況,因此意外只獲得第三名的成績,這也是臺大這幾年來首度落馬。他們表示在明年的賽事中將再次修正移動與定位方式,期望明年能扳回一成。

臺灣大學隊伍的機器透過飛輪將籃球射出, 並透過Kinect 進行籃框搜尋及定位。
臺灣大學隊伍的機器人透過飛輪將籃球射出,並透過Kinect 進行籃框搜尋及定位。
7
臺灣大學參賽隊伍成員與機器人合照。

 優異的機械穩定性為致勝關鍵

本屆第一名和第二名分別由上海交通大學以及國立交通大學獲得,兩組隊伍在機構設計上截然不同。上海交通大學使用電磁砲,國立交通大學的隊伍則使用傳統投石機的方式進行投擲。今年國立交通大學的參賽成員是首次來參加比賽,學弟們延續學長們所設計的機構,並修正程式。今年同樣透過Kinect 進行投籃瞄準,並使用視訊搭配雷射測距的方式進行微調以精確取球。在這些設計中,國立交通大學隊伍最自豪之處在於他們的「動態壁障系統」,雖然大會在比賽前將移動障礙物的項目取消,但未來還是期待這套雷射避障系統能有發揮的機會。

雖然獲得第二名的良好佳績,但他們仍不因此而自滿,未來會針對機器人的程式傳輸方式上進行修正,將現在透過Wi-Fi 操作的方式改為直接將電腦安置在機器人上,藉此減少程式傳輸時所消耗的時間;在投擲方式上也會進行調整,以投到標準籃框為目標努力。

國立交通大學的機器人使用如投石機的機構進行投擲,前方有視訊鏡頭與雷射用以尋找籃球。
國立交通大學的機器人使用如投石機的機構進行投擲,前方有視訊鏡頭與雷射用以尋找籃球。
四強賽時交大機器人對上臺大機器人的情形。
四強賽時交大機器人對上臺大機器人的情形。

上海交通大學的機器人花了一年的時間進行設計與調整,在發射裝置上使用電磁砲的方式,透過電磁鐵將籃球撞出;在移動上則同樣使用雷達進行感測,並以優異的機械穩定性獲得本屆機器人籃球賽的冠軍。雖然終於成功拿下冠軍,但參賽隊員也表示還有不足之處。由於採用電磁砲的方式進行發射,如要投至標準籃框則會因電壓的不足而無法達成,下次參加比賽時會進行發射器的修正與改造;在感測器與程式設定的部分,也期望能更進一步,在比賽前不需要帶領機器人跑過路線即能自行判讀並進行找球與投球的動作,讓機器人的自主性更上一層樓。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
上海交通大學的機器人採用電磁砲的方式發射籃球,每次競賽前的準備時間皆須引導機器人進行路徑辨識。
上海交通大學的機器人採用電磁砲的方式發射籃球,每次競賽前的準備時間皆須引導機器人進行路徑辨識。
10
冠軍隊伍上海交通大學參賽成員與機器人合照。

本屆IRHOCS 機器人競賽雖然沒有開放給一般民眾參觀,可見度不若之前來得高;但在比賽活動期間,各隊伍透過每階段的比試、觀察與交流,對於機器人的調校與設定都有不同的啟發與感想。相信在未來,IRHOCS機器人籃球賽還會有更高水準的表現驚豔全場。

機器人保齡球賽!虎尾科大摘下雙料冠軍

今年的機器人保齡球賽吸引了國內外逾50 支參賽隊伍共襄盛舉,場上各式機器人爭奇鬥艷,在外觀造型、運作形式與機構設計上各有特色。由於保齡球賽隊伍數眾多、競爭激烈,會場內瀰漫著緊張氣氛,各隊人馬無不摩拳擦掌,把握每次短暫的準備時間,將機器人調整到最佳狀態,力求擊出亮眼成績;而機器人的精采表現也不負眾望,在競賽過程屢屢讓現場驚呼四起。激戰過後終由來自國立虎尾科技大學的「E.A.C」及「N.P.N.G」兩隊雙雙奪下NXT 與KNR 系列控制平臺組的冠軍寶座。

機器人保齡球競賽以順利擊倒球瓶為目標,競賽流程計有初賽兩回合(每回合三局)、決賽一回合(五局)。每回合結束後,依競賽成績決定下一回合入圍隊伍,初賽以兩回合最佳成績較高者為勝,決賽部分以成績較高者為勝。

今年的賽事有兩項重大變革:其一為採用更接近真實比例的保齡球競賽場地,將淨空區增長為3 公尺多,並使用白色雙紅線的木製迷你保齡球瓶;其二則是在決賽的四、五兩局設置三支「障礙球瓶」做為創意挑戰,挑戰局單局結束時,每支倒下的障礙球瓶會扣5 分,直到該局零分為止。每局中, 機器人必須自主完成取球、投球、再取球、再投球的動作,除非第一球全倒,否則有兩次投球機會, 而機器人每次僅能取走一顆球,各回合的最後一局若擊出全倒或補全倒,則有投第三球的機會。擊倒球瓶的分數計算方式同一般保齡球規則,除此之外, 機器人是否能成功取球、投球,並在完成動作後歸位,也列入計分範圍,可說是對機器人自主性的大挑戰。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
11
不同於去年使用鋁罐,今年採用接近真實比例的迷你保齡球瓶。

增設障礙瓶,提升比賽可看性

經過一番激烈競爭, 前16 強隊伍分為四組晉級決賽,三局正常局加上兩局創意挑戰的最後一戰,可說球球都是關鍵。選手們各個全神貫注,深怕稍有不慎就與獎項擦身而過。精彩賽事由A 組的「N.P.N.G」拉開序幕,率先擊出Strike(全倒),C組的「E.A.C」隨後也擲出Strike 還以顏色。機器人蓄勢待發的「轟隆隆」加速聲,與「喀啦喀啦」的齒輪運轉聲不絕於耳,選手們緊張的神情全寫在臉上, 觀眾們更是看得屏氣凝神。「咻」一聲,只見保齡球衝向球道,完美地擊倒所有球瓶,引起滿堂喝彩。

「E.A.C」漂亮擊出Strike(全倒)。
「E.A.C」漂亮擊出Strike(全倒)。

創意挑戰局的部分,因為在目標球瓶前增設了三支障礙球瓶,大大提升了擊球的困難度,如何擊倒最多目標球瓶,同時避免撞倒障礙瓶,著實考驗參賽者的創意應戰策略。只見各隊紛紛使出渾身解數,有些挑戰斜向擲球,越過障礙打擊目標;有些考量機器人的穩定性,選擇靠球道側邊投球,捨棄部分球瓶,僅以角落位置為目標,大家各憑本事。有些隊伍擔心誤觸障礙瓶被一再扣分,只求順利發射不產生任何碰撞,還會不小心發生向後發球的情形,替比賽現場增添了一絲趣味性。

創意挑戰局中,「E.A.C」驚險越過障礙瓶側緣,順利擊中目標球瓶。
創意挑戰局中,「E.A.C」驚險越過障礙瓶側緣,順利擊中目標球瓶。
「雲科打擊隊」從角落發射,避免觸及障礙瓶。
「雲科打擊隊」從角落發射,避免觸及障礙瓶。

取球難度高,精準穩定為關鍵

這次競賽中,兩回合初賽抽籤決定出的置球位置皆在相鄰球座上,許多隊伍因為精準度與穩定性不足,導致取球階段頻頻失誤,幾乎無法順利出擊。由此可知,想要脫穎而出,除了精湛的投球技術,取球技巧也是致勝關鍵。

在NXT 系列平臺拔得頭籌的「E.A.C」隊員黃志豪表示,當初團隊在設計機器人時,就決定無論如何都要拿到取球和回位的基本分,並且為了降低受場地影響程度,特別設計了通吃式取球機構,透過齒輪比加強發射力道來提升擊球的精準度。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

其他獲獎隊伍亦各自展現令人驚豔的設計巧思, KNR 平臺冠亞軍「N.P.N.G」及「A.V.R」兩隊, 同樣採用「球座通吃,只取一球」的策略,不僅不必判斷保齡球擺放的位置,還因為不需使用感測器,完全避免掉判讀出錯的風險。

來自亞東技術學院的「春風麥香隊」, 則藉由框架結構配合感測器取球;另外也有隊伍以機械手臂掃入或抓取的方式,來達成精準取球的目的,現場可說是各種取球機構的大觀園,令人驚嘆連連。

取球機構

相互切磋,選手滿載而歸

從現場相機快門聲此起彼落的情況看來,保齡球機器人競賽的吸睛程度可想而知。在令人目不轉睛的決賽過後, NXT 平臺組冠軍由「E.A.C」奪下,亞、季軍則分別由「春風麥香隊」及「雲科打擊隊」取得;KNR 平臺組的冠軍則由一路領先的「N.P.N.G」拿下,緊追在後的「A.V.R」居次,季軍的殊榮則由「快樂_ 擊倒」獲得。

談到參與競賽的收穫,初賽表現亮眼的「幸運草」隊隊員施昶宏強調,這次使用電子羅盤定位,容易受到干擾,擊球的準確性有點靠運氣,看到部分隊伍穩定的設計,會考慮學習並改良; 備受矚目的「N.P.N.G」隊隊
員黃建祥亦指出,看了其他隊伍的精采表現,想再改良夾取方式,林煒翔補充, 許多機構設計讓人印象深刻,團隊的抗壓性也在競賽過程中提升;表現不俗的「A.V.R」隊隊員王若庭則表示,在極短的時間內找到造成運作失常的原因並調整修正,累積應變實力是最寶貴的經驗。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

機器手臂車!考驗機器人環境適應力

今年IRHOCS 新增了「機器手臂車」項目,希望透過四大主軸:循軌移動、無軌移動、物件搬移和影像辨識,逐步引導參賽者整合影像辨識與移動平臺,設計出智慧與創意兼具的機械手臂,以期未來能應用於產業界。

由於競賽題目難度偏高,加上場地相當考驗機器人的環境適應力,多隊選手皆表示表現不如預期。「高雄二隊」隊員坦言這次準備不夠充分,現有的技術尚無法完全達成競賽任務,主要靠簡潔的機構設計降低出錯率取勝,也期望藉由這次參賽經驗,明年能有更好的表現。

本屆賽事冠軍為「高雄二隊」( 高苑科技大學)、亞軍為「自主倉儲移動機器人」(國立臺灣科技大學)、季軍為「信手拈來」(國立臺灣師範大學),四、五名則由「請你吃西堤」(成功大學)及「ISL 1 隊」(國立雲林科技大
學)獲得。

「高雄二隊」的機構設計相當簡潔。
「高雄二隊」的機構設計相當簡潔。
17
「高雄二隊」的比賽情形。

競賽網址
http://www.iceira.ntu.edu.tw/irhocs2014

文章原文刊載於《ROBOCON》國際中文版2015/3月號

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度
馥林文化_96
54 篇文章 ・ 5 位粉絲
馥林文化是由泰電電業股份有限公司於2002年成立的出版部門,有鑒於21世紀將是數位、科技、人文融合互動的世代,馥林亦出版科技機械類雜誌及相關書籍。馥林文化出版書籍http://www.fullon.com.tw/

0

0
0

文字

分享

0
0
0
不是不會髒,而是更難沾:耐污馬桶的表面科學
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/09/22 ・3364字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 Panasonic 合作,泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享,不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上,「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水,但過不了幾天,馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑,甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢(黏質沙雷氏菌)。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」,讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看,世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制,並非打造完全不沾染髒污的材質,而是調整表面的物理與化學屬性,使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力,透過日常水流沖刷,便能輕易地將髒污帶走。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

為什麼污垢「黏不住」? 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」,我們得先像偵探一樣,拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇:

  1. 水垢與礦物沉積*1:我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時,這些離子會逐漸結晶析出,變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
  2. 生物膜與有機物*2:包含尿液中的無機鹽、油脂殘留,以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物,所組成的黏滑防禦大本營。
關鍵不是沖水,而是「這些污垢如何抓住表面」

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」,前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼,材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢?答案就藏在「表面能(Surface Energy)」與「濕潤性(Wettability)」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時,水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠,還是迅速攤平開來?這取決於表面的特性:

  • 疏水路線(Hydrophobic)*1:具備低表面能的疏水表面,能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠,當水珠滾動滑落時,就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走,這就是著名的「自清潔效應」。
  • 親水路線(Hydrophilic / Superhydrophilic)*2:相反地,極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子,在材料最外層形成一層薄薄的「水化層(Hydration Layer)」。這層水化層就像是實體的液體盾牌,讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底,只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻:傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆,髒污就像攀岩者,需要找到落腳點並用力撐住才能攀附;而我們做的是抽掉把手點,或是在把手上塗上潤滑油,讓髒污找不到施力點,自然難以停留。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
材料科學的核心:想辦法讓污垢「抓不住」

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢,下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢,在微生物學中被稱為「生物膜(Biofilm)」。細菌並不是孤立生長的,當單顆細菌落在表面後,如果覺得環境舒適,它就會開始分泌胞外聚合物(EPS),這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起,並築起堅固的防禦堡壘,這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出,要阻止生物膜形成,除了化學上的抗菌,材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論(Attachment Point Theory)」:

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
  1. 粗糙與微孔洞表面:如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞,細菌(體積通常約 1 到 3 微米)就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點,還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
  2. 極致平滑與微結構表面:相反地,如果材料表面做到極致平滑,完全沒有微米級的缺陷;或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構,細菌的足跡構造(如鞭毛或纖毛)就無法在表面找到穩固的「接觸附著點(Contact Points)」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時,它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外,現代衛浴結構在設計時,也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角,等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

阻止細菌、生物膜找不到「落腳點」

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何,我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系:【材料層(低附著力)】+【結構層(無縫平滑)】+【動態流體層(泡沫與水流剪切力)】= 高效清潔!

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例,就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表:

1. 材料層:有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」(以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料,這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩)。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性,水滴不易長時間攤平停留;材質堅固、不易破裂,耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試,這種素材配合泡沫洗淨,在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌,從源頭阻斷細菌定殖。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

2. 結構層:無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上,A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計,減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫,並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計:

  • 泡沫防護:在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層,有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺;
  • 外圍防護:馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔,防止液體延著外壁滴落至地板;
  • 測漏防護:便座與馬桶本體採用不外露的防護設計,避免液體從縫隙飛濺滲漏。
Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶

3. 動態流體層:雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時,A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污,再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙,徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著,配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」,利用旋轉產生的流體剪切力,一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外,Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技,釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污,維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆,但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計,到微觀幾何的附著點控制,再到流體力學的水流沖刷,一座現代抗污馬桶的演進,縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而,A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破,展示了材料科學的另一種聰明思維:不靠強酸強鹼硬打,而是透過物理與化學邏輯,將「污垢固著」的機率降到最低。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

當材料科學與現代衛浴技術結合,刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持,我們得以從繁重的家務勞動中解放,享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文:A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文:Brushing up functional materials

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度

討論功能關閉中。

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
251 篇文章 ・ 321 位粉絲
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia

0

0
0

文字

分享

0
0
0
白內障手術再進化!換上「全視距人工水晶體」,滑手機、夜間開車免戴眼鏡
careonline_96
・2026/10/15 ・2430字 ・閱讀時間約 5 分鐘

白內障手術不只救視力!全視距人工水晶體找回夜間安全與無縫視力,專科醫師圖文解析

新一代「全視距人工水晶體」讓白內障手術不只恢復視力,更能提供遠中近連續視覺,同時改善老花與近視。不僅滿足滑手機的近距需求,更有效降低夜間眩光,提升夜間開車的安全性。

「手術後,手機上的字看的到嗎?晚上還能開車嗎?需要再戴眼鏡嗎?」這些看似簡單的問題,卻是許多白內障患者在面對手術時最在意的事情。對現代患者而言,白內障手術不再只是改善視力,更是重新找回自在生活品質的機會。

達明眼科醫院副院長蔡致平醫師表示:「隨著眼科醫療技術與人工水晶體發展不斷進步,新一代全視距人工水晶體可提供從遠、中到近距離(近約40公分)的連續視覺表現,協助患者在不同生活情境中,享受更自然、便利的視覺體驗。」

蔡醫師特別提醒,理想的術後視覺品質,除了仰賴手術技術與選擇合適的人工水晶體外,完整的術前評估與醫病溝通同等重要。手術前需要進行眼部全面檢查,包括視網膜、黃斑部、視神經等眼底結構。唯有在這些眼底神經與感光組織都沒有嚴重病變的前提下,白內障手術後的視力恢復才能達到最佳的預期效果。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

新一代人工水晶體幫助提升整體生活品質

現代人非常仰賴3C產品,對視覺品質的需求也變得更加精細與多元。蔡致平醫師說明,現在的白內障患者不僅僅希望開完刀後能夠「看得見」,更會希望藉由白內障手術,一併解決原有的老花眼與近視問題,以應付日常生活中頻繁且長時間近距離閱讀螢幕的需求。

新一代人工水晶體 幫助提升整體生活品質

因為生活型態發生巨大改變,現代白內障手術的核心目標,早就已經從單純的「改善視力」延伸到「提升整體生活品質」。蔡致平醫師解釋,過去傳統手術可能只求把混濁水晶體拿掉讓光線透進眼底就好;但如今的觀念更重視如何讓患者在術後能夠無縫接軌原有的活躍生活,無論是看遠處風景或看近處手機,都能輕鬆自如。

從單焦點到全視距,人工水晶體的演進

目前微創手術已非常成熟,人工水晶體的設計也隨著科技進步變得多樣化。早期人工水晶體的設計多半以「單焦點」為主,雖然看遠清晰但功能相對受限。蔡致平醫師表示,單焦點水晶體最大的缺點就是中、近距離視力會變模糊,患者術後往往還需依賴老花眼鏡;後來雖發展出「雙焦點」或「多焦點」水晶體,但部分患者在不同焦點之間可能感受到視覺品質差異。

全視距人工水晶體的連續視力

為解決傳統多焦點水晶體在不同距離切換時產生的跳躍感,新一代的全視距人工水晶體應運而生。蔡致平醫師指出,新一代全視距人工水晶體的優勢在於能夠提供從遠、中到近距離「較為連續的視覺範圍」,減少眼鏡依賴。患者在轉換視線遠近時,不需要一直刻意尋找焦點,幫助大幅減輕長時間用眼所帶來的疲勞感,也讓生活更便利。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

減少夜間眩光,兼顧安全與自然視覺

除了白天充足光線下的視力清晰度外,夜間的視覺品質也是許多通勤需求患者非常在意的重點。蔡致平醫師說明,傳統的多焦點人工水晶體因為繞射光學環設計,在夜間瞳孔放大時,容易使進入眼內的光線產生散射,進而引發明顯的眩光或是光暈現象,導致夜間用眼不適。

夜間視覺品質與光暈眩光對比

針對夜間視力不佳的痛點,新一代全視距人工水晶體優化了繞射圈設計,提高光線利用率,提升昏暗環境下的視覺表現,並明顯降低夜間眩光發生機率。蔡致平醫師解釋,在評估時與其讓患者記住水晶體有幾個固定焦點,不如向患者說明全視距帶來的連續性視覺體驗,畢竟這才是貼近人類自然用眼習慣的狀態。

「有位50多歲的白內障患者,因為工作需要常使用電腦、手機,加上夜間有外出開車的需求,患者擔心白內障手術後的視覺品質而猶豫了很久。經過詳細討論後,患者決定採用新一代全視距人工水晶體。」蔡致平醫師說,「術後患者的視力順利恢復,遠距離、中距離到近距離的連續視覺表現讓生活相當方便,夜間視覺品質也超過他的預期,讓患者非常開心。」

蔡致平醫師叮嚀,並不是每個人都適合多焦點人工水晶體,每位患者的視力表現也會根據自身狀況有些差異。在挑選人工水晶體時,請務必和醫師充分溝通,才能根據用眼需求、眼睛的狀況挑選合適的人工水晶體,重拾清晰明亮的人生!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

筆記重點整理

● 因為生活型態發生巨大改變,現代白內障手術的核心目標,早就已經從單純的「改善視力」延伸到「提升整體生活品質」。

● 早期人工水晶體的設計多半以「單焦點」為主,雖然看遠清晰但功能相對受限。單焦點水晶體最大的缺點就是中、近距離視力會變模糊,患者術後往往還需依賴老花眼鏡;後來雖發展出「雙焦點」或「多焦點」水晶體,但部分患者在不同焦點之間可能感受到視覺品質差異。

● 新一代全視距人工水晶體的優勢在於能夠提供從遠、中到近距離「較為連續的視覺範圍」,減少眼鏡依賴。患者在轉換視線遠近時,不需要一直刻意尋找焦點,幫助大幅減輕了長時間用眼所帶來的疲勞感,也讓生活更便利。

● 新一代全視距人工水晶體優化了繞射圈設計,提高光線利用率,提升昏暗環境下的視覺表現,並大幅降低夜間眩光發生機率。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
-----廣告,請繼續往下閱讀-----

討論功能關閉中。

careonline_96
694 篇文章 ・ 281 位粉絲
台灣最大醫療入口網站

0

0
0

文字

分享

0
0
0
怕動刀狂塞心臟支架?醫師警告:複雜冠心病選擇「繞道手術」存活率更高!
careonline_96
・2026/10/13 ・2329字 ・閱讀時間約 4 分鐘

心臟支架阻塞怎麼辦?冠心病與猝死危機,冠狀動脈繞道手術解析,心臟血管外科醫師圖文懶人包

冠心病患者常因怕動刀偏好心臟支架。醫師提醒,若合併糖尿病或多條血管阻塞,選擇「冠狀動脈繞道手術」長期存活率更佳;放置過多支架反將增加日後手術風險與難度,不可不慎。

冠狀動脈負責供應心肌氧氣與養分,若因斑塊堆積而狹窄或阻塞,便會形成「冠狀動脈心臟病」。當運動或情緒劇烈起伏時,狹窄血管無法提供足夠血流,心肌便可能缺氧,而出現胸悶、胸痛、壓迫感、呼吸急促,甚至疼痛延伸至下巴、肩膀等處,也就是典型心絞痛。林口長庚醫院胸腔及心臟血管外科系主任兼心臟血管外科主任陳紹緯教授表示,心臟疾病長年位居台灣十大死因第二位,每年奪走逾兩萬生命。許多人對輕微胸悶不以為意,直到急性心肌梗塞才送醫,猝死風險已大幅升高。

糖尿病、高血壓、高血脂、抽菸、肥胖及家族病史,都是冠心病的重要危險因子。若冠狀動脈突然完全阻塞,心肌會迅速缺氧壞死,須立即處理。陳紹緯教授解釋,急性心肌梗塞且病況危急時,臨床上多優先以心導管介入治療,盡快打通血管;但若是穩定型心絞痛、三條冠狀動脈或左主冠狀動脈高度狹窄,且病灶較複雜,病人有糖尿病或左心室收縮功能下降,相較心導管支架,外科冠狀動脈繞道手術能提供長期較佳的存活率及較低的心血管併發症。

冠狀動脈繞道手術幫助達到較佳血管通暢度

冠狀動脈繞道手術是相當成熟的心臟外科治療,也是處理複雜冠心病的重要策略。陳紹緯教授說明,冠狀動脈繞道手術的原理是「繞過阻塞處」,外科醫師會取用病人自身健康血管,如最重要的胸骨下左內乳動脈進行冠動動脈左前降支繞道,或使用腿部大隱靜脈、前臂橈動脈,一端接在主動脈,另一端接在冠狀動脈狹窄處遠端,讓含氧血液經由新通道供應缺血心肌。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
冠狀動脈繞道手術改善心肌缺氧

重度冠狀動脈狹窄病人採用冠狀動脈繞道手術能夠長期達到較佳的血管通暢度,減少心血管不良事件,降低死亡風險。陳紹緯教授指出,國際治療指引建議,糖尿病合併多條血管阻塞、左主冠狀動脈或多條血管複雜病變、SYNTAX評分大於33分、左心室收縮分率低於50%、不適合長期服用抗血小板藥物、或無法負擔新型塗藥支架者,都應優先評估冠狀動脈繞道手術。

研究顯示,糖尿病合併多條冠狀動脈阻塞患者接受繞道手術後,死亡與再次心肌梗塞風險較低。因此,對重症與複雜血管病變者而言,冠狀動脈繞道手術能改善心肌缺氧,有助達到長期存活、提升生活品質。

心臟支架與冠狀動脈繞道手術怎麼選?

許多病人因害怕開刀,傾向選擇侵入性較低的心導管支架;然而若未審慎評估治療策略,可能增加日後手術風險。陳紹緯教授表示,林口長庚團隊以健保資料庫回溯分析超過三萬兩千名接受多條血管繞道手術的病人,並發表於《美國胸腔心臟血管外科雜誌》。結果顯示,若患者在繞道手術前曾放置冠狀動脈支架,術後30天死亡率為7.2%,高於未曾放置支架者的5.0%;長達13年的追蹤中,再次需要血管重建的風險也由10%升至14.4%。且支架數量越多、支架手術次數越多,後續風險越高。

心臟支架與冠狀動脈繞道手術怎麼選?

陳紹緯教授解釋,原因在於心臟支架雖可短期撐開血管,但在左主冠狀動脈狹窄、多條血管阻塞或合併糖尿病等複雜病變中,較容易發生內膜增生與再阻塞。若放置多支支架後病情仍惡化,日後再接受繞道手術,難度、風險與醫療負擔都可能增加。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

冠狀動脈繞道手術術後照護重點提醒

冠狀動脈繞道手術已相當成熟,但患者多為高齡或合併慢性疾病者,術後照護非常重要。醫療團隊會嚴密監控急性心臟衰竭、腦中風、術後出血及惡性心律不整等重大併發症。此外,傷口感染也不可忽視。多數病人仍需採胸骨正中切開術,並可能在腿部或手臂取血管,因此全身有多處傷口。陳紹緯教授指出,冠心病患者常合併糖尿病,微血管循環與免疫功能較差,傷口癒合慢,也更容易感染。若細菌進入血液,可能導致敗血症;胸口正中央傷口若深部感染,甚至引發縱膈腔炎,死亡率相當高。因此住院換藥、出院觀察與居家清潔都須嚴格執行。

冠狀動脈繞道手術 術後照護重點提醒

降低術後風險需病人、家屬與醫療團隊共同合作。陳紹緯教授強調,首要是穩定血糖,因高血糖會妨礙肉芽生成與膠原蛋白合成,諸如糖尿病、肥胖、高齡、慢性腎臟病或長期使用類固醇者都屬於高風險族群。出院後,家屬應每日觀察胸口及取血管處傷口,若出現紅、腫、熱、痛、滲液、化膿,或病人發燒、畏寒,應立即回診。

正中開胸後,胸骨約需三個月癒合,期間應避免提重物,避免推、拉或單側用力。咳嗽、打噴嚏或翻身時可抱枕固定胸部,可在無痛範圍內將雙手保持在中線活動,務必避免擴胸、扭轉上半身等動作。冠狀動脈繞道手術雖建立新的血流通道,但患者仍須長期控制各項危險因子,一定要按照醫囑服用降血糖、降血壓與降血脂藥物,配合清淡飲食、戒菸與規律追蹤,才能達到較佳的預後。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

討論功能關閉中。

careonline_96
694 篇文章 ・ 281 位粉絲
台灣最大醫療入口網站
繁 简