近日，国际机构学与机器人学领域顶级期刊ASME Transactions: Journal of Mechanisms and Robotics在第47届机构学与机器人学大会上宣布，我校机械与能源工程系唐昭博士和戴建生院士有关类生物变胞机器人期刊文章 “Origaker: A Novel Multi-Mimicry Quadruped Robot Based on a Metamorphic Mechanism”获得了2022年“最佳期刊论文奖”（每年一篇）。

据悉，期刊最佳论文是从当年发表的全部论文中根据科学前沿、创新程度、理论高度、设计方法、实验结果与文字表述六个方面进行全方位评选。期刊所有副主编为评选委员会成员。该篇论文在评选的六方面上都达到了最高分。论文提出了一种新型类生物机器人，变胞机器人 Origaker。论文对机器人前沿科学有着巨大影响，促进了进化机器人的前沿科学研究。

图1：ASME Trans: J Mech Rob 2022 年最佳期刊论文

智能结构进化机器人是戴建生院士在国际上开创的可重构机构与可重构机器人领域的一个重要进展，最新提出的 Origaker机器人是一种基于空间变胞机构的类生物四足机器人。该机器人能够在不需要拆卸和重新组装的情况下，实现爬行动物、节肢动物和哺乳动物等不同生物形式的转换。通过变胞机构与四足机器人的结合，Origaker实现了躯干结构在垂直和水平两个方向上的旋转，实现了躯干机构的不同变化，改变了躯干和腿部之间的位置关系，完成了不同类生物体的躯体转化与进化，演示了进化机器人的奇妙结构演变与多态性以及多功能性。

图2：智能变胞足式机器人的类生物变化途径

论文同时展示了一系列全新步态和运动策略，如快速旋转步态、爬楼梯步态、跌倒后自我恢复、折叠收缩、穿越狭窄通道和直角弯道瞬间改变前进方向等。通过理论分析和实验测试，研究证明Origaker可以进行多种生态转换。在爬行类生物形态下，具有良好的全方向移动性能；在节肢类生物形态下，比较适合翻越垂直方向上的障碍；在哺乳类类生物形态下，可以穿过比较狭窄的一些通道。

图3：变胞类生物足式机器人的越障、窄道与变向

通过重构和躯干-腿的协调并用，Origaker将自然界中三种不同足式动物的运动特性集于一身，提高了机器人的运动速度、稳定性及对复杂地形的适应能力。Origaker的设计和功能使得它在应对各种环境和任务时具有极大的灵活性和适应性。这项研究的成果为未来开发更先进的下一代类生物变胞机器人特别是智能进化机器人及控制算法奠定了雄厚的基础。

图4：变胞类生物足式机器人的野外变化与环境的高度适应

ASME Transactions: Journal of Mechanisms and Robotics 为国际机构学与机器人学领域的世界顶级期刊，每年评选出一篇最佳期刊论文，代表了该领域最具创新性和影响力的研究成果。该论文的获奖标志着Origaker类生物机器人在机器人科学前沿的突破，在技术领域的创新，为相关研究提供了全新的灵感和思路。相信在不久的将来，Origaker将进一步推动机器人科学技术的发展，为未来的类生物机器人应用和自动化领域带来更多可能性。

这一获最佳期刊论文奖的变胞类生物足式机器人是变胞机器人在进化机器人发展的新阶段，也是戴院士刚刚获批的国家自然科学基金重点项目的起点。这项重点项目研究将推进生物进化与多态变化融合的新设计思维，将生命科学融于机器人结构创新，推进国际进化机器人的科学前沿研究，奠定进化机器人发展的新阶段。

南科大机械与能源工程系唐昭博士是论文第一作者，戴建生院士为通讯作者。南科大是论文第一单位。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、和深圳市科技创新委员会等基金项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1115/1.4054408 

供稿：机械与能源工程系

通讯员：邓苏

编辑：朱增光