近日，在美國(guó)波士頓召開(kāi)的第39屆美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)（簡(jiǎn)稱ASME）機(jī)構(gòu)學(xué)與機(jī)器人學(xué)大會(huì)上，天津大學(xué)機(jī)械學(xué)院教授戴建生因其在變胞機(jī)構(gòu)研究中取得的突出成果，被授予2015年ASME機(jī)構(gòu)學(xué)與機(jī)器人學(xué)終身成就獎(jiǎng)。該獎(jiǎng)設(shè)立于1974年，頒發(fā)給世界范圍內(nèi)對(duì)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)構(gòu)理論，以及機(jī)構(gòu)和機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用領(lǐng)域有著終身杰出貢獻(xiàn)的學(xué)者，是國(guó)際機(jī)構(gòu)學(xué)與機(jī)器人學(xué)最高獎(jiǎng)。據(jù)悉，自該獎(jiǎng)項(xiàng)設(shè)立40余年來(lái)，截至2014年僅有26位國(guó)際知名機(jī)構(gòu)學(xué)與機(jī)器人學(xué)專家獲得過(guò)此項(xiàng)殊榮。

 

　　變形金剛般的變胞機(jī)構(gòu)

 

　　機(jī)構(gòu)是機(jī)器和機(jī)器人的基本組成。人類在實(shí)際應(yīng)用中的需要促使科研工作者開(kāi)始研究突破和拓寬傳統(tǒng)定自由度和定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的新機(jī)構(gòu)。變胞機(jī)構(gòu)是一種新構(gòu)型的機(jī)構(gòu)，能在瞬時(shí)使某些構(gòu)件發(fā)生合并、分離，或出現(xiàn)幾何奇異，并使機(jī)構(gòu)有效構(gòu)件數(shù)或自由度數(shù)發(fā)生變化。據(jù)戴建生團(tuán)隊(duì)科研人員介紹，傳統(tǒng)航空航天領(lǐng)域的衛(wèi)星天線和太陽(yáng)能帆板采取的是可展式結(jié)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)具有一次自由度變化，即折疊起來(lái)的衛(wèi)星天線和太陽(yáng)能帆板在進(jìn)入太空后可以展開(kāi)，但此后就進(jìn)入零自由度狀態(tài)。變胞機(jī)構(gòu)連續(xù)運(yùn)行中，至少有一次自由度變化，并在自由度變化后，機(jī)構(gòu)仍保持運(yùn)行。

 

　　變胞思想已經(jīng)開(kāi)始在機(jī)器人制造業(yè)上取得應(yīng)用。北京航空航天大學(xué)科研人員開(kāi)發(fā)了變胞探測(cè)車，利用變胞原理，采用桿件變換，使其變形并變換不同的行走方式以適應(yīng)不同的需求和不同的環(huán)境。新加坡南洋理工大學(xué)的科研人員開(kāi)發(fā)了變胞水下車，利用變胞概念，變換車形來(lái)完成所需的工作任務(wù)。

 

　　制造業(yè)應(yīng)用助力工業(yè)4.0

 

　　ASME機(jī)構(gòu)學(xué)與機(jī)器人學(xué)終身成就獎(jiǎng)委員會(huì)認(rèn)為，戴建生通過(guò)在理論研究、機(jī)構(gòu)創(chuàng)新、實(shí)踐應(yīng)用與學(xué)會(huì)工作等方面的貢獻(xiàn)，對(duì)可重構(gòu)機(jī)構(gòu)和可重構(gòu)機(jī)器人作出了持續(xù)的開(kāi)拓性貢獻(xiàn)，在世界范圍內(nèi)起了引領(lǐng)性作用，產(chǎn)生了持久與深遠(yuǎn)性影響；戴建生同時(shí)探索與挖掘了旋量系關(guān)聯(lián)規(guī)律與旋量代數(shù)理論，揭示了機(jī)構(gòu)約束演變及其對(duì)機(jī)構(gòu)重構(gòu)的機(jī)理，建立了變胞機(jī)構(gòu)與可重構(gòu)機(jī)構(gòu)理論。

 

　　戴建生表示，除應(yīng)用于機(jī)器人結(jié)構(gòu)演變和發(fā)展，變胞原理也逐漸應(yīng)用于制造業(yè)。在加工制造中進(jìn)行機(jī)構(gòu)的演變，提供了合理的加工工藝和優(yōu)化了夾具的應(yīng)用，有利于簡(jiǎn)化和加速加工制造，縮短加工周期。在推進(jìn)《中國(guó)制造2025》這個(gè)中國(guó)版“工業(yè)4.0”規(guī)劃中，變胞機(jī)構(gòu)將發(fā)揮重要作用。