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2017年10月9日

中大成功利用聲學原理研發自動運行和懸浮的驅動器有助未來發展懸浮式交通工具

2017年10月9日
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郭平教授以聲學原理研發的懸浮驅動器可於任何平滑表面上運行,擺脫現時磁懸浮和氣浮需要有底座才能運行的限制。

郭平教授指懸浮器可與表面保持數百微米距離。

自動懸浮驅動器的原型,直徑與一枚港幣五元硬幣相約。

香港中文大學(中大)工程學院機械與自動化工程學系助理教授郭平教授及其團隊,最近成功以近場聲學原理,研發出自動運行、自動懸浮的驅動器(Actuator),此項技術可用於交通運輸上,亦可作二維表面上激光加工、檢測等用途。驅動器具有設計簡單、耗電低等優點,更擺脫了磁懸浮技術需要路軌才能移動的限制,為精密加工及驅動工程應用,帶來重大的突破性發展。有了這項技術,將來或可看到科幻電影《回到未來2》中的懸浮滑板,在我們的大街小巷穿梭行走。 

目前,工業及科研界常用的非接觸式驅動器有兩類,分別是氣浮軸承(Air Bearings)和磁懸浮軸承(Magnetic Levitation Bearings)結構,兩者主要應用於精密儀器機床、納米級驅動及精密測量等領域。雖然以上兩種驅動器均達到高精度、無摩擦、零磨損的要求,但其局限性亦很大,例如設計非常複雜、技術成本高昂、運作距離有限等;電磁波又有機會受到干擾,直接影響磁懸浮軸承的運作,令操控困難,造成不必要的噪音;兩者亦需要配合無塵環境使用,為使用者帶來極大限制。 

針對以上局限,郭平教授及其團隊集中研究近場聲學懸浮原理,設計嶄新的懸浮驅動器。新裝置配備一個具壓電效應的組件,能產生兩個具相同振動頻率的模態 (Mode of vibration),藉此產生橢圓振動,提供升起和前進的動力,令驅動器可以像魔毯般懸浮在普通的平滑表面,實現非接觸驅動技術。 

在計量學、機床和汽墊車技術三大領域中,非接觸式驅動器是最具前瞻性的技術;而利用近場聲學研發之懸浮技術,則帶領非接觸式驅動器走上突破性的階段。有別於磁懸浮及氣浮式技術,近場聲學懸浮驅動器的結構簡單,不會受電磁干擾,操作寧靜,耗電量低。換言之,新技術可以延長懸浮交通運輸工具的續航力,大大降低運作成本;用家更可以調較振動頻率,控制驅動器的移動方向,彈性大,應用廣。 

郭平教授表示:「經過反覆實驗,近場聲學懸浮驅動器的移動速度,至少可以達到每秒2.5厘米,最高載重約200克,且耗電量極低,只需1.2瓦特(Watt),即相當於一個小型電燈泡的功耗,便足夠支持運作。我們正致力改良這項技術,期望未來可應用於交通運輸上,例如製作懸浮滑板。」此外,此技術適用於精密加工及精密驅動工程的應用,包括在大範圍的表面進行激光加工;或於脆弱、高潔淨度的工件表面上運輸物料,而毋須接觸表面;另可使用懸浮驅動器於工件表面進行檢測,發現微小的瑕疵或裂縫,支持精密工業的高度發展。 

於「創新科技嘉年華」展出12個科研項目 

中大將於10月21至29日參加由創新科技署於香港科學園舉行的「創新科技嘉年華2017」。歡迎各界人士親臨中大攤位(編號:F06),認識懸浮驅動器的運作,並了解中大其餘十一項創新科研項目,攤位內設有互動遊戲,以加深參觀者對展出項目的認識。 

日期:2017年10月21至29日
時間:上午10時至下午7時(週六及日);
           上午10時至下午6時(週一至五)
地點:沙田香港科學園第三期12W一樓會議中心3
         (中大攤位編號:F06)

「創新科技嘉年華2017」網址:http://www.itm.gov.hk/  

中大創新科技發展 

中大在今年的「路透社:亞太區最具創新力大學」(Reuters: Asia Pacific region’s most innovative universities)排名中,再次在香港區位列榜首,整體排名第27位。 中大一直致力推動創新科技,目前在全球各地有超過750個獲授權的專利項目,其中眾多項目已經與業界達成合作協議,把創新科技引入市場。單在2016-17年度,中大已申請了183個專利,以及有88項專利獲審批授權,涉及醫療科技、生物科技、信息科技、電訊及材料科學等領域。



郭平教授以聲學原理研發的懸浮驅動器可於任何平滑表面上運行,擺脫現時磁懸浮和氣浮需要有底座才能運行的限制。

郭平教授以聲學原理研發的懸浮驅動器可於任何平滑表面上運行,擺脫現時磁懸浮和氣浮需要有底座才能運行的限制。

 

郭平教授指懸浮器可與表面保持數百微米距離。

郭平教授指懸浮器可與表面保持數百微米距離。

 

自動懸浮驅動器的原型,直徑與一枚港幣五元硬幣相約。

自動懸浮驅動器的原型,直徑與一枚港幣五元硬幣相約。

 

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