AI引領感測科技新趨勢

今年CES消費性電子展，一共有來自全球58個地區與國家、2,279家國際大廠與新創業者參展，不僅SONY、IBM、LG等國際大廠，藉此展現最新研發的科技產品，新創業者亦藉此平台吸引國際買家。

不鳴則已，一鳴驚人

2018年，前科技部產學司司長邱求慧廣發英雄帖，邀請32家新創公司組成TTA（Taiwan Tech Arena）台灣隊，到新創界的殿堂，也就是CES新創區Eureka Park參展，以設立「台灣國家館」的方式，希望台灣在國際新創舞台上增加能見度。

自此，台灣參加CES的規模逐年擴大，並且自第二年起開始嶄露頭角。2020年，工業技術研究院（以下稱「工研院」）、新創業者、宏碁與華碩等科技大廠有超過20個產品拿到創新獎；2022年台灣力拚荷蘭、以色列等Eureka Park展區霸主，組成100家新創隊伍參加，成為僅次於法國的全球新創第二大參展國家。

現為經濟部技術處處長邱求慧認為，台灣的技術與研發體質本來就很厲害，只是以往不擅於包裝，不擅長告訴別人我有什麼創新的點子，在政府的鼓勵與帶動下到CES參展，很容易讓國際看見，從經濟部科技專案的法人研發創新技術，屢獲國際大獎肯定，亦可驗證台灣的創新能量。

以工研院為例，2022年參展的十件設計產品，就有三件拿到創新獎，而且均以AI引領的感測科技取勝。讓我們來看看工研院2022年在全球新創科技舞台發光發亮的三件作品：

經濟部技術處處長邱求慧：

「目前世界的趨勢，是用新創來創新，大公司的創新研發，逐漸被新創公司所取代，這是我對CES 創新獎的解讀。」

‖首創微型雷達感測技術的智慧項圈: iPetWeaR

為家中的寵物戴上「iPetWeaR」項圈，或是讓它躺在寵物墊上，主人即可以透過手機等行動裝置，隨時掌握毛小孩的心跳、呼吸與活動力。

這麼酷的裝置，是因為工研院的研發人員將感測雷達天線縫在項圈內，透過低功率的雷達技術，進行生理偵測；而主人行動裝置顯示的資訊，則是來自後台AI演算法的分析，得以告訴主人，寵物的健康與情緒是否出現異狀，項圈還有定位的功能。

這項發明，不僅獲得CES創新獎，同時被英國權威科技評論網站TechRadar，評選為CES 2022「最令人期待的五大新奇展品之一 」；亦被印度最大入口網站BGR，將iPetWeaR與LG曲面OLED螢幕，並列為CES 2022「最酷的五項產品」之一。

工研院服務系統科技中心（以下稱「服科中心」）執行長鄭仁傑，點出這項發明受到歡迎的關鍵──這是國際上，首創以對寵物完全無害的微型雷達感測技術，應用在寵物健康照護的產品，目前已完成技術授權，由設備商進行生產製造，不久就會在寵物醫院、寵物旅館看到實際的應用。

結合端網雲的解決方案

事實上，工研院服科中心「智能穿戴系統」的應用，已連續三年拿到CES創新獎。2020年研發的「iStimUweaR」，穿上它，不用插電，即可以根據疲勞的程度給予刺激，減緩疼痛。2021年設計的iDarlingWeaR，放在嬰兒圍巾上或衣服口袋內，在不需接觸到寶寶皮膚的情況下，透過低功率生理偵測雷達技術，可以24小時記錄寶寶的心跳、呼吸與活動力。

今年iPetWeaR受到國際媒體注目的原因，鄭仁傑分析，除了智能穿戴系統是服科中心持續養成的核心能力外，主因是選了一個好題目。

他認為，過去台灣很會解題，工程師擅於用技術去解決問題，用現有的技術去製造產品，但不會出題目。「這次，我們是從需求端去發現問題，從選題到解題，以領先世界的『低功耗雷達偵側』技術，結合網（網路）、雲（智慧），設計出end-to-end total solution（端到端的完整解決方案）。」

工研院服務系統科技中心執行長鄭仁傑：

「iPetWeaR具有簡易操作、即時監控，以及人文關懷的商業價值。」

工研院服科中心連續三年以「智能穿戴系統」的應用，拿到CES創新獎。

從柴犬到狼犬，從鴨子到兔子

會從寵物著手，其實一開始是因為工研院服科中心的組長林宏墩，家中的大橘貓有天突然抓狂，身為「雷達感測」專家的他，想到可以將此裝置應用到寵物身上，偵測它那裡不對勁。

不過，縱使服科中心對「低功率雷達偵測」技術深入專精，由於寵物有毛髮，會活蹦亂跳，容易滑脫，仍必須克服不把寵物的毛剃光，也能偵測到數據的挑戰。

還有後端的智慧分析，必須從無到有根據不同寵物的脈搏、心跳、活動力建立模型，但後台寵物的智慧資料，也不能只有「阿貓阿狗」的資料，為能擴大應用，從柴犬到狼犬，也選了常見的兔子等寵物。

iPetWeaR另一項厲害之處，是工程師寫出具有很高正確率與穩定性的演算法，可以根據偵測的資料，有效判斷寵物的健康，希望可以做到預知寵物的情緒反應，預測與預防疾病的發生。

寵物如家人，執行長鄭仁傑說，未來可以據此建立寵物從出生、疫苗到病痛的電子健康存摺，連結寵物醫院、旅館的整套服務。同時，不只布局全球寵物的穿戴式經濟商機，目前也在洽談美國與澳洲等大規模的畜牧業，針對牛隻的生理、泌乳、疾病等需求，進行畜牧管理，商機無限。

寵物坐在內含感測雷達天線的寵物墊上，可以透過低功率的雷達技術，進行生理偵測。

寵物戴上iPetWeaR，主人可以從APP查看它牠的心跳、呼吸與活動力。

有內涵的協作型機器人: RGB-D AI機器人

工研院智慧感測與系統科技中心（以下稱「感測中心」）打造的MIT協作型機器人，獲得CES 2022創新獎，是全球第一台將3D智慧視覺感測與智慧取物，做為標準配置的機器人。

換言之，這個工業型機器人，不只有一顆可以看到全彩色、立體畫面的眼睛，同時內建端運算，可以快速調整不同取物的工作，知道自己要「抓」什麼。

這麼聰明又會做工的機器人，來自台灣、全球第二大協作機器人製造商──達明機器人已實際運用在產線上。

能夠在物聯網與智慧製造的武林中勝出，感測中心執行長朱俊勳指出，就在工業型機器人的眼睛──感測器。

放眼全球國際大廠生產的商用感測器，也就是工業3D攝影機，至少有11×3×2立方公分這麼大顆。

感測中心以全新的技術，研發出更小的1.4×0.8×0.35立方公分3D感測器，體積縮小168倍，速度更快上38.6倍，成本則減少五成以上。因此，除了可以將感測器裝在一公尺長的大型機器手臂，來製造機車引擎外殼，也可以用在幾微米小的IC晶片接腳的封裝上。

朱俊勳指出，20多年來，工研院感測中心持續投入感測技術與系統整合的應用，每位研究人員平均累積十年以上的經驗，根扎得深，掌握最關鍵的核心能力，才得以在全球競爭中勝出。

工研院打造的MIT協作型機器人，是全球第一台配備3D智慧視覺感測與AI智慧端運算的機器人。

配有AI頭腦的機器手臂

這個工業機器人站到全球創新的舞台上，究竟有多亮眼呢？

工研院感測中心研發組長陳柏戎指出，人眼對很亮或很暗的物件，沒有分辨的困難，但感測器從習慣看很吸光的黑色物件，突然看很亮光澤的金屬，就會有困難，過去工程師要花一至二天時間，重新導入光學參數，才能讓感測器分辨得清楚。經團隊將視覺參數直接內建在感測器中，讓材質反光的重建率提高2.1倍，經測試，原本要八小時的調校時間，可以縮短到15分鐘內完成。

目前全球各產線的工業型機器人，還做不到「眼到心到」，因此當廠商想更換產線，升級機器人功能時，工程師要花一至二週的時間重新寫程式。

感測中心的團隊優化演算法後，讓AI機器人得以自主學習取放技術。因此，當廠商想更換產線或物料時，軟體工程師只要花15分鐘調校參數，機器人便可以快速決定取物點，達到精準辨識工件、靈活取物、聰明分類的目標。

這個可以「手腦並用」的RGB-D AI機器人，雖不到替代產線工程師，讓現場工程師失業的地步，但已大幅減少產線工程師的工作負荷。目前這個機器人也已實際落地應用在工具機、製鞋與衣服、汽機車零件、電子業PCD的產線上，成為智慧製造的一大助力。

暖心的個人健康監測祕書 ─ 智慧熱影像安護系統

工研院另一專精的感測技術──熱影像感測，除了廣泛運用在科技防疫，可同時偵測多人臉部額溫，進行門禁管制，輔助疫調外，感測中心將此技術運用在居家照護領域上，獲得CES 2022創新獎。

根據感測中心向護理之家、長照中心、醫院等進行「遠距健康照護」的調查顯示，超過九成的被照顧者，都不希望自己的隱私，透過彩色影像的遠距生理監測裝置，將脫衣、穿衣全都錄進去。

感測中心執行長朱俊勳指出，若要兼顧隱私與健康照護，唯一的解決方案就是使用紅外線，但目前市場上運用紅外線的感測系統，無法做到準確判讀所得的資料，這也成為感測中心研發「智慧熱影像安護系統」的動機。

紅外線技術發展受限，是「不能講的秘密」，因為紅外線在各國屬於管制的戰略物資，美國與法國擁有全世界發展最好的紅外線技術，均用在飛彈、夜視儀等國防設備上。朱俊勳認為，如果台灣能夠自己掌握從晶片到應用的紅外線技術，不只量測溫度、科技防疫，也可以廣泛運用到智慧城市、居家安全、健康照顧等多種領域上。

工研院每年在CES展區，以人的需求為出發點，聚焦市場導向的產品，成為CES創新獎的常勝軍。（工研院提供）

支援喘息服務的照護秘書

將紅外線運用在健康照顧的好處，在於晚上關燈的情況下也可以進行監測，並且兼顧隱私，但監測的影像解析度不如彩色影像。

研發組長陳柏戎舉例說，人躺在床上，起身時，熱影像會看到「兩個人」，一個是「起床的我」，一個是「躺著的我」，因為床墊上還有殘留溫度的影像。

感測中心的技術突破，在於對AI進行「殘留溫度」與「環境溫度」的訓練，讓熱影像偵測技術達到高精準度的要求，可以準確測量「真正的我」──即受照顧者的呼吸、心跳與溫度，以溫度為例，可以達到量測溫差小於攝氏正負0.1度的標準。

目前這個設備與台大、秀傳與嘉義基督教醫院合作的照護單位合作，並且鍵入剛開過刀、高風險的病人的資料，將AI模型內建在攝影機內，可以即時通報跌倒、離床等異常示警，這台「個人健康監測祕書」，可以大幅減少照護人力，作為喘息服務的支援。

最特別的是，感測中心創新的熱影像掃描影像的技術，達到百萬畫素的影像要求，大幅降低採購費用的門檻，協助偏鄉診間和家庭的遠距醫療需求，為全球照護人力短缺提供解方，未來計劃擴展到運動、健身的健康監測，讓科技可以服務人性，世界可以更美好。

工研院感測中心團隊，平均每位研究人員累積十年以上在感測技術的經驗，掌握最關鍵的核心能力，得以在全球競爭中勝出。前排左4為執行長朱俊勳。