工程學

本研究實現一個真空中操作的小型磁浮軸承飛輪儲能系統，並探討其特性。為了延長能量保持時間、提高效率，我們分析了導致旋轉動能損失的因素。在自然減速測試中，於大氣環境操作的飛輪其阻力力矩隨轉速呈二次方增加；在真空環境中，阻力力矩隨著轉速的增加緩慢，約為線性關係。我們並發現馬達與發電機組導線中的渦電流損耗是真空中飛輪減速的主要因素。以多芯線圈取代單芯線圈後，待機時間延長為3 倍，自然減速至停止的時間在 8 小時以上，可以持續20分鐘供電1.3瓦。這項研究的結果可應用在電網中儲存能量的全尺寸飛輪。

單晶矽被認為是製造太陽能電池的最佳材料，因為它在地球上儲量豐富且具有優異的光電性能，但其大量的應用受限於其成本和轉換效率。 單晶矽太陽能電池通常通過將單晶矽晶柱切割成350到450微米的切片來製造。現有的技術方法無法將其縮小到更小的規模，因此其發展面臨著開發複雜製造工藝和高單晶矽片生產成本的障礙。近來，在便宜玻璃基板上製備的薄膜太陽能電池成為重要的發展方向，可以減少矽層厚度來降低成本和材料消耗，同時可以有效減少載流子的複合，進一步能夠提高轉換效率。 本研究成功通過電漿輔助化學氣相沉積在玻璃基板上生長出非晶鍺薄膜，並利用雷射退火將非晶鍺薄膜轉化為多晶鍺薄膜，接著將進一步發展控制退火過程溫度的時間空間演化，以進一步做出高品質單晶鍺與矽薄膜，並應用在超薄膜太陽能電池上

在2021年4月2日台鐵太魯閣號在清水隧道行駛到轉彎口與滑落邊坡的工程車碰撞，造成火車出軌，衝入隧道中擦撞到隧道壁，造成49人死亡和247人輕重傷!當我們看到這則新聞時，心裡充滿驚訝與心疼!為了改善這問題，我們開始討論和查資料，發現台鐵在107年12月有一個「邊坡全生命監測系統」計畫，運用AI影像辨識技術，台鐵的規格是95%以上準確率，但因為辨識準確度不夠高，所以延宕到現在仍未完成。 我們設計AI鐵道辨識異物入侵系統，藉由攝影機將鐵道周遭影像傳至台鐵行控中心，運用AI深度學習技術辨識入侵鐵道的異物，從而準確判斷，讓火車駕駛員能提前預警，達到保障人車安全的目的。本研究並建立一套科學系統的方法來訓練視覺辨識模型，從而提高準確率，目前最高的準確率是97%!

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

本研究藉由孔洞抽氣控制氣流邊界層，影響尾部渦流以達到減阻效果。研究主要探討的變因有:孔洞大小、抽氣速率，進而發想抽吸設計是否可運用在旋轉圓柱上。實驗與之前不同的是為抽氣孔洞加裝導管，以及創新的實驗旋轉裝置。實驗結果顯示，透過延緩邊界層分離可以有效控制阻力，在雷諾數15000時，可減阻。抽氣速率達22m/s，減阻最大值達23%。此實驗想法可有效達到減阻效果，並且可以使旋轉葉片減少旋轉阻力，在電壓6V時，轉速提升11%。未來期望能應用在風力發電機葉片上，減少旋轉風阻，提升發電效率。

本作品自行開發組立氣體輔助彈性氣膜球實驗系統，並研製可調控之類複眼陣列結構母模具系列實驗設備，藉以複製出類昆蟲複眼之陣列微結構，同時複合石墨烯(graphene)並將其裝設於太陽能板上進行系統化實驗，探討類昆蟲複眼之陣列微結構對太陽能板發電效率之影響。實驗結果顯示，類複眼陣列透鏡結構，其單一特徵形狀愈小、密度愈高(週期愈小)，其發電效率愈佳，本實驗條件下，發電效率最高可提升達7.86%，此外，本研究在光捕捉上再為仿生類透鏡穿上自然界的類透明外衣複合石墨烯情況下，其發電效率更佳，透鏡面噴塗石墨烯複合薄層1μm厚度，發電效率短時間提升最佳為14.21%，但隨著光照時間的增加(24小時)後，發電效率提升最佳為12.45%，本研究同時增能探討調控菲涅爾透鏡(Fresnells)聚焦方式，並獲得經最佳聚焦位置的獲得，將有助於對太陽能板發電效率提升。

網路上已經有很多人在做遠端的魚缸環境監控，但監控好環境條件，魚也不一定過得好，本實驗則是導入魚活動的參數，直接分析魚的活動力，以最直接的方式去觀測小丑魚的舒適程度。 本實驗研究目的為利用Arduino監測系統，監測裝置，並應用Blynk程式繪製環境數值趨勢變化圖。 本實驗的監控變因分為四個：水溫、pH值、水濁度，利用Blynk程式建立起一個能長時間即時監控及紀錄的系統，並建立起警示系統作為提醒裝置。 本實驗更進一步的結合Pixy Cam的監控系統，改變溫度及光照週期，並結合Raspberry pi的數據處理功能，自動處理龐大的數據，探討此兩變因對小丑魚活動力的影響。 此實驗是個發想，自動追蹤紀錄並處理大數據，此方法在未來可用來延伸研究養殖小丑魚的各種行為模式。

我們設計了一款透過壓電片與摩擦片收集資料的智慧鞋，壓電片嵌入在鞋底，摩擦片安裝在前腳掌，兩者並聯。當人行走時，感測器會被擠壓變形，藉由DAQ（數據採集）收集感測器的電壓輸出，可顯示出正常步行、快走、慢跑和漫步等活動的訊息，利用時變電壓形式的輸出數據，與能夠識別時域信號的CNN深度學習（卷積神經網絡）進行不同類型步態辨識。 實驗結果顯示此方法可以辨檢測這四種步態，其辨識率高達95%。訓練好的CNN可同時辨識個人身份與步態。結果顯示，識別快走時辨識率極高，識別正常步行和漫步時辨識率為90%，識別慢跑時辨識率僅達49%。因此，我們未來預計將提高同時辨識不同受試者與不同步態之辨識率，並透過壓電能量擷取器為藍牙模組供電。

人們每天依靠著車輛往來各地，在帶來各種便利的同時，卻也伴隨著各種安全隱憂。本研究想要預防因駕駛轉向過於劇烈所導致的車輛翻覆行為，因此設計自動控制系統以避免車輛因轉向過於劇烈所導致的車輛翻覆行為。本研究利用車輛模型模擬轉向時車輛側向加速度的變化，根據模擬結果設計控制策略。控制目標為希望能降低車輛轉向時的側向加速度，進而避免翻車。控制策略分為門檻式控制策略與連續控制策略。控制系統輸入訊號為車輛側向加速度，而輸出訊號為車輛左右兩後輪馬達的扭矩訊號。控制系統只需要偵測車輛的側向加速度即可推得車輛轉向的時間點，並在車輛有較高可能翻覆時，根據控制策略予以車輛馬達扭矩輸出訊號的限制，避免轉向時側向加速度過高導致翻車。