Mechanical Engineering Commons^™

Numerical Investigation Of The Earplug Contribution To The Low-Frequency Objective Occlusion Effect Induced By Bone-Conducted Stimulation, Kevin Carillo, Olivier Doutres, Franck Sgard

Études primaires

The use of earplugs is commonly associated with an increased perception of the bone-conducted part of one's own physiological noise. This phenomenon is referred to as occlusion effect and is most prominent at low frequencies. Several factors influence the occlusion effect, such as the ear anatomy; the bone-conducted stimulation; and the type of occlusion device and its fit, insertion depth, and material properties. The latter factor is of great interest to potentially reduce the occlusion effect of passive earplugs. This paper investigates the mechanism(s) of contribution of earplugs to the objective occlusion effect. A two-dimensional axi-symmetric finite element model of …

Principle Of An Acoustical Method For Estimating The Centroid Position Of The Earcanal Wall Normal Velocity Induced By Bone-Conducted Stimulation: Numerical Evaluation, Kevin Carillo, Olivier Doutres, Franck Sgard

Études primaires

The occlusion effect is commonly experienced as the altered perception of one’s own physiological noise when the earcanal entrance is blocked. Objectively, this phenomenon corresponds to an acoustic pressure increase in the occluded earcanal. The occlusion effect originates from the earcanal wall normal vibration and depends on the spatial distribution of the latter. At low frequencies, this spatial distribution can be characterized by the position of its centroid along the earcanal middle axis. This paper describes the principle of an acoustical method for estimating this centroid position at low frequencies. The proposed method consists in measuring the eardrum acoustic pressure …

On The Removal Of The Open Earcanal High-Pass Filter Effect Due To Its Occlusion: A Bone-Conduction Occlusion Effect Theory, Kevin Carillo, Olivier Doutres, Franck Sgard

Études primaires

The occlusion effect is commonly experienced by in-ear device wearers as an increased loudness sensation of bone-conducted low frequency sounds. A widespread theory proposed by Tonndorf and based on a simplified electro-acoustic model describes the phenomenon as the removal of the open earcanal high-pass filter effect due to a perfect or partial occlusion. However, this filter has not been clearly defined and several ambiguities remain. Revisiting the model, a second order high-pass filter effect for the volume velocity transferred between the earcanal wall and the eardrum is highlighted. This filter remains for partial occlusion but vanishes for perfect occlusion. In …

Simulation Of The Objective Occlusion Effect Induced By Bone-Conducted Stimulation Using A Three-Dimensional Finite-Element Model Of A Human Head, Huiyang Xu, Franck Sgard, Kévin Carillo, Éric Wagnac, Jacques De Guise

Études primaires

The occlusion effect (OE) refers to the phenomenon that more bone-conducted physiological sounds are transmitted into the earcanal when it is blocked and may cause discomfort on users of hearing protection devices. Models have been proposed to study the OE as they can help understand the physical mechanisms and can be used to evaluate the individual contribution on the OE of the factors that may affect it (i.e., occlusion device, ear anatomy, and stimulation). The existing finite element models developed to study the OE are limited by their truncated ear geometries. In order to progress in the understanding of the …

A New Line-By-Line Methodology Based On The Spectral Contributions Of The Bands, Felipe R. Coelho, Aline Ziemniczak, Somesh Roy, Francis H.R. França

Mechanical Engineering Faculty Research and Publications

This study presents a new methodology to solve thermal radiation in participating gases, the spectrally reduced integration (SRI), which employs a non-uniform spectral discretization to considerably reduce the computational cost of the line-by-line (LBL) solution while still maintaining good levels of accuracy. This non-uniform spectral mesh is generated from discretization schemes based on the spectral contributions of the bands, which apply less or more refined spectral resolution depending on the importance of the bands to the radiative transfer. Based on this methodology, several schemes were initially proposed and evaluated for a homogeneous H₂O-CO₂ mixture test case. Results …

The Investigation Of The Underlying Microstructure Associated With Fracture Features In 6061 Cold Sprayed Aluminum, Justin White

UNF Graduate Theses and Dissertations

Cold gas dynamic spraying commonly known as cold spray is a process currently used for restoration, re-tolerancing, and application of coatings. With additional resources allocated towards the development of a through process model aimed at predicting the properties of bulk material produced via the Cold Spray process, more lab testing and investigation must be done to capture the effects of the varying microstructure in CS materials. The properties of ultra-fine-grained materials are derived from data collected from coarse grained materials and processes that do not accurately capture the effects as elevated strain rates and ultra-fine-grained materials. The lack of property …

Thermomechanical Simulation And Process Optimization For Hot Rolling Of Steel, Shouvik Ganguly

Doctoral Dissertations

"Hot rolling is a manufacturing process that involves large material deformation, complicated geometries, contact conditions and non-uniform temperature gradients. Steel industries are motivated to prevent hot rolled steel products to be defect free and with desired shape and size. In order to simulate the process accurately, it is essential that the material model for steel accounts for the viscoplasticity and changes in properties that occur in steel at elevated temperatures as grain growth and recrystallization.

The healing of existing voids during hot rolling was investigated using finite element simulations. Voids are highly undesirable as they not only degrade the product …

Fabrication Of 304l Stainless Steel And Aluminum Parts By Laser Foil Printing And Process Automation, Chia-Hung Hung

Doctoral Dissertations

"This work presents research conducted on a novel metal additive manufacturing process, called Laser Foil Printing (LFP), to fabricate metal parts with various geometries layer by layer using metal foil as the feedstock. To investigate the processability and characteristics of LFP for fabricating metal parts, the materials included 304L stainless steel and Al-1100 aluminum alloy. The LFP process parameter windows for both 304L and Al-1100 were determined, and the optimal process parameters with stable formation of the melt pools were selected to fabricate dense metal parts. The microstructure and properties of LFP-fabricated parts were characterized and analyzed using tensile testing, …

Numerical And Experimental Study Of Mechanical Properties For Laser Metal Deposition (Lmd) Process Part, Lan Li

Doctoral Dissertations

"Laser Metal Deposition (LMD), also called as, Laser Engineered Net Shaping (LENS), Directed Energy Deposition (DED), is a typical Additive Manufacturing (AM) technology, is used for advanced free-form fabrication. It creates parts by directly melting materials and depositing them on the workpiece layer by layer. In this process, the metal powder or fiber is melted within the melting pool by laser beam or electron beam and quickly solidifies to the deposited layer. LMD technology shows great advantages over traditional manufacturing on complex structure fabrication, including high building rates, easy material replacement and reduced material waste. These merits make the wide …

An Investigation Of Unsteady Thermal Exchange Processes In Geothermal Heat Exchangers, Ganesh Ravi Shanker

Doctoral Dissertations

“Geothermal heat exchangers, has become one of the highly recognized non conventional heat exchangers as they utilize renewable energy source earth to initiate the thermal energy transfer. However, these heat exchangers suffer from a expensive installation cost due to their conservative design model, thereby facilitating the need to identify and improve the design. In this dissertation, three gaps, which identifies improvement over conservative design were investigated, to assess the heat exchanger performance. In the first approach, borehole thermal and geometrical properties were investigated keeping the outlet leg of the heat exchanger as adiabatic, which neglects the thermal short-circuiting between the …

Development Of In-Situ Radiometric Inspection Methods For Quality Assurance In Laser Powder Bed Fusion, Cody S. Lough

Doctoral Dissertations

“Laser Powder Bed Fusion (LPBF) metal Additive Manufacturing (AM) fabricates 3D metal parts layer-by-layer. The process enables production of geometrically complex parts that are difficult to inspect with traditional methods. The LPBF parts experience significant geometry driven thermal variations during manufacturing. This creates microstructure and mechanical property inhomogeneities and can stochastically cause defects. Mission critical applications require part qualification by measuring the defects non-destructively. The layer-to-layer nature of LPBF permits non-intrusive measurement of radiometric signals for a part’s entire volume. These measurements provide thermal features that correlate with the local part health. This research establishes Optical Emission Spectroscopy (OES) and …

Additively Manufactured Metallic Cellular Structures, Okanmisope Aziel Fashanu

Doctoral Dissertations

"Cellular structures are lightweight structures with excellent mechanical, thermal, and acoustic properties. They offer promise in a series of applications, including lightweight applications, sandwich cores, mechanical damping, acoustic absorption, strain isolation, and thermal management. The manufacturing of these complex cellular structures is expensive and time-consuming, which hinders the adoption of these structures in many industries. Advancement in manufacturing technologies, such as additive manufacturing (AM), however, have changed this. AM allows for the rapid and less expensive manufacturing of complex cellular structures. This work aimed to investigate the performance of additively manufactured cellular structures for lightweight and sandwich core applications. In …

Advanced Battery Modeling For Interfacial Phenomena And Optimal Charging, Yaqi Zhu

Doctoral Dissertations

"Lithium-ion batteries are one of the most promising energy storage systems for portable devices, transportation, and renewable grids. To meet the increasing requirements of these applications, higher energy density and areal capacity, long cycle life, fast charging rate and enhanced safety for lithium-ion battery (LIBs) are urgently needed. To solve these challenges, the relevant physics at different length scale need to be understood. However, experimental study is time consuming and limited in small scale’s study. Modeling techniques provide us powerful tools to get a deep understanding of the relevant physics and find optimal solutions. This work focuses on studying the …

Prediction Of Battery Health Dynamics, Damola Martins Ajiboye

Doctoral Dissertations

"The successful market penetration of lithium-ion batteries in the last 30 years has ushered in a new dawn in energy applications. Notwithstanding their widespread use, lithium-ion batteries are affected by a plethora of fundamental issues — safety, cycle life, performance, and cost. In this work, advanced modeling techniques are developed to tackle some of these issues. This dissertation is subdivided into four parts, the first is introduction while the remaining are dedicated to the development of computational techniques for predicting battery health dynamics.

In the second part of this work, we developed fast and accurate algorithms for modeling essential battery …

Sources Of Quality Uncertainty In Laser Powder Bed Fusion Metal Additive Manufacturing, Zachary Young

Doctoral Dissertations

"Powder based additive manufacturing (AM) exhibits tremendous uncertainties, where variations in build quality is present despite utilizing similar build processing parameters. First, this work reports the features and formation mechanisms of five unique types of spatter during the LPBF process by in-situ high-speed, high-energy x-ray imaging. The unique physical characteristics of spatter are determined. The effect of laser scan speed and laser power on spatter formation, ejection, and mitigation are determined. Second, this work addresses the uncertainty challenge by identifying the sources of uncertainty in SLM by in-situ characterization due to variations from the additive manufacturing processing parameters needed for …

Experimental And Numerical Investigation Of Naca Airfoil Wing With Winglets, Courtney Danielle Bachmann

College of Graduate Studies: Theses & Dissertations

This research was performed in order to study wingtip devices and, in particular, winglets. Winglets are attached to commercial aircraft for the purpose of reducing induced drag caused by wake vortices on the wingtip. A winglet device can save an aircraft anywhere from 3-7% in fuel consumption. Over the course of a year, this can add up to hundreds of thousands of dollars saved. This research consisted of two parts: one part experiment and one part equipment design. The latter phase of this research examined various methods of testing in a subsonic wind tunnel laboratory setting. Experimental results found with …

Synthetic Approach Of Ternary Magnesium Niobate (Mg–Nb–O) Compounds, Md. Wasikur Rahman

Mechanical Engineering Faculty Publications

Magnesium based niobium oxides (Mg–Nb–O) were prepared by solid-state reactions owing to understand the function of transition metal oxides as promoters/catalysts for practical application. Magnesium niobate (Mg3Nb6O11) was synthesized for the first time in nearly pure form reported in this context. MgNb2O6 and Mg4Nb2O9 were prepared in oxidizing conditions; on the contrary, Mg3Nb6O11 preferred reducing environment. Stoichiometric mixtures of the precursor materials MgO, Nb2O5 and/or metallic Nb were annealed for the syntheses which revealed the effect of temperature on phase formation, reaction kinetics and heat of reaction. The products were examined by ex-situ, in-situ X-ray diffraction (XRD) and differential scanning …

Safety Analysis Of Battery-Powered Adaptive Ride-On Toys For Children With Disabilities, Abbey Fraser

UNF Graduate Theses and Dissertations

Modified battery-powered ride-on toy cars, or adaptive ride-on toys, represent novel rehabilitation tools and developmental aids for children with disabilities. Studies have shown that children are benefiting socially and developmentally from their use. However, the use of these toys by children with disabilities potentially poses a risk of injury and it is vitally important to ensure the safe use of these toys, particularly for the benefit of those with developmental challenges.

Within this context, the purpose of the first study was to determine whether modifications to ride-on toys are sufficient to prevent common modes of injury such as falls, passenger …

Macrotexture Assessment Of Florida Pavements, Alexander C. Oracheff

UNF Graduate Theses and Dissertations

When water has nowhere to escape from the surface of a roadway, it can disrupt the tire-to-pavement adhesion of a traveling vehicle and lead to hydroplaning. Pavement macrotexture provides the pathways for water to drain, which allows for the necessary grip between tire and pavement. Macrotexture, which is quantified by the Florida Department of Transportation (FDOT) in terms of mean profile depth (MPD), is analyzed by the State Materials Office using a high-speed point-laser mounted along the driver side wheel path of a friction testing vehicle.

While point-lasers are capable of accurately measuring MPD on flexible pavement, the system fails …

Advance Metallic Reinforcement Of Vat Photo Polymerized Parts, Scott Zinn

UNF Graduate Theses and Dissertations

The metallization or metallic reinforcement of polymer parts has been widely used in industry for several decades. Polymer parts are classically metalized for aesthetics, chemical and thermal resistance, electrical conductivity, and mechanical strength. Metallization has been shown to increase strength of polymer parts when compared to the strength of the bulk material without metallization. Additive manufacturing (AM) techniques that have emerged in the last few decades produce parts with different surface features and chemistry than the typical polymer part produced through injection molding. AM parts are typically weaker than traditionally manufactured parts from the same material due to intrinsic details …

Novel Piezo Actuators For Surface Cleaning, Yezad H. Anklesaria

Doctoral Dissertations

"Optical cameras are becoming increasingly common and are used in a variety of applications. With recent progress and transition toward more autonomous systems, the usage of optical systems will be common and widespread. Applications of the optical systems range from autonomous vehicles, home security systems, aviation, extraterrestrial vehicles, spacecraft, and satellites. Imaging systems are used in decision-making in many of these applications. Fouling of the field of view of the imaging system can impede the decision process. An active autonomous cleaning method for the optical surface of the optical systems reliably would be advantageous. The research work focuses on developing …

Elastic Bending Behaviour Of Sandwich Composite Structures With Abs Cores By Using Additive Manufacturing, Dechawat Wannarong

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Maintaining the lightweight performance of sandwich structures while achieving good bending strength and stiffness is difficult. Core materials for these programmable sandwich constructions are 3D printed with hexagonal honeycomb, re-entrant honeycomb, and circular honeycomb topologies with varying core densities. The bending stiffness and strength of these sandwich structures are determined by a three points bending test including an Acrylonitrile Butadiene Styrene core and a unidirectional carbon fibre reinforced polymer face sheet. The sandwich composite with the greater relative core density displays greater bending strength and stiffness than the composite with the lower relative core density. The sandwich composites beam with …

Effectiveness Of The New Ambulance Air Exhaust System In Reducing Aerosol Particle Concentration, Vasutorn Petrangsan

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

The objective of this work is to assess the effectiveness in reducing airborne particles of the Camfil® CC410-concealed air exhaust system, that is installed in the ER-1 ambulance (a King Chulalongkorn Memorial Hospital ambulance). This is done by diffusing aerosols into the cabin at the patient’s face position for an injection period (IP) of 1 minute and measuring the aerosol concentration inside the cabin over time. The experiment is conducted for 2 ventilation conditions, when the exhaust system is off (Minimal Ventilation: MV) and at maximum speed (High Ventilation: HV). Density of the aerosol is interpreted in terms of its …

การพัฒนาอุปกรณ์ถ่ายภาพอัตโนมัติและระเบียบวิธีการนับจุดสำหรับการวิเคราะห์ภูมิคุ้มกัน, ชยธร กู้เกียรติกูล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การวินิจฉัยเป็นกระบวนการที่สำคัญสำหรับแพทย์ในการวิเคราะห์และแนะนำทางเลือกในการรักษาสำหรับผู้ป่วย ELISpot เป็นหนึ่งในกระบวนการวินิจฉัยสำหรับผู้ป่วยที่เป็นที่นิยม ซึ่งขั้นตอนการปฎิบัติจะเกิดความเบื่อหน่ายเเละเมื่อยล้า ดังนั้นการพัฒนาเครื่องมือวินิจฉัยจึงเป็นสิ่งสำคัญในการลดภาระงานของแพทย์ ในการพัฒนานี่ระบบแพลตฟอร์มถ่ายรูปจาก 96 Well plate และวิเคราะห์ผล ELISpot อัตโนมัติถูกพัฒนาขึ้น ประกอบด้วย IAI TABLE TOP, กล้อง USB Microscope และ แผ่นกำเนิดเเสง สำหรับโปรเเกรมใช้งานเเพลตฟอร์มถูกพัฒนาขึ้นจาก C# window form application และ ทำการพัฒนาการวิเคราะห์ด้วยรูปภาพจากโปรเเกรม Halcon จาก MVTec โดยการพัฒนาเน้นให้หน้าต่างซอฟต์แวร์ที่เรียบง่ายและออกแบบมาเพื่อมอบประสบการณ์ที่เป็นมิตรกับผู้ใช้ ซึ่งผู้ใช้งานจะสามารถใช้งานได้ทั้งในส่วนที่เป็นการถ่ายรูปเเละวิเคราะห์ภาพ โดนกระบวนการที่ถูกนำมาใช้คือ Dynamic thresholding algorithm เปรียบเทียบกับเครื่องที่เป็นที่ยอมรับ CTL immunospot analyzer โดยผลการทดสอบพบว่ามีความถูกต้องอยู่มากกว่า 80 %จากเกณฑ์ที่ถูกกำหนดขึ้น

การตรวจจับและระบุรูปแบบความผิดปกติของเครื่องอัดอากาศแบบหมุนเหวี่ยงโดยใช้วิธีการเรียนรู้แบบหมู่, ธิติพัทธ์ สนธิโพธิ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในวิทยานิพนธ์นี้ได้เสนอระบบควบคุมสุขภาพเครื่องจักรที่สามารถตรวจจับการทำงานที่ผิดปกติของเครื่องอัดอากาศแบบหมุนเหวี่ยงที่ติดตั้งในอุตสาหกรรมจริง ซึ่งเป็นเครื่องจักรที่มีความสำคัญต่อระบบโดยเมื่อมีการใช้งานเป็นระยะเวลานานทำให้ประสิทธิภาพลดลงและพบความผิดปกติที่เพิ่มขึ้น เครื่องจักรดังกล่าวจึงถูกติดตั้งเซนเซอร์เพื่อติดตามพฤติกรรมและบันทึกข้อมูล ซึ่งข้อมูลที่ได้รับมาจะยังไม่พบความเสียหายที่เกิดขึ้นอย่างชัดเจน วิธีการที่นำเสนอจะใช้การจำลองความผิดปกติให้กับข้อมูลที่ได้รับ จากนั้นจึงวิเคราะห์ประสิทธิภาพของเครื่องอัดอากาศและเปรียบเทียบกับการเรียนรู้ของเครื่องและเพอร์เซ็ปตรอนหลายชั้น ในการศึกษานี้พบว่าข้อมูลที่จะสะสมนั้นเป็นข้อมูลจริงที่มีความท้าทาย ซึ่งเทคนิคที่เสนอมามีประสิทธิภาพเพียงพอที่ใช้ในการตรวจจับความผิดปกติของเครื่องอัดอากาศแบบหมุนเหวี่ยงที่ติดตั้งในโรงงานจริง

ระบบช่วยการทำการเกษตรอัตโนมัติด้วยเทคโนโลยี Lorawan, พิทย ศุภนิรัติศัย

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การวิจัยครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อออกแบบและสร้างระบบช่วยการทำการเกษตรอัตโนมัติด้วยเทคโนโลยี LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) ที่สามารถควบคุมตัวแปรที่ส่งผลต่อการเจริญเติบโตของพืชได้ตามเงื่อนไขที่ต้องการ โดยหลักการทำงานของระบบช่วยการทำการเกษตรนี้ อุปกรณ์ตรวจวัดที่ติดเซนเซอร์ (Sensor End Device) จะทำงานวัดค่าตัวแปรและส่งข้อมูลต่อไปยังตัวรับสัญญาณศูนย์กลาง (Gateway) ที่เปรียบเสมือนเป็นตัวกลางการสื่อสารกับระบบเน็ตเวิร์ก (Network Server) เพื่อให้ข้อมูลต่าง ๆ ถูกประมวลผลและแสดงผลในรายงานภาพรวมผ่านระบบคลาวด์ได้ถูกต้องตามสถานการณ์จริง จากนั้นคำสั่งในการเปิดปิดควบคุมตัวกระตุ้นจะถูกส่งกลับมายังอุปกรณ์ควบคุมตัวกระตุ้น (Actuator End Device) เพื่อทำงานปรับค่าตัวแปรให้อยู่ในช่วงค่าตามที่ตั้งไว้ ในเรื่องของระยะการส่งสัญญาณ LoRa พบว่าระยะที่ไกลที่สุดที่อุปกรณ์ยังสามารถส่งสัญญาณไปถึงจะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 300 - 1700 เมตร โดยขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย ทั้งอุปกรณ์ เสาส่งสัญญาณ ตำแหน่งที่ตั้ง การตั้งค่าการส่งสัญญาณ ไปจนถึงสัญญาณรบกวนในบริเวณนั้น ๆ เมื่อลองเปรียบเทียบการทำงานระหว่าง Wi-Fi และ LoRa จะพบว่า นอกจาก LoRa จะมีระยะทางการทำงานที่ไกลกว่าแล้ว ในสถานะที่ระบบมีการทำงานส่งสัญญาณ พลังงานที่ LoRa ใช้ในการส่งสัญญาณจะมีค่าน้อยกว่าการส่งสัญญาณด้วย Wi-Fi ถึง 2.4 เท่า ส่วนการใช้พลังงานในสถานะที่ระบบรอรอบการทำงานครั้งต่อไป ถ้าหากใช้บอร์ดที่ออกแบบมาเพื่อการประหยัดพลังงานโดยเฉพาะแล้วการสั่งให้บอร์ดอยู่ในโหมด Deep Sleep จะช่วยให้บอร์ดประหยัดพลังงานได้ถึง 3,330 เท่า เมื่อเทียบกับการที่บอร์ดอยู่ในสถานะการทำงานในโหมด Active ตลอดเวลา

การตรวจจับความแปลกใหม่เพื่อการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ของคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบด้วยตัวเข้ารหัสอัตโนมัติประเภทหน่วยความจำระยะสั้นแบบยาว, สุนิธิ อัศวเลิศพลากร

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ความท้าทายหลักในการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์คือปัญหาการขาดแคลนข้อมูลความผิดปกติของเครื่องจักรสำหรับใช้ในการฝึกสอนแบบจำลอง และความซับซ้อนของระบบโรงงานซึ่งมีสภาพการทำงานของเครื่องจักรที่ไม่แน่นอน ทำให้เกณฑ์ตรวจจับความผิดปกติที่ถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าอาจเปลี่ยนแปลงได้ การตรวจจับความแปลกใหม่ (novelty detection) แก้ปัญหาดังกล่าวโดยการตรวจจับความผิดปกติผ่านการเรียนรู้เฉพาะข้อมูลปกติเท่านั้น วิทยานิพนธ์นี้ใช้วิธีการตรวจจับความแปลกใหม่เพื่อตรวจจับสัญญาณเริ่มต้นของความเสียหายในคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบโดยใช้ตัวเข้ารหัสอัตโนมัติประเภทหน่วยความจำระยะสั้นแบบยาว ตัวเข้ารหัสอัตโนมัติประเภทหน่วยความจำระยะสั้นแบบยาวเป็นขั้นตอนวิธีการเรียนรู้เชิงลึกที่รวมตัวเข้ารหัสอัตโนมัติและเครือข่ายหน่วยความจำระยะสั้นแบบยาวเข้าด้วยกัน เพื่อสร้างข้อมูลปกติขึ้นมาใหม่เพื่อเรียนรู้ความสัมพันธ์ของข้อมูลที่ไม่เป็นเชิงเส้นและความสัมพันธ์เชิงเวลา คุณลักษณะทางกายภาพเพิ่มเติมของเครื่องจักรถูกคำนวณจากสมการอุณหพลศาสตร์เพื่อช่วยในการระบุความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรแต่ละตัว ชั้นดรอปเอาท์ (dropout layer) ถูกใช้เพื่อสร้างแบบจำลองร่วมตัดสินใจของโครงข่ายประสาทเทียม แบบจำลองนี้ได้รับการฝึกสอนด้วยข้อมูลเซ็นเซอร์อนุกรมเวลาแบบหลายตัวแปรที่ถูกรวบรวมมาจากช่วงเวลาที่เครื่องจักรทำงานเป็นปกติโดยบริษัท ระยองวิศวกรรมและซ่อมบำรุง จำกัด แผนงานวิจัยได้รับการทดสอบกับรูปแบบความเสียหายที่ถูกจำลองขึ้นของคอมเพรสเซอร์ ผลการวิจัยชี้ให้เห็นว่าตัวเข้ารหัสอัตโนมัติประเภทหน่วยความจำระยะสั้นแบบยาวสามารถแยกความแตกต่างระหว่างรูปแบบความปกติและรูปแบบความเสียหายของคอมเพรสเซอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยความเที่ยงตรงสูงสุด 90% และความถูกต้อง 100% สุดท้ายจึงสร้างสัญญาณเตือนเพื่อจำแนกความเสียหายที่ตรวจจับได้ออกเป็น 3 ระดับตามความรุนแรง

การพัฒนาระบบเปลี่ยนผ่านระหว่างยานยนต์ขับขี่อัตโนมัติและระบบควบคุมระยะไกลผ่านเครือข่าย 5g, กฤษฎิ์ ต.ศิริวัฒนา

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ปัจจุบันยานยนต์อัตโนมัติกำลังได้รับความนิยม มีการแข่งขันสูงจากผู้ผลิตทั้งภาครัฐและเอกชนในการพัฒนาขีดความสามารถหรือระดับขั้นของความเป็นอัตโนมัติที่สูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยระดับสูงสุด (ระดับ 5) เป็นระดับที่ไม่ต้องการการควบคุมใด ๆ จากผู้ขับขี่เลย ส่วนระดับที่ต่ำลงมายังคงต้องถูกควบคุมโดยผู้ขับขี่บางสถานการณ์ที่ระบบเกิดความผิดปกติ หรือพ้นช่วงสภาพแวดล้อมที่ระบบจำกัด งานวิจัยนี้พัฒนาต้นแบบยานยนต์อัตโนมัติที่สามารถควบคุมจากระยะไกลได้ ส่วนของยานยนต์ต้นแบบ ชุดควบคุมในระดับต่ำและระดับสูง โมดูลสั่งงานจากระยะไกล และสถานีควบคุม ถูกออกแบบและพัฒนาภายใต้วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้ด้วย รวมถึงระบบเปลี่ยนผ่านการควบคุมซึ่งถูกออกแบบเพื่อให้ยานยนต์ต้นแบบนี้สามารถสลับระบบควบคุมได้ทุกช่วง หากเกิดความผิดปกติขึ้นระหว่างการใช้งาน เช่น มีความหน่วงเวลาสูงเกิดขึ้น หรือมีวัตถุกีดขวางเส้นทางบริเวณด้านหน้า ระบบเฝ้าระวังความผิดปกติจะตัดการทำงานเข้าสู่โหมดฉุกเฉินทันทีที่ระบบตรวจพบสถานการณ์ดังกล่าว พร้อมกับแจ้งเตือนสถานการณ์ที่เกิดขึ้นไปยังผู้ควบคุม ณ สถานี ให้ทำการสลับระบบควบคุมไปยังระบบอื่นเพื่อแก้ไขสถานการณ์ ผลการทดสอบการใช้งานระบบอัตโนมัติและระบบควบคุมระยะไกลทั้ง 4 ช่วง รอบจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย พบว่าระบบสามารถใช้งานได้ดี ส่วนเบี่ยงเบนเชิงเส้นเฉลี่ยระหว่างเส้นทางอ้างอิงและเส้นทางที่ถูกบันทึกขณะทดสอบระบบควบคุมไกลทั้งสองช่วงมีค่า 0.25 และ 0.19 เมตร ค่าสูงสุดอยู่ที่ 0.41 และ 0.58 เมตร ส่วนเบี่ยงเบนเชิงเส้นเฉลี่ยขณะใช้งานระบบอัตโนมัติทั้งสองช่วงมีค่า 0.25 และ 0.33 เมตร ค่าสูงสุดอยู่ที่ 0.55 และ 0.83 เมตร ค่าความหน่วงเวลาเฉลี่ยและสูงสุดขณะทดสอบอยู่ที่ 109.7 และ 316.6 มิลลิวินาที ตามลำดับ ผู้ควบคุมไม่รู้สึกถึงความยากในการควบคุมหรือการเปลี่ยนโหมดระบบควบคุม จากการสังเกตภาพวิดีโอบนหน้าจอมอนิเตอร์ขณะมีความหน่วงเวลาสูงสุดดังกล่าวพบว่ามีอาการกระตุกบ้างเล็กน้อย ระบบเฝ้าระวังความผิดปกติสามารถตรวจพบปัญหาขณะใช้งานทั้ง 4 จุด ที่ทำการออกแบบไว้ และสามารถหยุดรถเพื่อเข้าสู่โหมดฉุกเฉินได้ การศึกษาระยะเบรกฉับพลันจากการที่ผู้ขับขี่ทำการเบรกปกติบนรถทดสอบ และผลกระทบของความหน่วงเวลาต่อระยะเบรกหากผู้ควบคุมกดปุ่มหยุดรถฉุกเฉินจากระยะไกลขณะมีอัตราเร็ว 3 เมตรต่อวินาที (อัตราเร็วสูงสุดที่ใช้ในการทดสอบ) พบว่าการมีความหน่วงเวลาเฉลี่ยและสูงสุดดังกล่าวเกิดขึ้น ส่งผลให้ระยะเบรกเพิ่มขึ้นจากระยะเบรกปกติของรถ 1.42 เมตร เพิ่มขึ้นเป็น 1.75 และ 2.37 เมตรตามลำดับ หากมีอุปสรรคกีดขวางหน้ารถอย่างกะทันหันภายในระยะดังกล่าว รถทดสอบจะไม่สามารถเบรกได้ทัน ผู้ควบคุมมีความจำเป็นต้องเข้าควบคุมระบบบังคับเลี้ยวจากระยะไกลเพื่อหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางที่เกิดขึ้นด้วย กรณีมีความหน่วงเวลาเกิดขึ้นมากกว่า 500 มิลลิวินาทีขึ้นไป ณ อัตราเร็วสูงสุดขณะทดสอบ รถทดสอบอาจชนกับอุปสรรคที่กีดขวางกะทันหันในช่วงระยะเบรกปกติของรถก่อนที่ผู้ควบคุมจะเห็นภาพอุปสรรคดังกล่าวจากภาพหน้าจอมอนิเตอร์

การศึกษาตัวจำแนกประเภทการเรียนรู้ของเครื่องเพื่อทำนายโรคหลอดเลือดสมอง, ฐิติพร อ้ายดี

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

โรคหลอดเลือดสมองเป็นโรคที่มีอัตราการเสียชีวิตสูงและยังเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดการพิการ การทำวิทยานิพนธ์นี้มีจุดประสงค์ศึกษาตัวจำแนกประเภทในการเรียนรู้ของเครื่องที่มีประสิทธิภาพกับการทำนายโรคหลอดเลือดสมอง โดยใช้ตัวจำแนกประเภทกับข้อมูลที่ได้จากบันทึกของศูนย์โรคหลอดเลือดสมองแบบครบวงจรโรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์ พิจารณากับปัจจัยเฉพาะและทำการทดลองเพื่อความแม่นยำในการทำนายผล การศึกษาตัวจำแนกประเภทมีทั้ง K-Nearest Neighbors, Support Vector Machine, Random Forest และ Adaboost ปรับจูนพารามิเตอร์ที่เหมาะสมกับข้อมูลทางการแพทย์ที่มีอยู่ ตัวจำแนกประเภทแบบ Random Forest ให้ผลลัพธ์ค่าเฉลี่ยความแม่นยำ 78% ในข้อมูลโรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์ รวมถึงวิเคราะห์ปัจจัยเสี่ยงที่ทำให้เกิดโรคหลอดเลือดสมองด้วยวิธีการเรียนรู้ของเครื่องจากข้อมูลชุดที่ทำการศึกษา โดยใช้ TreeExplainer ประมาณค่าของ shapley value เพื่อแสดงผลความสำคัญของปัจจัยเฉพาะ ทั้งนี้เพื่อต่อยอดแนวทางในการปรับใช้ข้อมูลที่จะเก็บเพิ่มขึ้นได้ในอนาคต

หุ่นยนต์สวมใส่แบบโครงร่างเพื่อฟื้นฟูการเดิน, ณัฐภัทร คิ้ววงศ์งาม

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

หุ่นยนต์กายภาพบำบัดแบบสวมใส่ที่ข้อเข่าเพื่อฟื้นฟูการเดินได้ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการรักษาผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมองและโรคใกล้เคียง เพื่อลดภาระการทำงานของบุคคลากรและค่าใช้จ่ายที่ผู้ป่วยต้องแบกรับ รวมถึงยังเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพในการรักษา แต่ด้วยหุ่นยนต์ดังกล่าวในปัจจุบัน มีขนาดใหญ่ ยากต่อการพกพาและดูแล อีกทั้งยังมีราคาสูง ดังนั้น งานวิจัยนี้จึงมีจุดประสงค์เพื่อที่จะศึกษา ออกแบบ และจัดสร้าง หุ่นยนต์กายภาพบำบัดแบบสวมใส่ที่ข้อเข่า เพื่อฟื้นฟูการเดิน อันประกอบไปด้วย กลไกการส่งกำลังแบบหนึ่งข้อต่อและระบบควบคุมหุ่นยนต์อัตโนมัติ โดยมุ่งเน้นให้หุ่นยนต์มีน้ำหนักเบา สามารถพกพาได้ง่าย และมีราคาถูก โดยในขั้นตอนการออกแบบ ได้จัดทำการวิเคราะห์รูปแบบการส่งกำลัง และศึกษาสมการจลศาสตร์ของกลไก จากนั้นทำการจัดสร้างระบบกลไกส่งกำลังพัฒนาระบบควบคุม งานวิจัยนี้ได้ศึกษาและพัฒนาระบบควบคุมแบบ Impedance control ในสองรูปแบบคือ ระบบแบบออกแรงช่วยและระบบแบบออกแรงต้าน ซึ่งจะทำให้หุ่นยนต์สามารถช่วยเหลือผู้ป่วยในการฝึกฝนการเคลื่อนที่ที่มีความหลากหลาย งานวิจัยนี้ได้ทำเสนอการทดลองทั้งหมด 4 การทดลอง อันประกอบด้วย การทดลองที่ 1 การทดลองหาสภาพการขับย้อนกลับและแรงเสียดทานในระบบส่งกำลัง โดยพบว่าหุ่นยนต์ต้องการแรงขับกลับเพียง 0.457 นิวตันเมตร ซึ่งแสดงถึงความสามารถในการขับกลับที่สูงและแรงเสียดทานในระบบที่ต่ำ การทดลองที่ 2 ศึกษาประสิทธิภาพของระบบควบคุมแบบช่วยเหลือการเคลื่อนที่ในท่านั่ง การทดลองที่ 3 ศึกษาประสิทธิภาพของระบบต้านการเคลื่อนที่ในท่านั่ง โดยในการทดลองที่ 2 และ 3 หุ่นยนต์สามารถปรับแรงช่วยและแรงต้านสูงสุดให้เหมาะสมกับแต่ละผู้ใช้งานได้ในช่วงไม่เกิน 8 นิวตันเมตร และการทดลองสุดท้าย ศึกษาประสิทธิภาพในการช่วยเหลือการเดิน โดยพบว่าหุ่นยนต์สามารถช่วยส่งกำลังได้เพียงพอที่จะพาผู้ใช้งานให้เดินไปตามเส้นทางที่บันทึกไว้ได้ และในทุกการทดลองไม่พบผลกระทบอื่นใดในการใช้งานหุ่นยนต์