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抗振新結構 鑽路免傷手

2017-05-09
■景興建成功研發仿生物抗振結構。柴婧  攝■景興建成功研發仿生物抗振結構。柴婧 攝

仿啄木鳥結構抑振動減職病 理大學者奪全球創新獎

香港文匯報訊(記者 柴婧)啄木鳥每天密密啄木,頻率每秒約22次,幾乎是音速的兩倍,卻未見有腦震盪問題。理大機械工程學系副教授景興建團隊受此啟發,參考了雀鳥、昆蟲的「X形」或「Z形」身體結構抑制振動,並突破了以往振動機制中,承重與防振不能兩全的技術壁壘,且製作成本低廉。有關技術可應用於手提鑽鑿路面工具,預防建築工人因手臂振動而導致的職業病,亦可應用於高鐵、機器人結構、航天工程等領域,技術已得到專利,近日更獲得「TechConnect全球創新獎」。

很多人都知道使用彈簧可以抗振,但問題是彈簧愈柔軟,振動愈少,不過彈簧太軟就不太可以承重,一般的振動控制很難處理這個矛盾。景興建解釋,其團隊構思的仿生物抗振結構,參考了雀鳥、昆蟲的「X形」或「Z形」身體構造,若應用於非線性系統可以達至幾方面的好處,包括對振動產生接近「零反應」(Low dynamic stiffness)、高負載能力。

同時,按照基本的振動概念,阻尼器的阻尼(damping)愈大,振動愈弱,而在理大的創新非線性系統中,則可在較強振動下把阻尼自動調高,小幅振動時阻尼自動調低,避免了在較弱振動情況下,大阻尼妨礙機械系統的正常運作。

上述的結構可應用在建築業,由於現時建築工人操作的手提電鑽、電鑿等人手操作動力裝置會強烈振動手和手臂,長期操作容易導致職業病,如振動性白指病(VWF)和腕管綜合症(CTS)等。過往,英國或內地等每年都有幾十、成百甚至上千工人患病。

添置費用低 盼年底上市

理大團隊擬將上述抗振結構配備在電鑽工具上,這樣可以抑制電鑽危害性的振動,提高職業安全水平。

景興建指,若以市面鑽鑿工具約1,000元計,添置抗振系統只需額外1,000元至2,000元,費用廉宜,故他期望新發明可於年底推出市面,讓工人受惠。

此外,上述系統還能應用於機械人結構、鐵路、車輛制動系統、精密機械儀器、離岸平台、航海及航天工程、各類土木工程結構如建築物、橋樑等,用途廣泛。

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