中南大学刘高禹

个人简介

个人基本信息

刘高禹博士现任中南大学机电工程学院机器人与智能装备研究所副教授。刘教授于2022年获得香港中文大学机械与自动化工程学系博士学位，导师为智能材料与结构领域知名学者廖维新教授（Prof. Wei-Hsin Liao）。在此之前，刘教授于2018年在上海交通大学机械与动力工程学院获得硕士学位，导师为饶柱石教授，并于2014年在西安交通大学机械工程学院获得学士学位。在加入中南大学之前，刘教授于2022年至2025年在香港中文大学机械与自动化工程学系继续从事博士后研究工作。刘教授的研究方向聚焦于智能材料与结构、先进传感器与执行器、机器人感知与驱动技术的交叉领域，致力于推动这些技术在康复医疗、高端装备及人机交互等国家战略需求领域的应用。

过往研究重点与学术贡献

刘教授过往的研究工作围绕“驱动-传感-供能一体化”的核心理念，系统性地探索了多种智能材料（如磁流变材料、磁电材料、压电材料、摩擦电材料等）在新原理器件与结构中的设计与应用，其贡献主要体现在以下四个相辅相成的方向：

1. 智能材料在驱动与阻尼器件中的结构创新：针对磁流变阻尼器性能优化难题，刘教授开展了一系列开创性的结构设计研究。刘教授提出了多槽活塞微结构，有效增加了磁流变液的作用面积；进而，首次将参数化曲线（Bezier曲线、B样条曲线）优化方法引入磁流变阻尼器活塞的整体形态设计，实现了从“尺寸优化”到“形状优化”的范式转变，显著提升了器件的磁致阻尼力、动态范围等关键性能。该系列工作为高性能智能阻尼器的设计提供了新的方法论。

2. 面向振动调控与能量收集的智能材料与结构：在振动控制方面，刘教授研发了基于磁流变弹性体的频率可调式半主动动力吸振器，实现了对宽频振动的有效抑制。在振动能量收集领域，作为重要合作者，他参与研制了具有普适性的“自定义非线性力装置”，该平台为设计各类非线性动力学系统（如多稳态压电能量收集器、吸振与隔振结构等）提供了强大工具，相关成果获得了学术界广泛关注。

3. 用于机器人触觉交互的显示技术：面向手术机器人对真实力反馈的需求，刘教授开发了基于磁流变液的触觉显示装置，能够模拟生物组织的力学特性；并通过集成自定义非线性力装置与多模态触觉界面，构建了可呈现非线性力学反馈的高精度触觉显示系统，提升了人机交互的真实感。

4. 自供能柔性触觉感知技术与传感器：在传感领域，刘教授重点研究了基于磁电与摩擦电效应的自供能触觉传感器。刘教授通过材料复合与结构设计，开发了可用于材料识别、三维力全向感知及人体运动监测的柔性传感器，并创新性地将形状优化理念引入传感器设计，提升了感知性能与集成度，推动了无源柔性传感技术的发展。

上述研究已发表SCI期刊论文23篇，其中以第一作者在Mechanical Systems and Signal Processing、IEEE Sensors Journal、Smart Materials and Structures、Sensors and Actuators A: Physical等权威期刊发表论文10篇，均为JCR Q1，总引用超过1000次，单篇最高他引超过240次，并拥有多项中国与美国发明专利。刘教授曾获得IEEE-ROBIO T.J. TARN机器人学最佳论文奖、日内瓦国际发明展银牌，并荣获英国物理学会（IOP）值得信赖的审稿人表彰。

当前研究计划与重点

依托中南大学机电工程学院机器人与智能装备研究所及“极端服役性能精准制造全国重点实验室”的优质平台，刘教授课题组当前的研究将围绕“面向机器人“驱动-传感-供能”一体化的智能材料与结构研究”这一核心目标展开，当前重点关注以下两个方向：

1. 智能驱动与感知一体化：该方向致力于突破传统机器人驱动系统体积大、刚性强、缺乏感知的瓶颈。研究将在宏观层面，探索融合人体运动能量收集、自适应触觉传感与智能驱动技术，构建新型的外骨骼机器手系统。在微观层面，将深入攻关集成自感知功能的高性能智能驱动部件（如小尺寸磁流变阻尼器）的设计、优化与控制等基础科学问题，为实现紧凑、高效、智能的机器人驱动提供底层支撑。

2. 自适应触觉感知：该方向旨在解决现有触觉传感器功能静态固化、难以适应多任务需求的挑战。研究将探索软件定义触觉感知的新范式，通过融合参数化形状优化理论与可重构读出头阵列技术，开发能够根据任务需求动态调整感知特性的新型磁电触觉传感器，从而提升机器人在复杂、非结构化环境中的感知自适应能力与交互智能。

课题组与招生信息

刘高禹教授课题组目前正处于快速建设与发展阶段，拥有良好的科研条件、活跃的学术氛围以及充足的科研经费支持。课题组与香港中文大学、上海交通大学、西安交通大学、合肥工业大学等海内外知名高校的相关团队保持着紧密的学术合作与交流。

我们诚挚欢迎并对以下同学寄予厚望：具备机械工程、自动化、材料、力学等相关专业扎实背景；对智能材料与结构、执行器、传感器、先进驱动技术等交叉学科研究有浓厚兴趣与好奇心；拥有良好的数理基础、动手能力、编程能力、英文文献阅读与写作能力；在学习与科研中态度主动、认真负责，具备良好的团队协作精神与沟通能力。

加入课题组，你将有机会：

1. 参与面向国家重大需求的前沿基础研究与关键技术攻关。

2. 获得从智能材料特性分析、器件/结构创新设计、多物理场建模仿真，到系统集成、实验验证的全程、系统化科研训练。

3. 在富有挑战性的项目中锻炼解决复杂工程科学问题的能力。

4. 获得与国内外顶尖科研团队交流合作的机会，开拓学术视野。

我们相信，这里将是你开启科研生涯、追求学术理想、实现自我价值的优秀平台。欢迎有志于在智能材料与结构与先进机电系统领域深入探索的青年学子来信咨询与申请。

联系方式：gaoyuliu@csu.edu.cn