1. 振动控制:使机械设备(如列车、汽车、船舶、飞机、各种机械设备等)的激励源(如轮轨振动)无法传递至乘客,保障乘客舒适。
(1) 力学超材料/结构:包含人工周期结构、负泊松比结构、压扭结构、打孔结构等,弹性波在一定频率无法传播,振动无法传递;通过拓扑优化、数据驱动按需设计指定带隙超结构。
(2) 零刚度隔振器:大静刚度承载,低动刚度具有超低频减振,完美屏蔽振动激励。
(3) 惯性放大刚杆折叠结构:不增加质量达到增大惯性,实现零刚度或超低频减振。
(4) 仿生减振结构:模拟动物肢节,如山羊腿、啄木鸟头、鸡脖子等,实现高效减振。
(5) 振动能量采集:通过压电、电磁、静电等效应,减振同时将振动能量储存为电能为微型监测传感器供电。
2. 噪声控制:列车壁面隔声与室内吸声,汽车NVH,船舶、飞机等室内降噪,机械设备隔声等。
(1) 声学超材料/结构:通过隔声结构设计,使声波无法穿透,如车外噪声无法传递至车内;完美吸声设计,如使客室内噪声降低。
(2) 声学黑洞结构:使能量聚集于黑洞尖端,不传递至主结构。
(3) 声学超表面:通过正向机理研究、数据驱动逆向设计结构表面,如声屏障、隧道壁面、列车壁面等,调控声波。
3. 柔性机器人动力学:机器人动力学,稳定性、机器视觉,路径规划等,解放或完成工作人员无法实现的任务。
(1) 振动驱动机器人:利用环境被动与主动振动,驱动机器人进行快速爬行、转弯、跳跃、翻跃等运动,完成列车客室清洁等工作。
(2) 智能材料连续机器人:利用介电弹性体、形状记忆聚合物、硫酸纸等智能材料与多稳态结构,驱动小型柔性机器人爬行、跳跃、跃阶等,完成探测、清洁工作。
(3) 列检与服务机器人:研究多运动模式耦合机器人,通过机器视觉、路径规划等识别污渍、损伤、环境等,完成清洗、列检、送餐等工作。


中南大学
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