臺北科技大學機電整合研究所學位論文
國立臺北科技大學,正常發行
選擇卷期
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倫理是維護社會秩序的一種自發性的遊戲規範，除了社會秩序的維護外，著重科技研發的今日，更是面對嚴峻競爭時代的一種良性、良知的一道無形防線，專業倫理因應而生，也因此消除了惡性競爭的循環，使科技的研發步入正軌，讓科技的發展造福人類，而不是殘害人類。 學校從事新技術的研究開發，於初步獲得成果後，進入產學階段，委託協力廠商協助製作研發所得的設備或裝置。在研發獲得成果時，立即將研究成果訴求專利保護，不但對相關科學技術的進步有所貢獻，學校本身及其研發團隊亦可因此獲得激勵及鼓勵；而獲得專利保護後，科技法律所提供之權利，尤其是專利法下的專利權，提供了排他性以保障研究成果免於受他人濫用或盜用。不論學校、參與研究的個人或協助研究進行的廠商，往往有追求自身利益的行為；當此自利行為違反法律規範的準則而不符「專業倫理」時，即會造成糾紛。 本研究從科技法律、產學合作及相關法規的觀點分析參與產學合作研究開發及專利申請應遵循的專業倫理、並從數量觀察大學校院申請發明及新型專利的策略分析大學校院的專利佈局策略是否符合企業對產學合作成果的期待、輔以專家訪談的方式瞭解發明人、企業及律師�專利師（專利代理人）對於大學校院的申請專利的策略的觀點，從而根據前述分析結果及訪談結果對大學校院的產學合作專利申請政策提出建議。本研究將提供學界（學校、老師、學生）、業界與法人之間很好、很實務、很重要智慧財產權引發的倫理問題之研究參考之一。
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本研究在發展一套以嵌入式微控制器為基礎的控制單元，作為在自動化光學檢測中普遍需要使用的振動偵測與補償系統。本研究針對使用白光干涉顯微量測系統為目標。由於白光干涉量測技術具有量測微奈米級檢測物與大範圍量測之特性，但相當容易受到環境振動而影響到其量測精度。尤其在進行步階掃描位移取像來進行 3D 形貌辨識的取像時最容易因為振動而造成形貌辨識的精確度下降。所以許多振動補償的技術被開發及討論來完成更精確的白光干涉顯微量測系統。一般的振動補償系統使用以個人電腦為基礎的控制架構，透過影像擷取卡，並搭配雙相機同步取像後經 PC 程式運算以獲得即時的環境振動之位移資訊後，做振動補償並控制白光干涉量測用相機取得正確量測深度的白光干涉圖譜影像，完成垂直掃描後即可利用傳統的白光干涉演算法來得到待測物之三維形貌。 由於 PC Base 的架構並非專用的設計，所以雖然軟硬體設計及架設容易，但因資源利用率的諸多限制，使得振動補償控制的頻率無法提升。再則所需搭配的影像擷取卡價格也高，若要將研究成果商品化可能因價格過高而無法上市。 本系統是藉由性能/價格比極佳的 32-Bit 嵌入式微處理器為控制核心，將振動偵測與補償系統所需的影像擷取硬體、類比至數位轉換器、數位輸出及輸入介面以及通信介面整合為一單板式的嵌入式系統。由開發結果證實可將包括振動偵測之觸發取像與取像後計算補償輸出時間總合在 300us 內完成，大大減少原有 PC Base 系統中需要耗費約 10 ~ 15 ms 的時間。可以有效的提高振動補償頻率及提高白光干涉圖譜影像取得的精確性。
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本研究就現有的救援機器人的設計與研究進行比較，目前的救援機器人多以單機的操作方式，限制了深入災區內部搜救的範圍，對於複雜環境下的移動更為受限；救援機器人並無分析姿態改變對於機器人所產生的變化分析；沒有一個標準的地形克服定義，僅有照片及影片展示，並無實驗數據證實。因此本研究設計出結構簡單化、體積輕巧化並可克服不同複雜地形的履帶型串結式機器人(tracked chain-type robot)，藉由兩自由度的串結關節，將多單節履帶型機器人結合成串結式模式，使得串結式機器藉由單節間的推、拉，以及抬舉關節、旋轉關節等，較單節機器人多的自由度及輸出功率，克服更複雜的地形。分別對於單節、兩節及三節進行機器人爬升台階姿態設定及分析，由分析結果得知單節機器人可爬行最大台階高度為24.6mm、兩節機器人可爬行最大台階高度為94mm及三節機器人可爬行最大台階高度217mm，接著進行串結式機器人於階梯地形攀爬能力分析，依照所設定的姿態調整機器人關節角度，達到克服階梯地形之目的。最後經由實驗驗證本研究台階及階梯地形機器人運動姿態設定，並且透過實驗結果證明機器人串結數可使機器人爬升能力提升。
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本研究藉由床台的反向運動來抵消因呼吸運動所造成的器官位移，以解決目前臨床上呼吸運動造成放射線欲完全照射腫瘤體積時，須加大照野、增加安全邊緣。因此本研究利用自行設計製作的呼吸模擬系統(simulated respiratory system (SRS))搭配輻射變色軟片(radiochromic EBT film)，進行本研究所開發的呼吸補償系統之驗證。壓力訊號透過SRS產生用以模擬人體呼吸時腹部起伏，呼吸補償系統是將壓力訊號的相位做為呼吸運動的相位，並調整壓力訊號的增益，使補償訊號振幅接近目標區域運動的位移大小。利用直線加速器照射 300cGy的劑量於EBT底片，由實驗結果，正弦波振幅5、10、15mm未補償前目標區域內平均劑量百分比經補償後較未補償提高6.9~20.3%，80%等劑量面積較未補償前改善22.8~77.2%，而呼吸運動行程5、10、15mm未經補償前目標區域內平均劑量百分比經補償後較未補償提高10.3~18.7%，80%等劑量面積較未補償前改善22.4~55.1%，且不論實驗中的何種運動經補償後Gamma值均在約85%以上。由補償後的目標區域平均劑量百分比結果得知，本研究所設計的呼吸補償系統的確有效改善因呼吸運動造成輻射劑量無法完全照射到腫瘤的問題。
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在環境污染與能源危機等議題逐漸被重視之情形下，電動車因具有低污染與高能源效率的特性，世界各國紛紛投入電動車輛的研究工作。鑑於近年來鋰電池爆炸案例層出不窮，相對於電動車使用之高容量充電電池若在快速充電時發生爆炸，後果將更為嚴重。本研究係提出泛用型電量控制方法，透過 PXI 儀控系統硬體及LabView 虛擬儀控軟體，建構出泛用型電量控制模擬系統，並且依照電池之額定容量、額定電壓等數據進行充電控制，以有效避免電池因過度充電而導致爆炸。透過本研究將電池健康狀況區分為正常電池、老化電池及異常電池等三類，以利電池使用者預先於充電結束時，及早得知電池健康情形，避免在使用過程中面臨電池電量不足之窘境，或是因持續使用異常電池，導致使用危安事件肇生。藉由實驗結果得知，本方法可搭配不同充電方法，並且因應不同類型之電池進行充電，具有應用範圍廣泛之成果，期能對世界各國推動建置電動車充電站之防爆機制有所幫助，進而促進電動車市場之發展。
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近年來熱管廠商林立，各家熱管廠皆在熱管的熱傳輸效能與生產成本間尋求最佳的平衡點，以金屬網為毛細結構之熱管，生產成本遠低於燒結式熱管，其擁有較好的滲透率但其毛細壓力低於燒結式熱管，以致其熱傳輸效能略低於燒結式熱管，因而本論文之重點為設計一方法，在不增加熱管成本的前提下提昇金屬網結構之毛細壓力。 本論文考慮金屬網之幾何結構、流體接觸角對其所產生之表面自由能及毛細壓力之影響，將金屬網分為漸擴區與漸縮區討論並推導出其方程式加以模擬。吾人並提出一方法，可透過設計金屬網格交角θ與液體接觸角β控制毛細壓力為助力或阻力。經模擬後，吾人所推導之公式成功地符合物理性質。歸納出在液膜形狀為凹 凹的情況下，金屬網格交角越小可得到越大的毛細壓力，擴大以金屬網為毛細結構之熱管在設計上之可變化性，並且通過軟體預先分析，可預測所設計之熱管毛細結構所產生的毛細力，免除製作許多不同規格熱管再測試所耗費之人員成本與時間。
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本研究主旨是希望設計並製造一種可變式調整輪距功能之機器人載具，並控制與實現，該載具係具有前後左右變化輪距的功能，有助於使用者自行因應所需而設定調整。整個系統以Micro chip F4011作為主控核心，整合馬達控制、電路訊號擷取，並將模糊控制器建構在系統晶片本身並與Kinect結合，實現模糊控制及自動導航的機器人系統。 此機器人基本上有如電動輪椅，但為輪型機器人，在室內辦公、做家事等服務時，由於周遭環境狹窄，以及服務時移動速度需要降低，故車體必須將輪距縮小，以減少撞擊物體的可能性，形成低速模式。在室外代步時，將車體變形成高速模式，使兩輪以及後輪的間距加大，降低重心位置，並將座椅微調後傾，藉以達到增加速度時的整體穩定性與乘坐者的舒適性。
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在本篇的研究中，我們提出了一種使用渦電流偵測器及統計圖樣分析來辨識硬幣真偽的方法，實驗的模組包含一組模擬投幣裝置，兩組渦電流感測器，兩組溫度補償電路以及硬幣學習及辨識的介面程式。此程式是利用NI LabVIEWR軟體開發，透過資料擷取卡讀取渦電流偵測器的輸出訊號，據以建立資料及辦識硬幣。影響辨識的主要因素為硬幣的直徑、厚度以及材質。實驗結果顯示，民國九十五年代的真幣標準對各年代的真幣分類及偽幣辨識有較好的結果。為解決因溫度變動所造成的電壓偏移，我們設計了兩組溫度補償電路，分別量測環境溫度和電路盒內的溫度，經過了溫度補償，偽幣及真幣的辨識率可以有效的提升。
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本論文主要在研究由本CCT實驗室所自行開發的不受轉速影響發電機，亦稱為即動發電機，目前已由本CCT實驗室保有專利。 本即動發電機乃由外壁繞有線圈的線圈管及其內部可自由移動的強力磁鐵，再加上 線圈管兩端可交互推動管內強力磁鐵的機構所組成，當管內強力磁鐵往復穿過線圈時，可感應產生電動勢。 本研究工作主要在進行即動發電機之效率最佳化探討，將探討線圈的長度、線徑、匝數、 管內磁鐵重量等參數對發電機效率影響，結果顯示，本即動發電機之初期效率達約42%。另外， 本論文進一步使用本即動發電機製成地面發電裝置雛型機，利用壓縮機構以擷取行人行走時之能量，再透過曲柄與齒輪等傳動機構將衝程 放大以帶動即動發電機發電，目前所完成的機構之初期整體效率約5%。最後，本研究工作自製量測裝置進行發電機之效率量測， 利用Labview整合示波器與電路設計控制負載自動切換進行自動化I-V與P-V曲線量測， 成功的節省了量測時間並提昇工作效率，也大大的節省了許多研究成本。
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電池的容量事實上可分為理論容量與實際容量，理論容量是指電池內的電解質完全作用後所能產生的能量，也就是電池兩端的電位差降為零的狀態；實際容量是指電池所能輸出的可用電量，然而實際容量往往遠小於理論容量。 為了能夠掌握電池的實際容量，最常見的電量偵測方法是以電壓的輸出來判斷電池的可用電量，但是由於每種電池特性不同，加上電池受記憶效應、老化現象等因素影響，使得電池實際的可用電量往往無法有效地被掌握，而本研究提出一項直流充電及放電之雙向電能計量方法，利用可程式控制器(Programmable Logic Controller)的軟硬體當作模擬測試平台，透過三種不同種類的電池作為實驗，藉由實驗去驗證不同種類的電池其所充的電量與所能放出的電量之間差異性，並從中推算各類電池有效容量使用率，以提供電池業者用於規劃或是車電業者設計電池管理系統之參考，作為評估電池的可用電量之修正與補償用，讓使用者能更瞭解電池的實際電量狀態。