其他研究主題
Other Research Topics
除了核心研究領域外，我們的研究範疇也涵蓋如創意性機構設計與機構奇異性分析等主題。透過運動學理論持續探索新型態的機構拓樸結構，為複雜的機械系統提供精確的理論基礎與設計方案。
In addition to our primary focus, our research also includes creative mechanism design , kinematic singularity analysis and various mechanical subjects. By applying rigorous theory, we develop new mechanical topologies and provide high-precision design frameworks for complex robotic and mechanical systems.
學位論文
Thesis
2024
郭美霞 (Clarissa Angelia Winarko)
可換向式座椅的創意機構設計
Creative Design of Reversible Seats
摘要 Abstract
應對公共交通日益增長的重要性，本論文提出了多種新型可換向式座椅設計。在19 種可行的設計中，選出了五種進行詳細的尺寸設計、運動與力分析。這些新型機構僅包含旋轉關節，使製造過程更為簡便，與現有設計相比具有明顯優勢。設計過程整合了顏的創意性機構設計[1]，以及Kinzel、Schmiedeler 和Pennock 的幾何約束編程（GCP）[2]。此外，運動分析中採用了牛頓-拉夫森方法[3]和運動係數法[4]。靜力分析和模擬也被用來確定調整座椅方向時的關節力。所有五種設計均保持了可行性，但某些設計顯示出更佳的性能。
2025
江冠霆 (Guan-Ting Jiang)
帶單滑塊之平面連桿機構奇異性分析 Singularity Analysis of Planar Linkage Mechanisms with a Single Slider
摘要 Abstract
本研究針對帶單滑動對之平面單自由度連桿機構進行奇異構型分析，提出一套高效、通用且具直觀性的分析流程，並建立涵蓋靜對構型、死點構型與不定構型之完整圖譜建構方法。首先，透過探討 Jacobian 矩陣與機械利益等既有分析方法，指出其於處理複雜或帶滑動對機構時，常面臨推導繁瑣與適用性不足等問題。為改善此現象，本研究提出基於順新法並以瞬心幾何關係為核心的分析架構。論文內容自理論基礎逐步推展至分析流程與圖譜建構，所提出之流程包含指定靜對接頭、不動桿配置、瞬心重合判別與限制條件整理，並以帶單滑動對之四連桿與六連桿機構為例，展示其分析流程與結果。圖譜建構則結合靜對接頭與不動桿之指定原則，輔以可動性判斷準則，系統性排除同構構型，確保構型圖譜之完整性與正確性，最後，本研究提供一組八連桿機構之奇異構型分析範例，並分別以本研究方法與既有瞬心法為核心之分析方法進行比較，結果顯示，本方法具備分析效率高、通用性高等特性。
2025
田昊坪 (Hao-Ping Tien)
應用曲率理論於平面機構軌跡與包絡合成
Application of Curvature Theory in Trajectory and Envelope Synthesis of Planar Mechanisms
摘要 Abstract
本論文將瞬時不變量帶入曲率理論中，提出一套可同時處理點軌跡、直線包絡 與圓曲線包絡的統一方法，進一步拓展曲率理論在平面機構合成上的應用範圍。
首先，依據瞬時運動學建立正準座標系，使第 𝑖 階相對運動僅需 2𝑖−3 個瞬時 不變量即可完整描述。將瞬時不變量帶入曲率半徑公式，推導相對運動的反曲圓、 切線圓與折返圓，以及具穩定曲率之三次曲線（Cubic of Stationary Curve）、鮑爾點 與 Burmester 點等高階曲率性質，據此選取能描繪二至四階的直線或圓曲線的特 殊點，並合成對應的四連桿機構。
其次，利用包絡線法推導直線包絡曲率理論，結合第一、第二曲率特徵值 𝜆1 與 𝜆2 反求廣義 Burmester 直線，除了能和成包絡目標曲線的四連桿外，亦成功合成平板從動件凸輪與漸開線齒輪齒廓。
最後，參考圓曲線包絡向量分析法，推導出形式較簡潔的圓曲線包絡公式，最多可得五組廣義 Burmester 圓解。透過調整生成圓半徑，可在四連桿耦桿上找到 對應能包絡任意目標曲線的直線或圓曲線，且亦可應用於滾子從動件凸輪與銷子輪齒廓設計。
2025
毛姵媞 (Peiti Mao)
上 肢負荷訓練輔具之創意機構設計 Creative Mechanism Design of Assistive Device for Upper Limb Load Training
摘要 Abstract
初動負荷理論訓練廣為所用，亦有不少運動員使用的實績成效，但並沒有以工程角度邏輯解析，因此本研究以機械工程角度系統化完成初動負荷理論證明，包含機構、軌跡、以及力學等分析，給未來想做相關研究的學者參考。
本研究提出一套設計流程，適用上肢訓練復健輔具與初動負荷輔具等的設計，可提供做輔具類相關醫工研究的學者參考。首先初動負荷理論進行證明，經由機構、軌跡、以及力學等分析方式，確認設計要點。因負荷傳遞部用六桿八接頭與八桿十一接頭，能改變的拘束度為1齒輪對與凸輪對皆已被小山裕史開發完畢，因此本研究結合其他類型的上肢連桿式輔具，以二自由度連桿機構取代負荷傳遞部，並以創意性機構設計方法推出13種上肢訓練裝置可行之機械裝置設計圖譜。
根據人體上肢範圍以及初動負荷訓練的定向動作，合成軌跡曲線並以方程式表示，合出男女性150至180公分8種身高尺寸的理想輪廓曲線，再以幾何約束方法針對13種可行構型進行機構尺寸與軌跡合成，合成出9個機構的最佳軌跡與尺寸，對每個機構進行運動學分析，並比較每個構型生成的最佳軌跡曲線與理想軌跡的誤差值，從中選定一種最佳機構。
本研究完成初動負荷理論證明之外設計出一款新型初動負荷訓練儀器，利用Creo建立CAD模型進行模擬，並針對軌跡分析與原機構比較，利用ADAMS模擬力學，驗證力學分析無誤，證實所設計之裝置符合初動負荷理論，CAD模型作可調式，可根據使用者的身高調整機構平台與軌跡導引，共有四段位，並解決原機構對於使用者動作不確實這點做改善。
2026
郭紘碩 (Hung-Shuo Kuo)
基於瞬時不變量與曲率理論之球面四連桿路徑合成
Path Synthesis of Spherical Four-Bar Linkages Based on Instantaneous Invariants and Curvature Theory
摘要 Abstract
本研究基於球面運動之瞬時不變量與曲率理論，提出一套基於高階瞬時運動特性之球面四連桿路徑合成方法。首先，建立剛體球面運動與歐拉角及瞬時角速度向量之間的關係，並藉由建立正準坐標系，統一表示並簡化球面運動之一階至四階運動方程式，進而定義可描述剛體高階瞬時運動特性的球面運動瞬時不變量。其次，根據所建立之瞬時不變量，推導球面運動之曲率性質曲線，包括反曲點曲線、等速曲線、瞬時圓周點曲線、瞬時圓心點曲線及Ball點，並以球面曲柄滑塊機構為例，探討各曲率性質曲線與機構接頭配置之幾何關係。最後，將上述理論應 用於球面四連桿之路徑合成；僅需給定指定路徑於特定位置之一階至三階運動資訊，即可求得相應之瞬時不變量，建立各項曲率性質曲線，並由曲線上的特徵點選定機構接頭位置，以合成在該位置附近具有指定階瞬時運動特性之球面四連桿。所提出方法計算程序明確，並保留接頭位置選擇與機構構型配置之設計彈性，可作為球面機構局部路徑合成之系統化方法。
2026
李芳誼 (Fang-Yi Lee)
非圓形齒輪之通用參數化設計、幾何與傳動性能分析
General Parametric Design and Analysis of Geometry and Transmission Performance for Noncircular Gears
摘要 Abstract
非圓形齒輪具有變速傳動之特性，可應用於需要非等速運動輸出的機械系統。本研究將通用參數化設計方法拓展至任意平面非圓形齒輪，除了可描述任意齒形之外，亦可基於相同參數架構下分析幾何與傳動性能。首先，本研究探討齒輪節曲線之性質，並說明由平面任意幾何之封閉節曲線計算其共軛節曲線之方法。接續建立齒條刀、共軛齒條刀、齒輪與共軛齒輪之齒廓參數式，並利用齒輪嚙合基本定理推導相同之參數限制式。本研究亦提出使用齒廓參數式建立完整齒廓之方法，並進一步推導齒條刀與共軛齒條刀齒廓全等條件，以及非圓形齒輪齒數限制條件，使一對非圓形齒輪能夠應用於傳統創成加工製程。基於齒廓參數式，本研究亦推導相對曲率、滑動係數、根切、機械誤差與剛性等齒輪性質分析方法，以評估不同節曲線與齒形之幾何與傳動特性。最後，應用齒廓參數式建立直接定義於齒輪嚙合齒廓之創新圓弧齒形，並以橢圓形齒輪與卵形齒輪作為範例呈現，再與傳統漸開線齒形進行比較。結果顯示，創新圓弧齒形於齒頂與齒根區域具有較低之相對曲率與滑動係數，具備改善齒面接觸特性之潛力。此外，根切與剛性分析結果證實非圓形齒輪之弱化位置與節曲線曲率半徑具有關聯，曲率半徑較小之區域較容易發生根切，且其輪齒剛性亦較低；而機械誤差分析結果顯示，齒廓法向誤差所造成之傳動誤差大於軸距誤差所造成之影響。綜合而言，本研究將齒廓參數式拓展至基於同一架構下可描述不同節曲線與齒形之非圓形齒輪，並探討齒輪生成、製造條件與性能分析等內容，可作為未來非圓形齒輪設計與創新齒形開發之基礎。