首頁>研究方向 列表

研究方向

研究方向:

全部 / 能源工程 / 創新設計與先進制造 / 機器人與自動化

能源工程

      能源是國家安全和國民經濟的重要保證,是人類文明的基礎,在人類文明的歷史上,每一次新的能源技術的發明都伴隨著一場工業革命,如蒸汽機和內燃機的發明, 燃料電池技術的出現將帶來一場新的工業革命,把人類社會從化石燃料時代帶進氫能時代,從根本上解決我國及世界的能源安全及環境污染問題。南方科技大學能源工程專業將在引領這場工業革命中發揮重要作用,因此,我們的主要研究方向是氫能及燃料電池技術以及與氫能相關的其他新能源技術如太陽能、風能、核能、潮汐能和生物質能源等,同時我們也會開發儲能技術、分布式發電技術及能源管理和節能技術等。本系能源工程方向研究團隊成員主要有王海江講座教授、李輝講座教授。

零排放的燃料電池汽車
 
太陽能加氫站
 
高效率燃料電池發電站
 

創新設計與先進制造

1 .智能制造
智能制造是我國在《國家十三五規劃綱要》中明確提出的重點發展技術領域之一,也是《中國制造2025》行動計劃提出的重點發展領域之一。智能制造技術通過對信息通信、人工智能、納米和新材料、大數據和物聯網等先進技術的開發創新,實現產品設計、制造、裝配、運行、維護全壽命周期的數字化、智能化、互聯化,從而提升高端裝備精度、效率以及可靠性,減少能源和原材料消耗,降低制造業碳排放。本系智能制造方向研究團隊成員主要有講座教授、李培根院士、李學崑副教授。

主要研究方向:
1)機器人化裝備及機器人-數控機床融合技術
2)新型高性能智能裝備設計理論與方法
3)制造過程智能監控與診斷及工業大數據應用技術
4)難加工材料的精密/超精密智能化加工技術

主要應用領域:
航空航天領域復雜形狀構件、高端精密儀器關鍵超精密部件、汽車動力總成關鍵部件、超精密大型/超大型構件、復雜形狀產品的高效加工
 
智能制造相關研究成果:




2 .成形制造
南科大機械系精密成形以基礎理論研究為切入點,進行成形技術創新突破,培養高端優秀人才,打破國外壟斷,實現由“中國制造” 向“中國創造” 的轉變。本系成形制造方向研究團隊成員主要有朱強講座教授、王罡副教授。
主要包括:

1) 先進成形理論研究
l  多相混合材料成形
l  金屬增材制造(3D打印)
l  金屬粉末注射成形

2) 先進成形技術創新
l  金屬半固態成形技術
l  3D打印梯度材料成形技術
l  金屬粉末注射成形技術

3) 計算機數值模擬技術 
l  高通量合金設計與快速開發
l  特種成形過程數值模擬技術
l  多尺度組織與性能預測

4) 先進成形制造工程技術
l  相應先進成形制造技術工業化推廣應用

 
1.多相高粘度材料成形

 
2.增材制造(3D打印)

 
3.金屬粉末注射成形(簡稱MIM©)

 
4.計算機輔助工程CAE




3 精密加工
本系精密加工主要有5個研究方向,研究團隊成員主要有吳勇波講座教授、路冬副教授、徐少林助理教授。
 
方向1:超聲輔助精密加工工藝與設備
   (1) 超聲輔助切削加工(車,銑,鉆及多軸聯動數控加工)
   (2) 超聲輔助磨粒加工(磨削,研磨,拋光;內外圓,平面,曲面,3D微結構)
   (3) (超聲輔助)傾斜螺旋銑削開孔加工(纖維增強復合材料)

方向2:電場/超聲復合輔助加工工藝與設備
   (1) 電致塑性效應利用精密加工(金屬材料,非金屬材料)
   (2) 超聲輔助電致塑性效應利用精密加工基礎研究(金屬材料,非金屬材料)

方向3:磁場利用研拋精密加工工藝與設備
   (1) 精密零部件(元器件)高效納米精度磁流變研拋(金屬,陶瓷,光學/半導體材料)
   (2) 核心零部件精密成形模具磁流變研拋(金屬,陶瓷)
   (3) 光電元器件納米精度磁流變研拋(光學玻璃,半導體材料)

方向4:溫度場輔助高效加工工藝與設備
   (1) 激光加熱輔助切削,磨削研究(金屬材料)
   (2) 等離子束加熱輔助切削/磨削加工(金屬材料)
   (3) 超聲輔助等離子束放電切削/磨削研究(金屬材料)
   (4) 微波加熱輔助機械加工

方向5:固相化學反應利用/超聲輔助復合加工工藝與設備
   (1) 光學/半導體材料超聲輔助化學機械納米精度研拋石英玻璃,藍寶石,單晶碳化硅,砷化鎵晶,…)     

 

機器人與自動化

目前研究領域:動態行走原理、腿式機器人、外骨骼 、假肢。本系機器人與自動化方向研究團隊成員主要有付成龍副教授、熊蔡華教授。

1. 機器人自動化動力假肢

  
穿戴傳統小腿假肢比常人多消耗30%新陳代謝
 
傳統被動假肢無法像健康腿一樣有力蹬地
 
機器人化動力大腿假肢可模擬人體膝踝生物力學特性

      現有商業化大腿假肢多為被動型,穿戴這些假肢行走要比正常人多消耗60%的新陳代謝能量,且髖部力矩高達正常人3倍,本項目設計并實現了一種包含踝關節和膝關節的機器人化動力大腿假肢,能模擬人類行走的生物力學特性,可有效降低行走所需新陳代謝功耗,實現負重行走、上下樓梯和站起等復雜動作。
  

2. 行走助力外骨骼




      提出并實現了一種耦合回收膝踝關節能量輔助踝關節蹬地的準被動外骨骼:將膝關節擺動期末段和踝關節支撐期前段所做的負功,通過雙面可控棘輪耦合回收于扭轉彈簧中,用于輔助踝關節跖屈蹬地,實驗表明該外骨骼可有效降低行走時大腿腘繩肌和小腿腓腸肌的肌肉活動度。

3. 雙足動態行走機器人



      動態跑步機器人THR-I通過擺動腿回縮和傳感反射行走控制方法,可實現動態高速行走和跑步,速度2倍腿長/秒,最大步幅0.56倍腿長,周期最短可達0.2s。




      仿生行走機器人THR-II結構上采用了人工肌肉驅動,控制上提出了全局反饋與傳感反射相結合的仿生控制方法,可實現仿生動態行走;動態更新受擾后的落腳點,可實現對擾動為100N×0.2s的穩定恢復;出版仿人機器人學術專著一部。

4. 單足機器人與四足機器人




       提出了單足機器人跳躍節能驅動方法,研究了驅動形式與作用時機對跳躍能量特性的影響,揭示了驅動策略與阻尼能耗關系。



     提出了四足虛擬模型控制方法,建立了以足底接觸力為約束的高層步行任務和關節轉矩映射關系

5.扁擔挑運的省力機制



        本項目通過理論與實驗相結合的方式,研究負重約束形式對人體行走力學特性和能效特性的影響,揭示我國古代重要運輸工具—扁擔的挑運省力機理,讓中國的古代智慧更好的被世界了解,同時為仿人機器人和行走助力外骨骼的負重約束形式提供新的設計思路和分析方法。
 

6. 自然手勢建模與識別




      現有手勢建模和識別方法大多基于手掌運動軌跡,這不但不符合自然手勢習慣,而且還需要大量樣本訓練模型,難以添加和修改手勢。本項目將手勢分層表達到關節角度、運動類型及手臂姿態上,提出了一種層次化手勢建模和識別方法,通過不同層次判據的組合可以自然高效地建模大量手勢,且可以處理之前方法難以處理的往復動作手勢,識別時只需簡單地評估判據的相似度,在保證準確率的同時計算負擔大幅下降。
 

詳細了解: