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機械系   施錫富老師

一種利用光學方法的長度量測裝置，係包括一光源模組，用以照亮待測表面；一光學取像模組，用以將受照亮之待測表面圖案聚焦在特定成像面；一感測模組，用以偵測光學取像模組所聚焦之影像移動而得到位移訊號；一控制模組，可驅動光源模組並接收感測模組輸出的位移訊號，經計算後得到長度與方向之量測資訊，再將此資訊揭示於裝置的顯示模組上，或藉由無線傳輸模組將資訊傳送至外部裝置。該量測裝置所量測之物件長度不受形狀之限制，亦不受物件表面特性所影響，具有可量測立體物件線形軌跡之特點，包含直線、折線或任意曲線之長度，更可提供路徑或軌跡之方向資訊。

機械系   施錫富老師

光學旋轉編碼器(optical rotary encoder,ORE)是馬達控制不可或缺的重要組件，可分成增量型與絕對型兩種，而絕對型光學旋轉編碼器更是精密定位所必須。因為傳統上以非同調的發光二極體(light emitting diode,LED)為光源，使得發展更高角度解析能力之光學旋轉編碼器受到限制。本發明以光束聚焦方式為基礎，使用雷射二極體(laser diode,LD)為光源，搭配多光束與多重編碼軌道設計，結合相位差分法，揭露創新之絕對型光學旋轉編碼器系統架構，可實現高解析度之絕對型光學旋轉編碼器並有效提升定位精度。

機械系   施錫富老師

本發明揭露一創新之積層製造裝置系統架構，以立體光刻技術為基礎，利用習知的光學讀寫頭之光學聚焦模組，搭配二維平面掃描之方式，對液體聚合物進行光固化，並以逐層拉移之方式，實現立體結構之物件製作。由於光學讀寫頭具有微小之聚焦光點，該系統之主要特點為可製作高解析度之精密元件或系統。此外，本發明可搭配陣列式之聚焦模組設計，能有效提升平面之掃描速度，減少製造所需之時間。

機械系   施錫富老師

本發明揭露一創新之積層製造裝置系統架構，以立體光刻技術為基礎，利用習知的光學讀寫頭之光學聚焦模組，搭配二維平面掃描之方式，對液體聚合物進行光固化，並以逐層拉移之方式，實現立體結構之物件製作。由於光學讀寫頭具有微小之聚焦光點，該系統之主要特點為可製作高解析度之精密元件或系統。此外，本發明可搭配陣列式之聚焦模組設計，能有效提升平面之掃描速度，減少製造所需之時間。

機械系   施錫富老師

本發明揭露一創新之立體浮空影像顯示系統架構，利用兩片具有二面角反射器陣列(dihedral corner reflector array,DCRA)之懸空影像板(aerial imaging plate,AI plate)分別投射對應於左、右眼不同視角且不同偏極化狀態之會聚實像；該系統需搭配偏極化眼鏡以篩選偏極化之會聚光束，可使觀測者感知出立體浮空影像之效果；該裝置具有利用簡單光學架構以實現不需螢幕即可在空間中呈現立體浮空影像之特點。

機械系   施錫富老師

本發明揭露一種創新之立體深度量測裝置，該裝置採用內含電腦全像片之光學投影器來投射週期性之線條圖案，以及可形成同軸三角量測關係之特定光學架構。該架構可使擷取到的影像之空間頻率與待測平面的相對深度產生關連性。將擷取到的影像轉換到頻率域，即可獲致對應的深度值。該裝置若與其他以結構光為基礎之量測技術相比較，具有較佳之深度量測能力。

機械系   李慶鴻老師

本發明係提供一種應用機械學習技術於自動化光學檢測系統，其包含：一定位裝置，其係用以定位一工件；一影像擷取單元，其係用以擷取該工件之影像；一處理單元，其訊號連結於該影像擷取單元，並係用以執行一尺寸檢測步驟及一光澤檢測步驟，該尺寸檢測步驟包含：將工件之影像銳化，並藉由邊緣檢測以獲得一邊緣影像；將邊緣影像進行卷積運算，並將該卷積影像依軸向計算點之數量；界定點數量變化較高之部分為一邊緣，並計算該邊緣之像素數；透過設定閥值，以藉由像素數與閥值之比對判斷該工件之尺寸是否合格；並可藉由CNN卷積類神經網路訓練工件之合格影像及瑕疵影像，以於拍攝工件影像時，直接進行合格與否之判別；藉此，本發明可自動化進行工件之品質檢測，並可將合格品與不合格品予以分類，以降低人力檢測之成本，並可確保工件生產銷售之品質者。

機械系   李慶鴻老師

本發明係提供一種機台老化診斷方法，其係藉由輸出掃頻訊號激發工具驅動系統響應，以取得一速度迴路及一位置迴路之頻率響應；並藉由速度迴路轉移函數及位置迴路轉移函數，透過演算法以運算並鑑別工具驅動系統之馬達轉動慣量J M、旋轉運動之阻尼係數B M、驅動平台質量M t、導桿之阻尼係數C t及導桿之剛性K等變動值，並可更進一步透過於每一時點記錄變動值，並於變動值之變化量大於該閥值時診斷該工具驅動系統已老化；藉此，本發明可及時偵測機台之震動、頻寬改變及系統響應改變等現象，並可迅速判斷其具體老化之零件，進而可盡速進行調機、維護保養或更換，藉以減少工具驅動系統之振動現象，確保其性能及工作精度者。

機械系   李慶鴻老師

本發明係提供一種光學鏡片揉膠暨檢測之自動化系統，其包含：一底座，其頂端組設有一承載部件；一頂座，其設置有一驅動裝置，該驅動裝置設有一傳動軸，該傳動軸末端設係藉由一活動接頭用以活動組接並傳動於一桿體，使該桿體之軸線可偏離於該驅動裝置之軸心；該桿體末端設有一定位單元，該定位單元係對應於該承載部件之頂部；藉之，本發明係藉由於定位單元定位一上鏡片，而承載部件乘載一下鏡片，藉以透過餘下鏡片點膠（如：UV膠）後，透過驅動裝置傳動於桿體，藉以進行自動化揉膠之動作，使膠可均勻分佈而使上下鏡片貼合，藉以改善習知需人工進行揉膠而致效率及良率低落之缺失；本發明並可藉由於承載部件下方設置影像擷取裝置，藉以自動化檢測揉膠製成後是否產生氣泡，以利即時篩除不良品，使達致自動化製成並可同時執行檢測之功效。

機械系   李慶鴻老師

本發明係提供一種系統鑑別與伺服調機方法，其係藉由輸出掃頻訊號激發工具驅動系統響應，以取得一速度迴路及一位置迴路之頻率響應；並藉由速度迴路轉移函數及位置迴路轉移函數，透過演算法以運算並鑑別工具驅動系統之馬達轉動慣量J M、旋轉運動之阻尼係數B M、驅動平台質量M t、導桿之阻尼係數C t及導桿之剛性K，並可更進一步透過工具驅動系統之變體速度及往復之運行而鑑別摩擦力及背隙值，藉以分析伺服控制器參數對工具驅動系統之影響；而藉由系統頻寬，限制共振峰值、增益邊限及相位邊限而找出最佳之伺服控制器參數K p、K vp、K vi，並調整輸入於該伺服控制器，藉以達致優化調機之目的，藉以減少工具驅動系統之振動現象，並能提升工具驅動系統之性能及工作精度者。

機械系   李慶鴻老師

本發明係一種建構加工專家系統的方法，加工專家系統適用於一CNC工具機，而建構加工專家系統的方法包括下列步驟：取得多組實際運作樣本，各實際運作樣本包含有既有控制參數及對應之加工特性，CNC工具機係基於既有控制參數得出具有加工特性的結果，加工特性包含有一加工時間、一輪廓誤差及一追蹤誤差；依據實際運作樣本並透過一機器學習演算法得出一目標函數，從而有效率地建構出能依據加工需求指標精確預測出控制器加工參數的一加工專家系統，而加工需求指標係一速度指標、一精度指標及一表面品質指標。

機械系   李慶鴻老師

本發明係一種用於CNC工具機的加工專家系統，CNC工具機係基於多個控制器加工參數來運作，而加工專家系統包含有一顯示單元、一輸入單元及一處理單元；顯示單元顯示具有三加工需求指標的一使用者介面，三加工需求指標包含有一速度指標、一精度指標及一表面品質指標；輸入單元用以接收在使用者介面上對應於三加工需求指標的輸入資訊；而處理單元依據輸入資訊並透過一最佳化演算法計算一目標函數之結果，以得出對應於輸入資訊的控制器加工參數，目標函數係基於一機器學習演算法所建構。藉此，使用者可透過簡易地操作方式依據加工需求指標取得精確的控制器加工參數。

機械系   李明蒼老師

本發明有關一種冷卻裝置，其包含有一個主軸固定座與多個導流件。主軸固定座具有一個主軸固定槽及多個互不相通之冷卻槽，該等冷卻槽環繞於主軸固定槽之周圍，各導流件具有多個隔板，各導流件以一對一的方式設於主軸固定座之冷卻槽內，使得導流件藉由該等隔板將冷卻槽區隔出一導流通道。藉此，本發明之冷卻裝置可以根據主軸之溫度分布讓冷卻流體進入一或多個冷卻槽，並由導流件所形成之導流通道來增加冷卻流體通過冷卻槽的距離以延長冷卻時間，冷卻流體在進入前述冷卻槽的流量大小及入口溫度可以隨時調整，進而讓主軸快速達到熱平衡的效果。

機械系   李明蒼老師

一種工具機，主要包含有一機台、一主軸，以及一電熱片，機台具有一立柱與一連接立柱之主軸支撐件，主軸可轉動地設於機台之主軸支撐件，電熱片設於該機台之主軸支撐件且位於主軸之熱變形量較小的一側，藉由電熱片的調節，可以讓主軸的非線性熱變形減少到最低程度，進而達到提升加工精度的效果。

機械系   李明蒼老師

一種3D列印裝置，包含有一列印單元及一感測單元，列印單元具有一移動座與一雷射光發射器，雷射光發射器固設於移動座，用以對一待加工工件發射一雷射光束，使雷射光束在待加工工件之表面形成一加工點，感測單元具有一可動環與一溫度感測器，可動環可轉動地套設於雷射光發射器，溫度感測器設於可動環，使得溫度感測器能藉由可動環之作動而以雷射光束之發射點為中心旋轉。藉此，溫度感測器會保持在雷射光束之加工路徑的前方，用以預先感測待加工工件之表面在加工點前方的溫度變化，進而根據感測結果即時調整雷射光發射器的製程參數。

機械系   李明蒼老師

一種用於製造導電結構的反應墨水，包含有一金屬錯離子溶液以及一具有至少兩個羥基官能基的醇類溶劑，該金屬錯離子溶液與該醇類溶劑的體積比範圍為9：1~1：9。本發明還有關一種製造導電結構的方法，其包含有使本發明之反應墨水與一基板的表面接觸，該反應墨水與該基板至少其中之一具有透光性；將一雷射光束照射至該反應墨水或該基板，使該反應墨水中的金屬錯離子還原成附著於該基板表面的元素態金屬，以於該基板表面形成一導電結構；以及移除該基板表面剩餘的反應墨水等步驟。

機械系   李聯旺老師

本案旨在因應高齡化社會中復健資源不足的嚴峻挑戰，開發基於柔性驅動技術的下肢外骨骼系統，為因中風、脊髓損傷與神經疾病導致下肢運動障礙之患者提供高效、安全且個人化的復健方案。聚焦於復健初期需求，透過氣壓肌肉驅動外骨骼與基於分數階理論的安全控制演算法，打造兼具軟硬體安全性與柔順性的下肢外骨骼及對稱式體重支撐系統，強調人機交互安全以避免二次傷害，並協助患者恢復基本站立與步態能力。著重於復健中後期需求，採用步態事件檢測之雙側不對稱支撐策略，並結合視覺回饋的步態引導功能與多模態復健評估技術，動態量化患者步態穩定性與功能恢復進程，藉此提供精準數據支援與個人化訓練方案，加速患者從輔助訓練順利過渡至自主行走，最終實現全面運動功能恢復之目標。

機械系   李聯旺老師

本案設計了一款結構緊湊且可被隱藏於褲管內的緊湊型踝關節外骨骼，並開發了一種兼具舒適、人機交互安全性與跨使用者穩健性的控制策略，以輔助垂足患者進行足背屈運動，防止跌倒及代償現象。在機構設計上，採用滾珠螺桿與彈性體的組合實現緊湊型串聯彈性致動器，踝關節部分則使用四連桿的關節適應機構設計。整體機構緊湊且舒適，提升了使用者的穿戴意願。目前的外骨骼缺乏兼顧舒適、人機交互安全性與跨使用者穩健性的控制策略，此外，以觀測器為基礎的滑模控制存在振盪現象及估測誤差對控制性能的影響等問題。 為此，本案提出了一種結合降階線性擴張觀測器、導納控制、滑模控制與 追蹤技術的Admittance Reduced-order Linear Extended State Observer Sliding Mode Control with tracking performance (ARSH)控制策略，旨在人機交互安全的前提下增加控制策略的穩健性，抑制估測誤差並改善振盪現象，提升外骨骼的舒適性與輔助效果，同時減少致動器損壞的機率。最終，本案使用Lyapunov理論證明了ARSH的穩定性。實驗結果顯示，引入 追蹤技術後，相較於傳統滑模控制，振盪現象在不損失追蹤精度的前提下，於連續步態和不連續步態下分別改善了23.7%與44.6%。在ARSH控制性能評估實驗中，ARSH成功對期望軌跡進行調整以降低人機交互力，結果顯示追蹤精度不受期望軌跡改變的影響。最終，輔助成效實驗結果顯示，本案所設計的外骨骼機構以及ARSH控制器能有效平均減少受試者行走過程中22.8%的脛前肌活動量，證明了該外骨骼能夠輔助足背屈運動，藉此增加擺盪期的足部間隙，減少跌倒及代償現象。

機械系   李聯旺老師

本案透過具備仿生特性的氣壓肌肉致動器(Pneumatic Muscle Actuator, PMA)結合渦卷彈簧或扭轉彈簧組成並聯彈性體致動關節，開發出新型七自由度仿人機械手臂，並設計出使控制能量消耗降低且具精確性與抗干擾能力的控制器。於機構設計方面，根據人體手臂的生理結構、關節順序與運動特徵設計出不同的關節結構以達到仿人機械手臂的作動，為了建立運動學模型以確認工作空間，本案使用D-H座標變換法(Denavit-Hartenberg parameters)建立設計之機械手臂的正逆向運動模型，確認運動空間的動作範圍並驗證其末端軌跡的可行性，以確保模型解能符合手臂的作動範圍。於數學模型方面，使用三元素模型描述各個致動關節能簡化建模時產生的系統複雜度，並引入分數階微積分的特性，這個方法有助於更好地描述系統的動態特性。為了解決PMA驅動之七自由度仿人機械手臂在控制能量消耗、模型的不確定性及外部干擾的問題，設計控制器部分，本案對自適應擴張觀測器(Adaptive Extended State Observer, AESO)進行改良，導入具有流體特性之分數階微積分，提出分數階自適應擴張狀態觀測器(Fractional Order Adaptive Extended State Observer, FoAESO)並結合分數階滑模控制(Fractional Order Sliding Mode Control, FoSMC)，實現系統對總干擾的估測與補償，提升整體控制的穩定性，並以分數階Lyapunov理論證明所設計之控制器的穩定性。仿人機械手臂在FoAESO-FoSMC的控制策略下，相較於整數階擴張觀測器之滑模控制，除了對模型不確定性與外部干擾外同樣具有抗干擾能力和強健性外，其軌跡追蹤精度可提升約4% ~ 40%且控制能量的消耗可降低約0.3% ~ 8.1%。

機械系   李聯旺老師

本案基於職業場域常見的下背痛問題，提出混合驅動的背部輔助外骨骼系統設計方案，提供使用者更有效、直觀與靈活的外骨骼輔助功能，該系統主要包含：動作意圖識別、主被動混合驅動與可攜式供氣系統。主被動混合驅動系統結合氣壓肌肉致動器(Pneumatic Muscle Actuator, PMA)與串並聯彈性體(Series Parallel Elastic Actuator, SPEA)的特性，採用混合驅動方式提供輔助力，以PMA替代馬達作為主動驅動裝置，這樣的被動安全設計可以解決馬達容易因傳動剛性大而危害使用者安全的問題，同時藉由SPEA的設計儲存重力位能，能在搬運過程以被動助力方式提供背部助力；動作意圖識別系統結合慣性測量單元(Inertial Measurement Unit, IMU)與絕對型角度編碼器識別使用者的動作意圖，並據以變換輔助模式與調控輔助扭矩；可攜式供氣系統的創新設計可以解決氣動式外骨骼的使用場域限制，擴大混合驅動背部輔助外骨骼系統的應用範圍。考慮外骨骼在人機交互(Human-Machine Interaction, HMI)的主動安全與舒適性，本案針對PMA與SPEA的混合驅動系統進行動力學與運動學建模和分析，提出一種基於滑模擴張狀態觀測器之自適應代理扭矩控制器(Sliding Mode Extended State Observer-Based Adaptive Proxy-Based Torque Controller, SMESO-APTC)，用於不同場景下對混合驅動外骨骼系統的主動HMI安全與高性能扭矩控制，並從理論上證明了SMESO-APTC的穩定性。實驗結果顯示，在SMESO-APTC的補償下受試者穿戴混合驅動背部輔助外骨骼平均可降低30%的背部肌肉活動強度；且在不安全的HMI狀態也能自動產生過阻尼的順從扭矩響應，同時在正常操作下保持精確的扭矩追蹤性能。