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在各種工程操作中,振動是在所難免的,亦會引致噪音、不適,甚至令工人患上職業病,或損壞結構/機器。機械工程學系景興建博士解釋他最近研發的仿生物抗振結構怎樣大幅減低機械系統所產生的振動。

請簡述振動控制的基本概念。

振動控制可分為「被動控制」及「主動控制」兩類,前者通過被動控制技術達致隔振或減振效果(例如使用橡膠墊、機械彈簧和減振器);後者則從外部振動源頭相反的方向,施加主動控制力,以相同力度抗衡外部振動。一般而言,大多數工程操作傾向選用被動控制系統,因為與主動控制系統相比,被動控制系統的製造、運作與保養成本均明顯較低,兼且消耗更少能量、易於維修、設計較簡單,故穩定性亦較高。然而,主動控制系統的抗振效能通常會較為優勝。

與傳統振動控制技術相比,嶄新的抗振系統有甚麼優勝之處?

理大X型抗振結構是參照雀鳥昆蟲X型的肢體結構原理,並兼具被動和主動控制系統的優點。它具備非線性系統的剛度與減振特性,能大幅抑制振動傳輸及吸收振動能量。現時大多數抗振系統是按線性系統設計,因而缺乏這些優點。

可否簡介這個抗振系統的應用範疇?

在建築界的支援下,我們正研究將這已獲專利的抗振結構應用於手提鑽鑿路面工具,製造一個輔助抗振外骨架。新系統有助建築工人預防因手與臂振動而導致的職業病,並將鑽鑿石屎路面時手與臂所承受的振動大幅抑制於理想的安全水平。新系統的製造及維修保養成本極低,其折疊式設計的彈性亦很大,可調節以配合不同體積、物料的儀器,使其具備廣泛應用的潛力。

這系統未來的發展計劃是怎樣?

這發明喜獲「2017 TechConnect全球創新獎」,我們將繼續研究系統的進一步應用範疇,包括 : 機械人結構、鐵路、車輛制動系統、精密機械儀器、離岸平台、航海及航天工程、各類土木工程結構如橋樑和建築物等。