黃真

黃真，江蘇宜興人，1936年2月出生於天津，1982～1984年留學美國佛羅里達大學，現任燕山大學機械工程學院教授、博士研究生導師。研究方向：機器人技術及並聯機器人。 ^[2] 

黃真教授是國際上享有盛譽的機構學知名專家，他的研究成果在國內外都具有深厚的影響力。黃真教授和他的學生創建了基於反螺旋理論，能適應迄今為止各種機構類型的具有相對普遍性的自由度計算原理和公式。基於黃真教授提出的原理和公式，第一次系統地用同一個公式分析了150年來發現的不能用統一公式分析的所有機構。在機構學的重要基礎性的機構類型綜合理論方面，黃真教授和他的學生基於螺旋理論在關鍵的、甚至認為不可能的四自由度和五自由度對稱並聯機構綜合上取得突破性進展，使全部各種不同類型的並聯機構都可以綜合出來，這是少自由度並聯機構型綜合理論近年以來重要的貢獻之一。黃真教授和他的學生創建了系統的、並聯機構的機構學理論 ^[3]  ，已經出版的三部著作為我國的研究者提供了一個高水平的理論平台。他的學生和他共同首創了基於環路數學的拓撲理論和機構數字化圖庫，不僅較好地解決了機構的同構識別，還為今後機構綜合的數字化開闢了道路。

他是我國最早的一位從事並聯機器人研究的學者，也是該領域的最著名的學者。他多次參加國際學術活動，在國際上已有較大的影響，特別是在2004年舉行有44個國家500多名學者參加的國際機器和機構學學會國際學術年會第11屆大會上，他為6箇中心發言人之一。

他主要從事機器人學、和並聯機器人機械學等方面的研究工作。多年來，先後承擔國家自然科學基金項目9項，國家863項目3項，國家科技攻關等項目共計20餘項。已在國內外發表論文280餘篇。他的研究成果已獲國家教育部科自然科學1等獎2項，河北省科技進步1等獎2項等科技獎勵共計16項。 ^[4]  黃真教授治學嚴謹、知識淵博、誨人不倦，直到現在的近70歲的高齡仍舊奮戰在科學研究的第一線。黃真教授在工作中他多次受到黨和政府的表彰，多次被評為省管優秀專家。並多次獲秦皇島市勞動模範、河北省勞動模範和原機械工業部勞動模範等光榮稱號。 ^[4] 

1953年躊躇滿志的黃真高中畢業，此時正值國家第一個5年計劃在東北重點建設國家重工業。祖國的呼喚就是他奮進的目標，好男兒志在四方。黃真毅然從江南乘了3天3夜的火車遠赴哈爾濱上學。1959年他從哈爾濱工業大學畢業，來到富拉爾基東北重型機械學院，後來隨學校遷到秦皇島。 ^[5] 

改革開放給祖國的發展插上了翅膀，黃真也獲得了出國學習的機會。1982年，他以訪問學者的身份訪問了美國兩所大學。踏上異國國土，在傍晚紐約布魯克林的拱橋上，那小汽車的紅白燈光排成了平行的兩條看不到頭的長龍，壯觀！國內外強烈反差形成了他最深的第一印象。這樣高度的現代化給他震撼和緊迫感。他日以繼夜、週末加班。“這個中國人不要命了！”美國朋友驚訝於黃真的刻苦，黃真的回答讓他們肅然起敬，“我46歲才起步，不像你們來日方長，我只有加倍努力。”

1984年，黃真回國開始了他的研究事業，他在心中立下了一個堅定的目標：中國人一定要在國際學術界佔有一席之地。此後的幾十年裏，黃真以“追求真理，實事求是”為座右銘，一步步實現着兒時的志向。

黃真勤勤懇懇地忘我付出着，幾十年如一日，他的成績也有目共睹。1993年他成為國務院學位委員會評定的博士生導師並建立燕山大學的第二個博士點——機械學博士點。此外，他是中國機械工程學會高級會員、中國機械工程學會機構學專業委員會名譽主任；擔任過中國機械工程學會機械工業自動化學會常務理事、中國機械工程學會機械傳動學會常務理事、全國高校機電自動化及機器人研究會常務理事、北京工業大學、浙江理工大學和安徽理工大學兼職教授；科學出版社《製造科學與機器人學叢書》編委，國際現代機械工程雜誌《International Journal of Advances in Mechanical Engineering》編輯；温哥華IEEE95會議程序委員會委員、台北2003 IEEE ICRA 國際機器人和自動化會議分會主席、美國拉斯維加斯2007ASME會議的分會主席、2008法國第二屆國際機構和機器人基本問題研討會學術委員會委員，還擔任了多個國內外重要學術期刊的審稿員。

1.中國機械工程學會機構學專業委員會, 名譽主任

2.中國機械工程學會機械工業自動化學會, 常務理事

3.中國機械工程學會機械傳動學會, 常務理事

4.北京工業大學，兼職教授

5.浙江理工大學，兼職教授

6.安徽理工大學，兼職教授 ^[4] 

黃真先後承擔國家自然科學基金項目10項，國家863項目3項，國家科技攻關、河北省高層次優秀人才支持計劃等項目一共20餘項。論文已在國內外發表320餘篇，SCI收錄47篇、SCI他引共184次，單篇引用最高39次。出版專著《空間機構學》、《並聯機器人機構學理論及控制》，後者被審定為“全國高技術重點圖書”，專著《高等空間機構學》被教育部研究生司推薦為全國研究生教材。培養碩士52人、博士研究生22人。卓越的成就使他獲得了肯定，他先後獲教育部科技一等獎2項、河北省科技一等獎2項、部省級二等獎2項。 黃真的研究在國內外影響深遠。黃真1997年出版的《並聯機器人機構學理論及控制》一書幾乎成為全國所有開展並聯裝置研究的院所的研究生的入門必讀。經檢索證實這本書他引816次——這個數目在機械工程領域頗為鮮見。2006年出版的《高等空間機構學》被教育部學位管理與研究生司推薦為“全國研究生教學用書”，。

國際上美國等13個國家的諸多知名教授，他們一致肯定了他在該領域的突出貢獻——“黃真取得了又一個重要的進展”、“他的研究是一個更加普遍性的分析”、“黃真的這些結論是最重要的貢獻，…比先前的代數形式更加完善和精彩”；美國“機械設計”副主編Rico教授在美國機械工程學會的年會上發表的文章説，“黃真的研究是最近十到十五年，在並聯機構的型綜合中的5個重要的理論貢獻之一”。2007年國家自然科學基金會出版的《機械科學基礎研究20年》稱黃真的研究為少數幾個“原創性”成果之一。在2004年即將舉行有44個國家500多名學者參加的IFToMM（國際機構學與機器科學聯合會）國際學術年會第11屆大會上，他被IFToMM的第35屆執委會會議推薦為6箇中心發言人之一，讓他介紹他的前沿性的研究成果。

由於並聯機器人具有廣泛重要的應用背景，國際上十分關注，其中對稱的 ^[6]  的型綜合問題成為近年國際上競爭的焦點。由於引進旋量理論，並給與巧妙的數學處理，把非常複雜的問題轉化為十分簡單。建立了關鍵的全面適用的自由度Grubler—Kutzbach修正公式；首創了有效的“約束螺旋綜合理論”。理論上的成熟，克服了所有的難點，推動了具有自主知識產權的新機型全面系統的綜合。

從機型綜合上説，燕山大學首先在國際上領先綜合出第一個對稱的四自由度和第一個五自由度的並聯機構。第二，3轉2移這類最難的5自由度對稱並聯機構是唯一由我們系統綜合出來的。第三，燕山大學提出的約束螺旋理論是目前唯一能全面地綜合出所有各種類型的少自由度並聯機構的方法。 ^[6]  這樣，在國內外激烈競爭中脱穎而出，走到了國際的前列。少自由度並聯機器人及虛軸機牀的機型構造理論及其綜合

國家自然科學基金：50075074

少自由度並聯機構研究已有20年曆史，但是進展卻是甚慢，本課題組對其進行了深入的研究，建立了對型綜合有關鍵意義的全面適用的自由度修正的Grübler-Kutzbach公式；首創了簡捷、實用、全面適用的“約束螺旋綜合理論”。這樣，在國際上首次形成系統、完整、適用的機構綜合理論。從機型綜合上説， ^[3] 

這項研究的主要內容已在國際上的著名的學術期刊上發表，發表論文16篇，申請了6項專利其中兩項已獲授權，在國際學術界有了較大的影響。本項研究成果將為機器人學術界和產業界提供適用的新機型和普遍適用的理論，眾多機型又為應用提供廣泛選擇的機會，都具有中國的知識產權。

把機構學推向新高度，在科研上，黃真是自信的。機構學的發展充分證明了他在這個領域的才華。

20世紀中葉後，科學技術向高大精尖發展，機構學也隨之要求從平面向空間發展，從單自由度向多自由度發展，機器人從串聯向並聯發展，機械系統從靜態研究向動態研究發展……。面對這個歷史性的機遇和挑戰，中國機構學界兩代人60年積極應對，邁出了歷史上的一大步。他們的努力已經讓國際上承認了“中國、北美和歐洲並列為機構學研究的三大塊陣地”。中國已經有了三分天下！機構學界為國家爭了光，黃真也功不可沒。

黃真是我國最早從事並聯機器人研究的學者，早在80年代初國際上僅有以Hunt為代表的十多人研究並聯機器人時，他就開始參與抓住了這個新生事物的苗頭。作為該領域最著名的學者之一，黃真發表許多論著，多次參加國際學術活動。在2004年舉行的4年一次，有44個國家500多名學者參加的國際機器和機構學學會的第11屆大會上，他被推薦為6箇中心發言人之一，他在國際上有了很高的影響。

並聯機器人是一種新型多自由度空間機器人具有許多特殊的優點，與普通工業機器人具有互補性。它不僅可以直接作為機器人應用，而且並聯裝置在高技術方面有許多重要的應用。然而，並聯機器人，是擺在機構學界面前的一座大山，它以其複雜的機構及遠遠高於普通串聯機器人的難度，使機構學這門古老的學科面臨嚴重的挑戰。黃真迎接挑戰，他採用包括螺旋理論、影響係數原理等數學工具，系統地解決了並聯機器人空間多自由度、多閉環系統導致的非線性強耦合問題等等許多機構學核心困難。

20多年來，黃真及他的課題組在學術上做出了十分出色和系統的創造性貢獻。他最重要的四個研究成果包括：解決了困擾國際機構學界長達150年的“建立快捷統一的自由度分析公式”、解決了近半個世紀的“運動鏈同構判別”和在機型綜合方面取得的歷史性突破。他提出的並聯機器人機構學的系統理論則又是對機構學的一個突出貢獻。黃真用他的成果將機構學推向了一個新的高度。

在機械工程領域的創新中，機構的創新尤為重要。對新機構最基本的認識首先要知道它的自由度，人們發現許多機構不適合傳統的自由度公式，從契貝舍夫（Chebychev）起150年來許多學者都想找到一個統一而方便的公式而沒有成功。對此，黃真另闢蹊徑，巧妙地用中國人的邏輯思維與形象思維相結合的方法，走出成功之路。早在1997年他同時採用“公共約束螺旋”和“虛約束”兩個概念研究自由度。成功分析了古典的Sarrus機構和3-RRRH並聯機構，形成“基於螺旋理論求解自由度的基本理論”。這是國際上第一次成功地實現存在着一個既適合古典機構又適合現代的並聯機構的統一公式。到2001年用他提出的“修正的G-K公式”成功地綜合出國際上認為不可能的5自由度對稱並聯機構。到2009年完成了包括了Merlet指出的三大著名反例的幾乎所有的現代並聯機構和公認難度大的古典機構的分析，證明了這個公式的統一性。統一的自由度公式的獲得是一個重要的歷史性的貢獻，非常有利於機構的創新。

歷史表明只要對機構進行結構綜合，就要進行同構判別。從更高的角度來説，數學界“圖的同構問題”一直沒有解決。黃真和他的學生在本項研究上取得了突破：創立運動鏈環路代數理論體系，並以它解決了困擾國際機構學界長達近半個世紀的“運動鏈的同構判別”；還提出運動鏈唯一數字描述代碼和建立國際上首個一一對應的運動鏈數字化圖譜庫，為機構創新的數字化鋪平道路。他這種同構判別方法具有高效性，國際上只能判別數目在14 杆以下的運動鏈，用這個新方法當構件數達到30 的時候仍然非常高效，這也創造了一項新的世界紀錄 ^[7]  。

新世紀的扉頁剛剛打開，新機型的發明赫然成了國際上激烈競爭焦點。發明新機構是一場艱難的過程，歷史上每綜合出一個機構常以綜合者的名字命名，像瓦特機構、斯蒂芬孫機構等等都是如此。少自由度機構中對自由度3到5的按輸出運動特徵分為9類。可是許多國際著名學者都斷言：其中有兩種類型特別是5自由度的對稱機構是不可能或不存在的，也就是不可能綜合出全部9種。

對於這個問題，當時黃真建立的統一的機構自由度公式處於一個有利的位置。2000年和2001年黃真他們突破了國際學者的預言，綜合出第一個4自由度和第一個5自由度機構；2003年完成了全部對稱的9種類型的並聯機構的綜合。從眾多國際文獻引用和評語中可以概括出學術界已經普遍肯定這項研究，給於了高度的評價，“這是近10到15年期間5項重要的貢獻之一”。

“他20餘年磨一劍”。20多年來他在並聯機器人領域的研究，形成一套系統的理論。包括機構的運動學和動力學，機構的分析與綜合，6自由度和少自由度等各個方面。內容含機構的自由度分析、機構的拓撲分析、結構分析、位置分析、速度加速度分析、誤差分析、奇異分析、動力學分析，機構的動力平衡、機構的性能分析、以及並聯機構的型綜合等等。他的有特色的理論是基於螺旋理論和影響係數理論，特別是他把研究於19世紀末的螺旋理論應用到如此極致，解決了當今機構學上的許多世界難題，這是其他某些數學方法所未能企及的。

昇華價值是最欣慰的歸宿。榮譽的背後總有不為人知的艱辛和努力作支撐，支持科學家歷盡艱辛攀登科學高峯的不僅僅是充實的學識，更要有積極正確的人生哲學。

轉身回首，黃真在科研之路上收穫頗豐，受到黨和政府的多次表彰，他曾經榮獲秦皇島市勞動模範、河北省勞動模範、原機械工業部先進工作者和全國優秀教師等光榮稱號。成果累累讚譽不斷的黃真確也並非一帆風順，挫折、不理解、很長時間沒有科研經費、不能帶博士生等等他都經歷過。“申報院士”也曾是黃真心中的一個綿延的夢，學術界和學校內的朋友常問及此事。眾人看來，以他的學術成就申報院士應是不成問題的事情，而現實卻歷盡了波瀾。

“申報院士”的每一個腳步黃真都清晰地記着，數着。1999年和2001年他兩次申請中國科學院院士失敗，他並沒有灰心，仍一如既往全心全意投身在科研的第一線上，在古稀之年仍取得了許多更為重要的學術成果。然而他得知中科院調整了申請人入門的門檻：“65歲以上的申請者必須有六位院士聯合提名”。這個規定似乎是一道“彰顯公平與權威”的盾牌，然而對於機構學這個領域卻是現實的尷尬。目前，機構學界沒有自己的院士，這個旨在提升“學術水平”的門檻讓黃真費盡周折，他不得不逐個地拜訪那些鄰近學科不相識的院士，以期請到足夠數目的院士為他推薦。然而現實的寒冰熄滅了他心中的火焰。科學院又規定每位院士一次只能推薦兩人，而他發現有些學校要求院士必須首先為本校的申請者保留一個名額。這樣就得和院士他本學科熟悉的朋友競爭另外的一個名額，真是何必如此。仰首是夢，俯首是路，兒時的信念時刻在心，“為中國科學的現代化盡力才是自己的一輩子的追求”。他轉向將時間完全用於自己喜愛的事業，努力追求自己的夢。

人才是發展最寶貴的資源，黃真盡最大的心力為國家培養人才。一方面他關注“把學生引領到國際學術最前沿，培養具有國際學術眼光的人才”。他通過鼓勵學生直接與國際學者Email討論學術問題，交朋友。在經費並不充足時，他還堅持讓研究生出國親歷國際學術大會的學術氣氛，結交學術名流。在指導學生進行科學研究時，他經常結合自己的實際體會給學生做哲學指導科研的報告，講解如何運用哲學去分析問題，講解要樹立科學精神、學會科學的思維方法。他認為只有學會運用創新思維和辨證思維的方法，才能真正提高研究生的“獨立從事科學研究的能力”。

“豈能盡如人意，但願無愧我心。”憑着一份平常心，黃真努力做好每一件事。1989－1995年黃真在系主任的崗位上做了六年的行政工作。“書呆子黃真怎麼能做好行政？”在眾人詫異和不解中，“書呆子”黃真在行政工作上確實獲得了全校的讚譽。“這是一個教書育人的大局，也是一個值得做的事情。”黃真走馬上任後就特別注重學風和學科建設、學術環境和學科點的建設。他創建了學校寂寞了很長時間的第二、第三個博士點。那個年代學校剛從東北搬來，辦學經費非常困難，機械零件教研室老師指導設計連計算器都沒有，黃真用他的科研經費給每一位老師配置了計算器。為辦學創造點經費條件，他和同志們統一思想、排除困難，創建了效益很高的汽車配件廠。“只要我的努力能夠為學校的建設與發展做出了貢獻，這便能體現我的人生價值。”

大家見到的黃真天天過着從家到辦公室，從辦公室到家的鐘擺式生活，簡單近乎“變態”。然而事實並非如此，黃真涉獵頗廣，“做自己喜歡的事情，就像蝴蝶在花叢中翩翩起舞，不會感覺疲勞。”唱歌、跳交誼舞、下象棋、看電影、看電視劇、看小説、釣魚、照相、旅遊都是他樂此不疲的事情，如果你從他身邊經過，有可能聽見他嘴裏哼着的俄文歌曲或者京戲，不要詫異，黃真有板有眼地唱上幾嗓子京戲也不足為奇。“有的人覺得我很單調，可是畢竟時間有限，我要將每一分鐘投入到科學研究中。每當看到自己完成的白紙黑字成為有價值的學術論著時，我都感受到無比的快樂和幸福”。

兩千年前，亞里士多德説過“人人都追求快樂，得到快樂的唯一方法就是對他人有用”，這也正是黃真所堅守的人生哲學。“無論在哪個崗位，我都盡力了。”這是已年逾古稀的黃真最大的欣慰，“人生終有歸宿，我一點也不害怕、不遺憾，我想那一定是在帶着微笑閉上眼睛的時候。”

在10月21日到25日在台北福華國際文教會館召開的“促進機構和機器科學國際聯合會第一屆亞洲機構和機器科學會議”上，燕山大學機械工程學院黃真教授以其在機械與機構科學領域所取得的傑出重大成就獲得“卓越成就獎”，成為該獎項自2000年頒發以來的第五位獲獎者，也是首位華人獲獎者。 ^[8] 

“促進機構和機器科學國際聯合會”（International Federation for the Promotion of Mechanism and Machine Science）建立於1969年9月29日在波蘭舉行的第二次世界機構和機器理論大會上，簡稱IFToMM組織。IFToMM組織涵蓋廣泛的機械學科，包括機構學、機構動力學、轉子動力學、機器人學、計算力學、機械設計方法學、機械可靠性、齒輪學、摩擦學、機械電子學、微機械學、非線性振動等等。IFToMM組織有48位成員國家，中國是會員國。IFToMM有自己的四年一次的世界大會，其間還有不同的IFToMM分會，輪流在世界不同的城市舉行。