中国的“仿人”机器人及其研制者揭密(组图)

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中国的“仿人”机器人及其研制者揭密(组图)


中国仿人机器人亮相，它的名字叫“汇童”。摄/雷永青
　　实习生 孙馨
黄强，“汇童”仿人机器人的研制负责人，他今年只有40岁，但已经是博士生导师，学科带头人，教育部“长江学者奖励计划”特聘教授，国家“十五”863计划“机器人技术”专家组主要专家，国际电气电子工程协会机器人杂志副主编。
　　在2000年回国之前，黄强在日本留学和工作达十年之久。回国之后，在这近五年中，他始终保持着低调，在实验室默默地严谨治学，不接受任何媒体的访问。今天，笔者才有幸走近这位科学家，从他的个人经历、研究历程来更深层地考察他在这个领域内的杰出贡献和卓越工作。

中国仿人机器人亮相，图为“汇童”仿人机器人表演太极拳。摄/雷永青
　　仿人机器人：“苛求”精密的科研技术
　　在北京理工大学国家重点实验室的办公室里，笔者见到了黄强。十平见方的办公室里，两面墙壁挤满了五个书橱，橱内厚厚的日文、英文论文集、理论刊物是这间房间质朴的装饰。房间里最醒目的是两面磁性写字板，布满了密麻麻的小字，电机值、关节值、设计值、各种计算符号……
　　这是间被黄强的学生们笑称为“不关门的办公室”，在采访中也不时有学生迎面而入和黄强探讨问题。学生说，墙上的两面白板，是黄强老师和学生们开会讨论问题时必备的，提手就写非常方便。平时偶尔迸发的研究思路也会及时在这里被记录下来，常常可以看到黄强站在写字板前思考。
　　“仿人机器人是一种前沿技术，也是花钱买不到的高技术。它最大的特点就是能够代替人类完成各种作业。”谈起自己研究的领域，黄强娓娓道来。
　　机器人的研究始于20世纪中期。最早出现的是工业机器人，它可以完成原来需要由工人完成的枯燥、乏味而又劳累的流水线工作。由于精度高，节省大量人力资源，机器人为工业化生产贡献很大。但这类以焊接、装配、喷涂、搬运机器人等为代表的工业机器人底座固定，应用空间大多是与人类相互隔离的。
　　而未来的机器人将从各方面服务于人类，真正融入人类社会，与人们“共享空间”，黄强说道。人类的日常生活环境如家庭、办公室、医院以及各种交通工具，都是为人类活动而设计的。由于仿人机器人具有人类两手两脚、头部和躯干的外观特征，因此更容易适应，而无须去改造人类的活动环境。“比如负责照顾老人的机器人，陪同老人出行，也能够一同乘车。”说起仿人机器人的应用前景，黄强兴奋不已。
　　“仿人机器人是一门非常精密的科研技术。”黄强教授感叹着。由于仿人机器人集机、电、材料、计算机、传感器、控制技术等多门学科于一体，涉及的技术难点涵盖了高精度、刚性、轻量化的机构设计，控制系统的小型化和准确性，30多个关节的动力学技术、多传感器识别技术等等，可以说，研究极为复杂。
　　并且，其中每一项技术、每一个关键理论都要求非常精细。黄强做了个很灵巧的比喻，“比如制造机器人的手，每个指节都需要自由能动，它可以用来抓取鸡蛋，既不会使鸡蛋掉下来，也不会把鸡蛋捏碎。这涉及到触敏元件、电位器、控制器的相互配合，每个关节、自由度的运动都得要求有精密的控制技术。”
　　“正是这门精密的学问，要求我恪守认真严谨的研究态度。”黄强教授笑着答道。

中国仿人机器人亮相，图为“汇童”仿人机器人表演刀术。摄/雷永青

　　求学之路：培养严谨的治学态度
　　“我与机器人很有缘分。”说起自己的研究兴趣，黄强滔滔不绝。小时侯在科幻小说里第一次接触到帮助人类干活的机器人，那种无所不能的本领给自己留下了很深的印象。后来本科的毕业设计，自己选择了做弧焊机器人，尽管那还是一种很基础的工业机器人，但正是从这开始，黄强对机器人的研究领域有了最初的接触。
　　仿人机器人这种高技术，以及它强大的产业应用前景，已经日益受到各国政府和大企业的重视。日、美、英等国在研制仿人形机器人方面已做了大量的工作。目前，仿人机器人领域研究的领先者是日本，以日本早稻田大学等机构的科研水平最高。

　　1991年在华中科技大学读博期间，黄强获得了赴日留学的机会，开始在世界水平最高的仿人机器人实验室———早稻田大学继续深造。非常幸运，黄强得以师从被誉为“世界机器人之父”的著名学者加藤一郎教授，正式踏上对仿真机器人前沿领域的钻研之路。
　　留学对黄强是一个不小的挑战，“我本科、读研学的都是电，在日本读博时研究方向要转到机械去，再加上语言不通，那时侯学起来，确实挺难的。”他如是说。
　　但在早稻田大学攻读博士期间，黄强不仅克服了语言的障碍，在专业学习中也渐露头角。刚开始由于语言不通，黄强只能用英语、日语或写汉字同老师进行学术讨论，常常因为一个小问题各执己见，持续讨论几个小时。他的这种求知欲和对学问的真诚态度给教授们留下了深刻的印象，而他的勤奋认真、成绩优异在当时中国学生中也同样出名。博士学位获得之后，他继续进入日本通商产业省工业技术研究院、日本东京大学进行研究工作。
　　在日本留学和深造期间，黄强参加和承担了多项日本国家级重大专项工作，如日本科学技术厅人工脑制造、日本通商产业省50亿日元的仿人机器人工程等项目，收获了很多实践经验，也获得了加藤一郎、谷江和雄、管野重树等多位世界著名学者的指导，获益颇深。
　　求学的日子是辛苦的。当时，他每天几乎深夜两、三点才离开实验室，上午不到9点又开始科研工作，睡眠得不到保障。在上下班乘坐电车的20分钟路程里，车里没有座位，他常常是手拉着吊手就睡着了。
　　“有时候，难得下午赶回家吃个舒服的晚饭，吃过后也要马上起身离开，因为不赶紧走，身子一靠沙发椅背就能马上睡着，推也不醒。”事隔已久，想起那段工作的日子，黄强仍旧感慨良多。
　　正是这辛苦的科研压力，激烈竞争的环境锻炼了他。黄强不仅学到了先进的机器人技术，在机构、控制、软件方面打下了很好的基础，同时也养成了他严谨的治学态度和吃苦耐劳的工作品格。

中国仿人机器人亮相，外形酷似美国影片《机器战警》中的机器人警察。摄/雷永青
　　科研之路：做好严谨的带头人
　　经过在日本十年忘我的学习和工作后，2000年11月，黄强毅然放弃了日本东京大学优越的待遇和完善的实验条件回国。回国后，在北京理工大学校领导、机电工程学院领导以及马宝华教授、李科杰教授等的关怀和支持下创建了仿生实验室和仿生技术学科方向，组建了学术梯队。
　　他严谨的治学态度在研究中，也带给了他的学生和实验室里严谨认真的求知态度，积极健康的团队精神。在他的课题组里，有5名年轻教师，20多名博士生和30多名硕士生。在他带领下，大家团结合作，攻克了一个又一个的难关。在实验室里没有周六、周日，也没有暑假、寒假，黄强总是以身作则地带领学生钻研业务、测试实验数据，几乎每天晚上半夜后才能回家，有时为解决一些疑难问题更是工作到天亮。就像这次准备科技部“十五”重大科技成果展的“汇童”仿人机器人展出，黄强连同实验室里所有成员都没有休息过一天暑假。

　　黄强很注重对学生和青年教师的培养，有时候要求非常严格，自噱有点“工作狂”似的风格。但学生们非常爱戴和拥护他，他对团队精神的维护、实验态度的认真深深感染着身边的每一个人。久而久之，黄强老师不下班休息，窗后满是学生和机器、设备的小实验室也不会熄灯，大家齐聚心力一起解决问题。
　　经过几年的努力和磨练，课题组由当初的5个人，形成了一支由50多人组成的高质量、具有凝聚力的教学、科研队伍。在科研工作中，黄强带领学生提出了许多关键理论和解决技术难题的关键思路，在机器人和控制方面的国际最著名杂志和会议上发表了多篇有影响力的论文，已经赢得了日本及世界各地同行的高度评价。
　　黄强教授说自己不是一个尽职的父亲和丈夫，因为在孩子生病时他也顾不上到医院看上一眼，也因为他每天以实验室为家，“工作狂式”地一周工作七天。但学生们细微的心理变化却最被他重视。对于这样一个机器人研究领域的知名学者、一位著名的科学家，他最想得到的鼓励与肯定“是来自我的学生”。
　　“自己给学生留下了怎样的印象？平时的严格要求他们会觉得苛刻吗？”黄强老师微笑着，忐忑地，不由又俏皮地撸撸头发。
　　后记
　　这就是黄强，刚40岁就肩负起仿生技术学科方向带头人重任的年轻教师，仿人机器人研究领域的国际知名学者。他热爱运动，每周都和实验室的学生们一起打球，连最累最忙的展览前夕，也会忍不住间隙和学生们拿出乒乓球拍“操练”一把，活活筋骨。他最大的梦想是仿人机器人与人们“共享空间”，服务于人类。他最习惯的手势，是从前额向后撸头发，舒缓疲劳，更是舒缓心境。而目前最大的心愿则让人更意想不到，“想退休”。
　　笔者也试图挖掘黄强性格的其他特点，但就像跟随他科研多年的学生所说的，“除了严谨，还是严谨”。但对于仿人机器人，这么一个涉及诸多学科背景知识的精密科学，若没有这样一个严谨的学科带头人，肯定是不行的。严谨治学，严谨做人———这就是黄强。
　　■人物档案
　　一九六五年生于湖北省英山县。获哈尔滨工业大学硕士学位，赴日本早稻田大学留学获得博士学位。后作为博士后进入日本通商产业省工业技术学院机械技术研究所（现为产业技术综合研究所智能系统研究部），于一九九九年作为研究员到日本东京大学，二○○○年回北京理工大学工作。
　　现为北京理工大学教授、博士生导师，学科带头人，教育部“长江学者奖励计划”特聘教授，国家“十五”863计划“机器人技术”主题专家组成员，IEEE机器人杂志副主编。多次担任IEEE机器人及自动化、IEEE智能机器人与系统等国际会议组委会委员。获二○○四年ICIMA国际会议优秀论文奖；二○○五年IEEE机器人及自动化国际会议机器人应用优秀论文奖、北京市五四奖章、北京市优秀教师等荣誉称号。

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yu_xin51

原来是俺校友，顶!

littlemayi

加腾一朗最好也来指导