在全球制造业向高端化、智能化转型的进程中，设备振动控制已成为制约精密制造、航空航天、深海探测等领域发展的关键共性难题。我国“十四五”规划明确将“工业振动控制技术”列为高端装备制造的重点突破方向，而传统线性控制技术在精度、能耗与成本之间的矛盾，始终是行业亟待破解的瓶颈。香港城市大学机械工程系景兴建教授团队深耕非线性振动控制领域十余载，通过跨学科融合仿生学、动力学与智能控制理论，构建起具有自主知识产权的非线性分析设计和控制体系，其研发的系列技术成果已在航天军工、建筑工程、新能源装备等国家战略领域实现产业化应用，为中国制造向“零振动误差”目标迈进提供了核心技术支撑。

从仿生灵感到工程突破：破解振动控制“不可能三角”

振动是工业领域的“隐形杀手”。我国每年因设备振动失效造成的经济损失巨大，而传统线性控制技术在精度、成本、能耗间难以平衡。景兴建教授团队以“向自然界借智慧”为突破口，创造性提出“X型结构/机构方法”，他们巧妙地模拟动物肢体中肌肉、筋腱与骨骼之间的奇妙协同，捕捉其所展现出的非线性刚度与阻尼特性，以及人体四肢摆动时的非线性惯性效应，构建出一套系统性的非线性设计理论和方法。这一创新方法不仅揭示了自然界隐藏的工程奥秘，更催生出一系列高性能的仿生隔振装置，为工程技术注入了前所未有的生命力与灵感。

在交通装备领域，团队基于仿生非线性理论构建的振动控制技术体系，已形成从汽车悬架到车载座椅的全链条解决方案。团队研发的新一代汽车悬架控制系统，通过仿生非线性优化和非线性利用控制器设计，构建了对系统先验知识要求更低、控制执行器能耗更小的自适应控制架构，并有效回避了传统最优控制方法的计算复杂度问题。实验验证显示，该系统较传统方案节能40%以上。针对职业司机健康痛点，团队开发的新一代减振座椅采用仿生非线性技术，通过X型结构实现动态“准零”刚度调节，在保持与传统座椅一致市场价格的前提下，将垂直振动传递率显著降低。经多家运输企业路试验证，可有效减少司机腰背劳损问题，目前已获美国发明专利（US 12,122,272 B2），荣获2023年日内瓦国际发明展铜奖，并在中国大陆、香港及欧洲等地的多类车型中展现出广泛应用前景。这两项成果作为“仿生X结构/机构方法”的典型实践，共同构成了团队在交通装备振动控制领域的核心技术支撑。

在建筑施工领域，手持振动工具导致的职业健康问题并因而造成的劳工纠纷长期困扰行业发展。团队基于仿生非线性设计理念，研发出“集成轻便手提钻岩机减振装置”，通过X型仿生手柄结构实现关键技术突破。该装置将作业时的振动加速度从传统设备的15m/s²级降至4m/s²以下，设备重量控制在25公斤，成本仅为进口同类产品的十分之一，有效解决了传统防振设备笨重（约30公斤）与成本高昂（单套达3万元）的行业痛点。技术研发依托团队对人体力学的系统性研究，通过大量作业工况观测，提炼出工人握持工具时的自然摆动所蕴含的非线性阻尼特性，创新性植入可调节X型弹簧组模拟小臂肌肉的自适应缓冲机制。该技术成果荣获2017美国TechConnect全球技术进步奖，并获得香港建造业议会“建筑健康创新技术”一等奖。在示范工地大量实测数据显示，作业人员劳损投诉量较传统设备使用场景大幅下降，已形成成熟的工程应用解决方案。作为团队“仿生X结构/机构方法”的典型实践，该技术已实现从理论创新到产业应用的全链条转化。

在航天结构健康监测领域，团队研发的非线性故障诊断技术已实现工程化应用突破。基于自主提出的“二阶输出频谱(SOOS)分析方法”，团队与中国航天合作开发“卫星结构螺栓松动非线性诊断系统”，通过3个测点的振动信号采集，即可捕捉螺栓松动引发的非线性特征变化，将故障定位精度提升至毫米级。该技术突破传统方法对密布传感器的依赖，基于非线性系统参数特征分析理论，构建了“少测点-高精准”的故障识别模型。系统检测效率较传统方案有数倍提升，已纳入相关系统健康监测标准流程。

景教授团队最新的研究成果，再度突破技术边界，将非线性振动与控制理念巧妙融合进仿生海洋机器人驱动系统的设计与实现之中，开创性地提升了系统的推进效率。他们的创新使得小功率电机也能爆发出强劲的输出力矩，推动力提升超过30%，让仿生机器人的尾鳍如同真正的海洋生物般灵动有力。这项突破不仅显著优化了能源利用效率，更为仿生海洋机器人的大规模工程化应用和部署奠定了坚实的技术基础，开启智能海洋探索的新纪元。

学科交叉：构建非线性振动控制的多学科创新体系

景兴建教授牵头成立的“非线性动力学、振动与控制实验室”，汇聚了来自机械、材料、控制、机器人、人工智能的跨学科团队，建立“理论分析-仿生设计-工程验证”全链条研发体系。近五年，团队主持香港研究资助局、香港创新科技署、国家自然科学基金等多项重点项目，培养了20余名博士。

景教授团队的创新不止于技术突破，更在于构建新的理论体系。他们提出的“参数特征法“，将非线性系统设计从试错转向精准调控，相关理论写入Springer专著《非线性特征输出谱函数》。近三年，团队在《机械系统与信号处理》等顶刊发表专题论文28篇，在“X-结构/机构”理论方法方面出版Springer系列专著3部，申请发明专利20几项，H指数从2018年的48升至2025年的63，景兴建入选斯坦福全球前2%顶尖科学家。

团队与西北工业大学等单位开展多项振动控制技术攻关，其“仿生X结构”理论被国际权威综述期刊《Applied Mechanics Reviews》（IF 16.1）列为行业前沿方法。

景兴建团队在非线性振动控制领域秉持“非线性利用”的创新理念，将仿生灵感转化为系统的工程解决方案。从仿生X型结构的理论突破，到多领域的产业化应用，这支以青年学者为主体的科研团队，正通过非线性动力学的智慧，为中国制造构建更精准的振动管理体系。

免责声明：市场有风险，选择需谨慎！此文仅供参考，不作买卖依据。

责任编辑：kj015

文章投诉热线:157 3889 8464  投诉邮箱:7983347 16@qq.com