如何能让机器像变形金刚一样自如地在各种形态之间来回切换？近日，我国科学家从人类进化和细胞分裂重组过程中获得灵感，完成了“机构演变与变胞机理发现及其几何形态变构理论与分岔调控机制”项目（以下简称变胞理论），让机器机构变构有了理论体系支撑，也让机器变形变构设计减少了实践试错，变得更加容易。

　　突破传统结构限制

　　传统结构的机器往往只能完成单一的工作，面对复杂甚至需要改变自己结构形态才能完成的工作时就会无能为力了。

　　在现有技术下，经过设计改造，研究人员可以制作出自由活动的机器。但是在不同场景中，机械构形改变是千变万化的。而每次这些具有不同自由度的新构形都要重新进行设计，这涉及结构、轴、关节等方面的技术参数的协调统一，特别是复杂构形的改变，涉及的东西更多，因此每一次实践，需要经历大量试错，浪费人力物力，导致效率低下。

　　是否可以有一套理论来支撑机器与机械根据实际需求“变身重构”“动态演变”，灵活地适应变化的工作环境与功能需求？为此，自2000年以来，研究团队基于细胞分裂重组过程提出了变胞机构理论，在之后数十年的深耕实践中逐步建立起一套完整的变胞理论。

　　成果可用于多个领域

　　变胞理论开创了可重构机构与可重构机器人大领域，变胞机构子领域首次提出了不同于传统设计且具有变活动度、变构态、变拓扑的变胞机构/可重构机构理念。

　　研究团队还创立了融合旋量理论、李群理论、微分流形三大理论的变胞理论体系，揭示了变胞机构/可重构机构的演变机理。此外，研究团队还攻克了变胞机构与可重构机器人驱动选择、变构调控等关键科学问题，建立了变胞机构/可重构机构的构态调控机制与控制策略。

　　团队成员表示，有了变胞理论，在设计变形机器的时候，只需要按照需求约束好各种条件，输入参数，按照变胞理论提供的“公式”，就可以设计出轴、关节等如何布置了。

　　应用变胞理论，研究团队开发了绝缘子劣化诊断与维护、输电线路巡检、断股补修等多款变胞电力机器人以及可变各种形态各种爬行姿势的变胞足式机器人。

　　团队成员介绍，南方很多输电线路架设在崇山峻岭中，电路巡检主要靠人工，劳动强度大，危险性高。传统的巡检机器人在翻越线路杆塔的时候难以完成。利用变胞机构“一机多能、一机多用”的特点，提升了线路巡检机器人的行走与越障能力以及环境适应性，进而提升了“输—变—配”电力设备的智能化运维水平。

　　此外，团队研发的变胞多指灵巧手应用于中国航天员科研训练中心特种防护服测试装备，服务于国家载人航天工程。该理论指导了数个国家自然科学基金委项目研究与国家重点研发计划项目研究，能够服务于国家重大需求。