Engineering Science and Materials Commons^™

Temperature Dependence Of Crystal Growth Behavior Of Aln On Ni–Al Using Electromagnetic Levitation And Computer Vision Technique, Benjamin G. Pierce, Ahmad M. Karimi, Roger H. French

Faculty Scholarship

Bulk AlN single crystal has a great demand as a substrate material for AlGaN-based optical and electronic devices such as deep ultraviolet light-emitting diodes and high-power transistors. We have previously proposed a novel solution-growth method using Ni–Al solution with an in-situ observation system for solution growth of AlN crystal using electromagnetic levitation. In this paper, to investigate AlN formation behavior on 40 mol%Al–Ni droplets, two precisely synchronized high-speed cameras from the horizontal and vertical directions were installed. AlN formation behavior was evaluated quantitatively using computer vision image processing techniques. Based on the results, we demonstrated the growth of thick AlN …

Rheological Modeling And Inkjet Printability Of Electrode Ink Formulation For Miniature And Interdigital Lithium-Ion Batteries, Habib Temitope-Adebayo Ajose

Browse all Theses and Dissertations

The rapid advancement of technology has resulted in a greater need for effective energy storage systems to meet the demands of the transportation and electronics industries. Among various energy storage systems, batteries are the most widely used, primarily because of their ability to store significant amounts of energy. In addition, lithium-ion batteries are prevalent for powering portable electronic devices due to their long cycle life, high energy density, and high operating voltage. The traditional doctor-blade approach has been used over the years for producing batteries. Currently, research is being directed to additively manufacture Li-ion batteries via Drop-on-Demand Inkjet Printing with …

Dome Tester, Clark Bates, Nikolas M. Kulin

Williams Honors College, Honors Research Projects

We are reconfiguring and modifying the previously built dome tester to be more user friendly and mechanically applicable. This has a long-term goal of being a usable teaching tool for manufacturing education within the college of engineering and polymer sciences. The dome tester pushes a metal dome into a clamped sheet of metal to test its forming limits and where necking occurs. We have implemented a better method of viewing the sheet sample as it is being deformed, and improved measuring methods for the distance a sample is deformed. By introducing these changes in conjunction with improved documentation of the …

Space Force Design Project, Emily Greene, Ashton Orosa, Julia Patek, Nathan Doty

Williams Honors College, Honors Research Projects

The objective of our research project is to develop a lab testbed composed of a curved surface to represent a spacecraft hull, a mobile robot equipped with repair tools, and a robotic arm equipped with a laser 3D scanner. This project is part of a larger grant to the University of Akron from Space Force and Air Research Labs. The lab testbed developed in this project will be used to assist in creating and testing a software and algorithm to inspect and repair spacecraft while in orbit. The project will involve researching spacecraft hulls to create an accurate simulation bed, …

Comparative Study Of Mof's In Phosphate Adsorption, Eniya Karunamurthy

Browse all Theses and Dissertations

High concentrations of phosphate are known to adversely affect the environment. Excess phosphate can lead to eutrophication that eventually fosters uncontrollable growth of aquatic plants and algae. This can result in depletion of oxygen content which adversely impacts underwater organism’s survival rates. Metal organic frameworks (MOFs) consist of organic linkers in conjunction with metal ions or clusters arranged within a crystalline structure. They are highly porous and have larger surface area due to their ability to possess extensive void spaces while remaining bulky in nature. MOFs can absorb phosphate from aqueous solutions. We have investigated the use of commercially available …

Characterization Of Aerosol Jet Printed Silver Thin Films Sintered By A Scanning Laser, William A. Metzger

Browse all Theses and Dissertations

Direct write printing, which is part of additive manufacturing (AM) technology, offers unique capabilities that can complement traditional methods of electronics fabrication. Printing of electrical interconnects via aerosolization is one of the areas in AM that is very important in electronics fabrication. Post-print sintering is a critical step in printed electrical interconnects because it strongly influences the electrical resistivity of the interconnects. Interconnects require the lowest possible resistivity to achieve better performance. Thermal sintering is the most common technique employed in printed interconnects. However, it is limited to substrates that can handle the high temperature requirement for sintering. For polymers …

Establishing The Foundation To Robotize Complex Welding Processes Through Learning From Human Welders Based On Deep Learning Techniques, Rui Yu

Theses and Dissertations--Electrical and Computer Engineering

As the demand for customized, efficient, and high-quality production increases, traditional manufacturing processes are transforming into smart manufacturing with the aid of advancements in information technology, such as cyber-physical systems (CPS), the Internet of Things (IoT), big data, and artificial intelligence (AI). The key requirement for integration with these advanced information technologies is to digitize manufacturing processes to enable analysis, control, and interaction with other digitized components. The integration of deep learning algorithm and massive industrial data will be critical components in realizing this process, leading to enhanced manufacturing in the Future of Work at the Human-Technology Frontier (FW-HTF).

This …

อิทธิพลของระยะวิ่งต่อการชาร์จและอัตราการชาร์จของยานยนต์ไฟฟ้าต่อการให้บริการ Ride Sharing ในพื้นที่จุฬา-สามย่าน, ภูมิรพี ขัดศรี

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

หนึ่งในรูปแบบการเดินทางสมัยใหม่คือ ride sharing ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญร่วมกับระบบขนส่งสาธารณะที่จะนำไปสู่รูปแบบ Mobility as a Service ที่จะยกระดับคุณภาพและความสะดวกสบายในการเดินทางในเมืองได้มาก งานวิจัยนี้ศึกษาการใช้งานบริการ ride sharing ในพื้นที่จุฬา-สามย่าน ที่จะตอบสนองพฤติกรรมการเดินทางในพื้นที่มหาวิทยาลัย โดยมีการนำข้อมูลจากบริการจริงมาใช้ในการศึกษาผลกระทบของระยะวิ่งต่อการชาร์จและอัตราการชาร์จของยานยนต์ไฟฟ้าในการให้บริการ ride sharing ผ่านการจำลอง การจำลองบริการใน ride sharing ในพื้นที่จุฬามีขนาด 6.88 ตารางกิโลเมตร ในส่วนของ range มี 3 ขนาดได้แก่ long range, medium range, short range ตามลำดับ อัตราการชาร์จแบ่งออกเป็น 3 ขนาดได้แก่ fast charge, medium charge, slow charge ดังนั้น การจำลองจึงมี 9 สถานการณ์จำลองด้วยกันและใช้ยานพาหนะ 20 คัน ตัวชี้วัดสำหรับการจำลองการให้บริการ ได้แก่ Vehicle Kilometer Traveled (VKT) , service distance, %served และรายได้จากการให้บริการ ผลลัพธ์จากการวิเคราะห์พฤติกรรมและรูปแบบการเดินทางในพื้นที่ด้วย ride sharing ภายในจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยพบว่ามีช่วงการใช้งานสูงสุดอยู่ในช่วง 11:30-12:30 น. โดยมีจำนวนการเรียก 1 คนราว 70% และราว 92% คือการเรียกรถแบบไม่เกิน 3 คน ระยะเดินทางด้วย ride sharing ขั้นต่ำอยู่ที่ระยะทาง 400 เมตร สำหรับผลลัพธ์จากการจำลองทั้ง 9 สถานการณ์จำลองนั้น พบว่าผลกระทบจากการปรับอัตราการชาร์จนั้นส่งผลต่อการให้บริการมากกว่า range อย่างเห็นได้ชัดในทุกกรณี ซึ่งจากการสอบทวนผลลัพธ์กับผู้ประกอบการ ผลลัพธ์สอดคล้องกับการให้บริการจริง นอกจากนั้นจากผลลัพธ์พบว่าการเพิ่ม Range นั้นไม่ได้ให้ผลลัพธ์การบริการที่ดีขึ้นเสมอไป โดยกรณี short range:medium charge มี %served …

Mechanical Design Of A Microwave Imaging Device For Breast Cancer Detection In Mri Scanners, Grace M. Player

Dartmouth College Master’s Theses

This project seeks to develop an updated version of a microwave imaging device for use in conjunction with breast MRI, improving upon existing technology and developing novel concepts for the device. It posits three primary redesign targets for updating the previous system: resizing the system height, making the device more iteration- friendly, and improving the overall manufacturability of the device by replacing custom components with commercially available alternatives. All three of these redesign targets are met in the new design, V2.0. The height is reduced by reducing antenna travel and height, embedding some components, and shortening the tank wall, resulting …

Application Of Multi-Scale Computational Techniques To Complex Materials Systems, Mujan N. Seif

Theses and Dissertations--Chemical and Materials Engineering

The applications of computational materials science are ever-increasing, connecting fields far beyond traditional subfields in materials science. This dissertation demonstrates the broad scope of multi-scale computational techniques by investigating multiple unrelated complex material systems, namely scandate thermionic cathodes and the metallic foam component of micrometeoroid and orbital debris (MMOD) shielding. Sc-containing "scandate" cathodes have been widely reported to exhibit superior properties compared to previous thermionic cathodes; however, knowledge of their precise operating mechanism remains elusive. Here, quantum mechanical calculations were utilized to map the phase space of stable, highly-faceted and chemically-complex W nanoparticles, accounting for both finite temperature and chemical …

Solid-State Electrolytes For Long Duration Molten Sodium Batteries, Ryan C. Hill

Theses and Dissertations--Chemical and Materials Engineering

Rechargeable batteries have become a staple of modern society, driving the development and expansion of portable electronics and electric vehicles. The long lifetime and high energy density provided by batteries have made them excellent candidates for use in the emerging field of long duration, grid-scale energy storage. However, traditional battery chemistries, such as Li-ion, are not an ideal solution for grid-scale storage, due to high-cost raw materials that are often sourced from volatile markets. Sodium-based batteries are a promising alternative for long duration storage, owing to the domestic abundance of raw materials and energy densities that nearly rival that of …

Assessing A Byproduct Of The Cbd Ethanol Extraction Process For Potential As A Wood Finishing Product, Avani M. Flanagan

Masters Theses

Developments in regulations concerning the use of CBD products as therapeutic remedies have allowed the global cannabidiol (CBD) market to take off within the past five years. Despite producers of CBD oil wanting to optimize their methods and increase product yields, several waste streams still exist. During the winterization phase of the ethanol extraction process, CBD oil is cooled and filtered so the fats, waxes, and lipids from the Cannabis sativa plant can coagulate and be removed, creating a purer oil with higher potency but contributing to the 58% (crude weight) total loss that occurs throughout the process. The removed …

Electrolyte Synthesis And Engineering For Alkali Metal Batteries, Yiwen Zhang

Dartmouth College Ph.D Dissertations

Batteries have been in increasing demand over the last decade for portable electronic devices, electric vehicles, and grid-scale energy storage systems. While the electrode materials define the characteristic features of a battery system, the composition of the electrolyte is of critical importance and needs to be engineered for different battery systems to ensure superior electrochemical performance. In this thesis, the basic functionality and fundamental mechanism of the electrolytes in battery systems are first introduced. Then, three major electrolyte engineering strategies are demonstrated, including electrolyte composition formulation, electrolyte-electrode component modification, and function-oriented electrolyte design. Firstly, the low-temperature capacity restraint of lithium …

ผลของความโค้งของคลองรากฟันต่อความทนทานต่อแรงบิดของตะไบทางทันตกรรมแบบหมุน, ปุณยวุฒิ โตมีบุญ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วิทยานิพนธ์นี้ศึกษาความทนทานต่อแรงบิดของตะไบทางทันตกรรมแบบหมุนที่ทำงานในคลองรากฟันที่มีความโค้งแบบต่าง ๆ ด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์และวิธีการทดลอง การศึกษานี้จำลองการรับแรงบิดของตะไบขนาด 0.25 และ 0.35 มิลลิเมตร ขณะทำงานในคลองรากฟันที่มีรัศมีความโค้ง 2, 5 และ 8 มิลลิเมตร และทำงานในคลองรากฟันที่มีมุมความโค้ง 30, 45 และ 60 องศา โดยมีตะไบตรงเป็นชุดควบคุม การศึกษาด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์พิจารณาแนวโน้มของค่าความเค้นและแรงบิดปฏิกิริยาที่ปลายตะไบภายใต้แรงบิดขนาดคงที่ การทดลองหาแรงบิดจากเครื่องกรอฟันที่ทำให้ตะไบเสียหายในขณะทำงานในคลองรากฟันที่มีความโค้งแบบต่าง ๆ ผลการศึกษาด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์พบว่าความเค้นและแรงบิดปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นที่ปลายของตะไบที่ทำงานในคลองรากฟันโค้งมีค่าน้อยกว่าตะไบที่ทำงานในคลองรากฟันตรง ความเค้นและแรงบิดปฏิกิริยามีค่าน้อยลงเมื่อตะไบรับแรงบิดขณะวางตัวอยู่ในคลองรากฟันที่มีรัศมีความโค้งน้อยลง และมีค่าน้อยลงเมื่อรับแรงบิดขณะอยู่ในคลองรากฟันที่มีมุมความโค้งมากขึ้น ในส่วนของการทดลองพบว่าผลการทดลองสอดคล้องกับผลการศึกษาโดยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ ตะไบโค้งสามารถรับแรงบิดจากเครื่องกรอฟันได้มากกว่าตะไบตรง ความสามารถในการรับแรงบิดจากเครื่องกรอฟันของตะไบลดลงขณะตะไบทำงานในคลองรากฟันที่มีรัศมีความโค้งมากขึ้น แต่ตะไบสามารถรับแรงบิดได้มากขึ้นเมื่อทำงานในคลองรากฟันที่มีมุมความโค้งมากขึ้น นั่นคือ ผลการศึกษาจากระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์และวิธีการทดลองมีความสอดคล้องกัน ตะไบทางทันตกรรมแบบหมุนจะสามารถรับแรงบิดได้มากขึ้นเมื่อตะไบทำงานในคลองรากฟันที่มีความโค้ง

การศึกษาความสบายในการขับขี่ของยานยนต์ไฟฟ้าผ่านการควบคุมแรงขับจากมอเตอร์ในล้อ, ชนกนันท์ บุญลัภยานันท์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วิทยานิพนธ์ฉบับนี้ ได้ทำการศึกษาความสบายในการขับขี่ (Ride Comfort) ของยานยนต์ไฟฟ้าที่มีการติดตั้ง In-Wheel Motor ไว้ที่ล้อทุกล้อบนโปรแกรม MATLAB โดยใช้แบบจำลองแบบครึ่งคัน (Half Car Model) ผ่านการพิจารณาค่า Frequency-Weighted Acceleration ซึ่งถูกนิยามไว้ในมาตรฐานของ ISO 2631 โดยการใช้ Power Spectral Density ของ Road Profile 3 แบบ ซึ่งเป็น Input ของระบบ (ถนนทั้ง 3 แบบถูกจัดอยู่ใน Class A ถึง D ตามมาตรฐาน ISO 8608) จากนั้นจึงคำนวณหาค่า Frequency-Weighted Acceleration ของ 2 กรณี เปรียบเทียบกัน โดยกรณีแรกคือระบบแบบ Open-Loop ที่ไม่ได้มีการติดตั้ง Controller กับอีกกรณีหนึ่งซึ่งเป็นระบบแบบ Closed-Loop ที่มีการติดตั้ง P Controller ไว้ที่ In-Wheel Motor ของล้อทุกล้อ เพื่อให้เกิดการสั่นสะเทือนในแนวดิ่งให้น้อยที่สุด ผ่านการควบคุมแรงขับจาก In-Wheel Motor โดยมีการเปลี่ยนแปลงค่าของ Proportional Gain เพื่อดูผลของ Controller ที่มีต่อค่า Frequency-Weighted Acceleration แล้วจึงพิจารณาประสิทธิภาพของ Controller ว่าสามารถลดการสั่นสะเทือนของยานยนต์ไฟฟ้าได้มากน้อยเพียงใด โดยคำนวณเป็นสัดส่วนของค่า Frequency-Weighted Acceleration ที่ลดลงเมื่อเทียบกับกรณีของระบบ Open-Loop​ ผลการศึกษาพบว่า เมื่อค่า Proportional Gain ของ P Controller มีค่าสูงขึ้น จะทำให้ค่า Frequency-Weighted Acceleration มีค่าลดลงตามไปด้วย ซึ่งจะส่งผลให้การขับขี่มีความสบายมากขึ้น แต่อย่างไรก็ตาม ในกรณีที่ค่า Proportional Gain ของ Controller …

An Intrinsic Sensing Ram Extruder With Pressure And Volumetric Flow Control For Liquid Deposition Modeling, Kantawatchr Chaiprabha

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

In this dissertation, a ram extruder for liquid deposition modeling (LDM) with a flexible actuation system is proposed. The system allows the command of flow through either pressure or volumetric modes. A mathematical model of the extruder is implemented. The actuation system enables real-time monitoring of pressure and material flow rate, providing benefits for precise control and adjustment during the printing process. Additionally, the system allows for the classification of material viscosity characteristics, offering in-depth information on the material for further analysis of the printing process. The prototype provides the advantage of both pressure and volumetric flow, as well as …

การออกแบบและควบคุมอากาศยานไร้คนขับแบบ 5 ใบพัดหมุน โดยมีใบพัดคู่ควบตรงกลางที่สามารถปรับความเอียงได้ 2 ทิศทาง, ศุภโชค ตันติวิวัทน์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การเคลื่อนที่ของอากาศยานแบบไร้คนขับชนิด 4 ใบพัดตรึงนั้น ถูกจำกัดเนื่องด้วยใช้โรเตอร์แบบตรึงเพียงสี่ตัวเท่านั้น งานวิจัยฉบับนี้จึงขยายขีดความสามารถของอากาศยานไรคนขับนี้ ด้วยการออกแบบอากาศยานชนิด 5 ใบ โดยพัฒนามาจากแบบ 4 ใบพัดตรึงด้วยการเพิ่มใบพัดที่ตำแหน่งตรงกลางอากาศยานที่ติดตั้งบนกลไกกิมบอลเพื่อควบคุมทิศทางของแรงผลัก โดยแรงผลักจากโรเตอร์เดิมและโรเตอร์ใหม่รวมกันทำให้เกิดแรงที่ใช้ในการควบคุมการเคลื่อนที่ไปด้านข้าง และการเอียงตัวของอากาศยานได้ดีขึ้น ในการออกแบบระบบการควบคุมอากาศยานได้เสนอตัวคุมคุมแบบพีไอดีแบบไม่เชิงเส้น (nonlinear PID controller) เพื่อใช้ในการควบคุมอากาศยานให้เคลื่อนที่ตามเส้นทางที่ต้องการ โดยตัวควบคุมดังกล่าวได้ใช้อินทิกรัลแบบพิเศษ นอกจากนี้แล้วงานวิจัยฉบับนี้ยังใช้เทคนิคการปรับให้เหมาะสม (optimization technique) เพื่อจัดสรรแรงขับของโรเตอร์ โดยพิจารณาจากไดนามิกส์ของกิมบอลและขีดจำกัดของโรเตอร์ ในส่วนของการทดลองได้มีการจำลองเพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพของข้อผิดพลาดอินทิกรัลแบบพิเศษ ตรวจสอบช่วงการเอียงตัวของอากาศยาน และสาธิตการติดตามการเคลื่อนที่บนเส้นโค้งสามมิติรูปเลขแปด (3D-Lissajous curve)

ระบบการภาพและอัลกอรึทึมสำหรับกระบวนการตัดเนื้อ, เจตนิพัทธ์ ทองประสิทธิ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

อุตสาหกรรมแปรรูปด้านการแยกส่วนหรือการตัดวัตถุดิบมีความสำคัญสูง การแยกส่วนวัตถุดิบเป็นวิธีการที่ต้องใช้ทักษะและแรงงานในการดำเนินงานสูง เพื่อที่จะสามารถแยกส่วนวัตถุดิบได้ตามความต้องการ งานวิจัยนี้จะมุ่งเน้นไปที่การออกแบบระบบการภาพ (Machine Vision) และพัฒนาอัลกอรึทึม (Algorithm) ในการแบ่งส่วน เพื่อสร้างแนวเส้นตัดวัตถุดิบที่เป็นเนื้อสัตว์เพื่อแบ่งวัตถุดิบออกเป็นชิ้น โดยแต่ละชิ้นมีน้ำหนักที่เท่ากัน สามารถออกแบบระบบการภาพที่ประกอบไปด้วยกล้อง Gocator line profile sensor เพื่อเก็บข้อมูลพอยต์คลาวด์ (Point cloud) ไปวิเคราะห์โดยใช้อัลกอรึทึมที่ถูกเขียนผ่านโปรแกรม Halcon เพื่อใช้ปริมาตรของวัตถุในหาตำแหน่งของแนวตัดแบ่งให้วัตถุทุกชิ้นมีน้ำหนักเท่ากัน การทดสอบและประเมินการทำงานของระบบจะใช้ดินน้ำมันและเนื้อสัตว์เป็นวัตถุที่ใช้ทดสอบ การทดสอบหลักจะมีด้วยกันสามการทดสอบ 1) ทดสอบแนวตัดแบบต่างๆและวิเคราะห์ความแปรปรวนทางเดียว (One-Way ANOVA) ตัวอัลกอรึทึมสามารถแสดงได้ทั้งแนวตั้งและแนวนอนตามที่กำหนด แต่การกำหนดแนวตัดที่แตกต่างกันมีผลต่อความคลาดเคลื่อนเฉลี่ยสัมบูรณ์ (Mean Absolute Error) ของน้ำหนักดินน้ำมันที่ระดับนัยสำคัญ 0.05 2) ประยุกต์ใช้ Gage R&R โดยใช้ข้อมูลของน้ำหนักดินน้ำมันชิ้นที่ 1-3 หลังจากการตัด หลังจากทำการวิเคราะห์พบว่าค่า %Study Var ของ Total Gage R&R ของทั้งสามชิ้นมีค่า 7.04%, 8.53%, 9.00% 3) ทดสอบการแบ่งเนื้ออกไก่, หมูแช่แข็ง และปลา ค่าเปอร์เซ็นต์ของค่าความคลาดเคลื่อนสูงสุดของเนื้อสัตว์ชิ้นนั้นๆอยู่ที่ 2.28% - 15.96% โดยเรียงจากน้อยสุดคือเนื้ออกไก่กับปลาและมากสุดที่เนื้อหมูตามลำดับ

Design And Fabrication Of An Anthropomorphic Robotic Finger With Dual Tendon Drives And Passive Stretch-Driven Elastic Members, Worathris Chungsangsatiporn

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Human hands are unparalleled in their dexterity, precision, and versatility, making them ideal models for robotic systems. Conventional robotic hands with standard joints cannot fully replicate human hand biomechanics, often resulting in increased weight, cost, and complexity. The primary objective is to develop a robotic finger that closely mimics anthropomorphic characteristics using computer-aided design (CAD) and rapid prototyping technology and to analyze its force and motion behaviors. The underactuated hybrid design combined soft and rigid elements and emphasizes passive adaptability to achieve dexterity. Rolling contact joints were applied to replicate varied rotational axis biomechanics. Springs and tendon routes were integrated …

ผลของการชดเชยแรงโน้มถ่วงแบบลูกเบี้ยวและสปริงบนแขนหุ่นยนต์ 3 องศาอิสระ โดยใช้การควบคุมวงปิด, ปวเรศ ศรีเตชะ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

กลไกแขนกลหุ่นยนต์ได้มีการใช้งานหลายหลากทั้งในอุตสาหกรรมการผลิต การใช้งานในด้านสุขภาพและการแพทย์ และงานด้านบริการต่างๆ กลไกแขนกลเหล่านี้ถูกขับเคลื่อนด้วยตัวขับ (Actuators) เพื่อสร้างแรงขับที่ข้อต่อสำหรับขับเคลื่อนแขนกลให้เคลื่อนที่ไปตามที่ต้องการ ตัวขับเหล่านี้ (เช่นมอเตอร์) ต้องมีขนาดใหญ่มีกำลังมากพอเพื่อยกขับเคลื่อนภาระและน้ำหนักของแขนกลเองด้วย การที่มีตัวขับขนาดกำลังสูงทำให้มีแนวโน้มของการการอันตรายสูงขึ้น และ อีกทั้งกำลังงานส่วนใหญ่ไม่ได้ใช้ในการขับเคลื่อนภาระที่ต้องการหากแต่เป็นการขับยกน้ำหนักของแขนกลเองเพื่อต้านแรงโน้มถ่วง เพื่อลดปัญหาดังกล่าวจึงมีการพัฒนาแขนกลที่มีกลไกชดเชยแรงโน้มถ่วง (Gravity Compensation) งานวิจัยนี้เป็นการพัฒนาและทดสอบผลการควบคุมการขับเคลื่อนแขนกลตามเส้นทางที่โปรแกรมไว้ โดยเปรียบเทียบผลการควบคุมระหว่างแขนกลปกติ และ แขนกลเดียวกันที่มีกลไกชดเชยแรงโน้มถ่วง แขนกลต้นแบบที่พัฒนาในงานวิจัยก่อนหน้านี้ มี 3 องศาอิสระ มีกลไกชดเชยแรงโน้มถ่วงผ่านกลไกแบบขนานที่ฐาน เพื่อชดเชยพลังงานศักดิ์ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งต่างๆของแขนกล โดยนำเสนอผลการเปรียบเทียบการใช้กำลังงาน ผลสำฤทธิ์ในการควบคุมการเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางเดินที่ถูกออกแบบไว้ด้วยความเร็วคงที่ นำเสนอผลลัพธ์ ข้อเสนอแนะที่ได้จากการทดลองและผลการใช้การชดเชยแรงโน้มถ่วงส่งต่อการทำงานของแขนหุ่นยนต์

หุ่นยนต์เคลื่อนที่อัตโนมัติบนถนนภายนอกอาคาร, ดิษณ์กร วานิชรัตนกุล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

หุ่นยนต์เคลื่อนที่แบบขับเคลื่อนสี่ล้อโดยเฉพาะชนิดที่ใช้การขับเคลื่อนแบบ skid-steering เป็นหุ่นยนต์ที่ใช้มากนอกอาคาร หุ่นยนต์ประเภทนี้มีการลื่นไถลขณะทำการเลี้ยว ทำให้อยากต่อการควบคุม โดยเฉพาะหุ่นยนต์ที่เคลื่อนที่แบบอัตโนมัติ วิทยานิพนธ์นี้ออกแบบและสร้างหุ่นยนต์เพื่อใช้การขับเคลื่อนแบบ skid-steering และ ใช้วิธีการแยกจุดศูนย์กลางหมุนของแต่ละล้อหรือ Instantaneous Center of Rotation (Separated ICR) เพื่อลดปัญหาการลื่นไถล นอกจากนั้นจะใช้กล้องสเตอริโอร่วมกับระบบ V-SLAM (Visual Simultaneous Localization and Mapping) เพื่อตรวจสอบความถูกต้องเมื่อหุ่นยนต์เคลื่อนที่ไปตามพื้นผิวต่าง ๆ ผลลัพธ์จากการทดลองแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพในการชดเชยการลื่นไถลที่แตกต่างกันตามรัศมีการเลี้ยว ซึ่งจะพบว่าประเภทของพื้นผิวมีผลต่อวิธีการ Separated ICR ที่ใช้ในงานนี้น้อย ถึงแม้จะไม่สามารถประเมินความเสียดทานของพื้นผิวได้อย่างแม่นยำ ลักษณะของพื้นผิวไม่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการลดการไถล ทำให้วิธีการดังกล่าวเหมาะสมต่อการนำไปใช้งานจริงกับหุ่นยนต์เคลื่อนที่แบบขับเคลื่อนสี่ล้อ นอกจากนั้นได้มีการจำลองการทำงานการไถลของระบบบังคับเลี้ยวแบบไถลโดยใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ ผลที่ได้ออกมาจากการจำลองการไถลถึงแม้จะไม่เหมือนกับผลการทดลองอย่างแม่นยำ แต่ก็มีแนวโน้มการไถลในลักษณะใกล้เคียงกัน ผลที่แตกต่างกันอาจเนื่องมาจากการจำลองความเสียดทานของพื้นผิวทำได้ค่อนข้างยาก แต่พื้นผิวที่งานวิจัยนี้สนใจแบบจำลองความเสียดทานมีผลไม่มากกับประสิทธิภาพของการชดเชยการลี่นไถล นอกจากนั้นวิทยานิพนธ์นี้ได้พัฒนาระบบ SLAM และระบบนำทางสำหรับใช้ภายนอกอาคารซึ่งสามารถใช้งานได้ดีในสภาพแวดล้อมระหว่างอาคารที่มีทางลาดและมีพื้นต่างระดับกัน

Single Spring Gravity Compensator For A Multi Degree Of Freedom Manipulator Arm, Krittanai Sajjapongse

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Designing industrial robots requires utmost attention to power consumption and safety, especially in today's environment where humans work closely with robots. However, due to their robust and weighty structures, most robotic manipulators are typically engineered with high-power systems to handle payloads and counteract gravity. This research develops a novel gravity compensator system that employs a single spring to counterbalance a multi-DOF manipulator. This system combines cam follower systems with a square root mechanism. We provide a general equation that applies to multiple degrees of freedom. Additionally, we designed and built a 3-DOF manipulator prototype. The experiment shows that our gravity …

The High Temperature Degradation Of Ferritic Stainless Steel In Solid Carbon Atmospheres, Prakeaw Ngamsri, Suwijak Pokwitidkul, Paweena Treewiriyakitja, Penpisuth Thongyoug, Ratchapon Nilprapa, Jennarong Tungtrongpairoj

Journal of Metals, Materials and Minerals

Stainless steel is widely used for many components and parts in coal-fired thermal power plants. AISI 430 ferritic stainless steel (FSS) is one common grade to combat the degradation at high temperatures in coal combustion atmospheres containing flue gas, coal ash, and soot (impure solid carbon particles). However, the effect of the solid carbon particles on the degradation of FSS needs to be clarified. Graphite powder was used to simulate solid carbon atmospheres for investigating the degradation of AISI 430 at high temperatures of 1150℃ to 1350℃ in coal-fired boilers. After the carbothermic reduction, the mass gain of a pre-oxidized …

Recovery Of Pure Silver From Spent Silver Electroplating Solutions Via Electrochemical Process And Zinc Cementation, Tapany Patcharawit, Chatisa Kansomket, Woranittha Kritsarikun, Ketmanee Taseela, Chonthicha Paernaphan, Thiwavan Laphosin, Teerawut Tannukit, Sakhob Khumkoa

Journal of Metals, Materials and Minerals

Recycling of spent silver electroplating solutions has been investigated via electrowinning and electrorefining in comparison to zinc cementation technique in this research. Two different compositions of transparent and dark waste solutions were used having the remaining silver contents of 17.71 g⸳L-1 and 33.36 g⸳L-1 respectively. The waste solutions were used as an electrolyte in the first step of electrowinning at low current density of 0.015 A⸳cm-2. It was found that increasing electrowinning time from 4 h to 24 h increased the recovery of silver cathode for both types of waste solutions. The optimum electrowinning time was higher than 8 h, …

Effects Of Indium And Gallium Ratio On Tarnish Resistance, Corrosion And Mechanical Properties Of 950 Silver Alloy, Aumphol Yanil, Patama Visuttipitukul, Ekasit Nisaratanaporn, Charasphat Preuksarattanawut

Journal of Metals, Materials and Minerals

The effects of Indium (In) and Gallium (Ga) ratio on tarnish resistance, corrosion and mechanical properties of 950 silver alloy were studied. 950 Silver alloy with aluminium (Al), silica (Si) and germanium (Ge) were added with In and Ga at the range of 0.44 to 1.90 weight percent. The increment of secondary structure with Ge-Si rich phase in Ag-Al alloy increases hardness, but reduces ultimate tensile strength. The addition of In and Ga improves tarnish and corrosion resistance. The color differences as indicated by Delta E tolerances (DE*) of Ag-Al alloys are in the range of 8.64 to 11.40 while …

Investigating The Effect Of Temperature And Nacl Concentration On Corrosion Behavior Using Commercial Food Cans, Samar S. Hussein, Abeer A. Radhi, Wafaa K. Mahmood

Journal of Metals, Materials and Minerals

In the present work, commercial tin-plate used as storage cans for three different products (salmon fish, green peas, and corn) are used to investigate the corrosion to storage temperature and salt concentration. The corrosion process was electrochemically monitored using the potentiodynamic polarization method and the structure and concentrations of the corrosion products were investigated using X-ray diffraction (XRD). To characterize the resulting sample morphology, emission scanning electron microscopy (FESEM) was used. The results showed that the corrosion resistance of the tin-coating, was important constant and by changing the NaCl concentration and operation temperature, the corrosion resistance was lower. It is …

Optimized Conditions For Cobalt Diffusion In Sri Lankan Colorless Topaz And Coloration Mechanism Elucidation Through Spectro-Chemical Investigation, Chandana P. Udawatte, Sunil Abeyweera, L. R. K. Perera, Sandun Illangasinghe, Chirath Weerasooriya, Chakkaphan Sutthirat, Naleen Jayasinghe, Tilak Dharmaratne, Saranga Diyabalanage

Journal of Metals, Materials and Minerals

Most of natural topaz is colorless; thus, methods of color enhancement are widely used for coloring this mineral. Currently, blue color is obtained by cobalt diffusion due to drawbacks in existing coloration methods. In this study, optimum conditions suitable for Cobalt diffusion in Sri Lankan colorless topaz were investigated and coloration mechanism was elucidated. The diffusion agent was prepared by mixing CoCO3 with Na2CO3, CaCO3 and carbon powder and diffusion was carried-out by varying the temperature and soaking time. Chemical analysis, UV-Vis absorption spectrum, infrared absorption spectra, and Raman peaks of diffused and non-diffused topaz were tested. The results clearly …

Fabrication Of Glass-Ceramics Composite By Infiltration Of Lithium Tetraborate Glass Into Porous Magnesium Aluminate Spinel Ceramic, Nattawat Kulrat, Chumphol Busabok, Saweat Intarasiri, Somsak Dangtip, Wasana Khongwong

Journal of Metals, Materials and Minerals

Magnesium aluminate spinel (MAS) glass-ceramics composite has excellent mechanical and optical properties. It can be obtained from porous ceramic by infiltrating the proper choice of glass. In this study, porous MAS ceramic was prepared by conventional sintering from MAS powder to reach a bulk density of 2.48 g∙cm-3 (70.1% of relative density). The porous MAS ceramic was then infiltrated with molten lithium tetraborate glass (Li2B4O7; LTB) at 950℃ for 30 (IF30) and 60 (IF60) min. They were left to cool down to 700℃ inside the furnace before being taken out to quench in ambient. The glass-ceramics composite was obtained with …

Ph-Responsive Polymeric Nanostructures For Cancer Theranostics, Devadass Jessy Mercy, Karthick Harini, Swaminathan Madhumitha, Chinnadurai Anitha, Jayakumar Iswariya, Koyeli Girigoswami, Agnishwar Girigoswami

Journal of Metals, Materials and Minerals

Responsive polymeric nanostructures are being designed to improve the efficiency of existing treatment techniques by delivering therapeutics in precise locations. The properties of the particles can be altered to act as a probe for imaging applications also. Hence, an effective theranostic agent can be tailor-made to meet the requirements. The pH variability has aroused considerable interest in nano-responsive-stimulus production since the mild acidic condition is a hallmark of the tumor microenvironment. The cargo sealed inside the carrier will be released either by swelling or disassembly of the carrier as they meet a pH drop. The modification strategy for the synthesis …

Adhesion Of Thermal Oxide Scale Formed On Silicon-Containing Hot-Rolled Steel Oxidised In Oxygen, Wannapha Issaard, Thanasak Nilsonthi

Journal of Metals, Materials and Minerals

Defects can be caused by the thermal oxide scale that forms on the surface of steel during the hot rolling process. The oxidation and adhesion of scale on silicon-containing hot-rolled steel were investigated in a flowing 20% O2-N2 gas mixture at 900°C. Scale spallation was observed using a tensile testing machine equipped with a CCD camera. The thickness of the scale was 3.45 μm for the higher silicon steel and 4.86 μm for the lower silicon steel. The oxide scale consists of hematite, magnetite, wustite, and iron. The strain that caused the first spallation was used to calculate the mechanical …