更新时间：2024-10-06 15:49:40作者：留学之路
卡内基梅隆大学ME硕士学习涉及8个领域，每个领域都有3-4个分支，从广度到深度两面出发，从而丰富ME硕士学习范围!
此外，卡内基梅隆大学ME硕士通过密集的研究生课程来满足对专业技能和人才的需求，这些课程将基础机械工程涉及到的深度与新兴，跨学科方面的广度融为一体。以至于在学术活动与动手研究和学习机会之间取得平衡，使卡内基梅隆大学的学生能够通过创新和协作来解决复杂的问题。
添加剂制造：
卡内基梅隆大学在增材制造(AM)研究领域的领导地位包括分析，建模，实验，鉴定以及设备开发和表征。
专业知识扩展到工艺制图，几何和机械特性，优化的装配，控制系统，粉末特性在金属增材制造中的作用以及增材 制造零件的精加工工艺和系统。
研究人员正在使用新技术对陶瓷，锂离子电池电极以及航空航天和生物医学行业的设备进行3D打印。
微观/纳米制造：
研究人员研究了各种各样的先进制造工艺和相关设备，以制造微米级和纳米级的组件和设备。
专业知识包括微机械加工和微铣削，聚合物的纳米成型，软光刻，半导体和数据存储制造以及微缩精加工工艺。
医疗机械制造：
研究人员专注于开发和分析生物惰性和可溶性材料的制造工艺。
领域包括：制造可植入医疗设备，例如神经探针，脑机接口和透皮微针;制造外科手术训练设备;制造皮肤组织支架和机器人皮肤;生产用于健康监测的电子纹身;并开发用于有机机器人的生物聚合物，组织和蛋白质。
从组织的冷冻保存和食物的营养生物利用度到生物医学成像的计算模型，机械工程系的专家都在探索解决人类健康问题的方法。
生物力学：
专家研究分子，细胞和人体尺度的生物力学。
他们的工作包括探索用于合成肌肉的肌球蛋白，将DNA折纸用于多蛋白系统的纳米力学，开发用于显微外科手术的机器人界面以及制造具有生物灵感的机器人。他们将可穿戴医疗设备与高级分析和机器学习结合在一起，以个性化关节损伤和病理学的康复。他们研究了感觉运动，运动的反馈控制和感觉运动系统中神经可塑性的生理机制。
生物医学制造
从用于神经探测和无线温度感测的可植入医疗设备到可溶解的透皮给药系统，我们的教职员工都在开发和分析生物惰性，有效医疗工具的制造过程。
示例包括组织工程，面筋传感设备，生物微流体设备制造，用于外科手术训练，修复和替换受损的组织和器官的3D打印骨骼，以及用于增强感觉，运动和认知功能的可穿戴设备。
计算建模
研究人员开发了具有计算几何，网格生成，有限元方法和等几何分析的模型和仿真，用于循环系统的微型计算机仿真和生物医学成像等应用。他们使用肌肉骨骼成像和可穿戴式传感器捕获的现实世界运动中的特定于患者的几何形状来设计辅助设备和人体工学产品。
他们将分子动力学模拟，机器学习和统计学习相结合，以理解和预测DNA和蛋白质等生物分子的特性和相互作用。
生物热技术
我们的专家为生物学和医学领域的热能领域开发传感器，外科手术硬件和物理模型。
他们将研究成果应用于组织的冷冻保存，冷冻手术以及生物系统中的传热和传质等领域。
机械工程系的教师正在创建用于过程仿真的计算机辅助设计工具，以及使用计算方法进行分子生物建模的新颖算法。
计算几何，CAD和CAE
我们的教职员工研究计算方法和计算机辅助设计，以创建用于可视化，建模，仿真，基于草图的用户界面以及人机问题解决方案的工具。这些都会影响从产品设计到医学成像的各个领域。
用于制造的计算工具
我们的专家创建并应用计算设计工具和计算机辅助制造工具来推进制造过程和技术。这项工作包括可制造性的设计优化和过程仿真的分析软件。
能源计算
从提高能量转换和存储效率到降低能耗，我们的专家通过原子和中尺度模拟以及机器学习探索微观/纳米尺度的现象。
计算生物学与医学
我们的研究人员寻求通过探索细胞和分子的生物力学，开发更好的医学成像技术以及开发新颖的算法来对分子，细胞，组织和器官进行生物建模的方法来改善人类健康。
他们将分子动力学模拟，机器学习和统计学习相结合，以理解和预测DNA和蛋白质等生物分子的特性和相互作用。
计算流体动力学(CFD)和多物理场模拟
我们的教师正在开发计算工具，以模拟工程应用程序以及影响其全面复杂性的现象。
他们执行多相流模拟，直接数值模拟(DNS)，大涡流模拟(LES)，多孔介质流模拟，电动学和多物理场模拟。
机械工程系的专家们正在开发新的材料和工艺，以用于高效的能量转换和存储设备，探索将全球气候变化减至最小的方法，等等。
先进的车辆系统和技术
研究人员调查了当前和未来车辆技术的经济，环境和社会影响。我们如何才能建立更好的技术，即更清洁，更高效，负担得起且可持续的技术?
燃料电池，高级锂电池，电动航空，自动驾驶汽车以及围绕这些技术的政策是我们正在探索的领域。
节能材料
我们的研究人员正在研究新材料，以提高能量转换和存储效率，并显着降低电子产品，照明设备和其他广泛使用的产品等产品的能耗。最近的一些示例利用3D打印来生产陶瓷和电池电极。
能源和空气质量
我们的专家调查了能源生产和使用过程中排放的空气污染物，以及这些污染物如何在大气中演化。他们探索将对人类健康和全球气候变化的影响最小化的方法。
清洁电力系统
教职员工探索如何通过可靠的，安全的，经济的发电厂和其他能源转换系统来最大程度地减少温室气体和其他污染物的排放。他们研究了如何最好地利用可再生能源。
再生能源
我们的教职员工旨在提供清洁，可再生的能源，以使环境除碳，发展可持续的太阳能，并利用藻类等光合微生物开发生物能源技术。聚合物太阳能电池和太阳能热能转换是研究领域的两个例子。
天然气工程
我们的专家寻求通过探索设计更安全，更高效的钻探和开采技术，为液体燃料转化创建便携式秤以及开发利用替代燃料进行运输的清洁燃烧技术的方法，以最大程度地减少对环境的影响。
在日益复杂的挑战世界中，我们的专家正在将机器学习和人工智能技术用作几乎机械工程领域中不可或缺的工具。
人类健康
机器学习可以从许多方面帮助我们改善人类健康，例如预测和预防肌肉骨骼损伤，个性化康复以及开发抗体以阻止快速变异的病原体。
它还可以帮助我们增强医学成像的分析，对神经元的复杂几何形状进行建模，设计合成生物系统，并在到达医院之前向医疗团队提供患者的生命体征。我们的机械工程师将他们独特的专业知识带给这些生物医学挑战。
自动驾驶汽车
无人驾驶汽车的概念曾经是未来技术的梦想。如今，自动驾驶汽车已成为现实。我们如何确保这些车辆在十字路口，高速公路上和停车场中的安全?
专家使用机器学习，通过模拟，无监督主动感知以及智能物理系统的设计和测试，使自动驾驶汽车变得更加智能和安全。
能源应用的材料发现
更安全，更坚固的电池...所需能源更少的新型陶瓷聚合物混合材料...传热预测和改进的能量转换...这些都是我们的教师正在借助机器学习工具进行研究的领域。
机器学习的计算能力可以筛选和拒绝数百万种可能的组合，使研究人员可以研究最佳解决方案。否则，此过程将需要在实验室环境中进行数十年的反复试验。
设计制造
借助人工智能和机器学习，我们的专家正在转变和优化设计与制造。这里有一些例子：用设计DNA为汽车和飞机创造新概念;使用计算机视觉检测3D打印过程中的缺陷;使用智能设计工具将静态图纸转化为主动仿真;以及开发虚拟现实工程仿真，以将学生置于一个互动的，身临其境的制造环境中。
基础设施，智慧城市和社会
使用无人机检查运河和发电厂，绘制空气污染图并校准低成本空气质量传感器，使用新型节能材料对水进行脱盐并使用社交媒体数据来预测威胁...这些都是机器学习的一些示例可以在维护和改善我们社区的基础设施中发挥作用。
卡内基·梅隆大学机械工程系的研究人员正在研究运输现象和微观过程，以制造出高效的设备和纳米制造材料。
设备和材料处理
从设计和建模阶段到制造和测试阶段，研究MEMS器件和微尺度工艺。 研究人员探索了诸如纳米制造，用于机器人技术的软材料，微型机器人，DNA折纸等领域。
运输现象
我们的教师分析电荷，热量，质量和动量传输的实验测量结果和高保真模型。
他们正在建造高效的燃料电池，制造尺寸小于一微米的药滴，并开发用于固态照明和太阳能转换的更好技术。他们使用机器学习来预测与机械工程有关的物理现象。
微观/纳米工程与环境
教师调查影响全球系统的小规模现象的特征和建模。 微型实验室方法和计算模型着重于开发和优化与能源有关的过程，同时监测大气的理化特性。机器学习工具使研究人员能够研究清洁和淡化水的有效方法。
机械工程学院在从基于消费者的创新到新的设计工具和材料等各个领域，都在推动设计理论，方法和自动化领域的前沿。
通过生产实现概念
可以通过3D打印和新材料制造出更好的产品吗?我们可以设计消费者喜爱的对地球有益的产品吗?我们是否可以创建新的工具和方法，以便人们设计出创意，功能更好的产品?人工智能和机器学习在创新设计中扮演什么角色?
机械工程学院的师生从概念的早期阶段到生产阶段都在探索产品设计，重点是设计理论，方法和实践，以提高新产品的效率和有效性。
设计创新
教师探索产品创造，服务和交互式体验，这些体验定义了超出用户价值期望的新产品机会。
他们在商业，设计和心理学等各个学科之间进行协作，以了解推动消费者选择产品的决策以及人们如何创造更理想的产品。
学院还在人工智能，生物力学，能源，材料和其他新兴技术领域进行合作，以推进针对困难工程问题的解决方案的设计。
设计计算工具
研究人员探索3D建模，生成软件和机器学习方面的先进技术，以更好地设计新产品。他们研究了诸如几何建模等计算工具与效率分析以及定制产品机会的集成。其他工作使用优化搜索来探索广阔的设计空间，寻求创造性的结果或解决具有挑战性的优化问题的解决方案。
我们的机械工程师还利用人工智能和机器学习工具(例如 深度强化学习)来开发和使用高效的算法来解决一系列复杂问题。这些工具可应用于从医疗保健到机器人技术再到电子设计的一系列领域。
从可伸缩电子设备到微型移动机器人，机械工程系的专家正在通过跨学科的协作来创造用于人类交互的下一代机器人技术。
受生物启发的机器人
天然生物具有惊人的能力，激发了机器人技术领域。蚂蚁大小的机器人应如何与数千个微型传感器一起移动和协同工作?我们可以从猫和蟑螂的运动中学到什么?我们如何创建像动物一样强大且适应性强的机器人和生物混合机器人系统?我们的研究人员正在研究这些问题以及更多。
柔软可穿戴的机器人
从敏感的人造皮肤到可拉伸的电子设备，从生物混合机器人技术到用于机器人辅助运动的假肢设备，我们的教职员工都在开发技术，以实现安全，最小限度的人机交互。
创新包括用于可伸缩传感器和电路的液体嵌入式弹性体电子设备(LE3)。
行走，奔跑，跳跃，爬行，滚动和飞行的机器人
研究人员探索有腿的机器人技术，以设计出更好的控制器，以实现稳定的稳定性，能效和快速的运动，包括在非结构化地形上可靠行驶的能力。
他们创造了用于基础设施检查，空中运输，农业监测，自主点对点飞行以及调查微型机器人技术的技术。
微型机器人和纳米机器人
由微珠和DNA纳米结构组装而成的磁性微泳机器人的制造和控制...在水中行走并用纳米纤维粘合剂爬壁的生物启发机器人... 用于显微外科手术和显微外科手术工具的机器人设备...
这些是我们在微米和纳米级机器人技术方面研究的一些示例，该领域需要多学科的协作方法来解决问题。
特殊任务机器人
无论是在飓风后通过碎片操纵还是在水下修理油轮，机器人都可以执行对人类来说是困难而危险的任务。
无人驾驶汽车，物联网和工厂自动化是系统需要与其他系统，设备和人员进行协调和通信的领域。精度，效率和安全性至关重要。
医疗机器人
微型机器人可以导航毛细血管以进行药物输送，临时性，非侵入性电子纹身以进行医学监测……这些都是我们的专家如何通过将生物医学和机械工程与机器人技术相融合的研究来改善人类健康的一些示例 。
各种各样的项目包括微创微型移动机器人，通过机械辅助，器官和血管的计算，3D成像和仿真以及外科手术训练工具来提高机动性的设备。