工程學

This paper describes a power-profile-based approach to CanSat picosatellite energy usage estimation. We measured the power profile of individual CanSat components on a test bench. The collected data was used to create a power consumption model for a simple flight control algorithm. The power consumption model was implemented in Python programming language and was used to simulate the CanSat flight. The simulation results were compared with the measured power profile of a fully integrated CanSat running the same flight control algorithm. The model showed an error of 2.2% and proved to be suitable for use in battery capacity optimization.

本研究利用波浪撞擊架設於水面的浮筒來擷取波浪能，並連結水面上方的能量傳遞裝置，將能量傳遞至發電機轉換成電能。在能量傳遞裝置上，以錐齒輪組取代前一代過於複雜機械結構的設計，以期減少能量在傳遞過程中的耗損。同時也研究加速機與擬飛輪裝置的適當配置，以增加能量擷取轉換的效率與穩定性。 此外，也運用 NODASS海洋大數據之平台，分析台灣東北海沿岸之波浪情況。並且利用 Solidworks、AnsysWorkbench等數值模擬軟體，模擬機構下水之情形，分析並統整出本機構下水之最佳條件。 後續將結合 NODASS海洋大數據對東北角海域的分析結果，並利用與數值模擬計算，來優化本研究機構的設計。期待新的優化設計，能在平面水波槽實驗中，得到 15 %以上的平均能量轉換效率。

桌球機器人技術長期以來一直受到技術和成本挑戰的制約，限制 了其廣泛應用。深度學習和自動化技術的發展提供了新機會，特別是 長短時記憶（LSTM）模型的應用，可有效強化桌球軌跡時域資訊預測結果，並同時減少硬件要求，提高成本效益。 此研究強調軟體創新，透過程式控制與機器視覺，達到多目標辨識與硬體協作之功用，同時使用易得之零部件構建硬體，進而降低成本。不僅如此，本研究亦克服多個技術挑戰，包括相機校正、空間定位、乒乓球追蹤、模型訓練、機器人控制等相關議題，並在最後完成建造低成本桌球協作機器人，從而達到技術突破與實務應用之可行性， 為機器人技術在娛樂、體育等領域帶來新發展潛能。總結而言，本研究透過深度學習和自動化技術之應用，為該領域帶來學術和實際創新價值，開創未來之嶄新發展可行性，並提供實務應用創新展現。

本研究主要目的為改變風力渦輪機的結構，將原始的單層葉片設計改為雙層葉片，當風流過第一層葉片時將產生尾流效應，使葉片後氣流產生偏轉，若將第二層葉片更具此氣流偏轉區域調整，將能有效的提升發電效率。根據實驗結果顯示，葉片後的尾流造成氣流偏轉的角度約為 15 度，因此當渦輪機的兩層葉片位於理論最高的相位夾角時，應再減去 15 度的尾流偏轉角，該夾角才為最大的發電效率配置，基於此結果所設計的渦輪機，儘管與單層葉片渦輪機具有相同的葉片數量，卻能提升發電效率約 40%，同時相關文獻指出，葉片的成本約佔整體發電機總成本之 14%，因此透過使用本研究之作法，預估可降低約 18%的成本，整體而言，本研究之設計不僅能提高風能發電效率，同時將有效的減少成本，未來具高度前瞻性。

本研究介紹一種創新的氣體感測器技術，利用天然生物性材料蘋果果膠 生物模板，結合水熱法製備氧化鋅奈米結構。此技術的目標是提升感測器對 工業性氣體的響應能力，使其成為出色的感測材料選擇，同時克服現有感測 器技術改性技術所遇到的技術挑戰。經過添加蘋果果膠修飾並進行電性量測 的 ZnO 分析結果表明，此新型氣體感測器在多個關鍵性能方面優於未經修飾的純 ZnO 材料。它表現出對 NO2 更好的響應值恢復曲線、高靈敏度、元件的優良重複性和可逆性。特別在低濃度(ppb)的 NO2 存在下，這種感測器仍然能表現出卓越的性能，這對於市場上通常用來測量較高濃度(ppm)氣體 的感測器具有巨大的優勢。此外，這種感測器還展現出對 NO2 的優異選擇性，這在日常應用中具有極大的重要性，特別是在環境監測方面，能夠準確 地監測大氣中的污染物，以及工廠排放的廢氣，有助於確保人民的空氣品質。

隨著大數據與人工智慧的發展，新藥的研發周期大幅縮短，模擬體內微環境的體外細胞培養平台能降低動物試驗成本，滿足快速提供新藥檢測資訊的需求。本實驗開發一種以膠原蛋白衍生物建構的支架型三維細胞培養平台，以貼近體內環境為目標。我們以甲基丙烯酸酐化明膠(Gelatin Methacryloyl, GelMA)的電紡絲奈米級纖維製作支架，藉由不同紫外光照時間，調整支架軟硬度，觀察 NIH3T3 培養於支架上的細胞形態變化。材料拉伸試驗顯示在照光3分鐘(光能量2.88焦耳) 和照光 25 分鐘(光能量 23.96 焦耳)條件下，分別可得到楊氏模量 293kPa 及 1035 kPa，能在硬度上近似人體血管和皮膚。

在真菌釀造過程中除了釀出需要的酒精、醋、醬油，味增，釀造後都會產生廢料：酒糟或酒粕改良性質後測試有作為木質黏合劑的潛力。我們選出 6 種菌種，透過破碎、離心、鹼裂解、酸中和與離心濃縮做出蛋白質膠，小量黏合能力測試結果選最佳的紅麴蛋白質與米麴蛋白質。參照 ASTM 標準壓縮負荷與拉力負荷法。 1.壓縮負荷法結果顯示紅麴蛋白膠抗剪強度為 156.1kgf，米麴蛋白膠抗剪強度為 51.3kgf，為對照組 82.2%與 27.0%。 2.拉力負荷法結果顯示紅麴蛋白膠抗剪強度為 88.1kgf，米麴蛋白膠抗剪強度為 40.2kgf，為對照組 195.1%與 89.0%。 實驗結果顯示紅麴蛋白膠在壓縮負荷法強度接近對照組，拉力負荷法強度顯優於對照組，在作為木材黏合劑選擇上提供一種天然且無毒的選擇。

Titanium dioxide TiO2 is a semiconductor, that has great chemical and physical properties, such as remarkable resistance against corrosion, chemical stability, and it’s a non-toxic material. Due to these properties, it rises as an excellent candidate for a wide range of different applications, such as being a popular material for solar cells, paints, cosmetics, energy storge devices, and water splitting. For photoelectrochemical water splitting to generate Hydrogen, a large surface area is essential, to be maximized to enhance photocatalytic redox processes and hence improve overall efficiency. Therefore, different methods have been utilized to fabricate TiO2 nanotubular structure. However, they either encounter a difficult process because of a long synthesis time or the need of expensive precursors. In our work, we demonstrated a study of enhancing 1 D TiO2 film to perform as a bifunctional catalyst (works as cathode and anode). As it is known that TiO2 is kinetically hampered as cathode for producing hydrogen from water, this is due to sluggish electron transfer at the interface between TiO2 and water and the conduction band of the TiO2, which is more negative than H+/H2. To tackle this problem, TiO2 film should be modified. In this work, we modified the TiO2 as bifunctional by investigating different parameters in detail, like the anodic oxidation solution content, anodic oxidation time, and the role of the polyethylene glycol chain. Electrochemical characterization and SEM, and XPS were utilized to prevent the nanotubes structure and to confirm the chemical bonding as well as investigating the physical properties such as resistance and electron kinetic mobility.

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。

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。