工程學

1.手機及筆電已成不可或缺生活用品。但，若其充電器如果充電時間太久，可能會因為本身過熱而造成充電完畢要取回時，造成手部的燙傷。因為有此生活經驗，想改善充電器等高溫設備的散熱。 2.本研究探討電腦CPU上如果加上致冷晶片，如何加速散熱，增加使用安全外也進而提高電腦效能。 3.以電腦主機為實驗的操作器材，探究研發該散熱系統，並做為以後其他需要散熱的結構基礎，作為加速散熱的要件。目前致冷晶片在兩面溫差超越20°C時，可以使致冷晶片產生電能，接上微型馬達後，得以驅動，並產生對流散熱。 4.目前有關致冷晶片的實驗中，多數是使用致冷晶片和帕爾帖效應的關係，以通入電能使晶片兩面產生溫差。而本研究將採賽貝克效應做基礎，來探討新式散熱解決方案，使CPU產生的熱轉換成可以驅動微型馬達的電能。

全球暖化與氣候劇烈變遷是個迫在眉睫的問題，大氣中溫室氣體增加，主要是由於燃燒化石燃料排放二氧化碳所造成，若能把二氧化碳氣體加以利用，就能有效減緩地球溫度的上升。在本研究工作中，我們首先利用哈默法將石墨與強氧化劑生成氧化石墨烯(Graphene Oxide, GO)，然後以適當比例混合GO、聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane, PDMS)與正己烷，成功地製備出多孔性石墨烯電極，並採用離子液體([EMIm]Cl)/碳酸丙烯酯(Propylene Carbonate, PC)作為電解質，搭配鎂金屬作為陽極，開發出低成本且實用性高的「鎂金屬∕CO2燃料電池」，此電池會將二氧化碳穩定的形成草酸鎂(Magnesium Oxalate Hydrate)封存起來，並產生1.6伏特的直流電壓，此一氣呵成的二氧化碳吸附、封存與產能發電，符合綠色環保與能量再生的永續循環理念，非常值得推廣及利用。

Lower limb amputations affect about 28.9 million people worldwide, influencing normal human functions, we are developing a conscious brain mind-controlled Cybonthitic cyborg bionic-leg to provide a professional solution for this problem, which is classified as restricted knee movement, short-term solution, limited pressure bearing, unspecific analog reading of EMG; Because the output voltage measured in nano-volts, resulting in unspecific knee movement. The functionality of these modern gadgets is still limited due to a lack of neuromuscular control (i.e. For movement creation, control relies on human efferent neural signals to peripheral muscles). Electromyographic (EMG) or myoelectric signals are neuromuscular control signals that can be recorded from muscles for our engineering goals. We worked on a sophisticated prosthetic knee design with a 100-degree angle of motion. We also used a specific type of coiled spring to absorb abrupt or unexpected motion force. In addition, we amplified the EMG output from (Nano-Voltage) to (Milli-Voltage) using customized instrumentation amplifiers (operational amplifiers). We used a full-wave rectifier to convert AC to DC, as a consequence of these procedures, sine-wave output voltage measures in millivolts, and the spring constant indicates the most force for every 1cm. Von mises Stress analysis shows bearing as 3000N is the maximum load for the design. Detecting the edge of a stairwell using the first derivative. The benefit of a system that controls the prosthetic limb is activated by the patient’s own EMG impulses, rather than sensors linked to the body.

傳統控制器都以一次方線性模式調整系統的比例、積分、微分等三參數減少誤差。為發展更佳誤差控制模式, 本研究嘗試加入誤差變數的次方運算。我們先以程式模擬一受固定阻力的線性系統，測試誤差變數次方的可行性，利用倒立擺系統進行模擬，並使倒立擺追蹤正弦波，以印證次方模式的控制效果。 經程式模擬後，我們認為不論目標值的大小，修改誤差參數的次方模式皆可使系統響應更快，控制效果更好。後續將利用倒立擺實測確認調整誤差次方可行性，並調整倒立擺的質量分布來模擬不同情況。相較於傳統的PID控制器，本研究拓增比例參數次方，建立PID三參數的次方模式，確認具更佳控制效果的可能性。希望未來可持續強化模式，將同步PID各參數次方模式，實際應用在機器手臂、溫度控制、建築防震等工程與工業。

In our experiment, we used traditional Chinese medicine to dye on cheap wood, in addition to avoiding the impact of chemical paint on human body; After dyeing, the color and texture quality of the wood are improved, which makes cheap wood have higher price and improves the value of wood; At the same time, it can reduce the felling of slow growing precious wood, which has the functions of environmental protection, earth love and carbon saving. The test material was pretreated with hydrogen peroxide and surfactant, and the bleaching effect was obvious. After dyed with different Chinese medicinal, soak in strong acid and alkali solution for 15 minutes, which shows that strong acid and acid treatment is not allowed. On the other hand, after 15 minutes of immersion in detergent, the color difference value is less than 2, and the rubbing fastness is above grade 4. In the bacteriostasis experiment, no fungus grew in the first 3 days, and it did not grow in the 12th day. In the anti-termite experiment, the mortality rate on the fifth day was 65% for Lithospermum and 83.8% for Wolfberry, and the other groups had a good effect of total elimination. While plastic products have a great impact on the environment, wood that is dyed or modified with natural colored dye, its environmental value far exceeds the human visual perception.

「無扇葉風力發電」是一種新型的能量擷取研究，透過渦流引起的震動將風能轉換成電能。傳統渦輪式風力發電利用風推動扇葉旋轉發電，受限於風向、成本、噪音及體積等問題無法在內陸得到普遍。先前已有外國公司發表初步的機構設計與發想概念，但目前仍只能針對單一風向進行發電。本研究提出新型機構設計，有效的運用了多方向風源，降低了風能的浪費。為了瞭解渦激振動與各項變因之間的關係，我們設計了多項實驗，藉由影像分析軟體Tracker，得出不同風速下桅杆晃動振幅與頻率之關係，並利用實驗分析採集器LabQuest 2，精確的得出單位時間內的平均流速與電壓變化，獲得流速與電壓頻率特性。 根據實驗結果，隨著風速的增長，電機產生的峰值電壓會有2次方的增長，且桅杆晃動頻率與風速和支點位置並無直接關係。

A variant of the coronavirus (2019-nCoV or COVID-19) was reported in Wuhan, China on December 31, 2019, spreading rapidly around the world. Owing to a plan to reactivate the economy, the Mexican government, requested to implement protective measures to enter establishments with confined spaces: wear a mask, provide alcohol-based hand rub and the measurement of body temperature, allowing problem when not have a fever; however, these measures cause long waiting lines, causing contagion risk. To support this problem, applied and experimental research was used, generating as a result, the creation of a robot that moves autonomously thanks to a line follower sensor. Dispenses alcohol-based hand rub and determines the temperature by means of an infrared sensor, checking that the distance is adequate, with an ultrasonic sensor, using a buzzer that emits a sound of half a second when it performs a normal detection, but, if it is equal to or greater os 38 ° C, emits a sound for 10 seconds asking the person to leave the line and go to a medical service, helping to reduce problems infections in lines

遙控技術進步快速，無人機由玩具演進入戰場，甚至在科學研究中成為無往不利的利器。本研究旨在探討若將MQ-9大型無人機捨棄匿蹤性，改採鴨式布局是否對其飛行效率及穩定性能達到更好表現。 以自製風洞為主要研究器材，此外也使用電子儀器測量，推導出升力係數及其計算過程。得升力係數與爬升能力呈正相關。 本研究結果如下： 一、 比較採常規布局模型與採鴨式布局模型於不同攻角下的升力係數變化，攻角0 ˚ ~15˚ 時採以常規布局模型有較好升力係數，但與鴨式布局模型差異不大。且採鴨式布局模型較採常規布局有較大的失速攻角（20˚）。 二、 常規布局模型與鴨式布局模型於不同攻角下的阻力係數變化，攻角0 ˚ ~15˚ 時採以常規布局模型有較大阻力係數，但與鴨式布局模型差異不大。 三、 以溫度流探討採鴨式布局模型比較採常規布局模型，其主翼下翼面溫度較低，可得採鴨式布局模型翼面下流速、密度、壓力較採常規布局模型小。 四、 自行設計Python程式統計側風狀態下採兩種布局之MQ-9風洞模型翼梢雷射光點閃爍次數，採常規布局模型擺動頻率較鴨式布局高。 五、 將方格紙上反射光點軌跡進行影片格放分析，並進行FFT模式分析，探討機翼運動模式。推測常規布局模型較多為「擺動」；「振動」則較少發生。鴨式布局模型較多為「振動」；「擺動」則較少發生。 六、 對放大機翼面積進行氣流分析，常規機翼模型攻角0 ˚ 時觀測到機翼有邊界層現象，15 ˚時觀測到層流分離現象，製造機翼表面壓力差並提供升力；鴨式機翼模型攻角15 ˚、20 ˚觀測到渦流現象，有助減輕主翼受力負擔並提供額外升力。 將大型無人定翼機結合鴨式布局，飛行時有更好的效率提升，以其高爬升比及穩定度高的特性，能在相同油耗下有更長遠的航程，也符合綠色科學發展與環保理念。

本研究以機電整合，發明了【曳引機迴轉犁偵測系統】，將大型農業機械智能化，並優化及整合工程技術，設計了六大系統，藉由量化評工程效益及作物的產量變化，觀察設計成效。 根據文獻，水稻管理使用「灌溉系統」＋「雜草抑制蓆」＋「生物肥料」的機制，可以增加產量[1,2]。因此我們優化這些機制，並設計「精準深耕」、「智慧噴桿」、「滴灌系統」形成六大系統。利用自創的【曳引機迴轉犁偵測系統】，犁耕時就可以在每一寸土地上，精確控制土壤深度在25cm的「精準深耕」。我們也發現，在這六大系統的協同效應下，不僅省下3～12倍的作業時間，同時在加乘效果的作用下，產量可以大幅提高至79%。 本實驗花二年時間，在台中清水地區1.2公頃的農地，實際建構這六大系統。並使用無人機偵測飛行高度的3D立體影像感測器、Arduino微控制器、燒入自行設計的Arduino C程式，成功發明【曳引機迴轉犁偵測系統】，並裝在大型曳引機，用來偵測迴轉耕耘機翻鬆土壤的深度，同步將該數據立即顯示在駕駛室的儀表板。 目前全球六大品牌大型曳引機，造價超過新台幣400萬元，尚無一款具有本研究自創的迴轉犁自動偵測功能。

本研究首先設計一5公斤級之聚甲基丙烯酸甲酯—氣態氧混合式火箭引擎，搭載軸向注入器(axial injector)進行水平推力測試，控制氧化劑流量，改變燃燒時間，量測氧化劑截面通量與燃料耗蝕率，探討其燃燒特性、推力、比衝值與各項引擎參數，並評估該引擎作為混合式火箭推進系統之可行性。引擎成功研製後，本研究設計兩種渦漩注入器(swirling injector)，幾何渦漩係數(SNg)分別為3、5，將推力目標提升至10公斤，並進行地面推力測試，探討幾何渦漩係數改變對於混合式火箭混和效率與引擎表現之影響。經實驗後證實渦漩注入器能有效提高引擎推力，且引擎推力及燃料耗蝕率會隨幾何渦漩係數提高而上升。未來希望能以本引擎為基礎，將推進系統放大後，將其裝載於小型火箭之上，進行探空及技術驗證之任務。