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研究方向

研究方向:

全部 / 能源工程 / 创新设计与先进制造 / 机器人与自动化

能源工程

      能源是国家安全和国民经济的重要保证,是人类文明的基础,在人类文明的历史上,每一次新的能源技术的发明都伴随着一场工业革命,如蒸汽机和内燃机的发明, 燃料电池技术的出现将带来一场新的工业革命,把人类社会从化石燃料时代带进氢能时代,从根本上解决我国及世界的能源安全及环境污染问题。南方科技大学能源工程专业将在引领这场工业革命中发挥重要作用,因此,我们的主要研究方向是氢能及燃料电池技术以及与氢能相关的其他新能源技术如太阳能、风能、核能、潮汐能和生物质能源等,同时我们也会开发储能技术、分布式发电技术及能源管理和节能技术等。本系能源工程方向研究团队成员主要有王海江讲座教授、李辉讲座教授。

零排放的燃料电池汽车
 
太阳能加氢站
 
高效率燃料电池发电站
 

创新设计与先进制造

1 .智能制造
智能制造是我国在《国家十三五规划纲要》中明确提出的重点发展技术领域之一,也是《中国制造2025》行动计划提出的重点发展领域之一。智能制造技术通过对信息通信、人工智能、纳米和新材料、大数据和物联网等先进技术的开发创新,实现产品设计、制造、装配、运行、维护全寿命周期的数字化、智能化、互联化,从而提升高端装备精度、效率以及可靠性,减少能源和原材料消耗,降低制造业碳排放。本系智能制造方向研究团队成员主要有融亦鸣讲座教授、李培根院士、李学崑副教授。

主要研究方向:
1)机器人化装备及机器人-数控机床融合技术
2)新型高性能智能装备设计理论与方法
3)制造过程智能监控与诊断及工业大数据应用技术
4)难加工材料的精密/超精密智能化加工技术

主要应用领域:
航空航天领域复杂形状构件、高端精密仪器关键超精密部件、汽车动力总成关键部件、超精密大型/超大型构件、复杂形状产品的高效加工
 
智能制造相关研究成果:




2 .成形制造
南科大机械系精密成形以基础理论研究为切入点,进行成形技术创新突破,培养高端优秀人才,打破国外垄断,实现由“中国制造” 向“中国创造” 的转变。本系成形制造方向研究团队成员主要有朱强讲座教授、王罡副教授。
主要包括:

1) 先进成形理论研究
l  多相混合材料成形
l  金属增材制造(3D打印)
l  金属粉末注射成形

2) 先进成形技术创新
l  金属半固态成形技术
l  3D打印梯度材料成形技术
l  金属粉末注射成形技术

3) 计算机数值模拟技术 
l  高通量合金设计与快速开发
l  特种成形过程数值模拟技术
l  多尺度组织与性能预测

4) 先进成形制造工程技术
l  相应先进成形制造技术工业化推广应用

 
1.多相高粘度材料成形

 
2.增材制造(3D打印)

 
3.金属粉末注射成形(简称MIM©)

 
4.计算机辅助工程CAE




3 精密加工
本系精密加工主要有5个研究方向,研究团队成员主要有吴勇波讲座教授、路冬副教授、徐少林助理教授。
 
方向1:超声辅助精密加工工艺与设备
   (1) 超声辅助切削加工(车,铣,钻及多轴联动数控加工)
   (2) 超声辅助磨粒加工(磨削,研磨,抛光;内外圆,平面,曲面,3D微结构)
   (3) (超声辅助)倾斜螺旋铣削开孔加工(纤维增强复合材料)

方向2:电场/超声复合辅助加工工艺与设备
   (1) 电致塑性效应利用精密加工(金属材料,非金属材料)
   (2) 超声辅助电致塑性效应利用精密加工基础研究(金属材料,非金属材料)

方向3:磁场利用研抛精密加工工艺与设备
   (1) 精密零部件(元器件)高效纳米精度磁流变研抛(金属,陶瓷,光学/半导体材料)
   (2) 核心零部件精密成形模具磁流变研抛(金属,陶瓷)
   (3) 光电元器件纳米精度磁流变研抛(光学玻璃,半导体材料)

方向4:温度场辅助高效加工工艺与设备
   (1) 激光加热辅助切削,磨削研究(金属材料)
   (2) 等离子束加热辅助切削/磨削加工(金属材料)
   (3) 超声辅助等离子束放电切削/磨削研究(金属材料)
   (4) 微波加热辅助机械加工

方向5:固相化学反应利用/超声辅助复合加工工艺与设备
   (1) 光学/半导体材料超声辅助化学机械纳米精度研抛石英玻璃,蓝宝石,单晶碳化硅,砷化镓晶,…)     

 

机器人与自动化

目前研究领域:动态行走原理、腿式机器人、外骨骼 、假肢。本系机器人与自动化方向研究团队成员主要有付成龙副教授、熊蔡华教授。

1. 机器人化动力假肢

  
穿戴传统小腿假肢比常人多消耗30%新陈代谢
 
传统被动假肢无法像健康腿一样有力蹬地
 
机器人化动力大腿假肢可模拟人体膝踝生物力学特性

      现有商业化大腿假肢多为被动型,穿戴这些假肢行走要比正常人多消耗60%的新陈代谢能量,且髋部力矩高达正常人3倍,本项目设计并实现了一种包含踝关节和膝关节的机器人化动力大腿假肢,能模拟人类行走的生物力学特性,可有效降低行走所需新陈代谢功耗,实现负重行走、上下楼梯和站起等复杂动作。
  

2. 行走助力外骨骼




      提出并实现了一种耦合回收膝踝关节能量辅助踝关节蹬地的准被动外骨骼:将膝关节摆动期末段和踝关节支撑期前段所做的负功,通过双面可控棘轮耦合回收于扭转弹簧中,用于辅助踝关节跖屈蹬地,实验表明该外骨骼可有效降低行走时大腿腘绳肌和小腿腓肠肌的肌肉活动度。

3. 双足动态行走机器人



      动态跑步机器人THR-I通过摆动腿回缩和传感反射行走控制方法,可实现动态高速行走和跑步,速度2倍腿长/秒,最大步幅0.56倍腿长,周期最短可达0.2s。




      仿生行走机器人THR-II结构上采用了人工肌肉驱动,控制上提出了全局反馈与传感反射相结合的仿生控制方法,可实现仿生动态行走;动态更新受扰后的落脚点,可实现对扰动为100N×0.2s的稳定恢复;出版仿人机器人学术专著一部。

4. 单足机器人与四足机器人




       提出了单足机器人跳跃节能驱动方法,研究了驱动形式与作用时机对跳跃能量特性的影响,揭示了驱动策略与阻尼能耗关系。



     提出了四足虚拟模型控制方法,建立了以足底接触力为约束的高层步行任务和关节转矩映射关系

5.扁担挑运的省力机制



        本项目通过理论与实验相结合的方式,研究负重约束形式对人体行走力学特性和能效特性的影响,揭示我国古代重要运输工具—扁担的挑运省力机理,让中国的古代智慧更好的被世界了解,同时为仿人机器人和行走助力外骨骼的负重约束形式提供新的设计思路和分析方法。
 

6. 自然手势建模与识别




      现有手势建模和识别方法大多基于手掌运动轨迹,这不但不符合自然手势习惯,而且还需要大量样本训练模型,难以添加和修改手势。本项目将手势分层表达到关节角度、运动类型及手臂姿态上,提出了一种层次化手势建模和识别方法,通过不同层次判据的组合可以自然高效地建模大量手势,且可以处理之前方法难以处理的往复动作手势,识别时只需简单地评估判据的相似度,在保证准确率的同时计算负担大幅下降。
 

详细了解:网站-学术研究-研究方向-3机器人与自动化方向.pdf