张启先

 人物简介

　　张启先

　　张启先，机械学家。江苏靖江人。1948年毕业于厦门大学航空工程系。1958年留学苏联，1962年获列宁格勒工学院技术科学副博士学位，同年回国。著有《空间机构的分析与综合》。

　　他先后任教于厦门大学、清华大学和北京航空航天大学，历任厦门大学航空工程系助教、清华大学航空学院讲师、北京航空航天大学教授、机械原理教研室主任、机器人研究所所长和名誉所长。他还兼任上海交通大学等多所国内著名大学的兼职教授。张启先院士1978年成为全国首批博士生导师，1995年当选为中国工程院院士。

　　张启先院士对我国机械科学和教育事业贡献卓著，他曾先后担任全国博士后管委会专家组成员、教育部机械原理教材编审委员和教学指导委员、国务院学位委员会学科评议组成员、国家自然科学基金委员会信息科学部评审组成员、中国机械工程学会机械传动学会副秘书长、中国机械工程学会机械传动分会机构学专业委员会名誉主任、中国机械工程学会特邀理事、《机械工程学报》编委会主任、中国自动化学会机器人专业委员会委员、中国科学院机器人学开放研究实验室学术委员、中国空间科学学会空间机械专业委员会副主任、中国空间科学学会理事、重庆大学机械传动国家重点实验室学术委员会主任。

　　张启先院士的专著《空间机构的分析与综合》是我国空间机构的奠基性研究成果，被同行引为机构学经典。张启先院士负责主持了多项国家攻关、国家自然科学基金和863计划项目，取得一批突破性成果，其中七自由度机器人、三指灵巧手、机器人臂手集成系统、医疗外科机器人的研究达到世界先进水平。

　　主要经历

　　1925年8月25日出生于江苏省靖江县。

　　1944-1948年在厦门大学航空工程系学习，获学士学位。

　　1948-1951年任厦门大学航空工程系助教。

　　1948年毕业于厦门大学航空工业系。

　　1948—1952年任教于厦门、后随建校到北京航空学院工作。

　　1952-1958年任北京航空学院讲师。

　　1958—1962年留学前苏联列宁格勒多科性工学院，获得技术科学副博士及技术科学博士学位。

　　1962年至今先后任北京航空航天大学副教授、教授、机器人研究所所长及名誉所长。1993年至今任《机械工程学报》编委，现为编委会主任。

　　1986年至今任《机器人》编委。1990年至今任重庆大学机械传动国家重点实验室学术委员会主任、名誉主任，中国科学院机器人开放实验室学术委员。1985年至今为全国博士后管委会学科专家组成员。

　　1962年任北京航空学院（现北京航空航天大学）讲师、副教授、机械原理教研室主任、教授、机器人研究所所长以及名誉所长。

　　个人成就

　　社会评价

　　张启先以科学工作者的敏锐目光，突破传统机械学的范畴，开始捕捉并寻找学科发展的新的突破口。他根据自己多年研究国际机构学发展的信息，预见到一个机器人学的研究高潮将在我国兴起，跟踪这一项西方发达国家领先的高新技术，不仅具有重要的理论意义，而且还将促进学科的建设与发展，为我国的四个现代化建设培养大批的高级技术人才。但是，以当时一个基础课教研室有限的财力，很难支撑张启先的雄心大志。“得想想办法！”他夜不成寐，想出了一个“滚雪球”的计划。他利用自己在空间机构学方面的优势，走出校门，举办了全国性的讲习班，又及时发表了有关专著，在全国最早掀起了一个空间机构研究热潮，为教研室争得了科研课题与科研经费。

　　个人生涯

　　1978年，张启先成为北航首批博士生导师，也是当时全国机械学学科仅有的数名博士生导师之一。

　　1980年，张启先在华南工学院举办了全国性的“空间机构”系统讲习会，在国内再一次掀起了研究空间机构的学术热潮。

　　1982年，张启先被全国科协选派执行“中美高级学者交流项目”，赴美国进行短期讲学和学术交流。访美期间，他参与了美方学校的部分学术研究，还作了三次学术报告，报告中既介绍自己的科研工作，也谈自己研究空间机构方面的观点和方法，受到了美国学术界的欢迎和重视，被所在学校的机械系系主任称为“像他这样值得称赞的人确实不多”。

　　1983年和1984年，张启先先后出席第六届国际机器理论及机构学大会和第十四届国际工业机器人年会，宣读了三篇论文。在此两年间，他本人撰写并与他人合作，在国内外学术刊物上发表了多篇有价值的学术论文，引起了学术界的高度重视。

　　1984年，张启先在机械工业出版社出版了他的专著《空间机构的分析与综合》（上册），对在我国兴起的空间机构研究做出了重要贡献，同时也改变了国际间认为我国在机构理论和空间机构研究领域里长期落后的观念。

　　1985年，北航为了加强学科的发展，将分散在全校有关机器人学研究的科研力量进行联合，成立了北航机器人研究中心，1988年更名为机器人研究所，这是我国最早开展机器人学研究的科研机构之一，张启先先后任中心主任和研究所所长。

　　主要贡献

　　奠定了良好的科研基础

　　北航机器人研究所成立以来，主要从事机器人理论与技术、机电一体化、机械学与工业自动化方面的教学与科研。在“七五”和“八五”期间，承担了国家重点项目27项，获国家级奖5项，发表学术论文196篇，完成了实验平台7套，培养了一批年轻的科研骨干队伍。在“七五”期间，研究所被国家教委和计委批准为“机械学”重点学科和“机构学及机器人机构”国家级专业实验室。在“八五”期间还获得了世界银行的贷款资助，为进一步承担国家重大科研项目奠定了良好的科研基础。

　　完成了七自由度冗余机器人样机的研制

　　张启先深深懂得，科研工作是否有价值，是否有后劲，是否适合我国经济建设的需要，准确选题是关键。为此，张启先多年来在领导机器人研究所的工作中，经常亲自进行调查研究，搜集有关各种信息，集思广益，亲自选定研究课题并主持领导研究工作。他主持的“七自由度冗余机器人”和“新型三指九关节灵巧手”两项研究课题，均具有机器人领域比较高新的特征。

　　冗余自由度机器人凭借独特的“自运动”能力，具有避奇异、避障碍和克服关节转动限制等灵活的运动性能，它在实际生产中能够完成普通机器人所不能完成的任务，但研制难度之大使一些研究者望而却步，国际上目前也只有少数几个国家研制出了样机。张启先率领课题组经过几年的艰苦拼搏，终于在1993年年底完成了七自由度冗余机器人样机的研制，并一次通过“863”课题验收和部级鉴定。此项成果不仅在我国处于领先地位，而且在某些方面达到了80年代末国际先进水平，因而荣获航空工业总公司科技进步二等奖。研究所1995年为香港科技大学研制的新型“七自由度机器人”采用交流伺服电机驱动，而且控制系统更为先进可靠。样机在香港科技大学展出后，不仅受到了该校的好评，也扩大了北航在香港的影响。

　　论文著作

　　1张启先。用解析法作空间机构的分析和设计（俄文）。学位论文：苏联列宁格勒多科性工学院，1962

　　2张启先。空间机构的分析与综合（上册）。北京：机械工业出版社，1984

　　3张启先，陈宁新。多环空间机构平衡重的最少个数（英文）。TransASMEJ.ofMechanisms，TransmissionandAutomationinDesign1985，107：526-528

　　4廖启征，梁崇高，张启先。空间7R机构位移分析的新研究。机械工程学报，1986，22（3）：1-9

　　5马述志，张启先，陈宁新。空间连杆机构输入力矩的线性表达（英文）。机械工程学报（英文版），1993，6（4）：246-250

　　6刘伟强，张启先，雷天觉。SH型三环减速器采用固体润滑初探。机械工程学报，1995，31（3）：39-43

　　7张玉茹，张启先。基于抓持分类的接触力分解。机械科学与技术，1997，16（1）：76-81

　　8陈伟海，张启先，杨宗煦，李健。冗余度机器人的运动灵巧性分析（英文）。ChineseJ.ofAeronautics，1998，11（2）：123-128

　　9管贻生，张启先，李泽湘。多指手的混合位置/力操作（英文）。ChineseJ.ofAeronautics，1998，11（2）：143-151

　　10丁希仑，张启先。机器人柔性臂动力学建模的D-Holzer法。机械工程学报，1999，35（3）：25-28

　　11唐世明，张启先。冗余度机器人全局优化的一种新方法。机器人，1999，21（2）：81-85

　　12李剑锋，张玉茹，张启先。一类Power抓持接触力分解的一般表达式。机器人，1999，21（6）：407-414

　　13戴建生，张启先。变胞机构及其构态模型（英文）。ChineseJ.ofMechanicalEngineering，2000，13（3）：212-218

　　14唐世明，张启先。冗余度机器人优化的自运动控制方法。机械工程学报，2000，36（1）：41-44

　　15李剑锋，张玉茹，张启先。多指手的操作灵巧性设计。机械工程学报，2000，36（11）：23-29

　　获奖情况

　　在机构学方面，在国内最早从事空间连杆机构的研究，指导优秀博士生攻克空间七杆机构位移分析难题，获得1988年国家教育委员会科技进步一等奖和1990年国家自然科学四等奖。

　　在国家“七五”攻关项目中，作为“工业机器人机构学研究”子项负责人，1991年获得了做出突出成绩专家的荣誉证书。

　　在机器人技术方面，70年代末率先在国内突破传统机构学范畴，开展机器人技术的跨学科研究并随后在北京航空航天大学创建了机器人研究所。负责主持了数项国家自然科学基金和863计划有关研究项目，其中有：先后获得部级科技进步二等奖的7自由度机器人、新型三指灵巧手、基于多传感器局部自主的机器人臂与灵巧手集成系统项目，还有获得北京市科技进步二等奖的立体定向脑外科机器人系统项目。

　　1985年被授予北京市劳动模范称号。

　　1992年被航空航天部授予有突出贡献专家称号。

　　1996年获光华科技基金一等奖。