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隨著網路數位革命,迅速在全球各地掀起一波波Maker運動浪潮,光是去年在美國加州聖馬特奧市(San Mateo)舉辦的Maker Faire自造者博覽會,就吸引超過10萬名Maker,帶著各式新奇的創意作品前來朝聖,這是由美國Make雜誌於2006年開始舉辦的DIY博覽會,可以說是全世界最大的Maker嘉年華會。

此外,全球各地也先後成立超過一千間以上的自造空間(makerspace)開放一般民眾學習、製造、分享以及動手完成實作。甚至,近幾年各國政府也開始建立「動手做」的Maker風氣,例如,美國歐巴馬政府,在2012年就開啟一項Maker專案,大舉增購3D印表機和雷射切割機等數位設備,計畫在4年內將自造空間帶入校園,培養新世代的Maker人才。

然而,這場Maker運動,不只是在國外開啟「動手做」熱潮,現在更飄洋過海在臺灣開始產生萌芽。光是去年,在臺灣北中南各地就成立將9間自造空間,其中Fablab Taipei是全臺最早成立的第一家製造工坊,去年5月成立迄今,參與動手實作的人數也已經超過三千人。

而來自臺灣曾拍攝知名《設計與思考》紀錄片製作人楊育修,也以Maker 《自造世代》為主題拍成電影紀錄片,片中訪問多位全球Maker 運動推動者,其中前《連線》雜誌主編,同時也是3D Robotics和DIY Drones共同創辦人克里斯.安德森(Chris Anderson),更在影片受訪時表示:「網路世代與實體世界相遇,是促成Maker運動興起的最大關鍵。」就像過去駭客改造電腦世界一樣,透過Maker將替實體世界帶來更多創新改造。

而在臺灣現在也有一群IT人擁抱自己動手做的精神,它是臺灣最大的開源社群,過去標榜「自己的軟體自己寫」精神,現在更將這股開源精神拓展到開源硬體上,而今年的COSCUP 2014開源人年會,也乘上了這股Maker運動熱潮,首度以『Make Things Happen』為主題,廣邀講者分享成為Maker的經驗與過程,希望透過Maker精神帶來新的改造發生。

像是有以低成本打造的多旋翼無人飛行器,它是由虎尾科技大學學生張東琳所完成的創作,結合了用Arduino作為開源飛控系統,讓無人飛機可進行遠端操控執行各種飛行任務,甚至還利用Arduino開源硬體,製作出可即時監測水質的感測模組,並以多旋翼無人飛機作為載具,為各地河流提供即時有效的水質監測。

另外也有兩位剛從大學畢業的大學生,分享動手製作的多足開源機器人。靠著本身對於機器人熱愛的盧彥廷,利用在Fablab Taipei所學習到的3D印表機與雷射切割機操作,打造出一臺四足烏龜機器人,並以86Duino開源硬體作為動作編寫控制,經過反覆模擬計算後,甚至能讓機械烏龜筆直的在地面上直線前進。

而另一位Maker田嘉翔,則是在校外實習期間,仿造知名網路線上遊戲角色,動手製作一臺6足蠍子機器人,以Roboard控制來做出各種關節動作,過程中除了可以前進、後退,轉彎,還會一邊發出遊戲角色聲音,非常逼真,甚至只要啟動後,還會發出熟悉的Windows XP開機聲。而這些設計、動作編排都採用開源的方式分享出來,讓熱愛機器人的愛好者可以一起加入動手做的行列。

網路數位革命,重新賦予Maker新意義

過去對於Maker的概念,普遍停留在於一群自己DIY動手完成實作物品的人,像是傳統木工或傢俱師傅等,但是,隨著21世紀網路快速發展,帶來新的數位製造革命,也賦予了Maker新的意義,現在它所代表的更是一群能利用數位製造工具,例如,3D印表機、雷射切割機、數控工具機(CNC)等,將自己的創新或創作想法動手實作完成,透過網路公開分享自造過程與想法的人。

以3D印表機的出現為例,除了讓實體物品生產不再受到傳統標準化、大量生產所局限,也讓個人生產製造變成一種可能,僅靠著設計圖和簡單材料就能列印出各種天馬行空的物品。甚至在2007年,第一臺以開放原始碼誕生的桌上型3D印表機RepRap,讓人人都能為自己打造專屬3D印表機,更方便去實踐完成自己的創意發想。

開放原始碼硬體出現,簡化軟硬體開發流程

而開放原始碼硬體(Open Source Hardware)的解放,則是作為Maker運動推廣的另一個關鍵角色。過去像是Linux作業系統、FireFox瀏覽器或Python與PHP程式語言,皆採用開放原始碼(Open Source),讓軟體因而得到解放,而現在,這股開源潮流也逐漸在實體硬體產生發酵,其中最具代表性的,即是開源硬體Arduino的出現。

Arduino為一單晶片微電腦的控制板,由義大利一間高科技設計學校老師Massimo Banzi,於2005年所開發而成,旨在讓不懂硬體的人也能利用Arduino兜出很酷的東西,並採用基於開放原始碼的軟硬體平臺。

使用者可在Arduino板子接上各種電子裝置,例如:紅外線、LED 燈、喇叭、馬達、開關、溫濕度感測器,或利用WiFi、藍牙等通訊模式做出各式創新應用,像是自動偵測灑水器、可行走的四足機器人,以及可遠距操控的四軸飛行器等。而其它像是樹莓派(Raspberry Pi)等開源硬體的加入也降低進入Maker門檻,讓即便毫無軟硬體背景的人也能迅速上手。

另外作為Maker運動的推動,很大一部份是來自網路開放社群的分享交流,以Arduino來說,經由網路讓很多人開始交流學習,在彼此分享自造過程與想法中,共同開發新的硬體擴充,或以此開發新的程式,像是網路開放原始碼分享社群GitHub等,除了讓開發功能越來越強大,也讓剛入門新手在學習知識過程變得更容易,加速促成 Maker自造圈的蓬勃發展。

然而,隨著數位製造工具的成熟,加上開放原始碼硬體解放,以及網路社群的開放分享,不只是促成Maker運動推廣,也讓人人都可以展現無比的創意。像是一名來自盧森堡的自造者Mark Kerger,為了慶祝俄羅斯方塊今年屆滿30 周年,就親手製造一件可以動手玩的俄羅斯方塊遊戲T恤,利用在衣服裡頭安裝上128 個 LED 燈,並結合Arduino Uno控制板和幾個操作鍵,就能在衣服上大玩俄羅斯方塊遊戲。

軟體開發者加入,開創軟硬整合的新應用

而無獨有偶,國外近幾年也開始出現不少軟體開發者,結合軟硬體製作出各種實體創作,像是Arduino共同創辦人David Mellis,本身也是一名軟體開發者,去年就自己動手完成一臺簡易功能的木造手機,先是採用雷射切割機切割出手機輪廓與造型,並安裝上PCB電路板與Arduino GSM擴充板,組裝完後不僅可以拿來接聽電話、收發簡訊,還能插上SIM卡和提供LED螢幕顯示,甚至也能存取手機電話或作為鬧鐘使用。而所有的硬體、軟體也採用開源方式,存放於GitHub網站上,讓每個人都可以依照自己需求增加或設計出不一樣的手機功能。

另外,位於德國科隆的App應用開發者Matthias Rosenthal,也在Arduino控制板上,利用程式寫入Web伺服器,製作出一臺可遠端控制的迷你坦克機器人,不只能夠遠端操控,通過在機器人身上安裝一臺Android手機後,還能利用相機鏡頭即時回傳現場的影像畫面,作為智慧家庭監控使用。

而經由軟硬體的整合,也讓這些實體創作不再只是單純的玩具,甚至也替軟體開發者找到新的一條道路,比如說,英國就有一家無人飛機公司SkyCircuits,因此而招募可結合軟硬體整合開發的軟體工程師。

自己東西自己造,帶動臺灣新Maker風氣

而為推廣Maker運動,去年在臺灣也一口氣成立9間自造空間,分別設置於臺北、臺中、臺南,讓更多的人共同參與動手實作,像是當中的Fablab(製造工坊)即是一提供數位製造工具和開放學習、製造、分享空間的國際性非營利組織。目前在全世界共有61個國家,357個的城市據點。而臺灣目前也有成立5家製造工坊,分別是,Fablab Taipei、FabCafe Taipei、Fablab Dynamic、MakerBar,以及 Fablab Tainan。

Fablab Taipei創辦人洪堯泰也表示,創立Fablab Taipei的最大目的是,希望提供一個開放實作和可以互相交流的學習空間,畢竟並非人人家裡都有空間和數位設備做這樣的事情。在這裡有大學生靠著學習因此動手打造出一臺機器人,甚至也有國中生自己製作一臺3D印表機,重點是讓有興趣的人皆能共同參與實作,動手做出想要的東西。

本身就是高級韌體工程師的陳亮宇,因為深深受到3D印表機的吸引,從去年開始,就靠著自學和在Fablab Taipei與同好學習交流,動手製作各式3D印表機,像是忍者龜、橡皮筋槍、翻肚魚都是其製作的3D印表機列印出的3D作品,甚至還利用網站教導大家如何製作,讓想要開始卻又不知道如何下手的初學者,有了更方便學習的地方。

另一位Fun-Maker共同創辦人趙佑倫,同樣也是一位韌體工程師,但卻和伙伴共同製造出一臺Facebook Like臉書按讚器,除了造型設計是在Fablab Taipei以雷射切割機加工完成,還結合Arduino控制板與自製WiFi模組,可自動抓取臉書粉絲團的按讚數,並顯示於LED顯示器上,而每隔幾分鐘數字就會更新一次。

趙佑倫也曾利用Arduino製作出無線開關,能使用手機或平板透過WiFi 來控制,不用起身就可以做到燈光開關。這些都是從最初想要解決生活周遭問題而獲得啟發,到後來動手完成實體化成品的例子。

趙佑倫也表示,以往對企業IT人來說,剛接觸到韌體或硬體,第一個碰到的問題是,不知該從何下手,但Arduino的出現,將硬體標準化、簡易化,還提供各種程式庫取用,只要下載IDE後就可以開始寫程式,甚至過程中遭遇問題,也可上網搜尋或通過開放社群討論,讓問題迅速獲得解決。目前這臺臉書按讚器也已經完成原型,甚至未來也將要推出販售,並提供各種客製化服務,也可應於用任何實體空間中,像是餐廳、店家等。

而比起傳統的大公司,另一家臺灣新創軟硬整合公司Sentri,為了加快產品驗證時程,也以開源硬體Arduino作為主要測試工具,用很簡單的現成硬體,就能先驗證是否可行,如果發現不行就在找其他可行的方案,但換成是按照原有測試流程,光請工廠洗板子到做好送到手上,可能就得經過三個禮拜。這樣的產品開發模式,不只是縮短硬體測試時間,更加快工作步調的啟動,很快可以開始進行後續規畫,以此加快產品的開發速度。

隨著網路世代與實體世界的互相連結,在全世界吹起了Maker風,而這股風潮現在也吹到臺灣,企業IT人不一定只能埋首在電腦螢幕前寫程式,擁抱「自己的東西自己造」的精神,也能輕易整合軟硬體,加入自造者的行列,找到另一片展現創意的新天空。文⊙余至浩

 

要成為Maker其實並不難。由兩位剛畢業大學生盧彥廷與田嘉翔,打造完成的多足機器人,分別是四足機械烏龜嘎美拉和六足蠍子史加納,不僅造型十分逼真,還採用開源方式釋出,讓熱愛機器人的愛好者一起加入動手做的行列。

 

去年5月臺灣成立第一家Fablab Taipei製造工坊,為一提供數位製造工具和開放學習、製造、分享的空間,讓民眾可以到此實際動手實作,而成立迄今已經超過三千人到訪。圖右則為Fablab Taipei所展示動手製作出的開源3D印表機成品。

 

Arduino是目前Maker最常使用的控制晶片之一,只要下載IDE後就可以開始寫程式,讓不懂硬體的人也能兜出很酷的東西,像是在Arduino板子可接上各種電子裝置,例如:紅外線、LED 燈、喇叭、馬達、開關,或是發揮創意也能結合機械手臂做出各式功能應用。

 

臺灣新創公司也用Arduino開發新產品,例如由新創Fun-Maker公司所開發的Facebook Like臉書按讚器,結合Arduino控制板與自製WiFi模組,可自動抓取臉書粉絲團的按讚數,並顯示於LED顯示器上,而每隔幾分鐘數字就會更新一次。

 

現在就連手機也能自己動手做。靠著Arduino GSM擴充板結合PCB電路板也能完成一臺具簡易功能的木造手機,不僅可以拿來接聽電話、收發簡訊,還能插上SIM卡和提供LED螢幕顯示,甚至也能存取手機電話或作為鬧鐘使用。(照片提供/David Mellis)

 

樹莓派是什麼?

除了開源硬體Arduino之外,近兩年,樹莓派(Raspberry Pi)的出現也成為Maker常用的控制晶片之一。樹莓派是一款基於Linux作業系統的電腦控制主板,其大小和一張信用卡相同,重量45公克,特色是開放原始碼(Open Source),並且以低成本吸引對開放硬體有興趣的軟硬體開發者。樹莓派有A、B兩種型號,售價分別為25美元和35美元。

樹莓派是由英國教育慈善機構樹莓派基金會(Raspberry Pi Foundation)所開發,其目的是透過提供低價格硬體,並整合開源軟體,來加強成人和小孩在電腦科學和電腦相關領域的教育。

開發者可以利用樹莓派安裝免費提供的作業系統,打造一臺自己的電腦,例如文書處理、製作電子表格、聽音樂、玩遊戲、播放高解析度的影片等。此外,樹莓派也具備連網能力,所以只要適當設定也可以做為伺服器架站,或是用來學習電腦程式語言,如Scratch、Python等。

樹莓派和一般電腦不同的地方是輕便短小,又可以結合其他的機器,像是可以接上電腦螢幕或電視,以及標準的鍵盤和滑鼠。另外,樹莓派也有與外界互動的能力,在數位自造者專案(Digital Maker Projects)中應用廣泛,例如,音樂機器人、探測器、氣象站,以及用紅外線攝影機觀察鳥屋等。

在英國南安普敦大學的電腦工程師曾使用64個樹莓派和樂高積木打造一臺超級電腦Iridis-Pi,用疊樂高積木的方式堆疊成一臺超級電腦,成本僅2,500英鎊(約臺幣129,300元)。而樹莓派基金會也推出了增強版的樹莓派B+,從2014年7月開始取代B版本。文⊙戴廷芳、照片提供/樹莓派基金會

 

 

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