工程學

近年來，作者觀察到餐飲業及飯店業引入自主移動機器人（AMR）提供服務，受到廣泛歡迎。不僅如此，隨著AI的風潮，愈來愈多產業引進機器人補足人力的空缺。就輪式機器人而言，麥克納姆輪具相對優異的機動性和運動靈活性，但傳統麥克納姆輪的行進模式只侷限45度倍數的方向。針對此限制，本研究分析傳統麥克納姆輪的合力方向，通過數學推導和實際控制方式的驗證，確認其18個方向移動的數學式，再利用ESP32－S單晶片的WIFI驅動控制系統，實現並驗證 合力分析結果 接著，進一步 建立 麥克納姆輪的全向 360 度直線移動的數學式， 並且用 PWM 脈波調變，實現全向控制。此外，分析地面材質對車子移動的影響，測試出麥克納姆輪適合的地面材質，針對誤差給出可能的校正方式以達更精密的控制。希望就本研究結果擴展未來的應用範圍及使用價值。

本研究探討聲源的追蹤方法，開發出一輛能自動轉向聲源方向的智慧車。首先，我們先理論推導出聲源方向的演算法，主要是透過兩個麥克風接收聲源訊號的時間延遲差，來求出聲源方向。然而音源訊號有大小聲的問題，我們採用單範互相關函數，能準確估算出兩個麥克風接收聲源訊號的時間延遲差。然後，我們在 ESP32的平台上開發演算法程式，結合麥克風和車體，利用單頻 1kHz 單頻訊號進行參數最佳化調整。從量測結果發現，智慧車能準確的估算出音源方向，並在動態展示影片連接中，智慧車展現快速追蹤音源，並讓輪胎準確的轉向音源方向。

本研究為 111 年度綠色化學創意競賽《熱對流發電裝置之效率研究》之延續性作品，該作品中，我們已得知高度、內外溫度差以及儲氣量對發電效率的影響，因此我們想要進行更深入的研究。 本研究中，有兩個主要的研究方向，分別是管路材質以及風扇數量對熱對流發電裝置之風速影響。本實驗使用AnsysFluent 軟體進行CFD 模擬，在模擬結果中，我們發現鐵管相對於PVC 管，能使流速提高。風扇數量的增加，也會使流速提高，進而推測可使發電效率增加。 我們也希望能開發綠能智慧路燈、模擬導流板對流速的影響以及風扇葉片轉動的效率，讓整個研究更完備。

本研究以電紡絲法製作光動力活性的碳量子點（carbon quantum dots, CQDs）螢光蠶絲，用於光降解環境染劑汙染物與抗菌的應用探討。不同顏色螢光的碳量子點 紅、綠、藍色）的合成是以檸檬酸作為主要碳源，分別參雜尿素與葉綠素用以合成三種螢光的碳量子點。接著將絲素蛋白、聚乙二醇與量子點溶液為原料，以電紡絲法分別製作成藍色、綠色與紅色的螢光蠶絲。螢光光譜儀 PL）與穿透式電子顯微鏡 TEM）結果呈現量子點的光學特性與尺寸呈現預期的量子效應。拉曼光譜則證實電紡絲法之螢光蠶絲具有絲素蛋白、聚乙二醇與量子點的特徵訊號。本研究使用之電紡絲法製備之螢光蠶絲，與我們之前使用蠶寶寶桑葉餵食法生產之螢光蠶絲來比較，電紡絲螢光蠶絲具有更加優異及穩定的光降解環境汙染物效率，未來可用於自清潔、抗菌織物與醫療敷料之應用。

本研究旨在設計基於毫米波雷達的數位物理實驗系統，用於精確量化彈簧簡諧運動。傳統物理實驗易受肉眼觀察與手動測量的誤差影響，本系統利用24GHz毫米波雷達結合自製電路板，進行即時、無接觸的運動測量。透過設計電路板、撰寫韌體訊號轉換程式，並進行數位數據分析，成功開發了靈敏的毫米波雷達系統。我們利用彈簧簡諧運動實驗驗證了該系統，觀察不同質量砝碼對彈簧運動頻率的影響。實驗結果顯示，考慮彈簧質量後，測量數據與理論結果的均方根誤差從0.62Hz降低至0.35Hz，顯示出系統的高度精確性及穩定性。本研究成功解決了傳統實驗中的量測誤差問題，以毫米波雷達技術實現了精確觀測。開源設計有助於推廣至學校的物理實驗室，為學生提供先進的實驗工具與數據分析經驗。這展示了毫米波雷達在物理實驗中的應用潛力，並為未來教學實驗提供了高效、低成本的解決方案。

An actuator [7,22,28,29] is a motion control mechanism. Depending on the type of actuator, it can convert one type of energy (e.g. chemical, electromagnetic, thermal) into mechanical energy. The field that laid the foundations for the realization of actuators is the field of electromechanics, whose evolution was common with that of actuators. Thus, a periodization of the electromechanics paradigm includes 3 major stages [7,6,25,28,29]: I.1830-1950 Old electromechanics. It is the period when the development of electric cars is significant, which imposed the appearance of classical or primary electromechanical drives. It was a generous nineteenth century, dominated by the scientific results of the triumvirate: Michel Faraday (initiator of fundamental empirical experiments in the history of electricity; the law of induction, of the principle of electric motor, of the magnetic circuit, initiator of electro-chemistry), James Clerk Maxwell, (the genius theorist who put into mathematical form the equations of electric and magnetic fields, as well as the connection between them), and Werner Siemens (engineer and capitalist genius manager who managed to exploit and validate the relationship research-technology-economic development), triumvirate that can be disputed in the sense that other scientists also made outstanding contributions to the history of electricity: Edison, Ampere, Ohm (to name but a few who do not exhaust a significant list). Industrial production of electric machines also appeared and the first signs that will announce the emergence of electromechanical actuators as a basis for military applications. II.1950-1970, Traditional electromechanics, in which electrical power drives appear, a theoretical and experimental development on the emergence of new material and electromechanical principles. Much military research (such as missile control or ship and torpedo control) influences and produces the transfer of applications in ordinary life, including the actuator subfield. III. 1970-2020, Avant-garde electromechanics, representing according to Thomas Kuhn's theory, a paradigm forcing [30]. It is worth noting the contributions of the new scientific revolution. - Specific technologies of miniaturization, by material deposition. - Elastomeric polymeric materials with the help of which it was possible to make electrostrictive actuators, - Very special means of investigation, mainly the development of microscopy, - Gradient of applications in the field of medical engineering, with outstanding contributions both in investigation and microsurgery, applications of actuators in biological micropumps, etc. [25,27,28,29].

廢棄香灰處理不易且對環境具危害經定性分析知有 47.74% 鹼性物質 CaO。本研究以廢棄香灰製成屋瓦及地磚，探討與酸雨酸鹼中和之可行性，經歷一年多且進行多次屋瓦逕流及浸泡酸雨實驗，觀察到香灰試片與酸雨中和效率和內含香灰比例呈現正相關，結果顯示摻入5％~20%香灰所製成的屋瓦的酸鹼中和能力皆適合臺灣環境使用且經一年放置於自然環境實驗仍具有良好的酸雨中和能力；若欲同時具有酸雨酸鹼中和與碳捕捉能力，則以含 10%~20%香灰為佳。摻入超過 20%香灰製品則降低陶製品之黏性導致無法成型。香灰製品相較於傳統屋瓦有製程價格低、高耐用性和酸鹼中和效率高等特性，可作為屋瓦材料或地磚的新發展。製作地磚部分因水泥會包覆香灰陶粒，因此採孔洞較大的陶瓷摻雜香灰進行 3D 列印，可快速製作不同環境應用之地磚，亦可同時具有碳捕捉與酸雨酸鹼中和之功效。

全球約有9千萬的兒童是視障者，他們的學習依賴著點字器材。點字書難以傳達3D (三維)圖形的概念，讓他們在理解3D圖形有許多挑戰，而點字書過長的文字描述加大了他們與正常同儕之間的差距。本研究旨在開發一個學習輔助平臺，同時強化視障者的觸覺認知和文字圖形理解能力。 在強化觸覺認知方面，開發之系統能將傳統的圖片，利用影像轉3D之人工智慧建模(Image-to-3D AI model)技術，轉換圖片轉為3D，呈現在開發的擴增實境顯示器上，讓視障者能夠親身透過觸摸立體顯示器之3D模型，瞭解圖片表達的空間結構。在文字優化方面，利用微調大型語言模型與搜索式強化生成等方法，優化視障者閱讀之內容。系統開發過程中，二位視障者進行體驗，持續以修正系統設計的便利性、友善性與有效性。 本研究成果為視障者帶來新式個人化的學習輔助工具，增強視障者對立體圖形學習能力與文字理解。

本研究探討臺灣常見的鋼筋華廈、鋼筋及鋼骨大樓，透過於地下室外牆與連續壁間填入非牛頓流體、牛頓流體及輕黏土，比較建物受震時加速度，發現地下結構中設置非牛頓流體減震裝置較牛頓流體、輕黏土更減震。而模擬器搖晃20-50秒時，非牛頓流體能顯著的減震，超過50秒後，非牛頓流體可能因沉澱而減震效果下降；在100秒後，無減震裝置的建築加速度上升，非牛頓流體再次出現明顯的減震效果；不同重心的建築質量分布導致不同的擴溶現象，使減震效果發生變化；較高的建物因力臂較長，重心高時產生較大的加速度。接著觀察光穿透吉利丁凍的偏折情形，發現受力面與地震方向垂直時，牆面受力明顯；若受力面和搖晃方向不垂直，柱的部分受力大，且觀察到力量有轉移的現象。最後，為建築設計超聲波測距模組，即時監測建築下陷或傾斜情形，以利即時修繕及重建。

離岸流是海灘安全的重大隱患，台灣有30處海岸經衛星拍攝到離岸流。其發生時間和地點不定，且會迅速將人帶離岸邊，最遠約100公尺。民眾常因掙扎而體力不支，導致溺斃。為減少此類事故，本研究開發了一套離岸流偵測預警系統，構建出準確度超過95%的辨識模型。 因台灣無離岸流圖庫，本研究除國外圖庫，也加入台灣GoOcean等平台的即時影像，以貼合台灣實際狀況。經影像前處理後，共約四萬張圖片和五十部影片用於訓練YOLO v8模型。當偵測到離岸流，即時透過Discord發送警報至救難中心。我們也加入人形辨識功能，若系統同時偵測到人與離岸流，則加強警戒等級，從而提升救援效率。 完成離岸流辨識系統後，我們著手開發預警功能。將辨識模型應用於各地監視器，蒐集更多離岸流資料，再先後使用YOLO v8和Transformer提取生成特徵，預測其發生，以達成預警的功能。