Research Summary

1 

精準運動科技開發與應用

進入工業4.0的世代，人工智慧、雲端計算、大數據分析、物聯網、穿戴式裝置之相關技術已臻成熟，全球競技運動浪潮亦同步進入整合「人工智慧+雲端+大數據+物聯網+穿戴裝置」五位一體之「運動聯網」的新時期；本研究透過運動員(使用者)運動時的穿戴式裝置，如球拍、手環、腦波儀及眼動儀等各式感測器收集運動員的腦波、眼動、心率及動作等巨量運動數據，藉由物聯網上傳至雲端平台儲存後，經由人工智慧演算法運算分析並擷取出有益於運動員提升運動技能的資訊，並藉此了解、分析、改善運動員身心狀態與運動表現，進而將體育運動進化發展為具有人工智慧的運動聯網科技。

2

微感測器開發與系統應用

透過半導體與微機電製程來加以製作微型化的感測器及致動器，並整合周邊電子電路來加以形成一為微型感測系統，用以進行感測、研判、決策與處理等多重程序之技術，其結合了電機、機械、電子、材料、控制、半導體、生醫等跨領域技術之整合型微小化系統製造技術，其可應用於生醫、製造、環境檢測及半導體元件等相關產業。

3

智慧馬達微特徵量測與診斷技術

台灣預計在2040年將邁入全汽機車電動化時代，對於電動車馬達動力系統可靠度而言，馬達繞線短路、驅動器功率元件短路皆會觸發大量的短路電流，進而燒壞整個馬達驅動系統，導致馬達故障；本研究團隊透過微特徵量測技術來加以感測馬達故障因電感變動而產生的電流變化，進而在初期故障可以在不同的操作點下診斷馬達狀態。此外，為因應高精度無光罩直寫技術之半導體產業需求，針對關鍵雷射振鏡模組開發多階高頻除振技術，以提升半導體製程良率。雷射振鏡馬達相較傳統馬達工作頻率高出100倍，因此高速加工時產生的介質振盪問題儼然成為技術開發門檻；本研究團隊透過慣性感測技術量測馬達振動所產生的微特徵訊號來進行故障診斷及振動抑制。

4

智慧農業技術

協助台灣蠶業生物科技公司開發「離心靜電紡絲量產裝置」，領先同業以蠶絲蛋白做為基底溶液透過離心力產生靜電紡絲之裝置，相較單針靜電紡絲裝置可提升8倍之奈米紡絲產能。開發「基於人工智慧技術之冬蟲夏草自動化整合生產系統」，同業首創具有蠶蛹品質檢測及菌種注射之冬蟲夏草自動化生產裝置，有效減少人力成本，可提升4倍之產能並同時確保量產品質。具體協助國內農業生技業者技術升級，提高產能與品質。

5

人工智慧創新學理與實務應用

近年來隨著電腦運算功能大躍進，使得人工智慧技術蓬勃發展，並廣泛地運用於生理時序及影像訊號之處理與相關應用。在此研究中藉由開發新穎式的類神經網路學理與架構，並應用機器學習與深度學習模型及結合各種特徵擷取、特徵選取、特徵降維及最佳化等演算法於訊號分析，並將其分別應用於自動化監控及生理情緒辨識問題上。

6

穿戴式智慧技術學理開發與實務應用

此研究透過穿戴裝置、慣性感測、人工智慧及物聯網等技術進行以下穿戴式智慧技術之創新學理開發與實務應用。此外，研究團隊亦與成大醫院進行合作，透過慣性感測姿態估測與軌跡重建技術，精準分析病患步行姿態與軌跡及復健時的關節活動度，協助醫生歸納相關病情之前期徵兆與生物標的並進行復健療效評估。(1)運動軌跡重建之創新學理：利用慣性感測技術來加以感知人類在三維空間中的動作訊號，並透過兩階段擴展式卡爾曼濾波器進行運動姿態估測，接著利用軌跡重建演算法來加以重建在三維空間中的運動軌跡，並藉此開發3D手寫辨識系統、人體頭部姿態估測、人類行走步伐分析、羽球揮拍軌跡重建、棒球揮棒軌跡重建及室內行人導航系統。(2)穿戴式人機協同控制系統：此技術透過團隊自行開發的穿戴式慣性感測載具配戴於全身肢幹上，來加以擷取人體在三維空間中運動所產生的動作訊號，並透過無線傳輸技術將感測資訊傳輸至個人電腦，配合動作軌跡重建演算法及互動虛擬實境應用軟體來加以重建人體動作軌跡及控制機器人。此外，後學亦利用此技術加以開發虛實整合人機互動系統及運動動作分析系統。(3)阿茲海默氏症(AD)之步伐與平衡分析：此研究與成大醫院合作，藉由穿戴裝置收集受測者之走路步伐訊號，藉此分析患者之步態參數及平衡狀況，並歸納出阿茲海默氏症的前期徵兆與生物標的，並更可判別患者罹患阿茲海默氏症的可能性，在臨床上輔助醫生診斷阿茲海默氏症的技術及工具。(4)智慧復健輔具：此研究與成大醫院合作，藉由穿戴感測、人工智慧、機電整合及生醫訊號處理技術來加以研發可進行遠端控制與鏡像復健之智慧型復健輔具，並用以量測中風及腦性麻痺患者復健後的關節活動度及動作相似度，並透過智慧型復健輔具進行遠端與鏡像復健控制，藉此量化評估臨床藥物或物理治療後之療效指標，以改善現有的臨床醫學復健輔具及其量測評估工具。