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2017年10月9日

中大成功利用声学原理研发自动运行和悬浮的驱动器有助未来发展悬浮式交通工具

2017年10月9日
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郭平教授以声学原理研发的悬浮驱动器可于任何平滑表面上运行,摆脱现时磁悬浮和气浮需要有底座才能运行的限制。

郭平教授指悬浮器可与表面保持数百微米距离。

自动悬浮驱动器的原型,直径与一枚港币五元硬币相约。

香港中文大学(中大)工程学院机械与自动化工程学系助理教授郭平教授及其团队,最近成功以近场声学原理,研发出自动运行、自动悬浮的驱动器(Actuator),此项技术可用于交通运输上,亦可作二维表面上激光加工、检测等用途。驱动器具有设计简单、耗电低等优点,更摆脱了磁悬浮技术需要路轨才能移动的限制,为精密加工及驱动工程应用,带来重大的突破性发展。有了这项技术,将来或可看到科幻电影《回到未来2》中的悬浮滑板,在我们的大街小巷穿梭行走。 

目前,工业及科研界常用的非接触式驱动器有两类,分别是气浮轴承(Air Bearings)和磁悬浮轴承(Magnetic Levitation Bearings)结构,两者主要应用于精密仪器机床、纳米级驱动及精密测量等领域。虽然以上两种驱动器均达到高精度、无摩擦、零磨损的要求,但其局限性亦很大,例如设计非常复杂、技术成本高昂、运作距离有限等;电磁波又有机会受到干扰,直接影响磁悬浮轴承的运作,令操控困难,造成不必要的噪音;两者亦需要配合无尘环境使用,为使用者带来极大限制。 

针对以上局限,郭平教授及其团队集中研究近场声学悬浮原理,设计崭新的悬浮驱动器。新装置配备一个具压电效应的组件,能产生两个具相同振动频率的模态 (Mode of vibration),藉此产生椭圆振动,提供升起和前进的动力,令驱动器可以像魔毯般悬浮在普通的平滑表面,实现非接触驱动技术。 

在计量学、机床和汽垫车技术三大领域中,非接触式驱动器是最具前瞻性的技术;而利用近场声学研发之悬浮技术,则带领非接触式驱动器走上突破性的阶段。有别于磁悬浮及气浮式技术,近场声学悬浮驱动器的结构简单,不会受电磁干扰,操作宁静,耗电量低。换言之,新技术可以延长悬浮交通运输工具的续航力,大大降低运作成本;用家更可以调较振动频率,控制驱动器的移动方向,弹性大,应用广。 

郭平教授表示:「经过反覆实验,近场声学悬浮驱动器的移动速度,至少可以达到每秒2.5厘米,最高载重约200克,且耗电量极低,只需1.2瓦特(Watt),即相当于一个小型电灯泡的功耗,便足够支持运作。我们正致力改良这项技术,期望未来可应用于交通运输上,例如制作悬浮滑板。」此外,此技术适用于精密加工及精密驱动工程的应用,包括在大范围的表面进行激光加工;或于脆弱、高洁净度的工件表面上运输物料,而毋须接触表面;另可使用悬浮驱动器于工件表面进行检测,发现微小的瑕疵或裂缝,支持精密工业的高度发展。 

于「创新科技嘉年华」展出12个科研项目 

中大将于10月21至29日参加由创新科技署于香港科学园举行的「创新科技嘉年华2017」。欢迎各界人士亲临中大摊位(编号:F06),认识悬浮驱动器的运作,并了解中大其余十一项创新科研项目,摊位内设有互动游戏,以加深参观者对展出项目的认识。 

日期:2017年10月21至29日
时间:上午10时至下午7时(周六及日);
           上午10时至下午6时(周一至五)
地点:沙田香港科学园第三期12W一楼会议中心3
         (中大摊位编号:F06)

「创新科技嘉年华2017」网址:http://www.itm.gov.hk/  

中大创新科技发展 

中大在今年的「路透社:亚太区最具创新力大学」(Reuters: Asia Pacific region’s most innovative universities)排名中,再次在香港区位列榜首,整体排名第27位。 中大一直致力推动创新科技,目前在全球各地有超过750个获授权的专利项目,其中众多项目已经与业界达成合作协议,把创新科技引入市场。单在2016-17年度,中大已申请了183个专利,以及有88项专利获审批授权,涉及医疗科技、生物科技、信息科技、电讯及材料科学等领域。



郭平教授以声学原理研发的悬浮驱动器可于任何平滑表面上运行,摆脱现时磁悬浮和气浮需要有底座才能运行的限制。

郭平教授以声学原理研发的悬浮驱动器可于任何平滑表面上运行,摆脱现时磁悬浮和气浮需要有底座才能运行的限制。

 

郭平教授指悬浮器可与表面保持数百微米距离。

郭平教授指悬浮器可与表面保持数百微米距离。

 

自动悬浮驱动器的原型,直径与一枚港币五元硬币相约。

自动悬浮驱动器的原型,直径与一枚港币五元硬币相约。

 

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