機械鳥藝術裝置研發教學  

在發想的討論過程中，學生們提出如果使用懸絲傀儡的概念來設計機械鳥，會面臨在走廊上風吹搖晃甚至發生危險的情況。而市面上有許多玩具連桿機械鳥都是運用到了相鄰齒輪會反向旋轉的原理，來產生雙翅的鏡射方向的運動。當時為了避免自造齒輪機械因為精確度不足在運動過程容易跳齒的情況。根據以上關鍵問題，楊老師並提出了一個問題：是否有可能在不依靠齒輪機械的情況下，純粹靠一顆馬達來驅動連桿機械，產生雙翅的鏡射運動、甚至內外翅的獨立運動？

後來學生找到一個YouTube的網頁，標題是「市川式羽ばたき飛行機（メカニズムの紹介）Ichikawa method Ornithopter: Explanation of drive mechanism」：

https://www.youtube.com/watch?v=Joht8NTiuSE

這是楊老師跟研究生的研發團隊首次在網路上找到「純粹用單顆馬達與連桿機械來產生仿生鳥拍翅」的概念。它帶來幾個好處：

1. 沒有外部齒輪的傳動，避免因為自造精確度問題而產生跳齒的問題。

2. 在鳥的身體構造上不會出現兩個不自然的大齒輪。

但是也出乎意料的，雖然 “Ichikawa” 早在2017年就提出了這個概念，但是可能因為使用較為複雜的連桿構造，在過去四年居然乏人問津，在Google的搜尋中似乎從未有人將此想法落實為實際的成品－在這個充滿自造者的年代，沒有人發表過的結果讓我們有點吃驚甚至有些擔憂：是不是太困難了，所以沒有人做得出來？

這個搜尋到今天還是一樣的結果。的確，在計畫主持人楊老師開始使用AutoCAD進行設計模擬分析之後，發現在實務設計上最困難的就是：如何利用同一組曲柄（crank）的同向旋轉來帶動左右翅膀產生鏡射效果的運動？這個困難與複雜度也是市面上大多數的機械鳥都使用兩個反向旋轉的齒輪來簡化連桿設計的原因吧！

在開學兩周後，設計有了突破性的發展，在經歷不斷的反覆嘗試、模擬與修正，9/26當天，楊老師確認了設計改用Ichikawa是可行的，並利用參數限制與約束來做機械鳥拍翅模擬。在這個過程中，楊老師甚至讓自己原先在AutoCAD的參數設計功力更上一層樓，發展出一套可以透過簡易的參數控制來進行連桿機械2D動作模擬的工作程序，也得以在非常短的時間內確認Ichikawa不再只是個紙上談兵的理論，而是可以透過適當的連桿設計來實現的機械鳥。

此外，楊老師還發明藉著同一組曲柄來帶動鳥身體上下運動的創意。一隻機械鳥的左右翅膀、內外翅膀的角度，甚至因為拍翅過程身體會符合物理定律而產生的上下運動，全部都由同一顆馬達的帶動而進行週期性的變化。因此，楊老師的設計不再只是東施效顰，而是站在前人努力所得的理論架構基礎上，開啟嶄新的一頁。

下一階段要面對的課題，是要解決內、外、左、右翅以及身體五個看似獨立的動作，能統合在同一個轉盤的曲柄中，在空間中既不會干涉而且又能順暢地連續運轉。身體的部份尤為困難，因為牽涉到重量（對抗地心引力）的問題。

在整個過程中，研究生雖然很想挑戰自我、協助設計，但畢竟要解決的問題有一定的難度，學生們道行尚淺，所以楊老師設法不斷地用工作群組分享自己最新的設計課題與進度，這也是為何能整個計畫在巨大的時間壓力與苦心研發的過程中，仍保有非常完整的進度記錄的原因之一。

時間來到10月上旬，在設計上楊老師已經解決了連桿的3D建模，開始進行試作、測試、微調。本案的源起－台南市立官田國中在提出的「官田菱角藝術祭」的計畫中，原本就以官田特有的水鳥－水雉做為機械鳥裝置藝術的原型。為此，除了調整機械參數以務求拍翅動作合乎仿生表象，楊老師也費心將構成連桿必要的機構整合到以「水雉」造型為基礎的機械鳥，並且在通過一連串的測試之後，在10/8完成設計方案的定稿。

定稿之後，其實還有很多事情需要完成。主要的課題是要克服成串連結的連桿會產生較大的摩擦力，因此，必須不斷的測試與調整。而同一顆馬達帶動所有機械連桿的代價之一，就是每次的調整幾乎都必須將整隻機械鳥的結構解體，調整之後再重新組裝回去，非常耗時費日。在此也感謝所有研究生的協助，特別是兩位核心也非常有耐心的研究生何家寶與蕭汝和，如果沒有她們全力配合與投入，這個案子也無法順利完成。此外，秉持劇場設計系的專長之一，也在鳥的結構上加上燈光效果，幾位選修課程的燈光設計主修研究生、舞台設計主修研究生均紛紛加入測試與組裝的行列。

最嚴苛的考驗。由於官田國中原來預定的「官田菱角藝術祭」 的開幕日是訂在10/23，並希望在當天展出機械鳥的裝置。所以從設計定稿到完成第一組裝置並參加揭幕儀式只有兩周。更大的問題是，機械鳥的體積不小，構造上也比較怕碰撞或長途運輸，考量開幕儀式發生在早上，如果運輸過程有任何差錯會開天窗。所以楊老師決定把第一隻鳥的運送時間提早一周，先在10/16親自開車送到台南，測試並在展出現場安裝；若有任何萬一，至少還有時間可以應變。這在時程的運作上來看，幾乎是不可能的任務。

所幸參與計畫的研究生們都非常努力幫忙，最後也得以在既定的時程內完成任務，在10/23順利揭幕。官田國中的敬世龍校長還在官田藝術祭的開幕式中親贈感謝狀，並由楊老師代表接受。

這個計畫剩下最後一項任務，就是要設計出可以在親子體驗營中讓學員們在一天之內可以完成組裝的「材料包」與相關的教學手冊。但在連續的熬夜、趕工、打包、連續兩周末的長途開車運送，著實人仰馬翻、精疲力竭。楊老師此時剛好也有另一項台灣國際衝浪賽的電動衝浪模擬平台設計案（11/2全國記者會、11/20台東開幕式並隨即展開一周的開放民眾體驗、12/10再參加台東青少年發明展的示範展出）。所以整個計畫在10月下旬到11月底之間，除了思考製作材料包的方式、估算經費以外，屬於休生養息的狀態（雖然楊老師繼續馬不停蹄的在忙碌電動衝浪模擬平台）。

親子體驗營又是另一個考驗。經過仔細的估算，依據當時官田國中專案所有的經費，只能提供八組機械鳥的材料。即便只有八組，但在經費窘迫的情況下，也必須製作相當數量的材料包。

12月開始，楊老師再次召集原班人馬，進行材料包與教學手冊的製作。由於經費限制，所以只能使用劇場設計系上原有的雷射切割機來進行壓克力等材料的預備，而雷射管的老外現象，加上原先的團隊成員之一因施打新冠疫苗而出現身體不適的情況，更是讓整個預備吃進苦頭。經費考量，甚至也只能攜帶兩位在機械鳥製作經驗較為資深的同學前往官田國中協助楊老師進行體驗教學。在克服萬難之後，最後總算順利完成任務，在親子體驗營（12/18）之前完成準備。

在完成機械鳥親子體驗營之後，楊老師在其臉書上寫下教學心得：

（原貼文發表於：https://www.facebook.com/eugenecyyang/posts/4788756861145636 ）

計畫執行成效說明

1.   教學/課程設計面向

技術設計學門與其它設計學門有個最大的區別：設計師必須參與從設計到製作的完整過程，所以在耶魯戲劇學院的相關研究所名稱為：Technical Design and Production。在「機械鳥藝術裝置研發教學」專案中（以下簡稱本專案），也傳遞同樣的實踐哲學。在類似的過程中，不斷的進行研發、創造與發明；因為設計者又是製造者的緣故，藉著製作與測試的過程，才能不斷地接收到最即時且具經驗價值的反饋，釐清想像與現實面的差異。

從前述的計畫執行的內容與過程可以看出，在一個屬於研發型的計畫當中，總是充滿了挑戰與不確定的因素。即便事先進行了詳細的規劃，在許多階段都必須根據現況、經驗與判斷，隨機應變。這些並非平常在技術設計課堂上能夠提供的環境，老師即便整理出許多SOP，但是教條並無法提供學習者在實戰過程當中對於突發狀況的反應能力。老師的諄諄教誨，永遠無法取代實戰演練的經驗與教訓。

2.   學生學習面向

雖然在設計層面上，許多解決問題的過程，都必須由楊老師親自處理；但在測試與組裝的過程，參與的研究生涉入的程度極高。因為是新創的發明，所有測試組裝的過程，不只對學生是第一次，對主導設計的老師而言也是第一次。由理論到實踐的過程，除了能夠驗證理論的完整性、推翻理論的錯誤解讀、也能整合理論的周延性。本專案能讓學生在反覆修正、拆裝的過程中，去學習到課堂的講授無法取代的經驗，也提高了學習的紮實度，是一次相當難得的機會。

此外，在教學現場有件非常困難的工作，就是如何複製或展現從業現場會遇到的真實情況。本專案不只在教室、實驗室進行研發與創作，甚至必須將學生帶到親子體驗營的現場，對於從未接觸過機械的學員們進行組裝教學，也是非常難得的機會。學是一件事，做是另一回事，到了教學又是另一個層次。如果學習之後沒有實作，教學容易變得空洞，實作之後再透過教學的鍛鍊，將會讓學問變得更紮實。

3.   社會參與及外部合作

本專案除了連結了北藝大的「藝遊台灣美感教育」，也協助了其中的「藝遊未境校園藝術祭」錄取並接受補助的22個中學之一－台南市立官田國中，其「官田菱角節－校園藝術祭」的其中一項藝術推廣重點項目：「智（雉）向官中－機械水雉鳥」。

當初台南市立官田國中主導此計畫的林武成總務主任提出這個計畫的時候，心裡面並沒有確定要怎麼執行、找誰來設計，只是想要用連桿機械，順便可以讓國中生活科技中的相關主題得到實際的驗證與落實，同時也想藉著官田特有的水雉的意象，結合即將舉辦的菱角節活動，也就是藉著在地的文化特色，進行「官田」的多角化形象宣傳。

透過北藝大林劭仁教務長的居中牽線，本案找到近年來熱衷研發動力機械的楊金源老師來執行這項計畫－這並不在官田國中原先的計畫當中。來得早不如來得巧，楊老師臨危受命，在清楚了解本案的需求之後，剛好北藝大110年度「奔放-推廣藝術教育」的計畫開放申請，便構思將之併入課程規劃設計之中，利用此難得的機會增加研究生的實戰經驗。

透過這次的活動，除了在官田菱角藝術節掀起一股瘋機械鳥的熱潮，也成功了達成教育部揭示「鏈結社區」的指標。除了讓北藝大有機會能將藝術服務的觸角伸向距離三百公里之外的菱角之鄉，運用藝術的力量服務鄉梓，也讓高等教育有機械協助中學的美學甚至生活科學教育，一舉數得。

本專案在官田藝術祭的活動中，也產生了跨域交流的作用，試看以下這則新聞報導：

教育局二十三日在官田國中舉辦「心菱交會─日常隨拾」官田藝術祭系列活動，除由成功大學建築系帶領的藝術親子建築營隊，共同建構希望舞台外，更有台北藝術大學劇場設計系楊金源教授，率領團隊，研發【雉向官中】戶外藝術首隻機械鳥的啟動儀式，搭配自由騎士車隊展，體現科技與美感完美結合。

市長黃偉哲表示，藝術不侷限美術館或特定空間，應在日常生活就隨拾呈現。透過「校園藝術祭」活動，以學校作為拓展核心，擴及到社區居民，連結美感教學、藝術活動、社區社群合作三大面向，讓藝術與教育在生活中發酵，醞釀對於美感認知與藝術創意的浪漫微醺。

官田國中校長敬世龍指出，台北藝術大學團隊將新媒體藝術「互動裝置ＡＩ智能車」開入校園，裝置的主題為利用導電油墨，讓不同的實體回收物經由觸碰導電油墨，即時反應出回收物的聲音，加上未經過正確的回收所造成的煙霧圖像百分比，讓學生了解回收物品對於空汙的影響。

另一裝置則為透過ＡＲ技術，讓學生去探險虛擬地圖，透過提問思辨，對土地開發議題進行反思。

而昨天的活動，由青春催淚彈樂團、台灣獅、氣球哥哥魔術氣球表演、番薯囝仔樂團、熊貓人樂團與搖滾獅、薩克斯風等接力演出，並搭配寫生與攝影活動，內容相當精采，吸引不少民眾到場觀賞，系列活將持續到一一一年年一月十五日止。

相關的媒體報導請參閱附表七、本計畫於新聞媒體露出之相關連結。

(一)       執行計畫之困難處與改善建議：

本計畫也是計畫主持人探索「連桿機械運用於仿生機械或藝術裝置的可能性」，從無到有的創發本屬不易，同時要配合台南市立官田國中「校園藝術祭」既定的時程、侷促的經費更非容易之事。

研究生較缺乏專案開發的經驗，楊老師在開學後不久便意識到，若要順利完成任務，不能完全交由學生來掌控進度，所以改弦易轍，改由自己來主導設計，而讓學生從旁協助，將教學與學習的重心轉換到「實作」。

此外，研究所學生除了課堂學業之外，還要兼顧到劇場設計學系繁忙的製作實習行程，在本計畫執行的過程中，人力略嫌不足，不然就是勞務過度集中在少數的幾位同學身上，甚至在最後材料包趕製的過程有驚無險，教學手冊還差點發生開天窗的情況。

在這類「瞎貓碰上死耗子」的境況裡，若要論及「改善建議」似乎略嫌矯情。若真要提出，還是老話一句：「豫則立，不豫則廢」。如果整個專案能及早做準備，甚至利用暑假等較長的時間來進行有教學功能的工作坊，應該能達到更好的效果。

(二)       未來計畫發展與規劃方向：

無論如何，這次的「機械鳥藝術裝置研發教學」計畫，算是圓滿落幕，也成功的在遙遠的南台灣搭起了一個交流的管道。整個過程中，楊老師與地主台南市立官田國中的敬世龍校長、林武成總務主任，也建立了良好的合作關係。

展望未來，如果在全省走透透的情況下，北藝大行有餘力也願意在此地進行藝術服務與推廣的基地，可以考慮由校方與地方政府簽署合作備忘錄，以促進地區藝術人才培育扎根、藝文展演與教學活動等項目為目標，結合北藝大的專業資源，合力推動具地方特色之創新教育及藝術教育。

楊金源老師近年除了劇場技術設計專業，也開始跨足各類工作坊的活動。例如2020年在台中歌劇院主辦的「舞台機械工作坊」中，事前經過將近四個月的規劃，配合人力、經費等資源的配合，在暑假主持了十天的研習活動並產出豐碩的成果（相關產出可參閱：https://www.youtube.com/watch?v=UEXfNvmrQr4）。

楊老師日前在參觀「利澤國際偶戲村」的過程，也受邀在2022的暑假，預計開設《動力機械與偶戲》工作坊，期待融合新媒材、新技術來轉化成另類的劇場語言，創作新的內容與形式，探索偶的可能與多元性，為偶戲帶來更具創造力的火花，馳騁於想像力的宇宙，開創魔幻詩意的探索之旅（部分文字引用此項計畫投遞申請補助用之文案）。

跨域整合是時代所趨，成功要仰賴「天時地利人和」；跨域專案需要充分的時間進行規劃、充足的資金與人力配合，方能成就大事。

二、 大眾媒體、相關反應與評價

相關的媒體報導請參閱附表七、本計畫於新聞媒體露出之相關連結。

另以數則參與本計畫相關的「親子體驗營」的臉書相關貼文做為補充：

https://www.facebook.com/permalink.php?story_fbid=5533305430017735&id=100000149977196

https://www.facebook.com/permalink.php?story_fbid=125070933319535&id=105971025229526

https://www.facebook.com/groups/459548452049227/posts/494591858544886/

https://www.facebook.com/groups/459548452049227/posts/494592871878118/

https://www.facebook.com/groups/459548452049227/posts/494591471878258/

https://www.facebook.com/watch/?v=389307582852469