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第三名

動態追逐

本文的主要研究目標是動態追逐問題,在經典的追逐問題中,質點的瞬時速度無時無刻指向其目標點,因此必須處理微分方程;而我們所定義的追逐方式是質點的位移無時無刻指向其目標點,換言之,出發點、質點及目標點三點恆在一直線上,這樣的追逐方式使得我們可以引進位移的觀念,並利用解析幾何、向量、三角函數、畢式定理、正弦定理以及參數式而得到下列結果。 1.質點做正n邊形動態追逐的軌跡方程式及路徑長 2.質點做正n邊形動態追逐時質點間的相對軌跡 3.質點做n邊形動態追逐的軌跡方程式 4.質點做單向追逐的軌跡方程式 5.質點做圓形追逐的軌跡方程式 並將我們的結果與經典的動態追逐做比較。 最後希望能將動態追逐推廣至三維空間,並將所有問題推廣發展成另一類新的追逐問題。

「震」去「震」又回—臺灣西南近海地震群實例研究

本報告分析臺灣西南近海約東經120.5度、北緯21.7度的地震目錄,此地震群在西南部低地震活動區發生,顯得特別。分析結果在1994~2013年10月間,出現四次大地震,震源深度均約40多公里。大地震發生後,較長期的地震位置變遷,均約以近2年時間向上向東遷移,再向下向西回到40多公里,並接續下一次大地震。深入統計分析,發現數次變遷範圍常大於10公里,超過定位不確定性,是可信賴的結果。不過大地震發生後約2、3月內的短時間變化趨勢較複雜,和長期趨勢相似。本研究也建立一系列模擬實驗和一假設模型,解釋地震隨時間空間的變動,接近週期性發生的原因。並比較附近地區地震活動,考慮岩層受大環境應力作用後,大地震後數年內地震平均位置的變遷。

有『跡』可『循』

近年來由於自動控制與通訊技術的突破,使得無人自走車的導引系統從傳統的軌道式、磁導式進步到視覺影像系統,讓無人自走車的應用範圍更廣、功能更多。在自動化工廠中無人自走車是最常見的配備,且在自動倉庫系統中亦必備的伙伴。無人自走車如何在既定的路徑行走且不偏離路徑其最重要的是路徑判別的控制方法。為了改善循線時的不平順感,並減少偏移量的增加,故希望能夠對於現今的自走車做更進一步的改良。為了提升自走車之多功能性以及增強其機體運作準確度,本研究設計一輛採用光敏電阻循跡自走車並探討光敏電阻數目與演算法不同之差異。實驗結果顯示Z字型跑法有較佳之穩地定度,比例控制循跡法雖然穩定度沒那麼高但相對的有著較佳之速度。

如「膠」似「漆」-台灣淡水渦蟲黏液黏性及抗菌功能分析

本研究探討渦蟲爬行黏液應用功能。以化學及物理方式分析渦蟲爬行黏液黏性,確認其應用於仿生材料可能性,化學分析利用高濃度膠片及常見醣蛋白染色法PAS與過點酸硝酸銀染色,並以銀染分析做對照,發現渦蟲爬行黏液醣蛋白分子量為15~10 kDa及低於5 kDa部分。物理分析利用自製落球及斜坡實驗,發現渦蟲水溶性黏液黏度為2.7mm2/S,非水溶性黏液具黏滯性使鋼球於斜坡實驗中減速。再來分析渦蟲黏液抑制環境菌能力,探討其開發為抗菌塗料可能性,初步發現渦蟲爬行黏液中含有細菌,並使用無菌過濾渦蟲水溶性黏液進行抑制環境菌實驗,發現其對曝氣水中所收集到的4種革蘭氏陽性球菌產生抑制效果。未來將分析渦蟲黏液中醣蛋白種類及黏液抗菌機制。

風生水起-直立式風力魚塭曝氣器之研究

雲林沿海地區的養殖漁業,每每因為風災停電而飽受損失,有鑑於此,我們想設計不需電力的增氧設備。於是我們想到應用簡單機械結構、輪軸、齒輪等元件,成功的組裝了一台運轉良好的風力驅動曝氣裝置,將風力直接轉為機械動能,並透過實驗測量其性能與相關參數,找出了最佳化的風葉片寬度、受風角度與葉片數量的組合,水中溶氧量的測定。並且也將此裝置實際至野外漁塭測試,證明了本裝置的可行性。 我們的研究對於魚塭的養殖用戶而言,可以節省了大量電費及降低設備的成本,是魚塭的養殖用戶的好幫手,我們的創作免外接電、更環保、更綠能也能提升安全,希望我們的創作-直立式風力魚塭曝氣器能為世界環保更盡一份心力。

智能菜圃~利用多元控制及AI辨識技術協助蔬菜種植之研究

本研究主要探討不同土壤濕度、照度及施肥頻率等因素對蔬菜生長的影響,從研究發現若能在蔬菜不同的成長期給予適合的成長環境,可以達到促進蔬菜良好成長及節水的功能。另外本研究亦利用AI影像辨識功能,辨識出對蔬菜可能產生危害的鳥類或昆蟲,開發出一種裝置來驅趕這些害蟲,實驗結果確實能達成此一目的。故本研究結果若能運用於蔬菜的裁培上,一定能夠促進農業種植的發展。

探討自製有機-無機混合型太陽能電池在不同光強度及波長下的特性

本研究利用低成本的製程,將含有石墨烯量子點之3,4-乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)塗佈在Si金字塔微結構,組成有機-無機混合型太陽能電池,以達到在大角度入射的弱光環境下,依然具有高光電轉換效率。此微結構具有優異的光捕捉效果,且可以與PEDOT:PSS形成更多異質接面,因此大幅改善有機-無機混合型太陽能電池的短路電流、填充因子與光電轉換效率。在各種入射角度與各種光強度下,摻雜石墨烯量子點之混合型太陽能電池的效率因石墨烯量子點具有超高載子遷移率及降頻轉換效率,使其效能比一般矽基太陽能電池好。這個研究將開創一個低成本、高效率、全方位入射角且弱光環境之太陽能電池的新應用。

布拉美古塔內的「多生圓」n邊形好正!

本研究由布拉美古塔定理(Brahmagupta theory)的圓內接四邊形的布拉美古塔線,找出二種具有內切圓性質的新衍生四邊形,此特定條件下的圓內接四邊形,會呈現是等腰梯形結構。將特定條件下的圓內接四邊形推廣至特定圓內接五、六、七、八、……、等n邊形中,可發現在多組正交對角線條件下,這些特定圓內接n邊形間具有遞迴關係數量的內切圓,其半徑之間、各自的圓面積與原外接圓面積都有特殊的比例關係。上述衍生多邊形的頂點、內切圓圓心、原圓內接多邊形的對角線與其交點,這些元素間也具有多點共圓的性質。

白裡透紅的秘密-搖蚊頦畸形與體內塑膠微粒之探討

繼去年搖蚊生態研究之後,發現紅蟲有頦畸形以及巢穴組成有塑膠微粒。為了探討塑膠微粒與頦畸型的關係,本研究調查南北五處不同溪流的生態環境,檢測各處紅蟲頦畸形比例與巢穴和紅蟲體內塑膠微粒的數量,發現紅蟲體內和巢穴中的塑膠微粒有相關性,頦畸形率與塑膠微粒數量也有相關性;接著針對同一水域不同樣區棲地採樣三處,調查其水質和底泥狀況,紅蟲體內塑膠微粒數量和頦畸形依舊有相關性。最後,採集陽明山成蟲回家產卵,人工養殖於溫泉、純水和排水溝三種水質中,發現即使不同水質,餵食塑膠微粒後,紅蟲頦畸型比例都有不等程度的增加。紅蟲常被廣泛作為水質汙染指標,利用本研究的觀測方法,也可以作為環境塑膠微粒監測的參考。

氣象百寶袋-以自製氣象預報機觀察與預測天氣

大氣中存在著大氣壓力,因為水氣或天候狀況的不同而形成低氣壓或高氣壓的現象,而高、低氣壓也影響著天氣的情況,高氣壓時天氣一般都比較好,相反的,低氣壓時天氣通常較差,於是我們利用氣壓改變的特性自製了氣象預報機來預報天氣,並配合著溫度與溼度探索天氣變化的祕密,實際預測天氣的情況,其中2~3月的預測率高達84%,這也可以預防下雨時忘了準備雨傘的窘境。