几何机器人 产业新亮点

目前世界上机器人种类很多，但“几何机器人”由中国专家发明并率先提出新概念。

“几何机器人”是由多个连杆通过活动铰链铰接构成的三角形、四边形、五边形及各种多边形，以及四面体、五面体、六面体及各种多面体，或者网格图形、组合图形等几何形体，具有折叠、缩放、扭曲等可变外形的能力，并可实现以步行、滚动、爬行、滑行等各种移动模式，从而在地面上实现移动。简要而言，依据几何图形以连杆机构制成物理实体，并施加动力使其变形且可在地面上行走。

●实用性强

“几何机器人”在学术领域内被称为“多模式连杆式地面移动系统”，其特点是可以改变内部的身体结构和外部的几何形态，即“变形机器人”或“变形金刚”。

针对复杂非结构化地形作战与救援的功能需求，“几何机器人”可以实现多种移动方式：

（1）类球形滚动模式：以多面体近似球形，整体滚动，具有球形机器人的灵活性，且与地面接触而更易精确控制；

（2）类履带式滚动模式：类似多边形履带，相邻杆依次着地，适于松软地形；

（3）类腿式步行模式：变出类似变形虫的“伪足”，以腿式行进；

（4）类轮式滚动：拓扑变换出可整周回转的曲柄，类似轮子，可高速滚动；

（5）类蛇形滑行：以部分杆件拖地，左右或上下蠕动滑行；此外，还具有折叠模式，利于储存、运输或投放。

●科普功能明显：机器人既是高科技的代表，又极具趣味性，是进行青少年科技教育的绝佳载体。

▲“几何机器人”恰以几何和运动学知识为主体，而以电子知识为辅助，与青少年的数学知识密切结合，包括幼儿和小学生的基本形状教育、初中生的平面几何、高中生的立体几何。

▲用几何机器人技术使静止、枯燥的几何图形活动起来，从而在娱乐中接受数学知识的教育。

▲从几何、运动学和力学知识起步，在此基础上融合电子和计算机软件技术，循序渐进，可有效降低学习的难度，是机器人科技与青少年知识结构配套衔接的绝佳载体。

▲目前我国机器人产品基本均仿制日美，构型上鲜有创新。“几何机器人”具有国际原创理念和我国完全自主知识产权，有利于激发青少年的创新思维和国家情怀。

●应用多个领域：“几何机器人”在科技创新层面上先导于传统类人机器人，其成果可用于多个领域。

▲在民生方面，如汶川大地震时，路面严重破损，岩石、塌方、沟壑遍布，救援车辆无法通过，直升机无法降落，只能依靠人员徒步攀爬，行进速度低、危险性高、携带物资少，令人急切痛心。

▲在国防安全方面，我国是陆地大国，疆域辽阔，地形复杂，如钓鱼岛等陡峭山地，现有地面机动装备均难于登陆。

▲在国际反恐方面，复杂地域的巡逻检视和爆炸物搜寻等安保任务非常繁重。

▲在航天技术方面，如月球或火星等星球表面探测，由于地形环境未知或难以精确预知，风险极高，月球车或火星车如不具备超强的移动能力和适应能力，一旦失效，很难应对，美国“机遇号”火星车和我国“玉兔号”月球车的故障都是惨痛的案例。为解决以上重大国防安全、航天科研和民生需求，急需探索研制具有超强地形适应能力的特种地面移动系统。

针对以上情况，“多模式连杆式地面移动系统”和“几何机器人”能发挥其强大变形能力与多样运动模式，用于轮式、履带式以及足式等移动机器人难以适应和通过的极端复杂地形。

（本文由“几何机器人”概念创始人、北京交大教授姚燕安提供，本报记者综合整理）