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【2023/12/27首頁故事:動機系葉廷仁特聘教授清華學生團隊打造自動平衡摩托車】

2024-01-09 14:08:25

台灣的機車密度世界第一，全台機車數超過1千4百萬輛，如何提升騎乘安全性及便利性也成為眾所關心的議題。本校學生團隊在動機系葉廷仁特聘教授的指導下，引入AI人工智慧技術，成功打造出永遠不倒的自動平衡摩托車，不僅在靜止及低速前進狀態可自動保持平衡，甚至還可倒退行駛；並可在無人駕駛下使用遠端遙控。令人難以相信的是，這是一門本校動機系大學部專題研究課程的成果。陳昱棻、彭震祐、李威杉、戴雍4位大四生利用兩個學期的時間，從無到有，以3D列印的碳纖尼龍及塑膠零件打造出迷你版的自動平衡摩托車模型，朝「AI幫你騎車」的夢想再進一步。國際知名機車大廠YAMAHA和Honda也積極研發自動平衡技術，近兩年陸續釋出概念車影片，但還未能商業化量產。葉廷仁特聘教授認為，台灣是機車王國，研發並掌握自有技術是非常值得努力的方向。本校動機系學生團隊指出，目前自動平衡機車的研究多以前輪控制的單轉向設計，或加裝一個高速旋轉的圓盤飛輪來控制平衡為主，本校團隊參考YAMAHA的概念，嘗試以前輪加後輪控制的雙轉向設計來打造自動平衡摩托車。

陳昱棻表示，為了讓摩托車在停止時也能維持平衡，團隊在機車車體的重心處設置感測器，並在車身下方加裝平衡配重塊。感測器每秒鐘內可以偵測高達1333次車體的傾斜角度，微型電腦接受這些訊號後，進行即時運算來控制後轉向馬達，讓配重塊反方向移動。也就是說，當重心向右偏移時，配重塊就會往左傾，讓車身恢復平衡。團隊目前打造出的概念模型車車體長50公分、高30公分、重6.5公斤。彭震祐說明，因使用配重塊來讓車體永保平衡，各部位零件的配重就非常重要；為避免車體因加裝額外的配重塊而增加重量，團隊將原來設在車尾約0.6公斤的電池移到車體中下方作為配重使用，更有效率且節能。

葉廷仁特聘教授強調「虛實整合」的重要性，指導學生先透過理論驗證、電腦動態模擬及測試，再進行實作。戴雍表示，團隊使用的「基因工程演算法」是近似生物演化的最佳化人工智慧機制，透過一代一代的模擬，得出最完美的參數及運行機制，再投入模型車的製作。本校學生團隊打造出的平衡摩托車模型11月底在經濟部舉辦的第二屆「Tech New Stars 科技新秀大賽」中首度亮相。當這台兩輪的摩托車在遠端操控下，緩緩收起支撐架，平穩地向前行駛，甚至還能倒退行駛，贏得評審及現場觀眾的一致驚呼讚賞，奪下「智慧機器人」組第一名的殊榮。雖然這只是一門必修的專題課程，但在榮獲大獎肯定後，研究團隊倍受鼓舞，希望持續整合光學雷達等感測及導航技術，讓這台自動平衡摩托車未來還能自動駕駛及避開障礙物，成為更安全、便利的智慧摩托車。