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108年度科技部計畫：應用動作捕捉和虚擬實境技術開發全彩粉末3D列印之訓練與教學應用
108年度科技部計畫：應用動作捕捉和虚擬實境技術開發全彩粉末3D列印之訓練與教學應用
為了解決全彩粉末3D列印教學與專業人才訓練的問題，包含粉末污染、材料昂貴、空間有限、實作流程細節繁複等問題，不適合重複多次長時間的訓練，希望找到一個解決方案，能夠讓學生在安全、較無時空或成本限制的教學訓練環境中，了解整體粉末列印觀念及具有一定的實作經驗後，才進行實機操作，這在傳統的教學方式是難以進行的。
為了解決全彩粉末3D列印教學與專業人才訓練的問題，包含粉末污染、材料昂貴、空間有限、實作流程細節繁複等問題，不適合重複多次長時間的訓練，希望找到一個解決方案，能夠讓學生在安全、較無時空或成本限制的教學訓練環境中，了解整體粉末列印觀念及具有一定的實作經驗後，才進行實機操作，這在傳統的教學方式是難以進行的。
我們所採取的解決方法為建置虚擬實驗室，採用沈浸式虚擬實境的技術，以雙把手模擬雙手進行實機操作的方式，按照步驟流程進行。在建置的過程中經過簡單的使用者測試，我們發現了如果只有互動式的虚擬實境教學難以讓學生有自主學習、持續性學習的動力，此部分我們將加入遊戲化設計的機制於虚擬實驗室中，因為，虚擬實境室的重要目標，除了解決現實機台訓練的問題，也希望能夠吸引學生的持續性自主學習，讓學生有足夠的觀念與操作經驗。
我們所採取的解決方法為建置虚擬實驗室，採用沈浸式虚擬實境的技術，以雙把手模擬雙手進行實機操作的方式，按照步驟流程進行。在建置的過程中經過簡單的使用者測試，我們發現了如果只有互動式的虚擬實境教學難以讓學生有自主學習、持續性學習的動力，此部分我們將加入遊戲化設計的機制於虚擬實驗室中，因為，虚擬實境室的重要目標，除了解決現實機台訓練的問題，也希望能夠吸引學生的持續性自主學習，讓學生有足夠的觀念與操作經驗。
另外，在機台操作教學內容呈現部分，我們分類出四種多媒體內容展示型式以因應不同需求的實作模擬教學情境，包含3D互動引導、實作機台拍攝／VR操作影片展示、沈浸式即時動畫展示、快速總覽動畫影片展示等，不同內容展示型式有其限制及相對應的展示意義。希望在此計畫中所實作出的沈浸式互動教學機制及展示機模，能夠提供予以沈浸式虚擬實驗室或教學相關應用上的參考。
另外，在機台操作教學內容呈現部分，我們分類出四種多媒體內容展示型式以因應不同需求的實作模擬教學情境，包含3D互動引導、實作機台拍攝／VR操作影片展示、沈浸式即時動畫展示、快速總覽動畫影片展示等，不同內容展示型式有其限制及相對應的展示意義。希望在此計畫中所實作出的沈浸式互動教學機制及展示機模，能夠提供予以沈浸式虚擬實驗室或教學相關應用上的參考。
計畫相關研究著作：
期刊論文
Pai-Hsun Chen (2020). The Design of Applying Gamification in an Immersive Virtual Reality Virtual Laboratory for Powder-Bed Binder Jetting 3DP Training. Education Sciences (ISSN 2227-7102，Scopus). Received: 31 March 2020 / Revised: 17 June 2020 / Accepted: 18 June 2020 / Published: 29 June 2020 ; funded by MOST 108-2635-E-252-001 (Ministry of Science and Technology of the Republic of China ) https://www.mdpi.com/2227-7102/10/7/172
2020年會議論文
Pai-Hsun Chen(2020). Applying Motion Capture and 3D Animations into the Immersive Gamified 3DP Virtual Laboratory . the 3rd IEEE International Conference on Knowledge Innovation and Invention 2020 (IEEE ICKII 2020).
Pai-Hsun Chen (2020). Applying Gamification Techniques and Immersive Virtual Reality in Developing Interactive Training System of Full-color Powder-Based 3DP. 3rd Eurasian Conference on Educational Innovation 2020 (ECEI2020). February 5-7, 2020, Hanoi, Vietnam .oral presentation. funded by MOST 108-2635-E-252-001 (Ministry of Science and Technology of the Republic of China )
2019年
Pai-Hsun Chen (2019)。 A Framework of Immersive Virtual Reality Integrated with Multimodal Interactions in Developing 3DP Training Virtual Laboratory. In Proceedings of the 2019 International Conference on Design with Intelligence and Humanity, Yunlin, Taiwan, 22–24 November 2019. oral prensetation. funded by MOST 108-2635-E-252-001 (Ministry of Science and Technology of the Republic of China )
指導碩士畢業
嚴子堯。碩士論文：使用沈浸式虚擬實境 3D 互動技術於全彩粉末 3D 列印機實作訓練之開發。南開科技大學電子工程研究所
國內會議文
陳百薰、嚴子堯(2018)。使用沈浸式虚擬實境 3D 互動技術於全彩粉末 3D 列印機實做教學之開發。2018 ICIDIC 第十一屆跨域設計產學國際研討會。高雄,2018 年 05 月。 https://youtu.be/4zAJKItkP1c (AC022 口頭報告)
學生於光學動捕攝影棚
學生於光學動捕攝影棚
2020年11月5日科技部工程司控制學門108年度成果發表會
2020年11月5日科技部工程司控制學門108年度成果發表會
時間：109年11月5 ~ 6日
地點：新竹國立交通大學博愛校區賢齊館
同CACS2020共同舉辦
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