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中大突破 研发自动悬浮驱动器
发佈日期 : 2017-10-10

郭平指悬浮器可与表面保持数百微米距离。
郭平以声学原理研发悬浮驱动器。
自动悬浮驱动器原型,直径与港币五元相约。
郭平指悬浮器可与表面保持数百微米距离。
郭平以声学原理研发悬浮驱动器。

【本报港闻部报道】中大工程学院机械与自动化工程学系最近以近场声学原理,研发出自动运行、自动悬浮的驱动器,此项技术可用于交通运输上,有这项技术,将来或可看到科幻电影《回到未来2》中的悬浮滑板,在大街小巷穿梭行走。


设计简 耗电低 不需路轨
中大工程学院机械与自动化工程学系助理教授郭平及其团队,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,除可应用在交通运输上,亦可作二维表面激光加工、检测等用途。驱动器具设计简单、耗电低,不需路轨也能移动,打破一向路轨的限制。此研发为精密加工及驱动工程应用,带来重大的突破性发展。


工业及科研界目前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。两者也需要配合无尘环境使用,为使用者带来极大限制。


椭圆震动 悬浮平滑表面
郭平及其团队以近场声学悬浮原理研发的悬浮驱动器,配备具压电效应组件,能产生两个具相同振动频率模态,藉此产生椭圆震动,提供升起和前进动力,令驱动器可以像魔毯般悬浮在普通平滑表面,实现非接触驱动技术。


在计量学、机床、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。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,而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。


未来或可用于交通运输
郭平表示:「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。另外,还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。

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