淡江大學機械與機電工程學系碩士班學位論文
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本論文針對電動輔助自行車以灰模糊理論設計一套智慧型節能控制器，使輔助動力輸出優化，有效利用電池電量，進而達成節能之目的。 研究中控制方式以灰色理論和模糊理論為基礎，藉由感測器將車速、踩踏轉速、踩踏扭力作為輸入參數，控制器首先以灰決策進行運算，建立騎乘模態(例如:上、下坡、平地)，再結合模糊理論，經過計算後，以適當的電壓訊號，送至驅動器，輸出馬達動力。 模擬實驗方式，利用單車訓練平台來模擬道路測試，其結果作為控制參數之依據，最後進行實際道路實驗，以灰模糊控制與扭力控制作為比較，其結果灰模糊控制器續航力增加約33%左右，實驗結果驗證以灰模糊控制器確實達到節能效果。
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本論文利用約束條件從事有限元素接觸分析，並提出兩種分析程序，第一種是使用位移接觸條件以及應力接觸條件，且將應力接觸條件轉換為節點位移的多點約束條件以模擬接觸。第二種則是使用位移接觸條件以及節點力接觸條件，將節點力接觸條件轉換為節點位移的多點約束條件。第一種方法所求得之多點約束條件可輸入套裝軟體進行有限元素接觸分析，而第二種方法可使用子結構技巧進行分析。 本論文發現第一種方法分析時，在跨元素交界處節點會產生過多約束條件，必須刪除一部分接觸條件才能求解，如此造成一些接觸條件未能完全滿足。 以第二種方法分析時，由於使用了子結構消去了物體內部的節點及元素，因此求節點接觸應力過程中只能使用物體邊界上的節點力，無法使用物體內部節點力以估計節點應力。
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本文旨在開發智慧型手機鈔票辨識系統，提供視障者能使用智慧型手機來辨識鈔票，藉此解決視障者對於鈔票辨識不便之處。本文選用當今最普及與流行的Android智慧型手機平台來建構鈔票辨識系統，設計出能夠讓視障者容易操作的介面，以及快速準確的辨識出鈔票的效能，只要按下開始鍵就會進行拍攝及辨識流程，即可讓視障者獲得鈔票辨識結果。 本文選用尺度不變特徵轉換演算法，將智慧型手機拍攝的相片影像，產生特徵點與128維描述向量，與預先建立且已利用尺度不變特徵轉換運算過的鈔票樣本資料庫進行匹配，最後利用語音回饋給視障者，讓視障者能夠很容易地知道鈔票面額，藉此來解決視障者在鈔票辨識上的不便，提升視障者日常生活的便利性。
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本論文研究三種金屬薄殼(金、銀、銅)的聚二甲基矽氧烷微米圓盤，在三種雷射光(671nm、532nm、405nm)照射下產生的光子奈米噴流現象。研究方法分為理論計算和實驗量測兩個部份，在理論計算方面，本論文使用時域有限差分法來模擬不同金屬核殼微米圓盤在不同直徑和不同入射光波照射下，光子奈米噴流的光場分佈和光強度的變化。在核殼微米圓盤製程方面，本論文使用半導體製程和翻模技術先做出核心微米圓盤，再利用真空濺鍍系統將圓盤鍍上金屬薄殼而形成薄殼微米圓盤。在實驗量測方面，本論文自行架設出高靈敏度光學顯微鏡系統來觀察核殼微米圓盤的光子奈米噴流現象，並撰寫電腦程式分析光子奈米噴流現象的各種參數，包括噴流焦距、半高全寬、衰減長度等。經由模擬與實驗結果的互相比較，本論文發現不同的金屬薄殼材料能夠改變微米圓盤產生的光子奈米噴流特性，例如使聚焦效果變好、增加焦距、或增加聚焦強度，未來可應用於高解析度光學顯微鏡中以觀察各種奈米級的目標物。
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馬術復健治療受限於合法馬場較少，且收費較高等不便利性因素影響而不易普及，因此本研究是以馬術復健治療的動作為基礎，設計及製作一部可以同時復健上肢、下肢、腰部肌力及訓練身體平衡之智慧型馬術模擬復健機，使肢體障礙的朋友們可以用更平價、更便利的方式達到馬術治療的成效，以造福患者，減少醫療人力並節省醫療資源。 研究項目包括智慧型馬術模擬復健機之機構設計，使患者乘坐於類似馬鞍的座椅上，雙腳置放於安全踏板中進行踩踏，踩踏的動能會經由齒輪與皮帶的傳導，使座椅能夠如同馬匹行走一般的起伏律動，另外座椅下的搖擺系統將配合患者踩踏頻率產生左右傾斜的往復運動，來模擬馬術治療的動作，使患者上肢、下肢及腹部核心肌肉群能適當運動，並能訓練自身自主平衡。 智慧型馬術模擬復健機設計，首先從手繪零件藍圖著手，再透過電腦輔助繪圖軟體(Pro/Engineer)來建立模型，並將零件尺寸詳細設計、計算及完成設計圖，以利機構設計及製作，再透過模擬軌跡分析，驗證研究結果與設計目標符合，最後再進行實際測試，觀察使用者在智慧型馬術模擬復健機上的復健情形。
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智慧型馬術模擬復健機可同時復健下肢肌肉群、腰部肌力及訓練身體自主平衡，由於比較嚴重的患者可能下肢較無力，導致無法踩動腳踏板，本研究之目的是設計一個智慧型馬術模擬復健機的動力輔助控制系統，來輔助患者可依照自身的踩踏力量，讓AC伺服馬達輸出相對應的動力帶動腳踏板及座椅，並同時達成上半身核心肌群與下肢肌群，達到復健的效果。 本動力輔助控制系統有兩種模式來輔助患者；第一模式為輔助動力模式，利用踩踏輔助裝置，偵測患者踩踏的力量與飛輪轉速輸入至模糊控制器，再利用模糊控制器輸出電壓訊號使AC伺服馬達產生動力帶動腳踏板及座椅，讓患者能夠踩動且同時訓練腹部核心肌群達到復健之目的。第二模式為等速度運動，採取等速運動的方式讓患者被動做復健，可以訓練其肌耐力，達到肌肉有效的收縮運動。最後，模擬實驗方式驗證本控制系統在不同的踩踏力下馬達則以輸出相對應的動力來輔助患者，達到復健之目的。
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本論文是針對熱風循環烤箱設計一套以灰預測結合模糊控制理論的溫度控制系統，因此不需要建立精確的數學模型，只需將烤箱內的溫度資料及灰預測之溫度誤差變化量輸入模糊決策來控制電熱輸出量，進而達到溫度控制目標。研究項目包括腔體機構設計、控制迴路規劃、溫度控制器設計及機電整合設計與製作。 首先腔體機構設計利用工程繪圖軟體(SolidWorks)來建利模型，並挑選合適材料進行製作，控制迴路是使用電腦輔助設計製圖軟體(AutoCAD)將動力及控制線路規劃，並挑選符合電器規範的控制元件進行裝配，溫度控制器則是以可程式控制器(PLC)做為控制核心，並搭配溫度收集模組進行溫度資料收集，最後將上述各部份進行整合達到以灰預測及模糊控制進行腔體溫度控制之目的。
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為了突破繞射極限，先前文獻將單顆微米球放置於量測物表面，配合奈米噴流技術可以看到高分辨率的奈米成像，但因單顆微米球成像的區域太小，所以為了擴大成像區域需要大面積二維微米球陣列，但由於目前沒有可形成完美大面積二維微米球陣列的排列方法。因此本文提出一種新穎的自我組裝方法，成功排列出1cmx1cm單層二維結構，並通過降低排列基板的摩擦力、不同濃度之乙二醇加水的微米球懸浮溶液、不同的揮發溫度及懸浮液微米球濃度來調控6um微米球的排列，實驗結果使用俱潤滑的石墨基板，乙二醇與水的重量濃度為9:1，揮發溫度為100℃及5x〖10〗^(-6)wt%微米球懸浮液時，可以得到最佳的微米球排列及降低雙層微米球排列的機會。
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本研究藉由新穎的模組設計及撕裂引發漣漪結構之技術成功製作出漣漪結構，並提出撕裂引發漣漪結構形成的機制。另外，探討聚苯乙烯材質(聚苯乙烯/甲苯溶液、乳化聚合聚苯乙烯薄膜、聚苯乙烯塑膠粒熱壓成膜)，聚苯乙烯膜厚(3.7 um、2.2 um、1.1 um、0.8um)，不同拉伸速率(1mm/min、10 mm/min、20 mm/min)及不同拉伸應力軸角度差(45°、90°)對漣漪結構之型態及尺寸的影響。從實驗結果可知使用聚苯乙烯塑膠粒之方法可以得到大面積的漣漪結構，其漣漪波長會隨著聚苯乙烯膜厚減小而變小。以及漣漪的破裂面型態會隨著拉伸速率的增加而產生更不具規則的圖案。增加拉伸應力軸之角度差會使得漣漪條紋產生曲率上的變化。
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本研究使用應力拉伸法，先將聚二甲基矽氧烷熱塑性彈性體薄膜夾持固定分別給予10%至80%的拉伸應變後，濺鍍6A鈦鍍層後再給予應力回復，該薄膜表面會產生挫曲並自我組裝形成348nm至553nm特徵波長的漣漪結構，並討論漣漪特徵波長對潤濕性的影響。實驗結果表明漣漪結構的特徵波長會隨著薄膜的拉伸應變增加而減少，並且在應力回復時漣漪差排會隨著漣漪的出現而產生。從共軛焦顯微結構圖中可以發現在次微米波長漣漪結構上的去離子水滴接觸角模型為Wenzel’s model，但是由於漣漪結構表面上的6A鈦鍍層並非完整薄膜而是以不規則長條狀的孤島型態分佈，故在親水/疏水共平面產生的動態氣墊潤濕效應與次微米波長的漣漪結構作用下，俱鈦鍍層漣漪結構的去離子水滴接觸角將隨特徵波長下降而上升。利用翻印製程所製出無鈦鍍層之特徵波長348nm至553nm的漣漪結構，由於其振幅與波長的比例皆小於0.44，故潤濕狀態無法從Wenzel’s model轉換至CB model，因此該次波長的漣漪結構是無法大幅增加去離子水滴的接觸角。