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工程學

對弈機器人運用於預防及延緩失智症之研究

本研究目標在於改良對弈機械人及分析長期對弈資訊,運用於早期老人失智症之預防。 據文獻及詢問專家後得知對弈遊戲具有預防失智症狀的功效,而研究中的對弈機器人以大腦功能狀態評估(JOMAC)為研究方向,研究資料分析如「玩家思考時間、對弈棄局次數、下錯頻率」等資訊並設計檢測橋段等機制以符合評估項目達到預防提醒之目的。對弈人工智慧,針對玩家棋力會自動調整機器人的棋力。採用 UCT 演算法,透過搜尋模擬能計算出各點落子勝率,藉由選擇較高或較低勝率的落子點,使人工智慧棋力與使用者旗鼓相當,保持使用者遊戲體驗及強化思考使失智症狀得以延緩。此外運用類神經網路改良影像自動校正,利用學習的方式解決不穩定環境光下誤判過多的問題,且提高校正速度,使對弈過程更加穩定。

內擺運動減速機之研究

本專題利用行星輪系具高減速比之優點,並運用一種具十字滑塊的特殊傳動機構,設計一個不同於傳統齒輪箱式的減速機。本設計的行星齒輪可在環齒輪中做內擺運動,所以亦稱為內擺運動減速機。由專題的製作過程中,我們發現只要可以做內擺運動的二個運動對偶(Pairs),都可以達到減速機的效果。所以,本專題中又設計一個擺線轉子及針狀定子的減速機,不同於使用齒輪來做為轉子及定子的方式,來驗證內擺運動減速機的理論。本擺線轉子設計概念的最大優點除了具備齒輪機構的高傳動效率外,亦具有結構緊湊、節省空間以及自鎖功能(即當輸入軸無動力輸入時,輸出軸即鎖定不動)等特性。根據設計結果,我們自行加工了一組新型減速機原型機,並進行傳動效率實驗。實驗結果證明,本設計之傳動效率極高,可達92%。此外,為探討本設計由於偏心現象所導致的震動問題,我們也使用了向量迴路法分析機構桿件重心的位移情形,並提出「重心偏移」策略以改善震動現象。

紙電路印刷機研發及其運用於教學之可行性分析

本研究為紙電路印刷機之研發,我們將紙當成電路板的基材,以銅箔與銀箔為佈線的導電材料,透過自行開發的機台研究銅箔與銀箔在製作時,所需的時間、溫度、壓力、印刷電路完成度、耐流值與耐熱值等因素,來驗證我們研發的紙電路印刷機適合用於學校實習課程教學,培養學生LAYOUT的能力,同時也在獲得數值曲線的關係式之後,再加以製作更大作業面積的機台,以期能製作出更大的電路,而整個研究除了自行開發儀器及數據驗證外,亦可以把學生實習課程融入環境保護的概念以及文創商品整合的知識。

A Modular Construction 3D Printer

The 3D printer that we created is able to print objects out of concrete and is modular, so it can be assembled the way it is needed.

行動工具鼠

滑鼠的問世是電腦史上的重大發展,其關鍵設計是以編解碼技術與影像辨識技術,來判斷滑鼠的移動與方向。本作品「行動工具鼠」的最初設計構想是利用滑鼠滾輪滾動的編碼機構與技術,應用圓周運動相對於距離移動的概念,再將滑鼠滾輪的圓周長,乘以滑鼠滾輪轉動圈數,即可得知滾動的距離;若再以單位時間,除以當下所移動的距離,即可得知即時的移動速度。作品更新版,第二代的設計策略,是利用滑鼠內光學鏡頭IC,以非接觸的方式來偵測滑鼠移動的距離。目前最新的設計,是以無線滑鼠,接上手持式行動裝置,搭配自行設計的APP程式,以相對滑鼠移動的概念,來偵測滑鼠的移動方向,以及滑鼠移動軌跡的座標變化量,即可得知滑鼠實際的移動的距離。以此設計與應用,可以完全取代市售測距輪的所有功能,成為日常生活中便利且實用的好工具。

Robotic Search and Rescue

I built a robot that is able to improve safety in mines. The robot takes a series of sensor readings, do 3D mapping to compare deteriorating physical conditions in time, detect CO and CH4 levels and record video footage. All of this information is then sent back to the user. The project aims to build a robot that could decrease the amount of casualties in mines due to gas or instability. A strict engineering process, which comprised researching different features on a robot, was followed. A prototype robot was built, tested and improvements made. Some of the challenges faced, while building the prototype robot, included manoeuvrability over any type of terrain, even rough and rocky terrain. Choosing the correct driving mechanism (wheels, tracks, suspension and steering) also proved to be a very important feature that had to be kept in mind. The sensors used included, a temperature, humidity, carbon monoxide gas, as well as a methane gas sensor. A Gyro, Accelerometer and compass for easier navigation were also used. Two cameras which included a front camera for navigation and 3D mapping as well as a back camera for navigation were installed. The robot was tested over various terrains, it was able to retrieve sensor data and all of the engineering goals were reached. After the robot was built it was tested on various terrains. The robot achieved all of the engineering goals. The sensors was able to give readings, the robot 3D mapped an area and was also able to manoeuvre over rough terrain.

蟬翼翅脈結構分析與振翅試驗

以不銹鋼、鋁、壓克力暨熱熔膠膜仿製高砂熊蟬之翅脈結構,於完成覆膜後,作為實驗之五種仿翅測體。另設計製作兩種不同控制功能之四連桿振翅機構,再搭配其他觀測儀器、設備與簡易器材,依振翅幅度、振翅頻率、攻角及風速等影響飛行的變因控制組合成72個實驗模組。每種仿翅測體的72個模組各執行4次每次10秒鐘之振翅實驗,觀測與計算出各組測體之翼緣撓度、升力、推距與翅面壓力等合計1440個模組數據並配合相關理論公式加以比較分析、論證。另外,針對蟬翼翅室〈脈〉的結構形抗加以分析,並設計四款不同之翅室〈脈〉結構組合型態,分析比較其應力與應變關係,找出最佳的肋膜結構組合,以作為人類生活與科技運用器材結構設計與運用之參考,例如降落傘、風帆船、薄膜建築結構、微機電系統〈MEMS〉、太陽能光電建築〈BIPV〉與人工飛行振翅翼等。

流體動能應用系統-Stanley Generator製作及模組化應用

我們對於所發明的SG (StanleyGenerator同軸發電機)是應用法拉第電磁感應定律ε=NBAωsinωt,打破轉子不動的常規,以定子與轉子同時反向旋轉以提高角速度,即提高單位時間磁場變化量,進而創造了StanleyGenerator同軸發電機發電裝置,以超過傳統1.96倍(平均值)發電量,達到大幅提高發電的效率。同時設計了各種SG應用模組,包括一級應用的三層流體動能擷取系統,二級應用的雙軸單增速系統,三級應用的雙增速HV系統。都能發出比一般發電機高的電量(1.48~1.96倍),也比一般發電機更快(較低流速)達到發電機最大(額定)發電量。

伍拾元語音辨識系統

探討在低成本下,完成非特定人中文語音辨識的可行性,作品的特色如下: 1. 語音辨識系統:8K ROM、2.5K RAM、辨識率 80%、成本 50 元以下 2. 音節簡化:發音去掉聲音調後,再將同類聲音進行整併,整理出133 個音節→資料量是繁體13060 字數的 1 / 100 3. 資料庫化簡:使用整數的指數取代符點運算→資料量為傳統的語音特徵的 1 / 20 4. 語音辨識演算法:使用梅爾倒頻譜係數、隱藏馬可夫模型 5. 處理器:使用16位元的整數運算,可在低價的處理器上執行 6. 訓練用的語音:向中華民國計算語言學學會(MAT)購買純語音的資料庫

粒粒皆吸附 - 便攜式節能PM2.5淨化器之研究

本次研究中,我使用Arduino 單晶片微控制板自製了細懸浮微粒偵測器,用來測量PM2.5的穿透率,以達量化懸浮微粒的效果,實驗中發現,使用摩擦起電的方式因為電場太小無法有效吸附懸浮微粒,接著使用平行電網,發現吸附能力與電壓與總表面積有關,因而改採電纖維通以高壓電的方式進行濾淨,其吸附率約達52%。在整個實驗中我使用Arduino單晶片微控制板控制數據的擷取、分析,與節電系統的調控,做出了一個兼具輕便、低成本、與節電環保的懸浮微粒清淨器。