機電工程學系

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系所沿革

為迎合產業機電整合人才之需求,本校於民國 91年成立機電科技研究所,招收碩士班學生;隨後並於民國93年設立大學部,系所整合為「機電科技學系」,更於101學年度起招收博士班學生。103學年度本系更名為「機電工程學系」,本系所之發展方向與目標,係配合國家政策、產業需求與技術發展趨勢而制定。本系規劃專業領域包含「精密機械」及「光機電整合」 為兩大核心領域, 使學生不但學有專精,並具跨領域的知識,期能強化學生之應變能力,以適應多元變化的明日社會。

教學目標主要希望教導學生機電工程相關之基本原理與實務應用的專業知能,並訓練學生如何運用工具進行設計、執行、實作與驗證各項實驗,以培養解決機電工程上各種問題所需要的獨立思考與創新能力。

基於建立系統性的機電工程整合教學與研究目標,本系學士班及研究所之教育目標如下:

一、學士班

1.培育具備理論與實作能力之機電工程人才。

2.培育符合產業需求或教育專業之機電工程人才。

3.培育具備人文素養、專業倫理及終身學習能力之機電工程人才。

二、研究所

1.培育具備機電工程整合實務能力之專業工程師或研發人才。

2.培育機電工程相關研究創新與產業應用之專業工程師或研發人才。

3.培育具備人文素養、專業倫理及終身學習能力之專業工程師或研發人才。

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    設計與實現差動型輪型移動機器人之機器人控制系統
    (2023) 鍾秉剛; Jhong, Bing-Gang
    本論文改良機器人控制系統中的演算法,主題涵蓋機器人的運動規劃、定位與控制器設計,藉此提升控制系統的運作效率。在運動規劃領域,我們探討或提出對雙向快速探索隨機樹(BRRT)演算法、A*演算法與hybrid A*演算法的改進措施,並且設計剪枝與平滑算法優化路徑品質,最後搭配梯形速度規劃完成運動規劃工作。在定位方面,在使用特徵地圖的場合採用拓展卡曼濾波器,而在網狀地圖使用改良式蒙地卡羅定位法。此改良式蒙地卡羅定位法由本論文提出,藉由重新設計演算法的權重分配與重新採樣的架構提升演算法的搜尋效率。而在控制器設計方面,我們提出了一種自適應控制器,旨在最小化機器人的預定狀態和當前狀態之間的追蹤誤差。透過我們的機器人控制系統,機器人可以順利地從目前位置導航到指定目標。該系統的性能透過模擬和實驗結果的結合得到證實。
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    奈米碳材/陶瓷顆粒複合散熱材料應用於電子元件的開發與研究
    (2024) 鄭嘉; Cheng, Chia
    隨著AI伺服器、5G通訊和高功率晶片的發展,其運作時所產生的廢熱越來越多,散熱方面的熱管理(Thermal management)問題已成為重要的議題。電子元件是透過熱傳導、熱對流和熱輻射三種方式進行散熱,在元件追求輕薄短小的趨勢下,無風扇的散熱系統已經逐漸受到重視,在沒有風扇的主動散熱狀況下,依靠熱傳導的熱界面材料和熱輻射的散熱塗料就變得非常重要。本研究主要是以CO2超臨界剝離法製備石墨烯薄片(Graphene flakes, GNFs),並利用大氣電漿改質技術對奈米碳材(GNFs、多壁奈米碳管(MWCNTs))和球型氮化鋁(AlN)、氧化鋁(Al2O3)顆粒等填充物進行改質,在填料表面嫁接上官能基,使填料與膠體基質之間結合的更緊密,進行熱界面材料(Thermal interface material, TIM)以及散熱塗料(Heat dissipation coating)的開發。  熱界面材料的研究是利用大氣電漿改質後的奈米碳材和球型AlN顆粒,混摻至市售導熱膏(Base-TIM)製備出複合奈米碳材熱界面材料(HA-TIM)以提升導熱性能。此HA-TIM以不同比例之AlN、GNFs以及MWCNTs作為填充物,期望以複合材料的方式在導熱膠材內部建立協同效應,進而使所製備的HA-TIM能有更好的熱傳導效果。最後,將熱界面材料應用於散熱設備上,以模擬CPU運作時的散熱狀況。實驗結果顯示以1 wt% GNFs以及1 wt% MWCNTs添加於Base-TIM中所製備出的HA-TIM具最佳的散熱性能。在50 W、100 W和150 W的加熱功率下,HA-TIM的降溫溫度比Base-TIM的降溫溫度分別更低了1.1 ℃、3.2 ℃和6.3 ℃,證實奈米碳材與球型AlN陶瓷顆粒的添加能夠提升降溫效果,使HA-TIM能夠實際應用於電子產品的散熱系統中。  奈米碳材散熱塗料的研究是以水性環氧樹脂作為高分子基質,製備出兼具低揮發性、環保且具高散熱性能需求的散熱塗料。此塗料是利用奈米碳材和Al2O3顆粒作為填充物,亦添加0.05 wt%磺基琥珀酸1,4-二己酯鈉鹽(SDSS)與1 wt%四丁基氯化銨(PDDA)兩種混合的界面活性劑作為石墨烯懸浮液的分散劑,以提升奈米碳材在水性環氧樹脂中的分散性,期望充份分散的填充物能發揮協同效應而產生優越的散熱性能。實驗結果顯示以30 wt% Al2O3、2 wt% GNFs以及2 wt% MWCNTs添加於水性環氧樹脂中所製備出的散熱塗料,其熱輻射係數可達到0.96。在10 W的加熱功率下,無添加界面活性劑的奈米碳材散熱塗料可使銅基板降溫11.9 ℃,而有界面活性劑的奈米碳材散熱塗料則可降溫17.8 ℃,證實添加界面活性劑的塗料,可提升5.9 ℃的散熱效果。實際應用於15 W LED的散熱測試,則可以達到21.3 ℃的散熱表現。證實本研究開發之奈米碳材散熱塗料,能有效地應用於電子元件的散熱領域。
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    開發一高升壓比之升壓轉換器
    (2024) 林韋丞; Lin, Wei-Cheng
    本研究研製一低壓轉至高壓的升壓轉換器,其輸入電壓為24 V,輸出電壓為200 V及功率為200 W。其電源級拓撲採用升壓轉換器結合電壓倍乘器(Voltage multiplier)。升壓轉換器結合電壓倍乘器與傳統的升壓轉換器相比,同樣使用單開關切換,其控制方法亦與傳統的升壓轉換器相同;而結合電壓倍乘器的升壓轉換器可以提高電壓增益,與功率開關上的電壓應力(Voltage stress);其次,本研究研製的升壓轉換器結合四層電壓倍乘器,令電路中的所有電感操作在連續導通模式。基於升壓轉換器結合電壓倍乘器之動作原理於本文中進行說明,並結合一商用的脈衝寬度調變控制器,實現低電壓輸入,高電壓輸出之目的。本文將介紹元件之設計方法,以及推算過程。再者,本研究使用電路模擬軟體PSIM,模擬具有4層電壓倍乘器的升壓轉換器,進而與實驗結果相互比較,以驗證所建之模擬電路與所設計之脈衝寬度調變控制器所使用元件參數之正確性。