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創新設計模擬國際挑戰賽獲獎有感

文、圖◎大四生 徐阡晏

我們屏住呼吸,聽著評審唸出一隊隊的名字,心跳隨著獎項的減少而越發加快,我們相信自己的表現,努力不讓信心因為緊張的情緒而稍稍動搖。終於,在最後一個獎項也是最高的榮譽時,迎來了我們的隊名,當台灣大學以及我們每個人的名字從評審口中一一唸出時,那壓抑已久的情緒瞬間釋放,我們看了彼此一眼,給了彼此一個會心的笑容、勝利的擊掌,不用過多的言語,因為我們都知道:過去一切的努力與付出都在此時此刻值得了。帶著心中滿滿的感動與驕傲,我們走上台迎接這分屬於我們的榮耀。這是2016年8月21日在美國北卡羅萊納州夏洛特市,我們在美國機械工程師協會(American Society of Mechanical Engineers,ASME)主辦的創新設計模擬國際挑戰賽(Innovative Design Simulation Challenge,IDSC)獲得「商用軟體組」第一名!

█ 2016 ASME IDSC競賽前於看板前合影,左至右分別為陳咨羽、游弘晟以及徐阡晏。

新穎主題 挑動好奇
故事是這樣開始的,三個對專題充滿好奇的大學生坐在辦公室聽著莊嘉揚教授講著各種有趣但複雜的研究,還記得教授拿出一篇關於「soft robot軟體機器人」的論文,那是我第一次聽到這個主題,看著論文中一些新奇的照片眼睛為之一亮。這篇論文推翻了我過去對於機器人的印象,原來機器人不一定要有堅硬複雜的關節,可以柔軟的做出各式各樣的動作。那時老師問我們:「這個主題很新奇很有發展性,你們有沒有興趣?」抱著對未知事物的好奇與希望一探究竟的心,我們的專題之路便這樣開始了。由於主題新穎,在起步時必須不時地提出一些不一樣的構想,開闢更多的可能性,所幸我們不是獨自奮鬥,有學長姐的幫忙,有教授的協助,最重要的是有隊友彼此的支持。
我們的目標是做出像論文那樣能自由活動的軟體機器人,甚至將這個概念應用在更多不同的面向。當然,所有的研究成果都是在一步一步嘗試與實現構築而成的,我們不可能一開始便達成目標,於是我們用一個觀念作為開頭:探討利用挫屈大變形將二維形狀可逆變形至三維複雜幾何形狀的可能性。
在起步不久,我們得知了由美國機械工程師協會(ASME)主辦的IDSC (Innovative Design Simulation Challenge) 國際競賽,此競賽的主旨是使用模擬軟體驗證設計構想的可行性,在教授的鼓勵下我們決定全心投入比賽。此比賽分為兩個階段,初賽是以影片展示研究成果,若能在為數眾多的影片中脫穎而出即可前往美國參加競爭激烈的決賽,決賽則是以報告的方式呈現並加上評審的提問。我們都知道既然決心參賽,目標便是前往美國拿下冠軍。於是,開始了天天窩實驗室的生活,希望透過一天一天的耕耘、累積,在屬於我們的舞台上展現最好的一面。

實體模型 互相驗證
雖然是使用模擬軟體的競賽,我們依然希望能做出實際的成品以便與模擬結果互相驗證,以加深我們無論是模擬成果或是成品的可信度與可行性。在繁雜的實驗過程中,實體模型的製作佔了很大一部分,也令我印象特別深刻。我們因為特定機械性質的需求選擇了聚二甲基矽氧烷(PDMS)作為模型的材料,製作PDMS是一件很耗時的工程,在前置作業完成後還得在烤箱內烘烤24小時,有時花了很長時間製作完成的PDMS卻在除模的時候破裂,令人氣得跳腳。隨著技術愈來愈成熟,失敗的次數也逐漸減少,偶爾出現的小失誤便成為我們閒話家常調侃彼此的話題。
隨著簡易模型實體製作以及模擬的數量愈來愈多,我們開始設計一些實用的圖形,例如設計一張椅子變形成三維立體形狀前的平面圖。這並不是一個簡單的過程,必須使用模擬軟體模擬變形後的三維圖形,並不斷修改二維平面圖形後再次進行模擬,反反覆覆以取得最完美的結果。
在研究結果累積到一定程度後,我們開始著手於初賽的影片,日日夜夜趕工了幾天,交件後便帶著期待展開了漫長的等待。在這段期間我們並沒有鬆懈,仍馬不停息的繼續研究,如此一來在公佈名單後,我們便能帶著更多成果站在國際的舞台上。終於,在六月底我們看著日日掛念的名單,大聲的呼喊:「我們要去美國了!」

█ 研究成果,左為自製驅動平台,右為三種形狀轉換實例。

模擬提問 充份準備
為了將決賽時的不確定性降到最低,我們在教授以及學長姐面前練習了無數次,並請他們模擬競賽時的情況提出問題。收集了各式各樣的問題,我們仔細地討論每一個答案並將其製作成備忘投影片,如此我們即可在回答問題時配合著投影片,這樣不僅能詳盡的回答問題,更能讓評審感受到我們的用心。就這樣寫稿、背稿、製作投影片並反覆練習了兩個月,終於到了見證成果的時刻。
站在台上,我看著台下評審與參賽者們對於渴望新知識而炯炯有神的眼光,我瞬間了解或許大家來參加比賽的目的都不單單只是為了獲取名次,而是期望在國際的舞台分享自己的研究,並藉由這個機會聽取來自世界各地對於機械對於科技的發想,汲取新知使自己成長。緊張的情緒頓時煙消雲散,我知道我們準備充足,只需要自信地將長期努力的成果展示出來。
深深地吸了一口氣,微笑地迎向了評審的目光,自信而自然的朗誦出了然於胸的講稿。在關鍵的評審提問時段,我們秀出了早已準備好的投影片,熟練且完善地回應著每一個問題,看著評審們滿意與肯定的笑容,我知道這場仗我們會是贏家。
此行感謝莊嘉揚教授、實驗室學長姐的技術指導以及支持與鼓勵。也特別感謝工學院顏家鈺院長、機械系楊燿州系主任、學生事務處、國際事務處、研究發展處與教務處的經費補助。

█ 比賽結束後開心的合影。

 


 

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