国际学术界璀璨星光中的华人科学家 ——“2020 ASME 机械设计终身成就奖”获得者戴建生教授

——“2020 ASME 机械设计终身成就奖”获得者戴建生教授

      2020年6月，美国机械工程师学会（ASME ）设计工程分会授予华人科学家戴建生教授 “2020 ASME 机械设计终身成就奖”（2020 ASME Machine Design Award）。戴建生教授是1959年以来该奖项的第58位获得者，是有史以来第一位获此殊荣的华人学者。

      ASME 设计工程分会授予戴建生教授“2020 ASME 机械设计终身成就奖”时的颁奖辞是：为建立可重构机构领域和变胞机构子领域作出了开拓性与奠基性贡献；通过研究、应用、教学和服务对机械设计产生了持久性影响，从而弥合了通用但昂贵的机器人与高效但不灵活的机器之间的鸿沟。

     英文原文：For pioneering contributions in establishing the field of reconfigurable mechanisms and the subfield of metamorphic mechanisms; and for making a lasting impact through research, application, teaching and service that have made it possible to bridge the gap between versatile but expensive robots and efficient but nonflexible machines.

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ASME 顶层奖：机械设计终身成就奖

       ASME 机械设计终身成就奖是设计工程领域 (Design Engineering Division)的最高奖项（该奖项的链接见https://www./about-asme/honors-awards/achievement-awards/machine-design-award）。该奖项是在国际机械设计工程的以下16个领域中评出的：设计自动化，制造设计与生命周期，设计理论与方法论，机构学与机器人学，机电一体化与嵌入式系统，工程计算与信息科学，计算与非线性动力学，微纳系统，医疗器械，动力传动装置，可靠性、应力分析和故障预防，车辆设计，紧固与连接，设计教育，振动与噪声等。

       ASME 机械设计工程终身成就奖的58位获奖者皆为国际机械设计巨匠，所涉研究涵盖上述16个领域，成就卓著。

       最初二十年，1959-1978年的 19位获奖者中（1973年空缺），齿轮研究特殊贡献有3位，振动与噪声专家1位，有全球广为应用的12个版本《美国机械工程师手册》主编1位，有美国谐波驱动公司创始人，有发明第一台山地推土机并具有300项专利来自美国勒图尔勒技术公司的专家，有机构学鼻祖 Freudenstein，机构设计、机械设计专家2位，轴承滚动专家2位，获得250项专利的应力专家1位，传动专家1位，机器疲劳特殊贡献专家1位，1953-1957年最早的机构学年会组办者，人体肌骨数学模型专家，高阶多项式与动力学专家等等，在非常广泛的领域，都是国际机械设计巨匠们。仅在这20年的获奖者中，有世界第一台流体步进执行器发明者，第一台电动计分器发明者，计算机磁盘之父(发明者)，假肢生物力学杰出贡献者。

      在1979—1999年的20位获奖者中（1998年空缺），有11位涉及机械设计及优化领域的学者，其成果范围包括：凸轮设计，开发著名软件实现机械设计，计算机辅助设计，轴承结构的设计及优化，轴承润滑，机械疲劳，齿轮设计及能量传递，机构综合，以及机械动力学。有机械设计巨著被全球引用的顶级机械设计者 Shigley，有全球顶级机器动力学并以他命名的 Mechanism and Machine Theory 最佳论文的 Crossley，有第一位开发四足机器人的斯坦福大学教授，有世界机构与机器理论联合会的第一任主席，有德国著名结构力学大家。

      在2000-2019年的 18位获奖者中（2011和2012年空缺），有旋量理论大师，高被引(引次两万以上)3位，美国白宫顾问，Journal of Mechanisms and Robotics, Trans. ASME 创刊总编，机械设计专家，流体力学专家，机电系统专家，机械摩擦学专家，精密机械专家，智能驱动控制专家，柔顺机构集大成者（Howell，总引次一万五），Wearable Technologies创刊主编（Agrawal，总引次一万五），100项美国专利的纳米制造专家（Sreenivasan，总引次一万五），Mechanism and Machine Theory 前任主编，机器人机构早期创始人（Uicker），Robotica现任主编（Chirikjian，总引次一万五）。

       这些获奖者一生都痴迷于他们钟爱的学术领域，不乏如马克 · 吐温说的那样“一个有新想法的人在成功之前是个怪人”。他们为我们这个世界作出了卓越的贡献。

ASME机械设计终身成就奖 (1959-2020)的获奖者的成就。

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• 1959年获奖者Crede（美国加州理工学院）在冲击和振动技术方面做出了巨大贡献并于1951年出版了具有里程碑意义的著作《Vibration and shock isolation隔振防震》。

• 1960年获奖者Rudolph E. Peterson1926年加入匹兹堡Westinghouse Electric西屋电气公司，为机械部门主管，西屋勋章获得者，担任美国 American Society for Testing and Materials (ASTM）疲劳强度委员会第一任主席，美国机械工程师学会（ASME）应用力学分会主席，美国就业安全署（SESA）主席；1966年在John Wiley & Sons出版了专著《Stress Concentration Design Factors应力集中设计因素》。

• 1961年获奖者LeTourneau（美国LeTourneau Technologies）取得了300多项推土设备的发明专利，且其首项美国专利为“mountain mover推山机”。

• 1962年获奖者Smith（美国Carrier Corporation，载体公司）在水转化的研究中做出了巨大贡献，并于1936年出版了专著《The Thermal Conductivity of Liquids液体的导热系数》。

• 1963获奖者美国 Colin Carmichael于1955年由Wiley Engineering Handbook Series, N.Y. 威利工程手册系列，版了12版广泛使用的专著《Kent’s Mechanical Engineering’s Handbook肯特机械工程手册》。

• 1964年获奖者Oldenburger（美国普渡大学）在符号动力学的指数轨迹、高维行列式和矩阵、高阶多项式及其形式等方面做了很多先驱性工作，并于1950年由Macmillan出版了专著《Mathematical engineering analysis数学工程分析》。

• 1965年获奖者Wahl（美国Westinghouse Electric & Manufacturing Company西屋电气制造公司）于1931年由the McGrawHill Book Co., Inc.出版了专著《Plasticity, A Mechanics of the Plastic State of Matter塑性与塑性状态的力学》。

• 1966年获奖者Sternlicht（美国Mechanical Technology Inc. 机械技术有限公司），于1980年当选为美国国家工程院院士，致力于采用Stirling外燃机技术，并于1963年出版了专著《Theory of hydrodynamic lubrication流体动力润滑理论》。

• 1967年获奖者Wildhaber（美国Gleason Works格里森工厂）是齿轮制造和设计领域最出名的发明者之一，在齿轮行业具有279项专利。

• 1968年获奖者美国C. Walton Musser是一位发明家，1941 至 1956年在弗兰克福德·阿森纳任研究顾问，被美国政府，通用汽车公司，奥林·马蒂森（Olin Mathieson）与联合制鞋机械公司分别请为顾问。参加二战，荣获战争部杰出文职奖（为美国军队最高文职奖)。Harmonic Drive-谐波传动公司创始人，是应变波齿轮传动，即机器人中广泛应用的谐波齿轮传动的发明者，拥有250多项重大发明和发现。他还是世界上第一个流体步进执行器的发明者。

• 1969年获奖者Radzimovsky（美国伊利诺伊大学香槟分校）在润滑的流体力学理论、行星传动的效率理论、齿轮动力学和齿轮传动等方面做出了重大贡献，并于1959年出版了专著《Lubrication of bearings: theoretical principles and design轴承润滑：理论原理和设计》。

• 1970年获奖者Johnson（美国IBM）于1981年当选为美国国家工程院院士，在教育和数据处理领域做出了杰出贡献，开发了世界上第一台电子测试评分机。”

• 1971年获奖者Starkey（美国俄亥俄州立大学），曾任ASME设计部主席，为疲劳失效和微动疲劳做出了杰出贡献，于2011年出版了专著《Evolution exposed and intelligent designed explained进化暴露和智能设计说明》。

• 1972年获奖者Freudenstein（美国哥伦比亚大学）是美国机械理论的鼻祖，于1979年当选为美国国家工程院院士。其贡献可参见专著：M. Checcarelli (Editor), 2007, Distinguished Figures in Mechanism and Machine Science, 机构与机器科学杰出人物， Springer. Pp. 151-181

• 1973年，空缺。

• 1974年获奖者Hall（美国普渡大学）是机械与机器人学会议的首位组织者（1953-1957），并于1966年由Balt Publishers出版了专著《Kinematics and Linkage Design，运动学和连杆机构设计》。

• 1975年获奖者George N. Sandor（美国佛罗里达大学）通过使用复数表示平面运动学的矢量，提出了连杆综合中数字计算的基础，于1984年在Prentice-Hall出版社发表了其专著《Advanced Mechanism Design V. 2: Analysis and Synthesis高级机械设计V.2：分析和综合》。

• 1976年获奖者Charles W. Radcliffe（美国加州大学伯克利分校）制造了Radcliffe膝盖，并在人工腿部贴合技术方面做出了杰出贡献。于1978年在Wiley上出版了《Kinematics and mechanisms design运动学和机构设计》。

• 1978年获奖者Ali A. Seireg（美国威斯康星大学麦迪逊分校）是世界上第一个开发整个人类肌肉骨骼系统数学模型的学者，该模型可以预测肌肉、关节力和相互作用，并提供运动输入。相关书籍《The kinematic geometry of gearing: a concurrent engineering approach (Vol. 3) 齿轮的运动学几何：并行工程方法》于1995年在John Wiley & Sons出版。

• 1979年获奖者Robert R. Slaymaker（美国凯斯西储大学）在轴承方面做出了突出贡献，并于1955年在John Wiley and Sons出版了《轴承润滑分析》专著。

• 1980年获奖者Merhyle F. Spotts在机器设计方面做出了杰出的贡献，并在多家出版社出版了相关著作。

• 1981年获奖者Henry O. Fuchs（美国斯坦福大学）是金属疲劳方面的专家，于1997年当选为美国国家工程院院士，并提出了喷丸处理工艺。于1980年在Ralph Hralph Ivann Stephens上出版了其专著《Ralph Hralph Ivann Stephens》。

• 1982年获奖者Delbert Tesar（美国德克萨斯州奥斯汀大学）主要从事机器人智能执行器作为标准驱动模块的工作，在1976年由Leington Books出版其专著《The Modeled Cam Systems-Analysis, Design, and Synthesis》。

• 1983年获奖者Edward J. Wellauer（美国Falk Corporation）在齿轮和动力传输行业，特别是在齿轮强度和耐用性等级领域做出了杰出的工程贡献，于1957年出版了《Housed selective-angle speed-reducer》等著作。

• 1984年获奖者Bernard Roth（美国斯坦福大学）在运动学、动力学、控制和计算机控制的机械设备的设计方面做出了开创性的贡献，由Dover Publications. Inc.在1990年出版其代表作《Theoretical kinematic》。

• 1985年获奖者Shigley（美国密歇根大学）出版了八本专著，其中包括《Theory of Machines and Mechanisms》（与John J. Uicker，Jr.合著）和《Applied Mechanics of Mater材料应用力学》。他还是由McGrawHill Book Inc.出版社所出版的著名刊物《Standard Handbook of Machine Design机械设计标准手册》的合作总编辑。

• 1986年获奖者Soni（美国俄克拉荷马州立大学）在运动学、生物工程、制造和机器人技术方面进行了杰出的贡献，并于1974年由McGraw-Hill Inc.出版了《Mechanism Synthesis and Analys机构综合与分析》。

• 1987年获奖者Lowen（美国纽约市立学院）曾担任美国陆军各机构在机械和军械安全装置的设计和动态分析方面的技术顾问。

• 1988年获奖者Mabie（美国弗吉尼亚理工学院和州立大学）在齿轮和滚动轴承方面做出了突出贡献，于1957年由John Wiley and Sons出版了《Mechanisms and Dynamics of Machinery机构的原理和动力学》一书。

• 1989年获奖者Erdman（明尼苏达大学）创建了一种广泛使用的机构设计软件包“LINCAGES”，并于1984年由Prentice-Hall出版了《Mechanism Design: Analysis and Synthesis机构设计：分析与综合》。

• 1990年获奖者Mischke（美国爱荷华州立大学）为可靠性规格的设计、计算机辅助设计和设计形态做出了巨大贡献，并于1986年与McGrawHill Book Inc.合作出版了著名的《Standard Handbook of Machine Design机械设计标准手册》。

• 1991年获奖者Crossley（美国耶鲁大学和佐治亚理工学院）是IFToMM的副主席、《Mechanism and Machine Theory》的创刊主编，在1954年由Ronald Press Company出版了《Dynamics in machines》，于1961年在Shoe String Press出版了《Dynamic mechanisms and nonlinear control systems动力机构和非线性控制系统》。他的名字被《Mechanism and Machine Theory机构与机器理论》以他的名字设立了Crossley奖。

• 1992年获奖者Haug（美国爱荷华大学）是计算机辅助设计中心（1980-1995）和美国国家高级驾驶模拟器（1992-1998）的负责人，于1977年出版了有关机械系统的计算机辅助设计的书。

• 1993年获奖者Charles O. Smith（美国科学家）出版了《The Science of Engineering Materials-工程材料科学》、《Case Studies-案例研究》

• 1994年获奖者Waldron（美国斯坦福大学）是IFToMM的前任主席，也是ASME设计工程部的负责人，ASME机械设计期刊的主编（1988-1992），在1999年出版了《Kinematics, dynamics, and design of machinery运动学，动力学和机械设计》。

• 1995年获奖者Johnson（美国伍斯特理工学院）是美国设计工程的顾问，于1996年在Krieger Publishing Co., Inc.出版了《Optimum design of mechanical elements机械元件的优化设计》，于1971年出版了另一专著《Mechanical design synthesis with optimization applications机械设计综合与优化应用》。

• 1996年获奖者Eschenauer（德国锡根大学），分别于1996年和2012年在Springer Science & Business Media上出版了《Applied structural mechanics: fundamentals of elasticity, load-bearing structures, structural optimization应用结构力学：弹性基础，承重结构，结构优化》和《Multicriteria design optimization: procedures and applications多准则设计优化：程序和应用》两本专著。

• 1997年获奖者Jack A. Collins（英国伯明翰大学·物理与天文学学院）

• 1998年，空缺。

• 1999年获奖者Panos Y. Papalambros（美国密歇根大学安娜堡分校）是《Design Science Journal》的主编，因其在产品和系统的设计优化方面的卓越贡献而闻名，于2000年在Cambridge university press出版了其专著《Principles of Optimal Design: Modeling and Computation最佳设计原理：建模与计算》。

• 2000年获奖者Joseph Duffy（美国佛罗里达大学）在空间机构分析方面做出了重大贡献，并于1980年在Halsted Press出版了专著《Analysis of Mechanisms and Robot Manipulators机构和机器人操纵器分析》。

• 2001年获奖者Steven Dubowsky（美国麻省理工学院）为机械手灵活性建模技术的发展以及优化的和自学习的自适应控制程序的开发做出了重大贡献。

• 2002年获奖者Norton（美国伍斯特理工学院）在消费品生产和自动化产品制造的机械设计方面做出了重要贡献，于2004年出版了专著《Design of machinery: an introduction to the synthesis and analysis of mechanisms and machines机械设计：机构和机械的综合与分析简介》。

• 2003年获得者Salant（美国乔治亚理工学院）为机械工程中的摩擦学、密封机理、密封有限元仿真和机械密封件研究做出了重大贡献。相关论文发表在《Tribology Transactions》和其他期刊上。

• 2004年获奖者Kota（美国密歇根大学）为仿生工程设计和柔顺机构做出了重大贡献，并且是白宫的顾问（2010-2014年），在Journal of Mechanical Design发表了《Topological synthesis of compliant mechanisms using multi-criteria使用多准则的顺应机制的拓扑综合》的重要文章。

• 2005年获奖者Ravani（美国加州大学戴维斯分校）在机电一体化和嵌入式系统及应用领域做出了持续贡献，于2013年在剑桥大学出版社出版了专著《Matrix Methods in the Design Analysis of Mechanisms and Multibody Systems机构和多体系统设计分析中的矩阵方法》一书。

• 2006年获奖者Green（美国佐治亚理工学院），因在机械、设计、转子动力学和摩擦学方面的杰出成就而获奖。

• 2007年获奖者Velinsky（美国加州大学戴维斯分校）是《Mechanics Based Design of Structures and Machines》杂志的技术主编，在机械系统分析和设计（包括车辆、空气轴承、眼科手术以及高速公路自动化维护和建造）方面做出了杰出贡献。

• 2008年获奖者Slocum（美国麻省理工学院），于2017年当选美国国家工程院院士，曾担任Obama政府的精密制造技术顾问，为应用于农业，医疗保健，能源和水系统的精密机器设计做出了巨大贡献，获130项美国专利，于1992年在Society of Manufacturing出版了《Precision Machine Design精密机械设计》、《以人为本的设计手册（日文）》、《设计的基础》等著作，以及众多专业领域的学术论文。

• 2009年获奖者McCarthy（美国加州大学尔湾分校）对机器人和机械系统的运动学理论、计算机辅助机构综合和机器人机构学方面的研究做出了杰出贡献，出版了多本著作，包括MIT出版社1990年出版的《Introduction to theoretical kinematics理论运动学概论》和Springer出版社2010年出版的《Geometric Design of Linkages连杆机构的几何设计》。

• 2010年获奖者Rastegar（美国石溪大学）是Omnitek Partners奥美泰克合伙人公司联合创始人，并以其在智能驱动和控制领域的发明家和学者的杰出成就而闻名。

• 2011年，空缺。

• 2012年，空缺。

• 2013年获奖者Gosselin（加拿大拉瓦尔大学）是加拿大皇家科学院院士、加拿大机器人国家机器人与自动化领域研究主席，是谷歌h指数90且总被引次数3万以上的IEEE 会士，分别于2007年和2008年在Springer出版了专著《Type synthesis of parallel mechanisms并联机构的型综合》和《Underactuated robotic hands欠驱动机械手》。

• 2014年获奖者Howell是美国杨百翰大学的副校长，ASME机构和机器人委员会前主席，在柔顺机构和MEMS研究有杰出的研究，于2001年在John Wiley & Sons出版了专著《Compliant Mechanisms柔顺机构》，于2013年在出版了John Wiley & Sons出版了专著《Handbook of Compliant Mechanisms柔顺机构手册》。

• 2015年获奖者Angeles（加拿大麦吉尔大学），加拿大国家工程院院士，曾任IFToMM主席，在动静力学各向同性、机构综合和基于多体系统模型的设计方法方面做出了杰出的贡献，并分别于1982年和1988年在Springer-Verlag出版了专著《Spatial Kinematic Chains: Analysis—Synthesis—Optimization空间运动链：分析—综合—优化》和《Rational Kinematics理论运动学》。

• 2016年获奖者Agrawal（美国哥伦比亚大学），因“对中风患者步态训练的机器人外骨骼设计的杰出贡献”而获奖，《Wearable Technologies》期刊的创始主编，于2013年在Springer Science & Business Media出版了专著《Optimization of dynamic systems动态系统优化》。

• 2017年获奖者Sreenivasan（美国德克萨斯大学奥斯丁分校）是NSF资助的NASCENT纳米系统中心的副主任，Molecular Imprints分子烙印公司联合创始人，创造了高通量的纳米制造技术，可用于在移动电子、先进显示器、医疗保健和能源等领域。

• 2018年获奖者Uicker（美国威斯康星大学麦迪逊分校）是《Mechanism and Machine Theory》的前任主编，开发了用于模拟金属铸件凝固的几何建模和计算机辅助设计技术，2013年在剑桥大学出版社出版了专著《Matrix Methods in Design Analysis of Mechanisms and Multi-body Systems机构和多体系统设计分析中的矩阵方法》。

• 2019年获奖者Chirikjian（美国约翰·霍普金斯大学），以其在机器人的运动学和运动规划，群理论在各种工程学科中的应用以及生物分子力学的研究著名；自2005年以来一直担任Robotica期刊主编；于2009年和2011年出版了专著《Stochastic Models, Information Theory, and Lie Groups随机模型，信息论和李群》的第1卷和第2卷。

• 2020年获奖者 Jian S. Dai（英国伦敦国王学院），创建了可重构机构领域，变胞机构子领域，并统一了旋量代数与李群李代数，于 2009年创建享有盛誉的 IEEE 可重构机构可重机器人三年会系列，开创了高等教育出版社‘机器人科学与技术’丛书系列。2014年出版2018年再版高等教育出版社‘机器人科学与技术丛书’系列的《机构学与机器人学几何基础与旋量代数》；2014年出版，2020年再版在高等教育出版社品牌系列‘现代数学基础’丛书中的《旋量代数与李群李代数》，2020年由高等教育出版社出版在‘机器人科学与技术丛书’系列中出版的《可重构机构与可重构机器人——分岔演变的运动学分析、综合及其控制》，以及2020年由斯普林格在高级机器人系列（STAR）中出版的《Screw Algebra and Kinematics Approaches for Mechanisms and Robotics机械和机器人的旋量代数和运动学方法》。

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戴建生教授的学术成就

       戴建生教授1982年毕业于上海交通大学机械系，1984年获硕士学位；1985年任讲师。1989年赴英国留学，1993年获哲学博士学位。曾任ASME英国及爱尔兰区主席，现为IFToMM英国区主席。现为美国电子电气工程师学会（IEEE）Fellow，美国机械工程师学会（ASME）Fellow，英国皇家艺术学会（RSA）Fellow，英国机械工程院（IMechE）Fellow，英国皇家宪章特许终身工程师。

       戴建生长期从事理论运动学、机构学与机器人学的基础理论与应用研究，在国内外发表学术论文600余篇，其中国际期刊论文400余篇，其中 SCI 收录期刊论文逾 350余篇，专利30余项。SCI h-指数 55，引用逾12000。出版专著 10余部，含2014年出版、2018年再版的在高等教育出版社 ‘机器人科学与技术丛书’ 系列中出版的《机构学与机器人学几何基础与旋量代数》；2014年出版、2020年再版的在高等教育出版社品牌系列 ‘现代数学基础’ 丛书中出版的《旋量代数与李群李代数》；2020年由高等教育出版社出版在‘机器人科学与技术丛书’ 系列中出版的《可重构机构与可重构机器人——分岔演变的运动学分析、综合及其控制》，以及2020年由斯普林格在高级机器人系列（STAR）中出版的《Screw Algebra and Kinematics Approaches for Mechanisms and Robotics》。

戴建生教授61篇代表性著作与论文。

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[1] 戴建生，《机构学与机器人学几何基础与旋量代数》，北京：高等教育出版社，ISBN: 9787040334838，2014.（2014年出版，2018年再版）

[2] 戴建生，《旋量代数与李群李代数》，现代数学基础丛书，北京：高等教育出版社，ISBN: 9787040318456，2014.（2014年出版，2020年再版）

[3] 戴建生，《可重构机构与可重构机器人——分岔演变的运动学分析、综合及其控制》，机器人科学与技术丛书，北京：高等教育出版社，2020.

[4] 康熙，戴建生，机构学中机构重构的理论难点与研究进展——变胞机构演变内涵、分岔机理、设计综合及其应用，中国机械工程，2020.

[5]Dai, J.S. Screw Algebra and Kinematic Approaches for Mechanisms and Robotics, Springer, London, 2020.

[6]Dai, J.S., and Sun, J. Geometrical Revelation of Correlated Characteristics of the Ray and Axis Order of the Plücker Coordinates in Line Geometry, Mechanism and Machine Theory, 155, 2020.

[7] Kang, X., Ma, X., Dai, J.S. and Yu, H., 2020. Bifurcation variations and motion-ruled-surface evolution of a novel Schatz-induced metamorphic mechanism, Mechanism and Machine Theory, 150: 103867.

[8] Kang, X., Feng, H., Dai, J.S. and Yu, H., 2020. High-order based revelation of bifurcation of novel Schatz-inspired metamorphic mechanisms using screw theory, Mechanism and Machine Theory, 152, 103931.

[9] Wei, J. and Dai, J.S., 2020. Lie group based type synthesis using transformation configuration space for reconfigurable parallel mechanisms with bifurcation between spherical motion and planar motion. Journal of Mechanical Design, Trans. ASME, 142(6): 063302.

[10] Kang, X and Dai, J.S., 2019. Relevance and transferability for parallel mechanisms with reconfigurable platforms. Journal of Mechanisms and Robotics, Trans. ASME, 11(3): 031013.

[11] Ma, X.S., Zhang, K.T. and Dai, J.S., 2018. Novel spherical-planar and Bennett-spherical 6R metamorphic linkages with reconfigurable motion branches. Mechanism and Machine Theory, 128: 628-647.

[12] Lopez-Custodio, P.C., Dai, J.S. and Rico, J.M., 2018. Branch reconfiguration of Bricard loops based on toroids intersections: line-symmetric case, Journal of Mechanisms and Robotics, Trans. ASME, 10(3): 031003.

[13] Lopez-Custodio, P.C., Dai, J.S. and Rico, J.M., 2018. Branch reconfiguration of Bricard loops based on toroids intersections: plane-symmetric case, Journal of Mechanisms and Robotics, Trans. ASME, 10(3): 031002.

[14] Zhang, K. and Dai, J.S., 2016. Geometric constraints and motion branch variations for reconfiguration of single-loop linkages with mobility one, Mechanism and Machine Theory, 106: 16-29.

[15] Salerno, M., Zhang, K., Menciassi, A. and Dai, J.S., 2016. A novel 4-DOF origami grasper with an SMA-actuation system for minimally invasive surgery, IEEE Transactions on Robotics, 32(3): 484-498.

[16] Zhang, K., Qiu, C. and Dai, J. S., 2016. An extensible continuum robot with integrated origami parallel modules, Journal of Mechanisms and Robotics, Trans. ASME, 8(3): 031010.

[17] Qiu, C., Zhang, K. and Dai, J.S., 2016. Repelling-screw based force analysis of origami mechanisms, Journal of Mechanisms and Robotics, Trans. ASME, 8(3): 031001.

[18] Zhang, K. and Dai, J.S., 2016. Reconfiguration of the plane-symmetric double-spherical 6R linkage with bifurcation and trifurcation, Journal of Mechanical Engineering Science, Proc. IMechE, 230(3): 473-482.

[19] Aimedee, F., Gogu, G., Dai, J.S., Bouzgarrou, C. and Bouton, N., 2016. Systematization of morphing in reconfigurable mechanisms, Mechanism and Machine Theory, 96: 215-224.

[20] Dai, J.S., 2015. Euler-Rodrigues formula variations, quaternion conjugation and intrinsic connections, Mechanism and Machine Theory, 92: 134-144.

[21] Zhang, K. and Dai, J.S., 2015. Screw-system-variation enabled reconfiguration of the Bennett plano-spherical hybrid linkage and its evolved parallel mechanism, Journal of Mechanical Design, Trans. ASME, 137(6): 062303.

[22] Zhang, K., Qiu, C. and Dai, J.S., 2015. Helical kirigami-enabled centimeter-scale worm robot with shape-memory-alloy linear actuators, Journal of Mechanisms and Robotics, Trans. ASME, 7(2): 021014.

[23] 戴建生. 机构学与旋量理论的历史渊源以及有限位移旋量的发展[J]. 机械工程学报, 2015, 51(13): 13-26.8

[24] Qin, Y., Dai, J.S. and Gogu, G., 2014. Multi-furcation in a derivative queer-square mechanism, Mechanisms and Machine Theory, 81(6): 36-53.

[25] Wei, G., Chen, Y. and Dai, J. S., 2014. Synthesis, mobility and multifurcation of deployable polyhedral mechanisms with radially reciprocating motion, Journal of Mechanisms and Robotics, Trans. ASME, 136(9): 091003.

[26] Zhang, K. and Dai, J.S., 2014. A kirigami-inspired 8R linkage and its evolved overconstrained 6R linkages with the rotational symmetry of order two, Journal of Mechanisms and Robotics, Trans. ASME, 6(2): 021008.

[27] Wei, G. and Dai, J.S., 2014. Origami-inspired integrated planar-spherical overconstrained mechanisms, Journal of Mechanical Design, Trans. ASME, 136(5): 051003.

[28] Gan, D. and Dai, J.S., 2013. Geometry constraint and branch motion evolution of 3-PUP parallel mechanisms with bifurcated motion, Mechanism and Machine Theory, 61:168-183.

[29]Dai, J.S., 2012. Finite displacement screw operators with embedded Chasles’ motion, Journal of Mechanisms and Robotics, Trans. ASME, 4(4): 041002.

[30] Cui, L. and Dai, J.S., 2012. Reciprocity-based singular value decomposition for inverse kinematic analysis of the metamorphic multifingered hand, Journal of Mechanisms and Robotics, Trans. ASME, 4(3): 034502.

[31] Li, S. and Dai, J.S., 2011. Augmented adjacency matrix for topological configuration of the metamorphic mechanisms, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing, 5(5): 187-198.

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      除了 2020年获得的ASME机械设计终身成就奖，戴建生教授在 2015年，被授予“2015 ASME 机构学与机器人学终身成就奖”。该奖项是授予在机构与机器人基本理论、设计与应用上有突出终身贡献的工程师与科学家。颁奖辞为：戴教授在理论上、机构创新上、应用上以及行业服务上对可重构机构领域作出了创造性的巨大的贡献，并产生了持久性的影响；同时他揭示了旋量系关联关系，展示了约束变更及其对机构可重构的影响，并建立了自由度分析方法。

      戴建生教授还获得多项国际期刊最佳论文奖、国际会议最佳论文奖，以及ASME杰出服务奖、伦敦国王学院 “2010年度最佳博士生指导教师全校首名奖”和中国机构学学会 “2012 学术创新奖” 与 “2012 国际学术交流奖”等奖项。

      迄今为止，戴教授已培养博士40余名，其中10余位在中国、英国、美国、意大利、澳洲、墨西哥等一流大学任教，10余位在世界各地含中国、意大利、英国、新加坡与墨西哥创办机器人高新科技公司。

3

戴建生教授的开创性工作    

3.1 可重构机构与机械设计的可重构

       戴建生教授的工作改变了工程师解决机器设计问题的方式，开创了可重构机械设计的新范式，使具有多功能和可变拓扑的机械系统成为可能。通常，每个机构都有固定的拓扑结构和活动度。在需求不断变化的情况下，机构需要为适应某些需求而改变活动度和拓扑结构，以生成各种轨迹来执行所需的任务。这给机械设计、建模和性能分析都带来了挑战。戴建生的开拓性研究解决了可变需求的挑战，并开创了可重构机构领域和变胞机构子领域。这样一来，机构可拥有变拓扑和变活动度，并通过约束奇异性在构型空间创建各种不同的运动分支，且每个单一运动分支都具有相应的拓扑结构和活动度。这将产生具有多功能的机器或机器人，从而实现节能、经济和高效的目标。

      戴建生的工作起源于20世纪90年代后期，当时他提出了一类新机构（Metamorphic Mechanisms ，称为变胞机构），该类机构可通过几何约束和关节属性的变化来改变运动过程中的活动度和拓扑结构。他的相关论文被授予了“1998 ASME机构学双年度最佳论文”，该论文被引用了逾500次，并被Mruthyunjaya教授在回顾100多年机构运动研究的论文《Kinematic Structure of Mechanisms Revisited》中评价为“为应用机构理论实现设计创新开辟了新途径”。从那时起，戴建生一直致力于该领域的开发与发展，开发了机构演变的拓扑表示，构建了许多新机构，开启了包括医疗保健、制造和机器人在内的多个应用领域。他与合作者利用生物进化发展了增强的Assur杆组来研究构建变胞机构的基本结构，并为变胞机构的机构综合开发了一种形态学方法。他进一步与学生一起设计了用于构建可重构机构的可重构虎克铰（rT）和可变轴关节（vA），从而扩展了机器的可重构性。

       他的工作进一步演化为可重构机构设计和发展的范式，并发展了可重构并联机构、可重构单闭环机构、可重构机构网格和可重构机器人。戴建生通过促进可重构机构的设计范式以及此类新机构的发展和应用，自2000年以来一直引领着可重构机构和可重构机器人的全球研究。戴建生通过发表论文、受邀主题演讲和访问研究，鼓舞并支持该领域的研究人员发展各种可重构机构以满足多功能性和适应性的需求。他于2009年发起了享有盛誉的ASME / IEEE可重构机构和机器人系列国际会议（ReMAR），第一届会议于2009年在英国伦敦举行，第二届于2012年在中国天津举行，第三届于2015年在中国北京举行，第四届于2018年在荷兰代尔夫特大学举行，第五届将于2021在加拿大多伦多举行。

       戴建生在世界上的开拓性工作得到了国际社会的广泛认可。他被中国机械工程学会中国机构委员会授予了“ 2012 CMES机构创新奖”（2012 CMES Mechanism Innovation Award），被ASME机构与机器人委员会授予了“ 2015 ASME 机构学与机器人学终身成就奖”（2015 ASME Mechanisms and Robotics Award），并于2017年被电气与电子工程师协会提升为IEEE Fellow，颁奖辞为：“为机器人技术中的可重构机构和变胞机构作出了巨大贡献”。

3.2 折纸工程，临床应用和机械设计的交叉学科中变胞机构的演变

       除了在变胞和可重构机构方面的开创性工作之外，戴建生教授还是折纸机构的研究先驱。变胞机构的启示是从1996年提出折纸等效机构后出来的并演化成用于机械设计的折纸工程。他在1998年获奖的关于可折叠/可变形的变胞机构的论文中首次提出了折纸机构的新概念，即折纸纸盒可等效为机构且折纸纹路可等效为机构网格。他的工作通过提供基于机构演化原理的运动学建模和搜索算法，并将工作扩展到折纸包装操作和包装机，从而应对了机构创新和多功能性方面的挑战。受折纸启发的机构的研究工作是一项跨学科的工作，戴建生将其称为“仿艺术”，即模仿艺术品的性能和特征，从中提取机构的想法，从而发现新的机构和可重构机构。

       戴建生是机构和机器人研究领域中多个研究方向的先驱。他的开创性工作之一是在脚踝康复机器上使用冗余驱动并联机构。与Girone使用全自由度Stewart平台踝关节康复不同，戴建生在20世纪90年代后期的工作是使用少活动度的并联机构进行踝关节康复，利用所需要活动度和冗余控制来节省成本和能源。他在2004年发表的有关基于机器人康复设备的机构综合和刚度分析的踝关节扭伤理疗的论文被引用了150多次，被许多研究人员使用。这促使了用于脚踝康复的机器人设备的发展，其中伦敦国王学院采用了气驱动并联机构，被许多发明专利所引用。戴建生带领学生在意大利理工学院进一步在生物机电一体化领域采用了可变刚度驱动。  戴建生与学生Jody SAGLIA博士（后来成为团队负责人，并与其他同事共同创立了 Movendo Technology 新科技公司）的这一成果成功申请并获得了了美国专利。该机器人于2013年用于临床试验，并获得了意大利工伤赔偿局（INAIL）对于下肢康复基础研究一千万欧元的资助。该产品（也为 SAGLIA 博士论文成果）已在YouTube上发布。并联机构在下肢康复中的使用和潜力使得 Movendo 公司的商业活动扩展到了其他欧洲国家和美国市场，并计划在5年内出售数千台下肢康复产品，占据5％的全球市场份额。

      戴建生在医疗保健机械装置方面的研究工作帮助他另一位学生邱晨博士与其同事在新加坡成立了 AiTreat Pte Ltd 公司。该公司是由 NTUitive 孵化的新加坡高科技初创公司，其核心技术来自戴建生与该学生及其合伙人的工作，通过设计和集成辅助医疗机器人以协助医生/医师为患者提供医疗服务。戴建生的用于可穿戴机器人新颖设计的可重构机构和下肢康复技术还帮助他的一位学生 Ernesto Rodrigues-Leal 博士在墨西哥成立了WeaRobot Corp公司，Rodrigues-Leal 博士是运动辅助和康复的唯一创始人。WeaRobot Corp公司赢得了2016年世界杯技术挑战赛机器人和AI组冠军，2016年在SXSW举行的 MIT Hacking Medicine Pitch Competition中 赢得冠军，同年在 Venture by Chivas Regal Mexico 中夺得冠军。

       戴建生一直以对工业有用的方式积极推进机械设计研究。自1995年以来，他一直是与美国的专业工程师（PE）相当的特许工程师（CEng），并将他的工作扩展到机器人设计、食品包装、制造和医疗保健的应用和实践中。他从事英国航空BAe 146飞机系统更新，联合利华香料包装生产线自动化，乐高系统A / S（丹麦）的组装设备设计改进以及糖果包装生产线自动化方面的工作。他开发了具有可重构手掌的变胞多指手，该手掌已获得专利。在15年的多指手研究历程中，已经开发了五代多指手，并已在多个国家研究项目和欧洲研究项目中用于牛肉去骨和操纵关节式物体。这些应用和实践包括具有可重构躯干的变胞爬行机器人，可适应不同的地形和各种环境以及可执行折叠和展开的动作。这些成果成为他的学生成立大寰科技有限公司和大然机器人有限公司的关键基础。

3.3 用于机械设计的有限位移旋量和活动度基础理论

       戴建生教授同时致力于基础理论研究，发展了用于机械设计的有限位移旋量和旋量系方法。他在20世纪90年代初期的研究工作为有限位移旋量的基础理论作出了贡献，如他在90年代初的有限位移旋量工作可用于机器人手腕和机械手的直接设计。他于2001年发表的关于旋量系统之间相互关系的论文可用于指导机械设计中的约束系统研究。他于2002年在英国皇家学报上发表和2003年在高影响因子机器人期刊Journal of Robotic Systems上发表的“互易旋量新算法的研究”可用于揭示机构设计中的几何约束；2004年、2006年，他的研究进一步揭示了并联机构和过约束机构中的活动度和各种旋量系；他于2012年在ASME JMR以独立作者发表了关于具有Chasles运动的有限位移旋量运算子，2015年在Mechanism and Machine Theory 以独立作者发表了Euler-Rodrigues公式变异、四元数共轭及其内在联系的研究论文，促使了变胞机构和可重构机构基础理论的发展。

       戴建生的理论研究工作成就了他的3部具有全球性指导意义的著作和600多篇论文，并为具有多分支、可变活动度的可重构机构的发展作出了巨大贡献。

3.4 工程教育和行业工作

       戴建生对机械设计的热情在教育中也很明显。他获得了伦敦国王学院颁发的享有声望的“2010 Overall Supervisory Excellence Award”（3000教职中只评选出一名），以表彰研究人员对学生的出色指导和支持。他已培养40余位博士，其中10名在中国、美国、英国、意大利、澳大利亚和墨西哥的一流大学中担任教职，另外10名成立了高科技创业公司，负责开发用于医疗保健、救援、教育和医疗的设备和机器人。他的教学活动和影响力也超出了伦敦国王学院的范围，应邀前往法国、意大利、希腊、中国、巴西和日本出席国际学术会议、演讲、主题报告和大会报告。

      戴建生对机器设计的热情在他对年轻研究人员的指导和支持中更加明显。Mike McCarthy 教授给出了感人的评价：“我非常感谢您指导和影响了全球许多年青研究人员”。

       戴建生一直致力于专业服务。自1992年参加第22届ASME两年期机构学会议以来，戴建生曾多次担任ASME机构学和机器人学会议的论文审稿人、会议主席、专题讨论会主席和大会主席，并活跃于机构学和机器人学委员会以及机构学和机器人学领域。

       在2004年至2010年期间，戴建生是ASME机构学和机器人学技术委员会的委员，并担任过几次ASME机构学和机器人学技术会议以及ASME / IEEE会议联合主席。在2009年和2012年，他发起并主持了全球享有盛誉的第一届和第二届ASME / IEEE可重构机构和机器人国际会议（ReMAR），该会议头两届分别在伦敦和天津成功举行，后两届在北京、荷兰召开，第五届将在多伦多召开，且其会议论文被EI Compendex全部收录。他的工作开创了可重构机构领域，并启发了世界上许多研究人员，包括在法国和澳大利亚建立了可重构机构学硕士生项目。

       2012年，戴建生担任第36届ASME机构学和机器人学会议的会议主席，并于2011年和2012年担任M＆R评奖委员会委员，并于2006年和2010年担任ASME机构学和机器人学会议论文奖委员会成员。自2009年至2017年一直是 Journal of Mechanisms and Robotics, Trans. ASME 的创刊副主编，自2016年以来一直担任 Mechanism and Machine Theory 的学术方向主编，主要负责理论运动学、并联机构和变胞机构学术方向；2018年以来是 ASME Journal of Mechanical Design 副主编，2010年至2014年间担任IEEE Transactions on Robotics 副主编，2006年至2014年期间担任 Robotica 副主编，自2012年以来担任 Journal of Mechanical Engineering Science 的副主编。

       此外，戴建生是ASME英国和爱尔兰分会的重要成员，并于2008年至2010年担任副主席，于2010年至2012年担任主席；是 IFToMM 英国区主席。为促进国际学术交流作出了杰出的贡献。

作者简介：陈定方，男，1946年出生，武汉理工大学智能制造与控制研究所教授、博士研究生导师，国家级中青年有突出贡献专家（1988年）。主要研究方向：机械设计理论及方法，在计算机辅助设计、智能设计、虚拟设计/制造、计算机支持的协同设计和智能材料领域作了具有开拓性的探索。