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運動器材的歷史新頁
 

【作者: CTIMES】   2012年08月08日 星期三

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最近在運動器材的創新研發上,出現了將休閒與專業進行結合的最新突破。不久的將來,消費者就可以利用休閒產品的合理價格,享受到專業級運動器材所帶來的震撼威力。


台灣專業的運動器材設計商森譁興業,為高爾夫球的愛好者,打造出一部攜帶方便、功能齊全的高爾夫球揮桿練習器,讓運動輔助器材走入一個全新的歷史新頁。有別於市面上廉價且功能陽春的訓練器材,森譁的設計團隊將ADI的MEMS加速計與陀螺儀運用到揮桿練習器中,藉此讓使用者每次的練習,都能在揮桿後,精準測出球的飛行距離、位置和曲球角度等資訊。而且,不論使用多少次,每次的揮桿,就跟第一次使用一樣,精準無誤。


ADI感測器 產品成功關鍵

放眼現下市面上多數的高爾夫球揮桿練習器,體積龐大、結構鬆散不說,連最基本的分析功能也十分陽春。隨便拿幾款市售揮桿練習器來比較,其主要功能多半都只是讓使用者練習揮桿,好一點的還附帶推桿功能而已。在以往,一般人都會把這樣的運動器材視為休閒用品,且其定價也的確是休閒用品的定位。但目前全世界只有森譁,把定位在休閒用品的運動器材,提昇到專業的等級。畢竟使用者也希望能以休閒用品的價格,輕鬆購得這款運動器材,但在練習打球時,又能夠達到專業的水準。


這款高爾夫揮桿練習器,是運動器材創新的一大突破。從最初的創新設計理念、到不怕失敗的勇氣、以及不斷地嘗試,加上與專業晶片的結合,正是森譁最為難能可貴的一點。


ADI消費性手持產品亞洲區市場開發經理吳彥彬說:「最重要的是,森譁正確選擇了ADI的晶片。如果是使用他牌的晶片,在測試的過程中,激烈敲擊一定會使得晶片碎裂,這將使得再怎麼創新的構想都難以實現。」



圖一 :  ADI的MEMS感測器讓運動休閒器材達專業水準
圖一 :  ADI的MEMS感測器讓運動休閒器材達專業水準

專利設計 制霸市場

森譁總經理吳美菊指出,開發練習器的過程中,包括球體的材質、晶片位置與擺放技巧等,全都是森譁所獨創,這也成為了森譁獨霸全球的專利技術。森譁在揮桿練習器的設計過程中,設計團隊曾經為了MEMS感測器要擺放在哪裡而傷透腦筋,試過各種方法之後,最後將感測器放置於球體內,再以真空灌注的方式來進行封裝。


在專利的部分,森譁目前在球體內置感測器已經取得美國專利,只要將感測器放置於『球體』內,進行運動軌跡的偵測,就屬於森譁的專利範疇。在一手掌握了這項專利之後,森譁等於完全制霸了未來各項球類運動器材的市場。



圖二 :  森譁的『球體內置感測器』進行遠邊軌跡偵測,已經獲得美國專利
圖二 :  森譁的『球體內置感測器』進行遠邊軌跡偵測,已經獲得美國專利

頂尖技術 合理價位

其實,之所以能成就這款成功的揮桿練習器,除了森譁本身投入極大的研發能量之外,另一個關鍵就是選用了正確的感測器。這是全球首款應用了MEMS感測器的運動器材,除了擁有很高的技術含量之外,也造成了其他競爭對手的切入瓶頸(Entry Barrier),這樣的瓶頸包括了球體的材料選用與設計、晶片的選擇、後續的運算等。


森譁在揮桿練習器上採用兩款ADI感測器,包括三軸加速度計ADXL337,以及單軸陀螺儀ADXRS652等兩款MEMS感測元件。ADXL337是一顆小尺寸、薄型、低功耗、完整的三軸加速度計。這個元件本身就是針對創新設計應用所打造,正適合森譁揮桿練習器使用。這顆加速度計提供經過信號調理的電壓輸出,能以最小±3g的範圍測量加速度。它可以用來測量靜態重力加速度,以及運動、衝擊或振動導致的動態加速度。


另一個關鍵元件,則是角速度陀螺儀ADXRS652。ADXRS652是一款功能完備、成本低廉的角速率感測器,採用ADI的表面微加工製程所製造,在單晶片上整合了全部必需的電子元件。這顆陀螺儀的製造技術是採用專利的BiMOS製程,多年的市場實際應用,證明這顆陀螺儀的性能穩定可靠。


單規陀螺儀 為產品加分

吳彥彬特別針對這顆單軸陀螺儀多所著墨。他指出,這顆單軸陀螺儀是ADI非常經典的一款產品,目前已成功應用在某知名品牌汽車上,作為車輛過彎防傾的偵測。在過彎時,車輛系統必須知道正在急速過彎,並迅速調整懸吊系統,仰賴的就是這顆精準的陀螺儀來偵測傾斜度。加上加速度計的輔助,系統就可以知道車體目前相對於地心引力與道路的方向。經過運算,調整車輛體態,以便進行高速過彎的動作。


只不過,晶片本來應該是在穩定、安全、無溫差、無震動的環境中運作,然而車用環境卻相當惡劣,高溫、震動,這讓感測器面臨了前所未有的新挑戰。就以熱來說,同時有陽光曝曬與內燃機的高溫,對於晶片封裝材料的選擇就是一門大學問。必須不受到高溫的影響,造成陀螺儀感測的偏差。


此外,陀螺儀本身是靠著偵測旋轉時的科氏力(Coriolis force),因此能得知旋轉的角度,再進一步積分成角加速度,以及角速度。這其中的關鍵點,便是陀螺儀的穩定性。然而在行車的惡劣環境中,又是高溫又是震動,這使得陀螺儀打從設計階段開始,就必須要維持最高的品質才行。


吳彥彬進一步解釋,陀螺儀最大的罩門,就是外界的震動。一般陀螺儀在通電後,就開始進行單方向的快速擺動,此時一旦被旋轉,就會產生科氏力。然而此時若外界環境也產生震動,將導致陀螺儀的漂移,也就是失準。一旦陀螺儀失準,就無法正確測得真實的旋轉狀態。



圖三 :  ADI消費性手持產品亞洲區市場開發經理吳彥彬手上拿的,正是ADI最頂尖的MEMS陀螺儀,與內崁陀螺儀的球體
圖三 :  ADI消費性手持產品亞洲區市場開發經理吳彥彬手上拿的,正是ADI最頂尖的MEMS陀螺儀,與內崁陀螺儀的球體

每次擊球都精確無誤

在行車環境中,儘管一定會有震動,但部分震動力道會先被輪胎、車體等吸收而分散,震動影響相對較小。然而當應用在揮桿練習器上,因為是直接拿球具去高速揮擊球體,感測器又是置於球體內,所受到的撞擊力道直接且強大。而MEMS是微機電,本身就是微型的機械結構,只要是機械結構,都會怕外來的震動,損壞其機構。


ADI這顆陀螺儀的最大特色,就是完全能夠克服這些環境挑戰,不論是高級轎車,或者創新研發的揮桿練習器,都能滿足應用需求,再惡劣的環境都不是問題。ADI的陀螺儀可以在架構上吸收外來的震動,例如陶瓷封裝,讓陀螺儀本身不會產生漂移。而透過校正程式,讓每次的擊球,都能跟第一次使用一樣精準。


此外,這顆陀螺儀採雙核心設計,也就是以兩顆陀螺儀來負責單一軸的感測工作。藉由兩顆陀螺儀完全相反的設計,來抵銷掉由外界震動所造成的干擾。這樣強大的抗噪性,正是讓這款運動器材能夠一鳴驚人的幕後功臣。


配合高科技的陀螺儀,讓這款高爾夫練習器成為一部專業的運動器材,每次使用,都能分析出準確的數據資料。這對於一般使用者來說,既使只是在家使用,也能精確地得到每次揮擊後,球的飛行距離、位置和曲球角度等資訊。最重要的是,這顆陀螺儀擁有ADI最頂尖的技術精髓,又具備非常合理的價位。使用者擁有這套設備之後,就等於擁有一套車規等級的專業高爾夫球模擬系統,隨時可在室內練習揮桿。而且這套設備,使用幾年後,還是一樣精準無誤。


事實上,台灣產業長期陷入代工的泥淖,很難自我突破,更難以轉型。然而不轉型,台灣也很難有機會獲得重生。森譁的高爾夫揮桿練習器,就是一種創新,就是一種典範,讓台灣其他廠商看到了機會,可以用創意與行動,走出屬於自己的新藍海。


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