【漾新聞記者陳雯萍/高雄報導】國立高雄科技大學今天發表全國第一台永續無人智慧船「向洋號(Shine) prototype」,舉行下水典禮。這是由學校7個系師生設計打造,歷時4個月,經費才花了一、兩百萬元,史無前例。更創造了許多專利,尤其是水下無線充電技術與氫能燃料續程,更引領全球。
啟用典禮,在校長楊慶煜、副校長郭俊賢、海科處長蔡美玲與多個學院院長、處長、系主任與師生的共同見證下,舉行下水儀式,當「向洋號」自由自在的在海裡航時,岸邊則響起一陣熱烈的掌聲。
這是集合學校機電系、電機系、模具系、電訊系、電通系、智慧商務系及造船系師生組成研究團隊,從船舶打造、動力系統,到充電技術、天線技術開發,均由校內各系研發量能共同打造。
校長楊慶煜說,這是三校整併後資源整合的優勢,而且充份利用,發揮1加1大於2的效果,也讓做為「海的大學」的高科大,邁向嶄新的里程碑!
高科大永續長兼副校長郭俊賢表示,在綠能與永續的考量下,選用合適的電力系統做為推進方式,並搭配水中無線充電技術,製作出可在水域中航行的載具,可實現永續航行的目標。
海科處長蔡美玲表示,當初在併校時,校長楊慶煜就致力跨校區老師專長的融合,後來有了專題,也有了成果,到今年度有了智慧船舶的議題,邀集有興趣的老師投件,並找到會造船的羅光閔教授,來負責整個計畫的執行統整,感謝校長的全力支持,未來也會有第二代,讓高科大師生科學研發的動能持續發展。
機電工程系教授羅光閔也報告計畫內容指出,一共涵蓋六大主軸:從船舶材料選用與結構設計、AI演算及影像判別、船舶運動與姿態控制及避碰邏輯、無線通訊與船舶定位、岸邊型水下無線充電技術和氫能燃料電池系統、以及船舶節能動力系統和智慧檢測技術等。
他也談到,從開始設計到完成共花了半年的時間,經費只花了一、兩百萬,都是老師們把現有的技術,透過校內學生動手做而完成。「全部自己做,沒有到校外買設備。」
當被問到其中老師們的研發專利技術?羅光閔表示,這次是學校六個學系共同參與完成,目前已經很成熟的專利是建陳建璋老師談到的水下無線充電計畫,因為他目前跟各國充電速度來比,在國外即時充電還只有停留在2到3安培,我們已經可以到達6到10安培。後續還有可能申請的如天線設計部份,針對不同的船型,我們會有不同的天線與傳輸的需求,未來會朝向平面化,功能也可以應用在軍事用途上。
校長楊慶煜表示,「很多技術我們都有了,如何精進,來形成一個系統,是非常重要、也是我們需要再持續努力的事情。除了智慧船舶,目前還有另一個計劃也正在進行,就是水下的,類似潛水的工程船,也在進行。我們是一個海的專業的大學,做這件事情,是我們責無旁貸的。併校之後,涵蓋三個校區的團隊,經過幾年的謀合,如今可以把老師們不同專業整合在一起,替國家社會做更多的事。」
談到水下無線充電與永續航程的搖術,高科大副校長模具系教授郭俊賢表示,船上設有一個電池、2個充電機制,一個是水下充電用;另一個是利用然料電池,發電了之後去給電池充電,然料電池不是一般的電池,我們把他看作是發電機的概念,因為他是用氫氣發電去充電(給電池),他充氣的能力比較快,不需要太多的時間用來發電做充電,這樣比較永續,
至於水下充電的方式?他說,就是不用接觸就可以充電。但船行一段時間之後就會減少電力,所以,我們又配備了一顆然料電池,我們稱之為「增程式然料電池」,為什麼稱「增程」?因為船在啟航後,一般用電力時,用氫氣發電,然後去充我們這顆電池,所以,就讓他的續航力可以大大的增加。這才是我們整艘船最特別的地方。燃料電池上無人船,是台灣第一艘,我們很高興看到這個技術。
採用氫氣氣的安全性如何?他談到:「大家都會對氫氣有疑慮,特別又說氣彈,雖然他們是不同的東西。我們特別用了氫氣的特定,即假設有漏氣,他就會漏到大氣裡面,就會被稀釋掉,也不會有太多的危險。」
「另外,也有人擔心,如果是氫氣是不是會爆炸?所以,我們用了一個金屬儲氫瓶,讓他能夠更穩定的去做儲氫的保存。」
除了儲氫瓶,他說,也利用加熱的技術來增加其安全性。談到加熱技術,郭俊賢說:「為了有效使用氫瓶內的氫氣,是需要加熱的。我們去回收了燃料電池的熱,然後去加熱氫瓶,讓儲的氫可以更有效的被利用。這裡面也不需要額外的加熱能源,去損耗掉,我們都是用熱的管理方式去回收,也更環保。」
「所以,裡面可能產生的廢棄物,都可以被充份的再利用。」郭俊賢說。
記者問:「無人船的航程是已經被事先設定好了?還是可以與岸上及時互動?」羅光閔教授表示:「今天下水的示範,航程不是設定好,而是我們在海上設了五個定位點,讓他可以在這裡面的範圍內自主航行。我們也擔心船跑不回來怎麼辦?我們也設了一個暗控的裝置。當船在海上失控的時後,我們可以切換成暗控的機制,把這艘船開回來。今天展示的都是自航的狀態。」
「所以他是有兩種功能,我們可以設定航程,在海上設標點,讓他自航;也可以透過岸上的控制,讓他回來。」
記者問:「目前無人船最遠可以跑多少?」羅光閔教授說:「目前設定的通訊距離是一公里。」記者問:「將來的技術最遠可以多遠?」他說:「能夠多遠要看海上有多遠的通訊距離,如果天線的功率越強,就可以5公里、10公里。目前則是一公里的距離。」
如果要更遠的話,就需要一個「海上的中繼站」。羅光閔表示,其實我們這艘無人船未來大量製作的話,也可以規劃做成類似像「海上的中繼船」的功能。對,他本身就是「海上中繼船」,也可以讓海上其他魚船、商船、軍鑑,可以透過我們這艘無人船,做訊號的傳輸。
記者:「變成他的功能又加值了!」羅光閔答:「對!對!還可以具備這樣的任務。因為他小,大量製作 成果很低。讓他可以自航,又可以(電力)永續的話,他就可以擔任中繼站的角色。」
被問到載運無人機的作法?他說,無人機的起降,在路上跑,無人機要降落,是一個平面的運動。但在海面上,因為有波浪,無人機與無人船要起降,「未來我們會做一個設計,就是讓無人機也有一個擺動的羅輯,然後跟無人船同步搖愰。就是船在搖愰,無人機可以透過影像辨別,可以自主判別影像,無人機同步做出搖愰的機態,就可以達到下降中不會被船撞到。」
至於無人機吸住無人船的技術?他說:「吸的部份我們目前用的是電池鐵,通電就會吸住,要飛的時候,我只要把電關掉,他就會自動脫離了。」
高科大高科大計畫團隊在船舶開發同時,亦與船舶製造業者進行產學合作,可確保技術發展方向貼近企業所需之無人船技術。明年計畫將鎖定智慧船舶以及永續能源兩大主題深入發展,包括完成可搭載無人機的雙體船之終極目標,製程技術、綠色能源、智慧通訊是三大研究主軸。
製程技術主要整合3D列印、新一代可回收FRP材料、模組化設計等,讓未來船舶設計可兼具靈活性與耐用性;動力則將結合水下無線充電、太陽能、氫燃料電池等多元動力來源,透過電力管控來提升能源效率以及永續航行力;智慧航行將在船舶自主運動、無人機起降演算與即時影像傳輸,提升船舶航行的自主性及判斷能力。
永續無人智慧船舶的發展,未來將可在材料、永續動力、智慧駕駛等題目上創造令人期待的未來應用,例如海上巡檢、水文觀測、離岸風電風機檢測等多種海洋工程任務。同時,智慧船舶的永續航行與智慧通訊能力,也有潛力成為海上通訊的中繼站,成為建立海上通訊網絡的另一種解決方案。
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