108年度計畫成果報告表

工學院全院聯合專題競賽與展示
執 行 單 位 教學發展與資源中心 計 畫 類 別 工學院全院聯合專題競賽與展示-[108]
計畫主持人 林萃芃
計畫聯絡人 林萃芃 (分機:2161)
Email:tsung@mail.nsysu.edu.tw
執 行 情 形 □ 計畫尚未完成,繳交期中成果報告
■ 計畫已完成,繳交期末成果報告
執 行 期 間 自 2019-01-01 至 2019-12-31
計畫成果摘要
量化成果 無資料
質化成果
(1000字以內)

(一) 具體措施、創新作法及自我檢討評估與改善機制

  1. 往年各系在所屬系所自行舉辦專題展示活動,無法觀摩其他系所的特色專題作品,今年工學院延續去年做法集結5個系所(電機系、機電系、資工系、材光系、光電系)外,更加入環工所與通訊所共7個系所參與,增加參賽作品的多元性,多達146組專題作品參賽,參與人數超過350人,吸引近750位師生與民眾參觀,讓不同系所的學生可以跨領域相互交流、展現各自研發成果,藉由相互觀摩學習,激發創意及思維潛能,同時也是校園內課堂講授學理概念的最佳演練與印證之機會。
  2. 鼓勵同學積極參與專題研究,並能在各實驗室及老師的指導下,進行專業的探究與批判思考,從實做學習中激發自我潛力及培養創造力,並藉由專題成果發表的展現,厚植同學的表達與溝通能力,亦可讓不同科系的學生有互相交流學習的經驗。
  3. 今年活動評分方式是以各系所自訂評分標準與獎項,且一個作品的團隊大部分為單一系所的學生組成,期盼明年可有更多不同系所學生跨領域組成專題團隊,嘗試解決跨領域的專題問題,並讓實體作品本身可由多元的技術製成,另外還可規劃請各系所推薦不同領域的業界專家與院內教授共同擔任評審,審查專題作品並給予改善意見。

(二) 亮點特色
1.電機系_水下無人載具之電池動力系統設計(研究所)與GPS定位方向燈(大學部)

(1) 研究所:水下無人載具之電池動力系統設計
為了使探索海洋的過程更順利及安全,目前探索的工作大部分由水下無人載具執行,水下無人載具可分為無纜式及有纜式兩類,有纜式水下載具透過電纜線連結水下載具,但受限於電纜的長度而無法進行彈性操作與更深層的探索。無纜式水下載具可進行大範圍的探索任務,但因無直接的電纜供電,如果載具在水中沒電,回收作業會變得相當麻煩,因此無纜式水下載具的供電系統必須具備高可靠度、高續航力與隨時掌握當前電池電量狀態之特性。在電池動力系統設計上,提出具可選擇電池模組之雙向電力轉換器,達到期望的穩定輸出電壓。藉由感測電池電量狀態(SOC , State of Charge)來作動開關陣列的切換,隔離最低電量,讓最低電量電池休息,增加系統續航力。有電池模組故障時,也可藉由開關陣列的選擇隔離故障的電池模組,增加系統的可靠度。

                     

(2) 大學部:GPS定位方向燈
本專題研究的目標致力於設計一個自動為使用者亮方向燈,以及自動定位車輛位置的方便工具,使用者再也不需要手動操控方向也能保障用路人的安全。藉由手機app,隨時偵測使用者目前的位置,再引進Google Direction API先進技術,幫我們打造一段全新路徑,從中分析出下一次預計轉彎的距離,最後透過與ESP8266建立socket,把路況訊息透過UART預先傳給微控器PIC,PIC與我們的主角方向燈借助SPI介面溝通,最終完成利用手機導航自動控制方向燈的便利功能。成品小,方便攜帶,而且還能借助另一台手機負責定位使用者的車,只要連上ESP8266的熱點,把它與成品放在車上,原負責導航的手機隨時都能知道自己車輛的位置,使用起來非常親民。

          

2.機電系_風力攀墻機器人:

隨著科技的發展,反恐偵察、高空建築檢測、高空營救、消防等高空作業迫切需要能實現攀牆功能的機器人,代替人工在極限條件下完成多種作業任務。本研究目的為藉由控制系統及機構設計,發展出一種攀牆機器人,利用螺旋槳旋轉產生推力的吸附方式使其得以在壁面上行進,並且利用無線遙控作為動作指令的輸出,使其有能力從地面轉移至垂直壁面上行走,或由壁面返回地面。

主要研究內容:
●車身機構之輕量化設計
●螺旋槳與無刷馬達輸出推力之力學計算
●控制器與行進功能之電路板設計及程式編碼

3.資工系_基於階層時序記憶(Hierarchical Temporal Memory)之強化學習算法設計:

針對一個更接近人類神經系統運作的Hierarchical Temporal Memory (HTM)演算法,開發出一套基於繪圖處理器(GPU)平行運算處理之快速優化之HTM Library,可以達到比純CPU執行快數十倍以上的加速。另外,也將HTM應用於汽車行駛路徑異常之偵測,以及很少人探討之增強式學習之應用上。本專題不僅涵蓋人工智慧之基礎理論研究及實現,也包含應用之開發,有多方面之貢獻。 

          

4.材光系_具有 <110>//ND 與 <100>// ND 集合組織的鎳鍍層其結晶方位演化模式:

本研究利用定電流模式進行電鍍,在不同電流密度及鍍液酸鹼值下改變沉積時間控制薄膜厚度,以觀察鎳鍍層在多晶銅基板沉積初期至後期,不同結晶方位的成長行為。透過 X 光繞射分析薄膜的集合組織及 ND 結晶方位,電子背向散射分析結晶方位在薄膜表面的空間分布。
科學攝影亮點-梯田
氧化亞銅(Cu2O)為簡單立方結構(simplecubic),以電化學沉積法(electrodeposition)製備的氧化亞銅磊晶層具有很強的(111)Cu2O晶癖面(crystalhabitplane)。在ND方位接近(111)的磊晶層的二次電子影像(secondaryelectronimage),觀察到如梯田一般景象。結晶品質良好的氧化亞銅磊晶層中,(111)Cu2O晶癖面形成肥沃的耕作區,與其相互垂直的(1-10)Cu2O平面形成了田埂間的階梯,兩者交替出現形成規則且美麗的結構。到此不得不讚嘆材料的神奇之處,渾沌且複雜的電解液中竟然可以成長出平面特性如此強烈的結晶。

5.光電系_多穩態光子晶體能隙調控元件:

光子晶體是由不同折射率的介質週期性排列而成的人工微結構,常見於自然界蝴蝶翅膀、孔雀羽毛、蛋白石等,其週期性結構能使得特定頻率或波長之電磁波無法通過於該材料或是被該材料所反射,因此呈現亮麗之色彩,此即光子能帶結構 (Photonic Band structures)。雖然隨著半導體製程的進步,奈米等級的光子晶體結構的製作已經能夠被實現,但為了實現奈米等級的週期結構,其複雜製程以及精密的黃光設備使得其製作成本極為高昂,特別是三維光子晶體。本專題利用藍相液晶自組裝特性,製作成光子能帶可調整之多穩態光子晶體,未來對光子晶體的應用多開啟了一扇窗。

6.環工所_研發綠色及節能之污染處理技術:

綠色及節能之污染處理技術能有效去除空氣、水、土壤、與廢棄物等環境介質中污染物,以達永續發展之環保理念。

7.通訊所_ MIMO-OFDM收發系統

透過Matlab及C語言實現一個2x2 MIMO收發系統,採用4G LTE中節省頻寬的OFDM架構並利用Cyclic Prefix來改善收發中產生的各種問題。訊號則利用連續收發來傳遞,首先傳送端傳送一段訊號並進入等待狀態,直到接收端解調完並回傳一訊號告知傳送端,才繼續傳送下一段訊號,以此達到連續收發的效果。

 

 

 

成果照片與說明
(辦理活動及購置設備之照片)
無檔案
影音觀賞聯結
成果自評與建議
( 200 字以內)
設備購置及設施
改善執行情形
無資料
計 畫 成 果
補充電子檔
無檔案
繳交(上傳)時間 2020-03-05
備   註