張啟先

 人物簡介

　　張啟先

　　張啟先，機(jī)械學(xué)家。江蘇靖江人。1948年畢業(yè)于廈門大學(xué)航空工程系。1958年留學(xué)蘇聯(lián)，1962年獲列寧格勒工學(xué)院技術(shù)科學(xué)副博士學(xué)位，同年回國。著有《空間機(jī)構(gòu)的分析與綜合》。

　　他先后任教于廈門大學(xué)、清華大學(xué)和北京航空航天大學(xué)，歷任廈門大學(xué)航空工程系助教、清華大學(xué)航空學(xué)院講師、北京航空航天大學(xué)教授、機(jī)械原理教研室主任、機(jī)器人研究所所長和名譽(yù)所長。他還兼任上海交通大學(xué)等多所國內(nèi)著名大學(xué)的兼職教授。張啟先院士1978年成為全國首批博士生導(dǎo)師，1995年當(dāng)選為中國工程院院士。

　　張啟先院士對我國機(jī)械科學(xué)和教育事業(yè)貢獻(xiàn)卓著，他曾先后擔(dān)任全國博士后管委會專家組成員、教育部機(jī)械原理教材編審委員和教學(xué)指導(dǎo)委員、國務(wù)院學(xué)位委員會學(xué)科評議組成員、國家自然科學(xué)基金委員會信息科學(xué)部評審組成員、中國機(jī)械工程學(xué)會機(jī)械傳動(dòng)學(xué)會副秘書長、中國機(jī)械工程學(xué)會機(jī)械傳動(dòng)分會機(jī)構(gòu)學(xué)專業(yè)委員會名譽(yù)主任、中國機(jī)械工程學(xué)會特邀理事、《機(jī)械工程學(xué)報(bào)》編委會主任、中國自動(dòng)化學(xué)會機(jī)器人專業(yè)委員會委員、中國科學(xué)院機(jī)器人學(xué)開放研究實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員、中國空間科學(xué)學(xué)會空間機(jī)械專業(yè)委員會副主任、中國空間科學(xué)學(xué)會理事、重慶大學(xué)機(jī)械傳動(dòng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會主任。

　　張啟先院士的專著《空間機(jī)構(gòu)的分析與綜合》是我國空間機(jī)構(gòu)的奠基性研究成果，被同行引為機(jī)構(gòu)學(xué)經(jīng)典。張啟先院士負(fù)責(zé)主持了多項(xiàng)國家攻關(guān)、國家自然科學(xué)基金和863計(jì)劃項(xiàng)目，取得一批突破性成果，其中七自由度機(jī)器人、三指靈巧手、機(jī)器人臂手集成系統(tǒng)、醫(yī)療外科機(jī)器人的研究達(dá)到世界先進(jìn)水平。

　　主要經(jīng)歷

　　1925年8月25日出生于江蘇省靖江縣。

　　1944-1948年在廈門大學(xué)航空工程系學(xué)習(xí)，獲學(xué)士學(xué)位。

　　1948-1951年任廈門大學(xué)航空工程系助教。

　　1948年畢業(yè)于廈門大學(xué)航空工業(yè)系。

　　1948—1952年任教于廈門、后隨建校到北京航空學(xué)院工作。

　　1952-1958年任北京航空學(xué)院講師。

　　1958—1962年留學(xué)前蘇聯(lián)列寧格勒多科性工學(xué)院，獲得技術(shù)科學(xué)副博士及技術(shù)科學(xué)博士學(xué)位。

　　1962年至今先后任北京航空航天大學(xué)副教授、教授、機(jī)器人研究所所長及名譽(yù)所長。1993年至今任《機(jī)械工程學(xué)報(bào)》編委，現(xiàn)為編委會主任。

　　1986年至今任《機(jī)器人》編委。1990年至今任重慶大學(xué)機(jī)械傳動(dòng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會主任、名譽(yù)主任，中國科學(xué)院機(jī)器人開放實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員。1985年至今為全國博士后管委會學(xué)科專家組成員。

　　1962年任北京航空學(xué)院（現(xiàn)北京航空航天大學(xué)）講師、副教授、機(jī)械原理教研室主任、教授、機(jī)器人研究所所長以及名譽(yù)所長。

　　個(gè)人成就

　　社會評價(jià)

　　張啟先以科學(xué)工作者的敏銳目光，突破傳統(tǒng)機(jī)械學(xué)的范疇，開始捕捉并尋找學(xué)科發(fā)展的新的突破口。他根據(jù)自己多年研究國際機(jī)構(gòu)學(xué)發(fā)展的信息，預(yù)見到一個(gè)機(jī)器人學(xué)的研究高潮將在我國興起，跟蹤這一項(xiàng)西方發(fā)達(dá)國家領(lǐng)先的高新技術(shù)，不僅具有重要的理論意義，而且還將促進(jìn)學(xué)科的建設(shè)與發(fā)展，為我國的四個(gè)現(xiàn)代化建設(shè)培養(yǎng)大批的高級技術(shù)人才。但是，以當(dāng)時(shí)一個(gè)基礎(chǔ)課教研室有限的財(cái)力，很難支撐張啟先的雄心大志。“得想想辦法！”他夜不成寐，想出了一個(gè)“滾雪球”的計(jì)劃。他利用自己在空間機(jī)構(gòu)學(xué)方面的優(yōu)勢，走出校門，舉辦了全國性的講習(xí)班，又及時(shí)發(fā)表了有關(guān)專著，在全國最早掀起了一個(gè)空間機(jī)構(gòu)研究熱潮，為教研室爭得了科研課題與科研經(jīng)費(fèi)。

　　個(gè)人生涯

　　1978年，張啟先成為北航首批博士生導(dǎo)師，也是當(dāng)時(shí)全國機(jī)械學(xué)學(xué)科僅有的數(shù)名博士生導(dǎo)師之一。

　　1980年，張啟先在華南工學(xué)院舉辦了全國性的“空間機(jī)構(gòu)”系統(tǒng)講習(xí)會，在國內(nèi)再一次掀起了研究空間機(jī)構(gòu)的學(xué)術(shù)熱潮。

　　1982年，張啟先被全國科協(xié)選派執(zhí)行“中美高級學(xué)者交流項(xiàng)目”，赴美國進(jìn)行短期講學(xué)和學(xué)術(shù)交流。訪美期間，他參與了美方學(xué)校的部分學(xué)術(shù)研究，還作了三次學(xué)術(shù)報(bào)告，報(bào)告中既介紹自己的科研工作，也談自己研究空間機(jī)構(gòu)方面的觀點(diǎn)和方法，受到了美國學(xué)術(shù)界的歡迎和重視，被所在學(xué)校的機(jī)械系系主任稱為“像他這樣值得稱贊的人確實(shí)不多”。

　　1983年和1984年，張啟先先后出席第六屆國際機(jī)器理論及機(jī)構(gòu)學(xué)大會和第十四屆國際工業(yè)機(jī)器人年會，宣讀了三篇論文。在此兩年間，他本人撰寫并與他人合作，在國內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表了多篇有價(jià)值的學(xué)術(shù)論文，引起了學(xué)術(shù)界的高度重視。

　　1984年，張啟先在機(jī)械工業(yè)出版社出版了他的專著《空間機(jī)構(gòu)的分析與綜合》（上冊），對在我國興起的空間機(jī)構(gòu)研究做出了重要貢獻(xiàn)，同時(shí)也改變了國際間認(rèn)為我國在機(jī)構(gòu)理論和空間機(jī)構(gòu)研究領(lǐng)域里長期落后的觀念。

　　1985年，北航為了加強(qiáng)學(xué)科的發(fā)展，將分散在全校有關(guān)機(jī)器人學(xué)研究的科研力量進(jìn)行聯(lián)合，成立了北航機(jī)器人研究中心，1988年更名為機(jī)器人研究所，這是我國最早開展機(jī)器人學(xué)研究的科研機(jī)構(gòu)之一，張啟先先后任中心主任和研究所所長。

　　主要貢獻(xiàn)

　　奠定了良好的科研基礎(chǔ)

　　北航機(jī)器人研究所成立以來，主要從事機(jī)器人理論與技術(shù)、機(jī)電一體化、機(jī)械學(xué)與工業(yè)自動(dòng)化方面的教學(xué)與科研。在“七五”和“八五”期間，承擔(dān)了國家重點(diǎn)項(xiàng)目27項(xiàng)，獲國家級獎(jiǎng)5項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文196篇，完成了實(shí)驗(yàn)平臺7套，培養(yǎng)了一批年輕的科研骨干隊(duì)伍。在“七五”期間，研究所被國家教委和計(jì)委批準(zhǔn)為“機(jī)械學(xué)”重點(diǎn)學(xué)科和“機(jī)構(gòu)學(xué)及機(jī)器人機(jī)構(gòu)”國家級專業(yè)實(shí)驗(yàn)室。在“八五”期間還獲得了世界銀行的貸款資助，為進(jìn)一步承擔(dān)國家重大科研項(xiàng)目奠定了良好的科研基礎(chǔ)。

　　完成了七自由度冗余機(jī)器人樣機(jī)的研制

　　張啟先深深懂得，科研工作是否有價(jià)值，是否有后勁，是否適合我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要，準(zhǔn)確選題是關(guān)鍵。為此，張啟先多年來在領(lǐng)導(dǎo)機(jī)器人研究所的工作中，經(jīng)常親自進(jìn)行調(diào)查研究，搜集有關(guān)各種信息，集思廣益，親自選定研究課題并主持領(lǐng)導(dǎo)研究工作。他主持的“七自由度冗余機(jī)器人”和“新型三指九關(guān)節(jié)靈巧手”兩項(xiàng)研究課題，均具有機(jī)器人領(lǐng)域比較高新的特征。

　　冗余自由度機(jī)器人憑借獨(dú)特的“自運(yùn)動(dòng)”能力，具有避奇異、避障礙和克服關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)限制等靈活的運(yùn)動(dòng)性能，它在實(shí)際生產(chǎn)中能夠完成普通機(jī)器人所不能完成的任務(wù)，但研制難度之大使一些研究者望而卻步，國際上目前也只有少數(shù)幾個(gè)國家研制出了樣機(jī)。張啟先率領(lǐng)課題組經(jīng)過幾年的艱苦拼搏，終于在1993年年底完成了七自由度冗余機(jī)器人樣機(jī)的研制，并一次通過“863”課題驗(yàn)收和部級鑒定。此項(xiàng)成果不僅在我國處于領(lǐng)先地位，而且在某些方面達(dá)到了80年代末國際先進(jìn)水平，因而榮獲航空工業(yè)總公司科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。研究所1995年為香港科技大學(xué)研制的新型“七自由度機(jī)器人”采用交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，而且控制系統(tǒng)更為先進(jìn)可靠。樣機(jī)在香港科技大學(xué)展出后，不僅受到了該校的好評，也擴(kuò)大了北航在香港的影響。

　　論文著作

　　1張啟先。用解析法作空間機(jī)構(gòu)的分析和設(shè)計(jì)（俄文）。學(xué)位論文：蘇聯(lián)列寧格勒多科性工學(xué)院，1962

　　2張啟先?？臻g機(jī)構(gòu)的分析與綜合（上冊）。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1984

　　3張啟先，陳寧新。多環(huán)空間機(jī)構(gòu)平衡重的最少個(gè)數(shù)（英文）。TransASMEJ.ofMechanisms，TransmissionandAutomationinDesign1985，107：526-528

　　4廖啟征，梁崇高，張啟先?？臻g7R機(jī)構(gòu)位移分析的新研究。機(jī)械工程學(xué)報(bào)，1986，22（3）：1-9

　　5馬述志，張啟先，陳寧新?？臻g連桿機(jī)構(gòu)輸入力矩的線性表達(dá)（英文）。機(jī)械工程學(xué)報(bào)（英文版），1993，6（4）：246-250

　　6劉偉強(qiáng)，張啟先，雷天覺。SH型三環(huán)減速器采用固體潤滑初探。機(jī)械工程學(xué)報(bào)，1995，31（3）：39-43

　　7張玉茹，張啟先?；谧コ址诸惖慕佑|力分解。機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，1997，16（1）：76-81

　　8陳偉海，張啟先，楊宗煦，李健。冗余度機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)靈巧性分析（英文）。ChineseJ.ofAeronautics，1998，11（2）：123-128

　　9管貽生，張啟先，李澤湘。多指手的混合位置/力操作（英文）。ChineseJ.ofAeronautics，1998，11（2）：143-151

　　10丁希侖，張啟先。機(jī)器人柔性臂動(dòng)力學(xué)建模的D-Holzer法。機(jī)械工程學(xué)報(bào)，1999，35（3）：25-28

　　11唐世明，張啟先。冗余度機(jī)器人全局優(yōu)化的一種新方法。機(jī)器人，1999，21（2）：81-85

　　12李劍鋒，張玉茹，張啟先。一類Power抓持接觸力分解的一般表達(dá)式。機(jī)器人，1999，21（6）：407-414

　　13戴建生，張啟先。變胞機(jī)構(gòu)及其構(gòu)態(tài)模型（英文）。ChineseJ.ofMechanicalEngineering，2000，13（3）：212-218

　　14唐世明，張啟先。冗余度機(jī)器人優(yōu)化的自運(yùn)動(dòng)控制方法。機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2000，36（1）：41-44

　　15李劍鋒，張玉茹，張啟先。多指手的操作靈巧性設(shè)計(jì)。機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2000，36（11）：23-29

　　獲獎(jiǎng)情況

　　在機(jī)構(gòu)學(xué)方面，在國內(nèi)最早從事空間連桿機(jī)構(gòu)的研究，指導(dǎo)優(yōu)秀博士生攻克空間七桿機(jī)構(gòu)位移分析難題，獲得1988年國家教育委員會科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)和1990年國家自然科學(xué)四等獎(jiǎng)。

　　在國家“七五”攻關(guān)項(xiàng)目中，作為“工業(yè)機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)研究”子項(xiàng)負(fù)責(zé)人，1991年獲得了做出突出成績專家的榮譽(yù)證書。

　　在機(jī)器人技術(shù)方面，70年代末率先在國內(nèi)突破傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)學(xué)范疇，開展機(jī)器人技術(shù)的跨學(xué)科研究并隨后在北京航空航天大學(xué)創(chuàng)建了機(jī)器人研究所。負(fù)責(zé)主持了數(shù)項(xiàng)國家自然科學(xué)基金和863計(jì)劃有關(guān)研究項(xiàng)目，其中有：先后獲得部級科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)的7自由度機(jī)器人、新型三指靈巧手、基于多傳感器局部自主的機(jī)器人臂與靈巧手集成系統(tǒng)項(xiàng)目，還有獲得北京市科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)的立體定向腦外科機(jī)器人系統(tǒng)項(xiàng)目。

　　1985年被授予北京市勞動(dòng)模范稱號。

　　1992年被航空航天部授予有突出貢獻(xiàn)專家稱號。

　　1996年獲光華科技基金一等獎(jiǎng)。