Mechanical Engineering Commons^™

Development And Testing Of A Biochar Combustor For A Stirling Engine, Kyle Bryant Vickery

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Nonrenewable resources persist as a necessity for perpetuating the current technology and standards of living maintained throughout the world. Biochar is an alternative and renewable fuel source that constitutes the potential to provide energy comparable to coal. Designing and fabricating components that can efficiently harness biochar’s energy to power machinery would demonstrate a successful renewable energy source. The scope of this research is to explain the feasible design, fabrication, and results of technology involving the burning of biochar and transference of hot combustion products for the purpose of powering a Stirling Engine. This design consists of a solid fuel burner, …

Development Of Machine Learning Algorithm To Identify High-Emitters From On-Road Data For Heavy-Duty (Hd) Vehicles, Filiz Kazan

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

The process of on-road, heavy-duty engine family certification is regulated by the United States Environmental Protection Agency (US EPA). Currently, the US EPA 2010 emissions standards require the threshold from the Federal Testing Procedure (FTP) engine dynamometer cycle to be at or below a brake-specific NO_x (bs-NO_x) value of 0.20 g/bhp-hr for heavy-duty (HD) engines. The engine manufacturers are also required to conduct in-use portable emission measurement system (PEMS) testing to prove their products' compliance. The selected vehicles are required to satisfy not-to-exceed (NTE) analysis under normal driving conditions in the heavy-duty in-use testing (HDIUT) program. California …

Type Iii And Iv Deformation Twins In Minerals And Metals, John P. Hirth, Greg Hirth, Jian Wang

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Type IV twins are defined and shown to exist in triclinic crystal systems, as well as in some monoclinic and trigonal systems. Here, we focus on Pericline twins in triclinic plagioclase as an example. Type IV twins are associated with the irrationality of one of the twinning elements that is rational for a type II twin. The formation of type IV twins is accomplished through the shear on a K2 plane produced by the motion of twinning disconnections on a K1 plane, followed by rotational partitioning. The same systems where type IV twins are present also have type III twins …

Emissivity Prediction Of Functionalized Surfaces Using Artificial Intelligence, Greg Acosta, Andrew Reicks, Miguel Moreno, Alireza Borjali, Craig Zuhlke, Mohammad Ghashami

Department of Mechanical and Materials Engineering: Faculty Publications

Tuning surface emissivity has been of great interest in thermal radiation applications, such as thermophotovoltaics and passive radiative cooling. As a low-cost and scalable technique for manufacturing surfaces with desired emissivities, femtosecond laser surface processing (FLSP) has recently drawn enormous attention. Despite the versatility offered by FLSP, there is a knowledge gap in accurately predicting the outcome emissivity prior to fabrication. In this work, we demonstrate the immense advantage of employing artificial intelligence (AI) techniques to predict the emissivity of complex surfaces. For this aim, we used FLSP to fabricate 116 different aluminum samples. A comprehensive dataset was established by …

An Analysis Of Thermal Comfort Perception In Cal Poly's Math & Science Building, Pouria Ali Fariborzi

Master's Theses

Since Americans, on average, spend approximately 90% of their time indoors according to the EPA, it is crucial to provide room occupants with the best, most comfortable, and healthiest possible environment, which is known as Indoor Environmental Quality (IEQ). This thesis aims to identify how we can provide comfortable learning environments to improve student success. To determine the best possible environment for occupants, a model of the Math & Science Building was developed, validated, and modified using DesignBuilder. In addition, we compared thermal comfort surveys to actual measured conditions for some classrooms. Analysis indicates that students prefer a cooler thermal …

Effects Of Additive Manufacturing Techniques On The Magnetocaloric Properties And Chemical Stability Of Lafexcoysi13-X-Y Alloys, Binyam Wodajo

Theses and Dissertations

Additive manufacturing (AM) is an emerging process to fabricate net shape, intricate, engineering components with minimal material waste; however, traditionally it has been largely applied to structural materials. AM of functional materials, such as magnetic materials, has received much less attention and the field is still in its infancy. To date, AM of magnetocaloric regenerators for magnetic refrigeration (an energy-efficient alternative to the conventional vapor-compression cooling technology), remains a challenge. There are several magnetic refrigerator device designs in existence today that are predicted to be highly energy-efficient, on condition that suitable working materials can be developed. This challenge in manufacturing …

Analytical Modeling Of A Novel Elastohydrodynamic Seal Design For Supercritical Co2 Power Cycles, Ikenna C. Ejiogu

College of Graduate Studies: Theses & Dissertations

Supercritical carbon dioxide (sCO₂) power cycles show great potential for higher plant efficiencies and power densities for a wide range of power generation applications such as fossil fuel power plants, nuclear power production, solar power, and geothermal power generation. sCO₂ leakage has been one of the main concerns in such applications, penalizing the cycle efficiencies. The effect of the seal leakage on the cycle efficiency could be as high as 0.65% for a utility sCO₂ power cycle. Therefore, there is a pressing need for effective sealing solutions to get the full benefit of sCO₂ power …

Controlled Voltage Of Hot Snare Polypectomy Device In Electrosurgical Device, Saidi Olayinka Olalere

College of Graduate Studies: Theses & Dissertations

The study is used to understand the working procedure of the Olympus PSD-30 Electrosurgical Unit which a high-frequency alternating current is to measure the voltage and power output from the unit when used for a surgical operation to determine the extent of tissue damage. The output power and voltage were as examined with the stopwatch, then with an Arduino time based for 1, 2, and 3 seconds to understand the different modes of the cut and coagulation feedback with an RCC circuit used to mimic the human body. This shows a pattern in which the feedback power increases, and voltage …

Investigations Of The Low Temperature Combustion Regions And Emissions Characteristics Of Aerospace F24 In A Constant Volume Combustion Chamber And A Common Rail Direct Injection Ci Engine, Richard C. Smith Iii

College of Graduate Studies: Theses & Dissertations

A study was conducted to investigate the low temperature combustion (LTC) regions of aerospace F24 and ULSD in the static setting of a CVCC and the dynamic setting of a CRDI research engine. This research is conducted to reduce in-cylinder emissions by understanding and implementing a technique to achieve an extended LTC. Emissions data for this study were collected during the operation of the CRDI research engine with a MKS 2030 FTIR and an AVL Microsoot 483. The parameters researched within the static setting of the CVCC included the determinations of the cool flames and NTC regions within the LTHR …

Analysis Of Bio-Alcohols With Mie-Scattering And Ltc For Lowered Emissions In Pcci, Cesar E. Carapia

College of Graduate Studies: Theses & Dissertations

An investigation was conducted on the optimal engine parameters for facilitating lower NOX and soot emissions of PCCI combustion with either ethanol or n-butanol. The PFI fuels selected were tested at loads of 3, 4, and 5 Bar IMEP for a total of 28 total combustion tests with variations made to the EGR% and boost pressure for each test in order to find the optimal emissions strategy. A Mie-scattering spray fuel analysis was also conducted on the three fuels to gain insight on their influence on combustion/emissions characteristics. It was found that ethanol had a greater average Sauter Mean Diameter …

An Innovative Elastohydrodynamic Seal Concept For Gases, Matthew J. Demond

College of Graduate Studies: Theses & Dissertations

Supercritical CO₂ (sCO₂) power cycles are next generation power technologies offering improved efficiency, lower customer costs, and less water usage. They hold significant potential in many different industries such as nuclear power production, ship propulsion, geothermal power, solar power, and fossil fuel power plants. One of the largest hurdles preventing this milestone is the lack of suitable shaft seals for sCO₂ operating conditions. This component issue needs to be addressed for the next generation nuclear turbine and compressor development to progress. In this study, a novel Elastohydrodynamic (EHD) seal is proposed. This proposed design is capable …

ระบบฝาแฝดดิจิทัลสำหรับอุปกรณ์คัดแยกวัตถุอัตโนมัติด้วยเทคโนโลยีโลกเสมือนจริง, กฤษฏ์ สกุลกวินกร

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ระบบฝาแฝดดิจิทัลหรือ คู่ฝาแฝดดิจิทัล นั้นเข้ามามีบทบาทสำคัญในก้าวพัฒนาระบบอุตสาหกรรมไปยังอุตสาหกรรม 4.0 โดยตัวอย่างที่เห็นได้อย่างชัดเจนคืองานในกระบวนการผลิตที่สามารถนำระบบฝาแฝดดิจิทัลเข้ามาประยุกต์ใช้เพื่อเพิ่มศักยภาพในการผลิตได้ โดยระบบฝาแฝดดิจิทัลนั้นสามารถรับส่งข้อมูลกันระหว่างคู่ฝาแฝดดิจิทัล และ ชุดอุปกรณ์จริง ในเวลาจริงได้ โดยสื่อสารผ่านระบบที่มีศักยภาพในการรับส่งข้อมูล ทั้งในเรื่องของ ค่าความหน่วง และ เสถียรภาพในการรับส่ง และ ด้วยระบบการสื่อสารแบบ IoT นั้นจะช่วยให้ระบบฝาแฝดดิจิทัลสามารถตรวจสอบการทำงานของชุดอุปกรณ์เซนเซอร์ต่างๆได้อย่างหลากหลายมากยิ่งขึ้น โดยการนำเทคโนโลยี VR เข้ามาประยุกต์ใช้ในระบบนั้นจะสามารถช่วยให้ผู้ใช้งานรู้สึกเหมือนอยู่หน้าชุดอุปกรณ์และสามารถควบคุม และ ตรวจสอบระบบต่างๆผ่านระบบเครือข่าย IoT จากทุกที่ที่สามารถเชื่อมต่อกับระบบสื่อสารอินเตอร์เน็ตได้ โดยวิทยานิพนธ์ฉบับนี้ได้นำเสนอกระบวนการพัฒนาระบบฝาแฝดดิจิทัลสำหรับชุดอุปกรณ์คัดแยกวัตถุอัตโนมัติสำหรับสาธิตด้วยเทคโนโลยีโลกเสมือนจริง โดยตัวชุดอุปกรณ์คัดแยกวัตถุอัตโนมัตินั้นจะประกอบไปด้วยชุดอุปกรณ์เซนเซอร์และชุดอุปกรณ์ตัวสั่งการที่ถูกควบคุมการทำงานผ่านระบบไร้สายแบบ UDP(User Datagram Protocol) และ TCP(Transmission Control Protocol) บนเครือข่ายไร้สายเดียวกันกับชุดบอร์ดคอนโทรลเลอร์ โดยจะมีตัวประมวลผลกลาง Node-RED ที่ติดตั้งเป็นชุดประมวลผลหลักโดยจะเก็บรวบรวมข้อมูลจากทุกชุดของบอร์ดคอนโทรลเลอร์บนชุดอุปกรณ์คัดแยกวัตถุอัตโนมัติ และทำการเชื่อมต่อข้อมูลไปยัง แอพพลิเคชั่น VR ผ่านระบบการสื่อสารแบบ MQTT ผ่านคลาวน์แพลทฟอร์มของ NETPIE2020 โดยจะนำค่าความหน่วงและเสถียรภาพของระบบสื่อสารที่กล่าวมาข้างต้นมานำเสนอและวิเคราะห์ประมวลผล

การพัฒนาระบบป้องกันการชนสำหรับยานยนต์อัตโนมัติโดยใช้การตรวจจับวัตถุด้วยกล้อง ร่วมกับการสื่อสารระหว่างยานพาหนะอัตโนมัติและโครงสร้างพื้นฐานผ่านเครือข่ายเซลลูลาร์, วริทธิ์ ดิษยครินทร์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

จากการที่ศูนย์วิจัยยานยนต์อัจฉริยะได้ทำการทดสอบยานยนต์อัตโนมัติพบว่าจำเป็นต้องขับเคลื่อนเข้าสู่ทางร่วมที่ไม่มีสัญญาณเตือนและซึ่งมีสิ่งกีดขวางบริเวณในการใช้งานเซนเซอร์ ซึ่งยานยนต์อัตโนมัติจำเป็นต้องทำการทดสอบร่วมกับยานยนตฺ์คนขับเคลื่อนบนท้องถนน จึงจำเป็นต้องทำการติดตั้งระบบตรวจจับสำหรับลดความเสี่ยงในการเกิดอุบัติเหตุ ในงานวิจัยนี้จัดทำเพื่อพัฒนาระบบ C-V2I สำหรับกระบวนการตรวจจับยานยนต์คนขับที่เคลื่อนที่ภายในทางหลักและส่งตัวแปรเข้าสู่กระบวนการการตัดสินใจของยานยนต์อััติโนมัติเนื่องจากยานยนต์อัตโนมัติที่เคลื่อนที่เข้าสู่ทางโทไม่สามาถตรวจจับและรับรู้ได้ โดยทดลองในบริเวณหน้าคณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ซึ่งเป็นตัวอย่างของทางร่วมที่ไม่มีสัญญาณเตือนและเป็นทางที่ใช้สำหรับกระบวนการทดลองยานยนต์อัตโนมัติเพื่อที่โดยในระบบนี้จะแบ่งออกเป็น 3 ส่วนคือ ระบบการตรวจจับและติดตามวัตถุ ระบบการสื่อสารระหว่างยานยนต์อัตโนมัติและ ระบบการตัดสินใจของยานยนต์อัตโนมัติ ซึ่งการทำงานของระบบสามารถอธิบายอย่างง่ายโดยเมื่อยานยนต์อัตฺโนมัติเคลื่อนที่เข้าสู่บริเวณที่กำหนดไว้จะทำการรับค่าจากระบบตรวจจับซึ่งในงานวิจัยนี้ทำการทดลองโดยใช้กล้อง 2 มิติ ซึ่งระบบตรวจจับและติดตามวัตถุด้วยกล้องโดยในระบบนี้จะทำการส่งตัวแปรที่ได้จากระบบตรวจจับและติดตามวัตถุเข้าสู่กระบวนการประมาณหาค่าตำแหน่งของวัตถุที่เคลื่อนที่บนระนาบของถนนโดยค่าที่ ต่อมาค่าตัวแปรที่ได้จากระบบตรวจจับทจะถูกส่งเข้าสู่ระบบของยานยนต์อัติโนมัติผ่านระบบสื่อสารด้วยผ่านระบบ MQTTเพื่อส่งค่าสู่กระบวนการตัดสินใจของยานยนต์อัตโนมัติ การทดลองพบว่ากล้อง สามารถวัดระยะทางและความเร็ว ของยานยนต์ที่ต้องการตรวจจับได้ด้วยระยะ 30 เมตรและได้ทำการนำค่าตัวแปรมาคำนวนหาค่าระยะปลอดภัยของยานยนต์อัตโนมัติจากระบบจำลอง

The Study Of 3d Micro-Fluid Printing In Aqueous Two-Phase System, Mian Huang

Dissertations and Theses

Aqueous two-phase system (ATPS) is a technology that allows phase separation in an aqueous environment. This technology can be used for the separation, extraction and purification of a variety of biomolecules and thus gained great attention in industry and academia. This thesis is a combination of ATPS, 3D printing, and microfluidics technologies and realizes the printing of biocompatible aqueous structures in another aqueous matrix. The objectives of this thesis include 1) customizing a regular thermal extrusion 3D printer for printing 3D aqueous structures, 2) printing 3D aqueous structure in an aqueous matrix, and 3) studying the stability of the printed …

Ternary Flow Simulation Based On The Conservative Phase Field Lattice Boltzmann Method, Chunheng Zhao

Dissertations and Theses

In this thesis, we numerically investigated multi-phase fluid dynamics (2 and 3-phase flow) by solving the Navier-Stokes equations coupled with the conservative phase field (CPF) equations using the Lattice Boltzmann method (LBM). To effectively simulate the large-scale multi-phase physics, we developed an open-source software, IMEXLBM, which can be easily parallelized on both CPUs and GPUs without significant modifications to the code. We first validated various parts of this software and then used this method to study the interaction of rising bubbles with a static oil droplet as well as the engulfment of the water droplet on solids coated with a …

Design And Control Of Quasi-Direct Drive Actuation For Lightweight And Versatile Wearable Robots, Shuangyue Yu

Dissertations and Theses

Wearable robots have shown great potential for augmenting the physical capabilities of humans in lab settings. However, wearable robots for augmenting the physical capabilities of humans under community-based conditions are the new frontier of robotics. Furthermore, the design and control are still considered to be grand challenges for providing physical augmentation for humans. In terms of design, the state-of-the-art exoskeletons are typically rigid, bulky, and limited to lab settings. In terms of control, most of the rhythmic controllers are not versatile and are focused only on steady-state walking assistance.

The motivation behind my research is to improve both the design …

Investigations On Vortex-Induced Vibration (Viv) Phenomena Of Single-And-Double-Cylinder Flexible Beam Arrangements Of Energy Harvesters, Xiaohai Jiang

Dissertations and Theses

Due to the battery lifespan limitation and the need for periodical replacement, energy-harvesting is an actual alternative as a power source for low power devices in some special areas. And among them, the piezoelectric energy-harvesting, which converts mechanical (vibration) into electric energy, is the fastest development one in recent years.

In our current work, a piezoelectric harvester with a finite length cylinder fixed to one end of a flexible thin beam, is the research object in an incoming flow in the CCNY wind tunnel. We report on the efforts to improve the state-of-the-art harvester, called reconfigurable harvester, which has functions …

Understanding The Relationship Between Urban Areas And The Boundary Layer Using Remote Sensing Methods, Gabriel A. Rios

Dissertations and Theses

The atmospheric boundary layer is crucial to the exchange in energy between the Earth's surface and the atmosphere. Within this layer, the majority of human activities are carried out, which makes understanding the boundary layer especially important for many of our interests. A key component of this energy exchange is found at the surface, was surface properties are the interface through which momentum, heat, moisture, and other fluxes are transferred between media. Not only does the surface act as an interface, but as an actor that influences the exchange efficiency and rates. This concept is the crux of atmospheric boundary …

Fundamentals Of Microgel Flooding And Nanoparticles-Stabilized Foams In Enhanced Oil Recovery, Shuaijun Li

Dissertations and Theses

For centuries oil has remained a critical energy source for human civilization. After years of extraction, many oil fields have reached or are reaching a decline stage of production, even though up to a half of the total crude oil reserves in these fields has not been recovered yet. One reason is due to the structural heterogeneity of the oil reservoirs—reservoirs may consist of regions of higher permeability with larger pore size and regions of lower permeability with smaller pore size. Displacing fluids tend to flow through large permeability zones only without reaching the oil trapped in low permeability region; …

The Capabilities And Limitations Of Flywheel-Based Energy Storage System Pertaining To Subways In The Event Of A Power Outage, Jaskaran Singh

Dissertations and Theses

In the city that never sleeps, power outages or blackouts can be a shock, especially if you are on a train amid one. For example, during the infamous 2003 blackout, thousands of people were left stuck and stranded in parts of Northeastern United States. In particular, with no trains or buses in service throughout the 5 boroughs of NYC, those stranded essentially had no way to go back home. Hotels, terminals, and airports alike became places of camping as the city seemed to come to a halt. For the sake of public safety and transit efficiency, this study explores a …

The Impact Of Covid-19 On Building Energy Consumption In New York City, Martha A. Olaleye

Dissertations and Theses

Since February 2020, the spread of COVID-19 affected the world economy, with the population of people contacting the virus in New York City at that time being at the highest in the United States of America. Thus, the need for remote/online learning was adopted for the safety of faculty, staffs, and students of New York Educational institution like CCNY. In the study, I focused on energy consumption as regards to COVID and POST-COVID periods in New York City (NYC), since most employees are working from home and schools are online which implies that most commercial buildings are vacant. Also due …

Modeling Of Patient-Specific Periaortic Mechanics And Pulmonary Artery Hemodynamics Based On Phase-Contrast Magnetic Resonance Imaging Sequences., Johane H. Bracamonte

Theses and Dissertations

Inverse modeling in cardiovascular medicine is a collection of methodologies that can provide non-invasive patient-specific estimations of clinical risk factors using medical imaging as inputs. Its incorporation into clinical practice has the potential to improve diagnosis and treatment planning with low associated risks and costs.

Herein, three different phase contrast magnetic resonance imaging (MRI) modalities were implemented as input data, displacement encoding with stimulated echoes (DENSE MRI) applied, and time-resolved velocity encoding phase-contrast MRI, in 1D and 3D, applied to pulmonary artery (PA) hemodynamics.

A model to account for the effect of periaortic interactions due to static and dynamic structures …

Me-Em Enewsbrief, December 2021, Department Of Mechanical Engineering-Engineering Mechanics, Michigan Technological University

Department of Mechanical and Aerospace Engineering eNewsBrief

No abstract provided.

A Coupled Viscoplastic-Damage Constitutive Model For Semicrystalline Polymers, Jeffrey Wiersma

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

The ease of processing, recyclability, and ideal cost to weight ratio makes the semi-crystalline polymers attractive in the aerospace, automotive, and defense industries. Use of semicrystalline polymers for engineering design requires a thorough understanding of their response to mechanical deformation, rate of loading, temperature, and failure mechanisms. However, there lacks a generally agreed upon constitutive model to capture the large deformation elastic-viscoplastic response of semicrystalline polymers while incorporating the strain-rate dependence and damage behavior. To address this aspect, the objective of this dissertation is to develop an elastic-viscoplastic constitutive model to predict the rate dependent, large deformation response of semicrystalline …

การพัฒนาระบบการตัดสินใจและการวางแผนเส้นทางของรถอัตโนมัติเพื่อหลีกเลี่ยงการชนในสถานการณ์ที่มีคนเดินข้ามถนน, วรดา ขวัญเจริญ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

หากกล่าวถึงอุบัติเหตุบนท้องถนนที่เกิดขึ้นในประเทศไทยในปัจจุบัน ทั้งอุบัติเหตุระหว่างรถยนต์กับรถยนต์ รถยนต์กับรถจักรยานยนต์ และแม้กระทั่งอุบัติเหตุระหว่างคนเดินเท้ากับรถยนต์ซึ่งอุบัติเหตุระหว่างคนเดินเท้าและรถยนต์ส่วนมากจะเกิดในกรณีที่ไม่ใช่ทางม้าลาย และมีความรุนแรงถึงชีวิต ในงานวิจัยนี้จึงเลือกเหตุการณ์นี้มาพิจารณา ซึ่งรถอัตโนมัติได้เข้ามามีบทบาทในการช่วยลดปัญหาของอุบัติเหตุที่เกิดขึ้นในหลายๆ แง่ ซึ่งรถอัตโนมัติกำลังเป็นที่สนใจของนักพัฒนาและนักวิจัยที่กำลังพัฒนากันอยู่อย่างแพร่หลาย ทั้งพัฒนาด้านการตัดสินใจของรถ ด้านการรับรู้ของรถ โดยในงานวิจัยนี้สนใจในส่วนของการตัดสินใจของรถอัตโนมัติในสถานการณ์การข้ามถนนระหว่างคนกับรถอัตโนมัติที่มีรถจอดบังอยู่ข้างทาง โดยใช้ค่า Time-To-Collision(TTC) และ Time-To-Brake(TTB) เป็นเกณฑ์ที่ช่วยตัดสินใจให้กับรถอัตโนมัติ หากค่า TTB น้อยกว่า TTC รถตัดสินใจที่จะเบรค ถ้าหาก TTB มากกว่า TTC รถตัดสินใจที่จะหักเลี้ยวหลบ โดยการพัฒนานี้จะทำการจำลองเหตุการณ์ใน Simulation และทำการทดลองจริงเพื่อยืนยันค่า Simulation ว่า Algorithm ที่เราคิดสามารถลดจำนวนการเกิดอุบัติเหตุและลดความเสี่ยงที่จะเกิดอุบัติเหตุในเหตุการณ์การข้ามถนนของคนกับรถอัตโนมัติ ที่คำนึงถึงผู้โดยสารที่อยู่บนรถอัตโนมัติด้วยได้จริง

การวัดค่าอิมพิแดนซ์ของเซลล์มะเร็งที่ได้รับยาเคมีบำบัดแบบ 2มิติ และ 3มิติ, วรธัน เจษฎาไกรสร

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การวัดอิมพิแดนซ์ถูกนำไปใช้ในงานทางวิศวกรรมชีวภาพและการแพทย์ในหลากหลายรูปแบบ ตัวอย่างเช่น การตรวจสอบการเจริญเติบโตของเซลล์ การรวมตัวของกลุ่มเซลล์ การเคลื่อนตัวของกลุ่มเซลล์ รวมทั้งการตอบสนองต่อการรักษาโรคของกลุ่มเซลล์ต่างๆ ข้อดีของวิธีการวัดสัญญาณไฟฟ้าเมื่อเปรียบเทียบกับเทคนิคทางชีววิทยาคือ วิธีการไม่ซับซ้อน ใช้เวลาน้อย และความสามารถในการวัดการเปลี่ยนแปลงได้อย่างต่อเนื่อง ซึ่งแตกต่างจากวิธีการวัดแบบเดิม เช่น การย้อมสีเซลล์ทำให้เกิดความเสียหายหรือทำลายตัวอย่างเซลล์ในการทดลอง งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อสร้างระบบการวัด ไมโครอิเล็กโทรด และกระบวนการทำงาน สำหรับวัดค่าอิมพิแดนซ์ของเซลล์มะเร็งลำไส้ใหญ่ของมนุษย์ชนิด HT-29 ในรูปทรงสองมิติและสามมิติ ระบบที่ใช้ประกอบด้วยจานเพาะเลี้ยงชนิดก้นหลุมแบนและครึ่งทรงกลม ชุดจับไมโครอิเล็กโทรด และเครื่องวัดสัญญาณอิมพิแดนซ์ ในตอนเริ่มต้น เซลล์มะเร็งจำนวน 5000 เซลล์ในของเหลวปริมาตร 200 ไมโครลิตรถูกบรรจุในหลุมเพาะเลี้ยง และปล่อยให้เซลล์รวมตัวเป็นก้อนสามมิติเป็นเวลา 72 ชั่วโมง ไมโครอิเล็กโทรดที่ใช้วัดสัญญาณมีขนาด 200 ไมโครเมตร ถูกใส่เข้าไปในท่อซิลิโคนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2.5 มิลลิเมตร ยาว 20 มิลลิเมตร โดยอิเล็กโทรดมีระยะห่างกัน 2.5 มิลลิเมตร ในการทดลองจะทำการบันทึกค่าอิมแดนซ์และบันทึกภาพการเปลี่ยนแปลงของก้อนเซลล์ทุก 24 ชั่วโมง เปรียบเทียบกับเซลล์มะเร็งที่ได้รับการกระตุ้นด้วยยาที่มีความเข้มข้น 2.5 ,5 ,10 ไมโครโมลาร์ ตามลำดับ ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าเซลล์ทดลองในแต่ละวันมีค่าอิมพิแดนซ์ที่ต่างกัน และเซลล์ที่ไม่ได้รับยามีค่าอิมพิแดนซืที่ต่างจากเซลล์ที่ได้รับยา โดยสัญญาณอิมพิแดนซ์ของเซลล์มะเร็งแบบสองมิติและสามมิติจะถูกนำมาเปรียบเทียบกันเพื่อบอกความแตกต่างของอิมพิแดนซ์จากการเรียงตัวของเซลล์

การพัฒนาส่วนต่อประสานกับผู้ใช้งานโปรแกรมระเบียบวิธีการนับพลาคของไวรัสอัตโนมัติ และ ปรับปรุงความแม่นยำให้กับระบบ, ศุภณัฐ เปล่งขำ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

กระบวนการนับพลาคของไวรัส หรือ Plaque Assays นั้นเป็นกระบวนการเฉพาะทางที่ต้องใช้ผู้เชียวชาญทางไวรัสวิทยาในการตรวจวัด และเป็นพื้นฐานของการศึกษาพัฒนายารักษาโรคและวัคซีน ซึ่งจำเป็นงานที่ท้าทายซับซ้อน และใช้เวลา ส่งผลให้เกิดความเหนื่อยล้าต่อผู้เชียวชาญด้วยวิธีการนับหาปริมาณคลาสเตอร์ของไวรัสทางกายภาพ ดังนั้นเพื่อลดภาระงาน งานวิจัยนี้จึงศึกษาและพัฒนา โปรแกรมการนับพลาคอัตโนมัติ โดยได้ทำการสร้าง พัฒนา ปรับปรุง และ เพิ่มความเสรียรภาพ ให้กับระบบถ่ายภาพ โปรแกรม และ สร้างส่วนต่อประสานโปรแกรมการนับพลาคของไวรัสกับผู้ใช้งาน หรือ GUI ( Graphic User Interface) สำหรับแสดงผลและใช้งานโปรแกรม ซึ่งตัวโปรแกรมการนับพลาคของไวรัสได้ทำการพัฒนาอัลกอริทึม ด้วยกระบวนวิเคราะห์ภาพ หรือ Image processing เช่น เทรชโชว์ (Threshold) มอร์โฟโลว์จี (Morphology) และ กระบวนการแมชชีนเลอร์นนิ่งชนิดอันซุปเปอร์ไวส์ ( Unsupervised Learning) ชนิด เค-มีน คลาสเตอร์ริ่ง ( K-mean clustering) ในส่วนของส่วนต่อประสานผู้ใช้งานได้ทำการพัฒนาโดย C# และมากไปกว่านั้นได้ทำการสร้างอุปกรณ์ลดสิ่งรบกวนกับเครื่องถ่ายภาพอีกด้วย โดยผลลัพธ์จากโปรแกรมการนับพลาคของไวรัสอัตโนมัตินั้นสามารถ นับพลาคของไวรัสในกระบวนการนับพลาคของไวรัสได้มีความถูกต้องถึง 94% อีกทั้ง สามารถลดภาระงานผู้เชียวชาญในการตรวจหาปริมาณคลาสเตอร์ของไวรัสในกระบวนการนับพลาคของไวรัสได้

การวัดขนาดของกล่องพัสดุทรงสี่เหลี่ยมด้วยกล้องวัดความลึกเพื่อนำไปใช้สำหรับออกแบบการจัดวางกล่องในตู้เก็บสินค้า, ณพล ลัดพลี

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Robotic Process Automation (RPA) กำลังกลายเป็นส่วนสำคัญของการดำเนินงานโรงงานและการจัดการคลังสินค้าในปัจจุบัน แทนที่จะอาศัยมนุษย์ในการทำงานซ้ำๆ ระบบอัตโนมัติสามารถทำงานดังกล่าวได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นและมีต้นทุนการดำเนินงานที่ต่ำลง ในอุตสาหกรรมโลจิสติกส์งานทั่วไปอย่างหนึ่งคือการวัดขนาดของกล่องพัสดุที่มาถึงคลังสินค้าเพื่อวัตถุประสงค์ในการจัดการสินค้าคงคลัง โดยทั่วไปแล้วผู้ปฏิบัติงานจะต้องวัดขนาดกล่องด้วยตนเอง ในงานนี้เรานำเสนอการวัดขนาดของกล่องพัสดุทรงสี่เหลี่ยมด้วยกล้องวัดความลึกเพื่อนำไปใช้สำหรับออกแบบการจัดวางกล่องในตู้เก็บสินค้า ระบบนี้จับภาพความลึกของกล่องที่จะวัดและใช้อัลกอริทึม Flood fill เพื่อตรวจจับระนาบด้านบนและคำนวณหาขนาดของกล่องพัสดุ มีขั้นตอนการประมวลผลเพิ่มเติม เช่น การสุ่มตัวอย่างแบบกริดและการชดเชยความสูง เพื่อปรับปรุงความแม่นยำเมื่อกล่องผิดรูป ข้อมูลขนาดกล่องจากการวัดจะอัปเดตไปยังฐานข้อมูลออนไลน์ และสามารถส่งข้อมูลไปยังโปรแกรมออกแบบการจัดวางกล่องในตู้เก็บสินค้าได้ ด้วยการศึกษา Gage R&R ระบบที่นำเสนอแสดงผลลัพธ์ที่ยอมรับได้ พร้อมทั้งมี Repeatability และ Reproducibility ที่ดี ในมุมมองด้านความแม่นยำ ข้อผิดพลาดเฉลี่ยของการวัดขนาดกล่องที่แตกต่างกัน 4 ขนาดในตำแหน่งที่แตกต่างกัน คือ 1.12% และเวลาประมวลผลเฉลี่ยคือ 2.38 วินาที

อุปกรณ์ขับเคลื่อนนิ้วมือแบบยืดหยุ่นชนิดโครงข่ายโพรงอากาศโดยการพิมพ์ 3 มิติสำหรับงานกายภาพบำบัด, ชัยวัฒน์ มุสิกะปาน

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

โดยปรกติทั่วไประบบช่วยเหลือการทำงานหลักของมือเป็นสิ่งจำเป็น และขาดไม่ได้ในการช่วยเหลือผู้ป่วยในการดำเนินกิจกรรมในชีวิตประจำวันของพวกเขา เป็นเวลาหลายปีที่ soft robot ส่วนนิ้วมือถูกนำมาใช้ช่วยเหลือผู้ป่วยที่รอดชีวิตจากโรคระบบทางเดินประสาทอันมีผลทำให้กล้ามเนื้อมีความผิดปรกติ และระบบประสาทเสียหาย เช่น โรคหลอดเลือดในสมอง และโรคพาร์กินสัน ในขณะเดียวกันมีการนำ soft robot มาใช้รองรับกับโรคการอักเสบของกล้ามเนื้อ เช่น โรคเอ็นข้อมืออักเสบ (de Quervain) และการกระตุ้นที่นิ้วมือ โดยในงานนี้ได้นำเสนอแบบชิ้นงานของ soft robot จากการพิมพ์ 3 มิติแบบเต็มชิ้นที่ปราศจากกระบวนการหล่อขึ้นรูป และใช้วัสดุเดียวในการพิมพ์ นอกจากนี้ชิ้นงานถูกออกแบบด้วยเทคนิคเครือข่ายโพรงอากาศหลายหน่วย (MC Network) ที่มีความยาว 122 มม. โดยการพิมพ์ 3 มิติแบบเต็มชิ้นเพื่อทำการเปรียบเทียบกับ soft robot อื่นโดยวิธีการหล่อขึ้นรูปที่มีความยาว 130 มม. ในขณะที่ปริมาณการปล่อยแรงดันลมในการทดลอง คือ ระหว่าง 100 kPa ถึง 200 kPa สำหรับการงอนิ้วมือ และพยุงการกำมือ ผลการทดลองแสดงประสิทธิภาพในการงอในระยะการเคลื่อนไหวของนิ้วมือ (ROM) นอกจากนี้ยังทำการทดลองควบคุมการงอของข้อต่อนิ้วมือที่สัมพันธ์กับเซนเซอร์ Electromyography (EMG) เมื่อทำงานตรวจพบการหดตัว และการยืดตัวของกล้ามเนื้อ สุดท้ายนี้งานนี้ได้เสนอแนะแนวคิดเกี่ยวกับการออกแบบ และการสร้าง soft robot ส่วนนิ้วมือเพื่อใช้ในการทำกายภาพบำบัดในการแพทย์

การสื่อสารภายนอกระหว่างรถโดยสารรับ-ส่งอัตโนมัติกับคนเดินข้ามถนน ในสถานการณ์การข้ามถนนตรงทางม้าลาย, ณัฐชนน กิจประมงศรี

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในสถานการณ์ปกติ การข้ามถนนของคนเดินเท้ามักจะใช้สัญญาณมือหรือการสบตากับผู้ขับขี่เพื่อช่วยให้เข้าใจตรงกันว่าผู้ขับขี่จะหยุดให้คนเดินเท้าข้ามถนน แต่หากในอนาคตเมื่อรถอัตโนมัติมีบทบาทบนท้องถนนมากขึ้น ทำให้การสื่อสารระหว่างคนเดินเท้ากับรถอัตโนมัตินั้นจำเป็นต้องเปลี่ยนแปลงไป เนื่องจากไม่สามารถใช้การสื่อสารรูปแบบเดิมได้ จึงจำเป็นต้องมีการสื่อสารที่เรียกว่า eHMI (External human machine interfaces) เพื่อเป็นอุปกรณ์ที่ช่วยให้คนเดินเท้าสามารถเข้าใจเจตนารมณ์ของรถอัตโนมัติได้ โดย eHMI มีการพัฒนาอย่างแพร่หลายผ่านการแสดงผลรูปแบบต่างๆ เช่นการใช้สีในการบ่งบอกสถานะของรถอัตโนมัติ การใช้ข้อความในการสื่อสาร แต่ยังคงไม่มีมารตราฐานใดที่ยืนยันว่าควรใช้รูปแบบใดในการสื่อสาร ทำให้ปัจจุบันยังคงต้องการการพัฒนาเพื่อหารูปแบบที่ดีที่สุด ในงานวิจัยนี้พัฒนารูปแบบของ eHMI ที่ช่วยให้คนเดินเท้าเข้าใจเจตนาของรถโดยสารรับ-ส่งอัตโนมัติ ผ่านทาง รูปแบบข้อความ (WALK, CROSS), รูปแบบสัญลักษณ์ (คนเดินข้ามถนน, ลูกศร), รูปแบบสี (สีขาว, สีเขียว) และการผสมรูปแบบ ผ่านการดูวิดีโอทั้งหมด 20 เหตุการณ์(ที่แสดง eHMI 16 เหตุการณ์, ไม่แสดง eHMI 1 เหตุการณ์ และ เหตุการณ์ที่รถไม่หยุด 3 เหตุการณ์) ที่ใช้ CARLA (open-source simulator for autonomous driving research) ในการสร้างวิดีโอ โดยให้ผู้ทดสอบจำลองสถานการณ์ที่กำลังจะข้ามถนนตรงทางม้าลาย และมีรถโดยสารรับ-ส่งอัตโนมัติขับตรงมาพร้อมแสดง eHMI เมื่อผู้ทดสอบเข้าใจเจตนาของรถให้กดปุ่ม และนำค่ามาวิเคราะห์เพื่อนำเสนอผลลัพธ์พบว่าสีเขียวใช้เวลาในการเข้าใจเร็วกว่าสีขาว แต่ไม่มีความแตกต่างกันที่มีความสำคัญทางสถิติ และรูปแบบข้อความ “WALK” ผู้ทดสอบเข้าใจเร็วกว่า “CROSS” ในขณะที่สัญลักษณ์คนเดินข้ามถนนใช้เวลาในการเข้าใจเร็วกว่าลูกศร และการผสมของสัญลักษณ์คนข้ามถนน กับ ข้อความ “WALK” ใช้เวลาในการเข้าใจน้อยที่สุดจากทุกเหตุการณ์