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這個(gè)理論曾在美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)“ASME機(jī)械設(shè)計(jì)終身成就獎(jiǎng)”頒獎(jiǎng)時(shí)被高度評(píng)價(jià)為“彌合了高度靈活但昂貴的機(jī)器人與高效但不靈活的機(jī)器之間的鴻溝”；該理論還被學(xué)界譽(yù)為“是當(dāng)前重點(diǎn)研究領(lǐng)域”和“當(dāng)前和未來機(jī)械機(jī)構(gòu)科學(xué)領(lǐng)域的主流趨勢(shì)”。這便是由戴建生院士領(lǐng)銜，天津大學(xué)為第一完成單位，中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所和東北大學(xué)為合作單位完成的“機(jī)構(gòu)演變與變胞機(jī)理發(fā)現(xiàn)及其幾何形態(tài)變構(gòu)理論與分岔調(diào)控機(jī)制”。在今年3月剛剛評(píng)選出來的天津市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)中，該項(xiàng)目獲得天津市自然科學(xué)一等獎(jiǎng)。

多構(gòu)型多變構(gòu)Bennett-衍生變胞機(jī)構(gòu)構(gòu)型簡(jiǎn)表

摘自：戴建生,康熙,宋亞慶,魏俊,2021《可重構(gòu)機(jī)構(gòu)與可重構(gòu)機(jī)器人》

就像人們要同時(shí)做很多項(xiàng)工作會(huì)感到“手忙腳亂”一樣，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的機(jī)器往往也只能完成單一的工作，一面對(duì)復(fù)雜甚至需要改變自己的結(jié)構(gòu)形態(tài)才能完成其它工作時(shí)就無能為力了。戴建生院士的這項(xiàng)理論，靈感起源于人類的進(jìn)化和細(xì)胞的分裂重組，就是讓機(jī)器可根據(jù)實(shí)際需求“變身重構(gòu)”，“動(dòng)態(tài)演變”，靈活地適應(yīng)變化的工作環(huán)境與功能需求。

據(jù)悉，面對(duì)傳統(tǒng)機(jī)器拓?fù)渑c活動(dòng)度一成不變，難以滿足多工況多需求的難題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在戴建生院士率領(lǐng)下，經(jīng)過20年深耕，建立了機(jī)器機(jī)構(gòu)演化理論體系，開展了機(jī)器機(jī)構(gòu)演變機(jī)理研究，完成了大量原創(chuàng)且國(guó)際領(lǐng)先的工作，創(chuàng)立了變胞機(jī)構(gòu)和可重構(gòu)機(jī)構(gòu)新研究領(lǐng)域。這些理論開創(chuàng)了可重構(gòu)機(jī)構(gòu)與可重構(gòu)機(jī)器人大領(lǐng)域，變胞機(jī)構(gòu)子領(lǐng)域，首次提出了不同于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)且具有變活動(dòng)度、變構(gòu)態(tài)、變拓?fù)涞淖儼麢C(jī)構(gòu)/可重構(gòu)機(jī)構(gòu)理念；創(chuàng)立了基于旋量理論、李理論、微分流形三大理論的變胞理論體系，揭示了變胞機(jī)構(gòu)/可重構(gòu)機(jī)構(gòu)的演變機(jī)理；構(gòu)建了一套起源本質(zhì)、融匯貫通的變胞機(jī)構(gòu)/可重構(gòu)機(jī)構(gòu)創(chuàng)新與綜合設(shè)計(jì)體系；攻克了變胞機(jī)構(gòu)與可重構(gòu)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)選擇、變構(gòu)調(diào)控等關(guān)鍵科學(xué)問題，建立了變胞機(jī)構(gòu)/可重構(gòu)機(jī)構(gòu)的構(gòu)態(tài)調(diào)控機(jī)制與控制策略。

變胞足式機(jī)器人

    摘自：Zhang, C., Zhang, C., Dai, J.S. and Qi, P., 2019. Stability Margin of a Metamorphic Quadruped Robot With a Twisting Trunk. Journal of Mechanisms and Robotics, Trans. ASME, 11(6): 064501.

該理論的典型成果體現(xiàn)于團(tuán)隊(duì)開發(fā)的絕緣子劣化診斷與維護(hù)、輸電線路巡檢、斷股補(bǔ)修等多款變胞電力機(jī)器人，與可變各種形態(tài)各種爬行姿勢(shì)的變胞足式機(jī)器人。其利用變胞機(jī)構(gòu)“一機(jī)多能、一機(jī)多用”的特點(diǎn)，提升了“輸—變—配”電力設(shè)備的精益化管理，也提升了各種越野能力與各種環(huán)境的適應(yīng)能力。此外，團(tuán)隊(duì)研發(fā)的變胞多指靈巧手應(yīng)用于中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心特種防護(hù)服測(cè)試裝備，服務(wù)于國(guó)家載人航天工程。研發(fā)的變胞靈巧手與變胞足式機(jī)器人孵化出天津大然機(jī)器人和深圳大寰機(jī)器人兩個(gè)高科技創(chuàng)業(yè)公司。同時(shí)，該理論引領(lǐng)并指導(dǎo)了數(shù)個(gè)國(guó)家自然科學(xué)基金委項(xiàng)目與國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目，服務(wù)于國(guó)家重大需求。

戴建生教授為英國(guó)皇家工程院院士，因“為建立可重構(gòu)機(jī)構(gòu)領(lǐng)域和變胞機(jī)構(gòu)子領(lǐng)域做出了開拓性與奠基性貢獻(xiàn)”，于2020年獲得機(jī)械工程領(lǐng)域最負(fù)盛名的“ASME機(jī)械設(shè)計(jì)終身成就獎(jiǎng)”，為62年來第58位獲獎(jiǎng)?wù)撸孜蝗A人獲獎(jiǎng)?wù)摺６谶@之前，戴建生院士還于2015年獲得了機(jī)構(gòu)學(xué)與機(jī)器人學(xué)頂級(jí)獎(jiǎng)“DED機(jī)構(gòu)學(xué)與機(jī)器人學(xué)終身成就獎(jiǎng)”，為該獎(jiǎng)設(shè)立41年來第27位獲獎(jiǎng)?wù)摺?/p>