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開發一具有即時預視功能之混合型NC碼插補器

由於傳統的CNC 工具機只提供直線以及圓弧插補器，CAM 系統必須產生許多微小的直線及圓弧線段來逼近工件幾何外型，這種近似方法將會產生進給率變動太大、加速度不連續以及加工程式傳輸量太大等問題，在高速加工情況下，這些問題將會大幅降低工件的加工精度。 為了達到高速加工的需求，因此，本論文的目的是在PC-Based 開放式架構下，搭配即時多工作業系統(RTX)的各項功能及插補技術為核心，針對傳統的混合型G 碼(包含G00、G01、G02/G03、G06.2)開發一具有即時預視功能之混合型NC 碼插補器之功能。 首先，此混合型NC 碼插補演算法可事先預視200 個G01 短線段及G02/G03 圓弧線段，一方面可以由G01 連續短線段擬合成NURBS 曲線，另一方面可以將G01 和G02/03 線段混合使用。接著將預讀的線段產生出一平滑且具有加減速連續的速度命令及位置命令；該演算法同時可以偵測到NURBS 曲線和混合線段中的尖銳轉角，並藉由降低尖銳轉角處的加工速度來提升加工精度。 最後，將本論文所提出的方法以MATLAB 模擬其結果，並利用自行研發之PC-Based 控制器在三軸雕刻機進行實驗以驗證其演算法之可行性。

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齒輪對狀態監測與分析

由於齒輪加工情形複雜，製造與裝配誤差在所難免，這些誤差皆會影響高轉速下齒輪的振動情形，但產生振動因素太多，僅由最終之振動情形找出誤差成因卻有一定的難度。 本文主要以齒輪對為研究對象，利用線上齒輪嚙合振動檢測系統。以傅利葉頻譜分析擷取訊號特徵，由於齒輪嚙合時，其嚙合頻與其倍頻之間、嚙合頻與其邊頻之間、嚙合頻倍頻與其邊頻之間有一定之關連性，所以可應用頻譜分析於齒輪振動檢測技術上；設定齒輪對運轉時不同狀況的模擬，提取振動訊號進行判斷，觀察在不同條件下齒輪對運轉之情形，如齒數不同時對背隙的變化、不同齒數之齒輪增加小鐵屑的變化、不同齒數齒面上增加小質量的變化或具偏擺，歸納實驗所得到的結果並進行討論，以了解各種製造及組裝誤差之成因。

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具混合多階換流器之市電併聯設計

本文提出混合多階換流器以3個不同直流鏈電流換流器利用串聯方式產生13階的電壓階層，以降低輸出電壓和電流失真及功率晶體的電壓應力與切換速度，進而減少電磁干擾(EMI, Electro Magnetic Interference)對負載輸出時所產生正弦波的干擾。 所提出之混合多階換流器於獨立型系統可有效降低因負載變動、整流性負載、相位控制負載所造成的失真；應用於市電併聯時可減少輸出電流漣波，產生低諧波失真之正弦電流輸出。

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平面齒輪之非接觸式檢驗

在市面上一般常用的齒輪檢測大多是以接觸的方式為之，而高精度的齒輪則需依賴昂貴的齒輪量測儀量測，對於小尺寸齒輪及非圓形齒輪的量測則還在開發階段尚未成熟，因此，本專題研究旨在開發利用影像處理技術，對平面齒輪中之正齒輪及非圓形齒輪進行精度檢測。目前影像量測儀的功能，大多是以點、線、圓、弧來測量待測元件，因此，應用於齒輪的量測上只能求出齒頂及齒根圓。由於齒輪的齒形為一複雜曲線，現有的影像量測儀無法測量出齒輪的重要尺寸及齒形精度，特別是小尺寸齒輪及非圓形齒輪的量測。因此，本專題研究開發影像處理應用於正齒輪與非圓形齒輪的量測技術，在正齒輪部份，針對正齒輪的外型輪廓進行特徵的擷取與計算，以量測出齒輪的外徑、根徑、齒厚…等基本參數，並求出齒形精度、節距誤差…等各項重要精度指標，為了驗證本研究所開發之系統，使用接觸式量測並取其量測參數與本研究所開發之系統作誤差比較。在非圓形齒輪部分，利用像素點搜尋法來量測出齒厚、節距、齒高…等基本參數。 本專題研究所開發之量測系統亦結合了市售2.5D量測儀器，並應用到微小齒輪的量測。本專題研究提供一可靠的齒輪量測方式，更可解決以往無法量測小尺寸正齒輪及非圓形齒輪製造精度之課題，成果亦可應用於其他型式的平面齒輪。

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摺疊式自行車摺疊機構之創新設計與雛型開發

摺疊自行車與傳統自行車最大的差異，在於前者多了一個摺疊功能。摺疊功能使騎乘者在不騎乘時可把車身摺合收藏，同時具有體積小、重量輕之優點，若搭配專用之收納背包還可將自行車帶上公車、捷運，可成為區間轉乘工具，十分便利。摺疊式自行車的摺疊機構之設計是否良好，影響了摺疊自行車的摺疊速度、舒適性以及安全性。本文針對這些需求設計出具摺疊快速且安全性高的摺疊自行車，將可作為摺疊自行車設計參考之依據。 本研究之目地在於創新設計出具有摺疊快速、安全且剛性高的摺疊自行車。本文提出一套系統化的設計程序，根據設計程序設計具高剛性的快速摺疊自行車。首先由美國及中華民國專利資料庫，搜集有關摺疊自行車之專利，並詳細研究分析功能以及機構特性，接著依據機構創新設計方法，合成出26個摺疊機構之設計構想(包括3個縱向摺疊和23個橫向摺疊)，最後根據工程設計繪製出摺疊自行車，並將構想實體化藉以驗證整個設計理論。

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雙功能橢圓踏步機之研究與概念設計

近年來，由於經濟快速的成長，現代人的生活變得忙碌，加上不當的飲食習慣，導致人們變得肥胖且慢性疾病纏身，於是人們開始重視個人保健與休閒，進而帶動室內健身器材的崛起，其中橢圓機乃是模擬人行走的健身器材，其運動軌跡為水平橢圓；踏步機則為模擬人上下樓梯的健身器材，其運動軌跡為圓弧或垂直橢圓；兩者均為廣受歡迎的室內健身器材。本文探討雙功能橢圓踏步機之概念設計，首先收集相關學術期刊、論文和專利等相關文獻資料，依據其功能與機構類型來加以分類，並探討其優缺點、差異性、以及對使用者所產生的影響；接著，根據機構創新設計方法，合成出二個自由度五桿機構2個可行構想，二個自由度七桿機構42個可行構想；最後，針對合成出的設計構想，以奧斯本檢核表法所列之方法，進行桿件位置配置及運動軌跡模擬，共得到11型雙功能橢圓踏步機。

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足型機器人之系統化創新設計與製作

智慧型機器人是21世紀先進國家優先發展的新科技產業，目前全球服務型機器人市場逐漸成形，具有家庭服務概念的機器人產業已開始將資源投入發展，隨著家庭生活陪伴與看護需求提升，機器人可扮演居家看護與親人互動的角色，提供家庭安全、醫療陪伴等服務。現階段機器人的技術應用，大都以輪式機器人為發展主軸，但由於足型機器人可於非平坦地形進行服務工作，因此足型機器人將成為機器人技術發展方向。 為了設計與製作家用伴侶之足型機器人，本論文應用TRIZ (Theory of Inventive Problem Solving) 創新理論與工具，產生足型機器人的一系列創新方案。首先，本研究分析問題展開陳述，並藉由TRIZ理論的矛盾矩陣，作為足型機器人系統化創新設計的依據。應用原始機構雙足機器人(Robovie-X)，重新組合製作四足機器人，並改良四足機器人創新方案，使其動作模式具避障、巡視功能。理想化設計部分，經由最終理想解以及應用科學效應及現象，使其動作模式具監視、遠端控制與追蹤等功能。物質-場部分，藉著物質-場模型與76個標準解，解決電源無法持續供應，導致電力不足的解題方案。本研究探討足型機器人的一系列創新方案，並利用矛盾矩陣與理想化之設計方案，以驗證其實用性。研究成果有助於提升足型機器人的功能，使其動作模式具跟隨、避障、上階梯及遠端監控功能。

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二維封閉空間內流體受傾斜角度、長寬比與萊利數影響之自然對流熱傳研究

中文摘要 本文目的是針對二維封閉矩形空間中，研究不同流體受不同長寬比之幾何形狀、不同擺放角度及不同莱利數Ra影響下之自然對流熱傳現象。本文以數值模擬方法來分析矩形空間中之二維穩態流場現象，並與實驗結果做一比較。數值分析所使用之理論模型為左、右壁分別為高溫壁及低溫壁，其餘之壁面皆設為絕熱壁，且理論模型中，分別將空氣、純水、混合流體(水及乙二醇)作為工作流體，來探討受到長寬比、傾斜角度及萊利數Ra等效應影響時溫度場及流場變化及自然對流熱傳Nu值變化。數值模擬所考慮之參數範圍為：萊利數Ra=103~106；普朗特數Pr=0.71, 5.83, 62.1(分別為空氣、純水、混合流體)；長寬比Ar=2, 4, 8；傾斜角度0°~360°。實驗量測方面則考慮有限溫差下，改變旋轉角度(0°, 10°)和不同的長寬比(Ar=2, 4)，以及不同流體(純水、混合流體)時之自然對流現象，並以雷射觀察流體之流場分佈。由研究結果顯示，不同流體之平均紐賽數均隨著萊利數的增加而上升；而在相同萊利數的情況下，隨著長寬比的增加平均紐賽數降低。

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熱室壓鑄蜂巢式散熱結構自然對流熱傳之研究

本研究以熱室壓鑄製程來製造一創新之蜂巢式散熱結構，並針對萊利數Ra在於5×10^5到1.3×10^6之間，將散熱結構分別以0、45、90度等不同擺放角度之條件下，以實驗量測的方式探討紐塞爾數Nu的變化情形，並且以紅外線熱像儀拍攝此散熱結構的溫度場分佈情形，以觀察其在蜂巢結構中不同方向的傳導路徑之影響。最後，以實際量測的方式，探討壓鑄製程對於熱傳導係數K值之影響。 由研究結果顯示，壓鑄製程的蜂巢式散熱結構具有極佳之成型性，因製程所降低之熱傳導係數K值約在70%範圍。利用縮短散熱結構高度以改善煙囪效應之研究結果顯示，約可提高Nu值約50%大小。散熱結構在三種角度變化(0,45,90度)中，以90度所降低之Nu值最大，約在2.5%至5%範圍。由本文之研究結果得知，未來若能以鋁合金取代鋅合金壓鑄製程，將可以滿足LED對散熱問題之迫切需求及符合製作複雜LED燈具形狀之目標。

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液靜壓傳動變速系統控制

本研究的目的在研製一套新型「液靜壓傳動變速系統」及建立其換檔控制策略。「液靜壓傳動變速系統」以一套液靜壓系統(含一對可變排量雙向液壓泵/液壓馬達及蓄壓器)和一個二自由度五桿行星齒輪組耦合形成一新型傳動系統來取代傳統之無段變速器(Continuously Variable Transmission, CVT)，以達成最佳之能源效率。由於液靜壓系統可快速且有效的回收大部份煞車應消耗能量，且於下次起動時協助動力馬達來加速車輛起動，與傳統變速系統相比，液靜壓傳動變速系統具有耗能低、加速性能佳、煞車保養減少、及電瓶壽險長等優點。 本研究，首先分析及評估液靜壓傳動系統之運轉方式及控制策略。並配合系統需求，設計、製作液靜壓傳動變速控制系統之測試平台，以進行驅動馬達及液靜壓傳動系統等次系統的性能測試與整體性能分析。在控制策略方面，本文提出一種以基因演算法為基礎的適應性類神經滑動模式控制器(GANSMC)，能以最有效率的方式找出最適合之適應控制参數，使變速系統能依據最佳耗能效率曲線，穩定且有效的進行換檔動作。實驗結果，與傳統PI控制比較，此適應控制系統有較佳的穩定性及強健性，可使換檔動作更平順穩定。