明道中學首傳捷報 AI觸覺感測器勇奪國研盃冠軍
明道中學學生以什麼樣的 AI 觸覺感測器獲得國研盃冠軍?
明道中學學生以「應用於機械手指之陣列凸點式AI賦能三維觸覺感測器」榮獲國家實驗研究院第18屆「國研盃儀器科技創新獎」中學組首獎。該感測器結合人工智慧、3D列印及感測技術,能辨識物體接觸位置、受力方向與力道大小,並透過電腦程式即時呈現感測結果。團隊透過在感測器上加裝3D列印凸點結構,並利用AI模型學習壓力分布與受力關係,成功實現精確的觸覺感知。
【創新聞 記者張溎壕/專題報導】高中生也能投入人工智慧研發!明道中學學生以「應用於機械手指之陣列凸點式AI賦能三維觸覺感測器」為題,參加國家實驗研究院第18屆「國研盃儀器科技創新獎」,首度參賽就勇奪中學組首獎,也是明道中學首次有學生在這項競賽獲獎。
▲明道中學校長陳炤華表揚得獎同學與指導老師。(明道中學提供)
團隊結合人工智慧、3D列印及感測技術,研發能辨識物體接觸位置、受力方向與力道大小的系統,展現高中生跨領域研究實力。
參與研究的簡千益同學表示,團隊在6乘6電阻式感測器上,加裝3D列印陣列凸點結構,透過不同方向施力產生的訊號差異進行校正,再利用人工智慧模型學習壓力分布與受力狀態的關係,預測物體受力的位置、方向及大小,並透過電腦程式即時呈現感測結果,未來希望應用在機械手臂,協助判斷抓取物體時的施力狀況。
▲參賽同學說,雖然過程辛苦,但看到作品完成,便覺得一切努力都值得。(明道中學提供)
研究過程並非一帆風順。陳冠穎同學說,團隊原先以一組資料建立測試結果,直到研究後期才發現不同硬體的輸出特性存在差異,造成感測器施力與輸出值比例不一致,前期實驗數據必須重新檢驗。面對可能前功盡棄,團隊一度考慮放棄,最後仍決定重新測試,花了約半年才完成研究。
陳冠穎表示,雖然過程辛苦,但看到作品完成,便覺得一切努力都值得,也體會到研究不能只追求結果,實驗方法、數據校正及反覆驗證同樣重要。劉祐安同學則說,從構想到實際製作,經歷多次測試與修正,學到許多課本以外的知識,未來希望持續精進作品,讓研究成果有機會應用於實際生活。
▲參賽同學說,雖然過程辛苦,但看到作品完成,便覺得一切努力都值得。(明道中學提供)
指導老師賴錦宏表示,團隊從題目發想到研究執行,都積極與大學端合作,學生自主蒐集資料、採購材料及安排研究進度,並在中興大學沈銘原教授指導下,接觸大學專業資源,逐步完成專題。研究完成後,團隊找到與主題相符的國研盃參賽,最終獲得中學組首獎。
▲參賽同學說,雖然過程辛苦,但看到作品完成,便覺得一切努力都值得。(明道中學提供)
明道中學校長陳炤華表示,此次獲獎展現學校專題製作課程結合大學資源的成果。專題研究不只是完成作品,更重要的是讓學生從實際問題出發,經歷研究設計、實驗驗證及錯誤修正,將課堂知識轉化為實作能力,培養自主學習、跨領域整合與解決問題的能力。
這個 AI 觸覺感測器是如何辨識物體受力的?
該感測器在6乘6電阻式感測器上加裝了3D列印陣列凸點結構。透過分析不同方向施力產生的訊號差異進行校正,並利用人工智慧模型學習壓力分布與受力狀態的關係,進而預測物體受力的位置、方向及大小。
研發過程中團隊遇到了哪些挑戰?
團隊在研究後期發現不同硬體的輸出特性存在差異,導致感測器施力與輸出值比例不一致,前期實驗數據需要重新檢驗,這一度讓團隊面臨前功盡棄的困境。經過約半年的重新測試才得以完成研究。
這個 AI 觸覺感測器未來有哪些應用潛力?
研發團隊表示,未來希望將此感測器應用於機械手臂,以協助判斷抓取物體時的施力狀況,提升機械手臂的操作精確度與安全性。