淡江大學機械與機電工程學系碩士班學位論文
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青光眼為一種會造成視神經損害的疾病，當青光眼嚴重時甚至會導致患者永久性的失明，隅角開放型青光眼是目前國人最常見的一種青光眼，其因小樑網的異常導致房水排出不易，進而導致眼球後房的壓力堆積，並且對於視神經盤造成壓迫，最終導致視神經受損。 本研究使用有限元分析軟體ANSYS模擬隅角開放型青光眼發病時眼球前房內房水的流動狀況。當了解到眼球前端壓力時，進而觀察壓力經由眼球組織到視神經盤處時其壓力的分佈狀況。 本研究將所有分析分為四個部分，其分別為眼球前後房房水壓力模擬分析、玻璃體及視神經盤模擬分析、年齡對視神經盤應力之影響分析以及眼壓對視神經盤應力之影響分析，將針對每個部分進行探討，透過結果顯示出當眼球前後房產生壓力堆積時，會透過傳遞的方式，傳遞至視神經盤處，進而對視神經盤造成壓迫，最終導致視神經組織壞死，此結果能夠提供在往後分析隅角開放型青光眼時，有一個具有參考價值的數值模擬數據。
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隅角閉鎖型青光眼對眼球視神經篩板造成傷害是本文主要的研究重點，由於房水排出受阻導致前房眼壓異常升高，青光眼在眼內產生的壓力具有傳遞的情形，導致視神經受到壓迫而產生視野缺損。因此本研究設計完整的眼球模型，並藉由隅角閉鎖型青光眼的生成與發病機制進行模擬與分析。分析結果得到的前房壓力值，符合隅角閉鎖型青光眼臨床壓力值範圍，而從眼球內部的應力分布現象來看，最大應力集中在鞏膜後端與篩板處。本研究針對不同情況的患者進行探討，發現組織楊氏係數相同，但眼壓越高的人，視神經篩板處應力集中現象越明顯。而眼壓值一樣，組織楊氏係數較高的人，抗壓迫能力最好，組織楊氏係數較低的人，產生較高的應變值，在篩板處造成極大的位移量。本研究模擬隅角閉鎖型青光眼之分析結果，給予患者對自身病情更加瞭解，也提供往後相關研究一個重要的依據。
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現今能提供自主移動之智能體(Intelligent Agent)以幫助人類維持社會功能者，其技術日益完善，然從社會學角度檢驗此一個智能體之發展，闡述其間之聯結尚付諸闕如。本研究以社會學之觀點提出了社會中互動需求與機器人導航之關聯性，再擴大社會需求面之討論，就其功能學派找到一個立論基礎，定義出人-機器人或機器人-機器人互動的方式與種類。從人類的服務需求，關聯到互動之不同、關聯到機器人之行為及如何提供服務，再關聯到機器人導航之議題，最後關聯到其核心的動態路徑規則。本研究假設安養院為社會環境之案例，說明年長者在安養院之中確實可將機器人導入提供照護與互動之服務，藉以回顧證明人機互動與路徑規劃系統之間的關聯性。
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封閉容器自由液面問題，在業界廣泛被使用，一直以來都是國際上探討研究的課題之一。自由液面晃動是一種複雜、非線性問題。而非滿載液體罐式汽車的行進方向穩定極限比運載剛性貨物的貨車穩定極限低，是由於行進間啟動或剎車，會造成液體受慣性力作用產生大幅晃動，使罐式汽車負荷重心隨之變化，而影響其穩定性。 本文假設罐體剛性足夠大，而不考慮罐體的彈性變型，利用VOF數值方法去模擬罐式汽車剎車時，罐體自由液面晃動時的動態模擬，並在此基礎上進行罐體自由液面液體晃動和抑制的研究。透過模擬比較有無防波板之差異，改變防波板與隔板對於液體晃動的影響，非等減速剎車的改變對於液體晃動的影響。 本文研究結果顯示，設置防波板對於抑制液體晃動效果明顯，防波板和隔板的改變對液體晃動的影響小於慣性力的變化，非等減速剎車對於罐體壁受力大小與反應時間的改變，比較與等減速剎車的差異。
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固定式起重機(Over-head Crane)為危險性機械(Dangerous Machine)之一，俗稱的天車是固定式起重機之一種，其操作動作是由升降捲動馬達、驅動馬達及軌道所組成，其動線和吊重皆有限制，如因操作不慎所衍生之工安事件，輕則造成作業人員受傷，重則導致財物損失及作業人員之傷亡。因此在操作時必須非常謹慎小心，對於荷重大小、路徑及作業四周環境等，均要確實瞭解掌握，才能確保作業安全與避免災害發生。 本論文是針對天車（Over-head Crane）設計預防撞擊人員或物品的安全警報裝置，並以影像處理技術，建立影像監控系統，使其能隨著吊掛物的上升、下降，自動追蹤目標物且維持警戒範圍與吊掛物之間的預設距離，並實際應用於天車吊掛預警防撞作業，必要時也能強制切斷天車之電源，預防吊掛物撞擊現場人員或其他設備，並利用透視投影、座標平移與旋轉技巧，進行障礙物與吊掛物之間的距離估測，使其成為一套安全性高的防撞監控系統。
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本論文針對特定的微型飛行器機構做靜態平衡分析。由於此機構主要部分包含史蒂芬森三型六連桿機構，本論文首先針對此機構，利用總質心位置不變的特性，推導出此機構靜態平衡之條件，亦即機構桿長、桿件質量、及質心位置的關係式，並比較靜態平衡前後之差距。接著，根據相同原理，本文亦推導出整個微型飛行器機構所適用之靜態平衡條件，並且比較靜態平衡前後差距。另外，由於此微型飛行器可簡化為由三個滑件曲柄機構所組成之機構，本文也針對單一滑件曲柄機構做靜態平衡分析，求出滑件曲柄機構之靜態平衡條件。最後，本文針對整個微型飛行器之簡化機構做靜態平衡分析，求出其靜態平衡之條件，並分析靜態平衡後的差距。
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本論文以身心殘障者「行」的能力為出發點，基於路徑規劃、Wi-Fi定位技術、及機器人控制等之整合，發展出一智慧能力之輪椅機器人室內即時導航系統。藉由無所不在的Wi-Fi無線網路佈建作為定位的基礎，具有較不拘泥於空間條件的優勢，再取其佈建價廉無所不在的特性，是為定位技術的優秀選擇。本研究以接收訊號強度(RSSI)估算輪椅機器人與障礙物的位置，在已知環境知障礙空間中，擷取特徵地圖，以廣義Voronoi結構劃分(GVD)生成拓樸地圖，再透過D* Lite動態路徑規則演算法在地圖資訊中即時地規則一條可避開動態障礙物的路徑，其具有動態避障及最低成本路徑之特色。最後，修改一現成電動輪椅之電路與控制策略，使其能與場域中之Wi-Fi定位與動態路徑規劃互相連節配合，利用UDP無線通訊協定發送控制指令，令輪椅機器人循所規劃之動態路徑安全地到達目的地。整合工作完成，實驗結果顯示，在三個子系統獨立運作良好，且相互配合，功能符合預期，然因Wi-Fi定位系統精度難以突破，無法精確導航，尚缺臨門一腳。
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為設計一種多功能之拍翼微飛行器，本研究開發質輕與節能之新穎拍翼機構。作為整體拍翼微飛行器之最重要部分，本研究拍翼機構以四連桿機構為基礎架構進行改良與設計，並搭配整合伊氏直線機構，使兩翼相位差趨近於零，最大拍翼行程角接近120°，以產生足夠的空氣動力進行前飛巡航與垂直起降。本研究之拍翼機構經過三代的改良設計，使用放電線切割加工製作原型，最終成功開發模具進行塑膠射出成型，該聚甲醛(POM)機構質量僅1.78g。本研究透過高速攝影機拍攝機構運轉可得出其拍翼頻率，搭配20cm翼展輸出之拍翼頻率高達18.86Hz；並使用六軸力規搭配風洞量測該機構產生之升推力，在攻角70°姿態飛行時可產生升力13.4gf，大於拍翼微飛行器總質量9.7g；至於室外飛行測試，則成功在24秒內飛至高度20公尺。
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本論文的目的在於提高基於雙眼攝影機之視覺里程計準確性與即時性。本論文使用加速強健特徵(speeded up robust features,SURF)演算法擷取環境地標，並使用三點透視(perspective-3-point, P3P)以及隨機取樣一致(random sample consensus, RANSAC)演算法來定位機器人的位置。在本論文中使用直立式加速強健特徵(upright speeded-up robust features, U-SURF)、限制盒子濾波器的門閥值、參數化三點透視以及隨機化隨機取樣一致(Randomized random sample consensus, R-RANSAC)來降低視覺里程計的計算時間。藉由高效率加速強健特徵的較高計算次數進而提高準確性。同時參數化三點透視亦可以提高視覺里程計的準確性。改善的演算法將實現在二輪差速驅動機器人之上。
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本研究主要觀察單顆微米介電圓盤經由雷射光照射後，所產生光子奈米噴流之現象。由二氧化矽與氮化矽兩種微米圓盤，分別以紅光(671nm)、綠光(532nm)及藍光(405nm)三種不同波段之雷射光進行照射。本研究主要可分為理論分析及實驗量測兩部分進行探討。在理論方面，利用時域有限差分法，分別對不同微米圓盤尺寸大小、不同微盤折射率、不同入射光波長及不同環境折射率進行模擬，並且分析微米圓盤所產生的光子奈米噴流之光場分佈和光場強度及影響光子奈米噴流形成的相關參數。在實驗方面，可以細分為兩部分，第一部分為晶圓製程以及第二部分晶圓量測及分析，利用台灣大學工學院奈米機電系統研究中心進行加工處理，再使用本實驗室設計一套高感光的光學顯微鏡來觀察微米圓盤所產生的光子奈米噴流，分別照射在直徑3μm、5μm、8μm、10μ和15μm的微米圓盤上，並分析光子奈米噴流其焦距、半高全寛及衰減長度與微米圓盤直徑的關係。氮化矽微盤中特別改變環境折射率至1.518，使得光子奈米噴流現象能產生於微盤外側。最後，將本實驗數據及理論分析進行相互驗證，發現實驗數據的趨勢與理論分析相同。當微盤受到雷射光照射，會產生一個低發散的光點，此光子奈米噴流有著光點遠小於入射光波長且能量集中的特性，本論文研究結果有助於解決高科技產業中奈米等級影像量測的問題。