基本信息
| 字段 | 内容 |
|---|---|
| 全名 | 任雷(Lei Ren) |
| 国籍 | 中国/英国 |
| 当前职位 | 吉林大学工程仿生教育部重点实验室唐敖庆讲席教授、博导,仿生健康学科带头人;英国曼彻斯特大学终身教授 |
| 核心领域 | 仿生拉压体机器人与人体运动仿生 |
| 代表荣誉 | 国家特聘专家;教育部重大人才工程奖励计划讲座教授;国家自然科学基金共融机器人重大研究计划重点项目主持人 |
| 学术产出 | 发表论文100余篇,主持国家自然科学基金重点项目、集成项目和十四五国家重点研发计划项目 |
学术生涯
早期至2010年代:曼彻斯特大学终身教授。 任雷长期在英国曼彻斯特大学任终身教授,从事仿生机器人和人体科学研究,采用多领域交叉学科方法研究人体骨骼肌肉系统和运动神经系统的基本规律与工作机理,积累了深厚的人体运动力学与仿生设计功底。
2017年:首创仿生拉压体机器人理论。 2017年在国际上首创提出仿生拉压体(tensegrity)机器人理论与技术体系,将人体骨骼肌肉系统的拉压分离原理引入机器人设计——骨骼承压、肌腱承拉,打破了传统机器人依赖刚性关节和电机直驱的设计范式。获批主持国家自然科学基金共融机器人重大研究计划重点项目和集成项目。
2021年前后:回国加盟吉林大学。 任雷选择回到长春,加入吉林大学工程仿生教育部重点实验室,担任唐敖庆讲席教授、博士生导师,成为仿生健康学科带头人和仿生行走方向学术带头人,同时主持十四五国家重点研发计划项目。
2023至今:灵巧手与手臂系统突破。 团队成功开发仿生拉压体灵巧手,重现人手的机械智能特性,完成全部33类类人操控动作,成功率达96%。2025年发布全球自由度最高的仿生拉压体灵巧手Y-Hand M1和触觉感知灵巧手X-Hand M1,并发明基于磁集电驱柔性驱动的仿骨骼肌人工肌肉技术,成功研发仿生拉压体手臂系统。创办月泉仿生公司推动产业化。
核心技术贡献
仿生拉压体行走机器人(2017)
发表:国家自然科学基金共融机器人重大研究计划
核心内容:在国际上首创提出仿生拉压体机器人理论,将人体骨骼肌肉系统的拉压分离结构原理(骨骼承压、肌腱承拉)引入机器人设计。所开发的拉压体行走机器人成功重现人体三维自然行走步态,运动能耗仅为人体的1.38至2.14倍。
历史影响:传统人形机器人采用刚性关节和电机直驱,行走能耗高出人体1至2个数量级。任雷的拉压体方案将能耗降至接近人体水平,证明了仿生拉压体结构在行走效率上的根本优势,为高能效人形机器人开辟了全新的设计路径。
仿生拉压体灵巧手(2023)
发表:Advanced Bionics 等
核心内容:基于拉压体结构设计灵巧手,重现人手的机械智能特性,实现非结构环境下的类人灵巧操控,成功完成全部33类标准类人操控动作(包括用筷子、穿针引线等精细操作),成功率达到96%,接近人手水平。
历史影响:传统机器人灵巧手通常只能完成部分抓握模式,难以实现精细操控。任雷的拉压体灵巧手首次在33类操控动作上达到人手水平的成功率,证明了拉压体路线在灵巧操作领域的突破性潜力。
仿生拉压体手臂系统与仿骨骼肌人工肌肉(2025)
发表:Advanced Bionics("Compliant actuators that mimic biological muscle performance with applications in a highly biomimetic robotic arm")
核心内容:发明基于磁集电驱柔性驱动的仿骨骼肌人工肌肉技术,成功研发仿生拉压体手臂系统,重现了高度类人的手臂灵巧操控能力,实现了从手部到手臂的完整上肢仿生。
历史影响:将仿生拉压体从手部扩展到完整上肢系统,验证了该技术路线在多关节协调操控中的可扩展性,为全身仿生拉压体机器人的实现奠定了关键基础。
范式贡献
在任雷的工作之前,人形机器人设计高度依赖刚性关节+电机直驱范式:每个关节由一个伺服电机驱动,关节之间通过刚性连杆连接。这种设计简单可控,但代价是高能耗(行走能耗为人体的10至100倍)和低柔顺性(难以实现自然运动和精细操控)。
任雷的核心范式转变在于:将机器人骨架从刚性关节体系重新定义为拉压体(tensegrity)结构——刚性构件只承压,柔性肌腱承拉,二者分离又耦合,如同人体骨骼肌肉系统。这种结构天然具有柔顺性和能量存储能力,使机器人能以接近人体的能耗水平实现自然行走。
这一范式已在行走和灵巧操控两个维度得到验证:拉压体行走机器人的能耗仅为人体1.38至2.14倍;拉压体灵巧手在33类操控动作上达到96%成功率。两项指标均远超传统刚性人形机器人。
产业传承与学术传承
任雷创办了月泉仿生公司,推动仿生拉压体技术的产业化,2025年获得近亿元Pre-A轮融资。公司已发布Y-Hand M1和X-Hand M1两款灵巧手产品,面向工业操控、康复辅助和服务机器人等应用场景。月泉仿生是目前国内唯一以拉压体路线为核心的机器人公司,代表了仿生机器人从学术原型向商业产品的转化路径。
任雷在英国曼彻斯特大学建立了仿生机器人研究团队,与索尔福德大学魏国武教授、曼彻斯特大学杨皓森博士等组成国际合作网络。回国后在吉林大学工程仿生教育部重点实验室继续培养博士生和博士后,研究方向覆盖拉压体机器人、仿骨骼肌人工肌肉、灵巧手和仿生行走等。其学生和合作者正在将拉压体机器人理论扩展到更多应用场景。
当前动态
2025至2026年,任雷团队发布了Y-Hand M1和X-Hand M1灵巧手产品,仿生拉压体手臂系统论文发表于Advanced Bionics。月泉仿生公司完成Pre-A轮融资,加速产品化进程。团队同时推进全身仿生拉压体人形机器人的研发,目标是将拉压体方案从上肢扩展到全身运动系统。
历史定位
任雷在仿生机器人领域的核心遗产是开辟了拉压体(tensegrity)机器人这一全新技术路线。在全球范围内,将拉压体结构从建筑学和生物力学的理论概念转化为可行走、可操控的机器人系统,任雷是第一人。他的工作证明了一个根本性命题:要让机器人像人一样高效运动和灵巧操控,答案不是更强的电机,而是更仿生的结构。如果没有他的工作,拉压体机器人从理论到工程验证的过程可能会推迟多年。他创办的月泉仿生公司,则标志着这条技术路线正在从学术走向产业。