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中大成功研發全球首個懸浮驅動器

2017-10-10
■郭平以聲學原理研發的懸浮驅動器可於任何平滑表面上運行。香港文匯報記者鄭伊莎 攝■郭平以聲學原理研發的懸浮驅動器可於任何平滑表面上運行。香港文匯報記者鄭伊莎 攝

香港文匯報訊(記者 鄭伊莎)科幻電影《回到未來II》中,主角腳踏懸浮滑板穿梭大街小巷的經典場面,隨蚞鰼韙u程技術的進步,再非天方夜譚。

中文大學工程學院機械與自動化工程學系助理教授郭平及其團隊,利用近場聲學原理(即超聲波),成功研發出全球首個會自動運行和懸浮的驅動器(Actuator),除了可發展為自動移動的機械人,也可應用在非接觸式的檢測技術及精密加工,打破傳統懸浮技術需要路軌運行的限制。

相關技術未來更有望研發成懸浮滑板或懸浮汽車,開創嶄新的科技領域。

目前工業及科學界均利用空氣懸浮和磁懸浮技術作為非接觸式驅動器,但其設計複雜、技術成本高昂、運作距離有限,也會產生噪音等問題,需要輔以底座及路軌才能運行,為用家帶來諸多不便。

為此,郭平團隊花近一年半時間,反覆研究超聲波的懸浮原理,成功設計出用鋁合金製成的懸浮驅動器。他介紹指,由於物體的超聲波振動可於地面及該物體間產生穩定的空氣膜,使物體浮起,故研究可透過配備一個具壓電效應的組件,令電力推動驅動器震動,「當空氣膜內的壓力不停擠壓時,便可令驅動器像魔毯般懸浮在普通的平滑表面」,與地面保持少於100微米、即約一根頭髮直徑的距離,並可左右移動。

郭平續指,有別於傳統的空氣懸浮和磁懸浮技術,超聲波懸浮驅動器的結構簡單,不會受電磁干擾,其操作寧靜,耗電量低,擺脫了現有技術需要路軌才能移動的限制。他指現時懸浮驅動器的移動速度達每秒2.5厘米,最高載重約200克,只需1.2瓦特便足夠支持運作,即相當於一個小電燈泡的功耗,而成品只需500港元,若大規模生產有望降低成本。

運送材料 檢測裂縫

新技術可自行移動的優勢,更為精密加工及驅動工程應用帶來重大的突破。郭平解釋指,只要將數個驅動器連結在一起,便可承載更重的物件,有助運送脆弱和高潔淨度的表面物料,例如太陽能電池的硅片,「因為這是易碎、必須安全運送的,只要將懸浮倒轉應用在承載器上,令硅片在運送時浮起來,就可以確保其安全」。

而懸浮驅動器亦能檢測物件的表面,協助發現微小的瑕疵或裂縫,支援精密工業的發展。

郭平與研究團隊正改良技術,重新設計供電裝置,令驅動器能自行供電,無需接駁電線,同時提升其載重量,預計一兩年內可令其最高載重提升至5公斤至10公斤,兩三年後可提升至60公斤至70公斤。他期望數年內研發出自動移動的微型機械人玩具,未來更可應用於交通運輸上,例如製作懸浮滑板或懸浮汽車。

他又透露,不少企業及外國大學對此創新技術感興趣,故團隊計劃於今年底至明年初向創科局申請資助,冀將技術推廣至商業用途。懸浮驅動器將在本月21日至29日舉行的科學園「創新科技嘉年華2017」上展出,市民可到場認識其特別之處。

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