易建強 建制造業強國迎機器人革命

宋漢曉

易建強，中國致公黨員，致公黨北京市中科院基層委員會主委，致公黨北京市第八屆、第九屆委員會委員。第十二、十三屆全國政協委員，北京市海淀區第九屆、第十屆政協委員。現任中科院自動化研究所研究員、博士生導師，是IEEE、中國自動化學會、及中國人工智能學會的高級會員，及中國人工智能學會智能空天系統專業委員會委員、中國指揮與控制學會無人系統專業委員會委員、中國航空學會制導/導航與控制分會委員、中國自動化學會信息物理系統控制與決策專業委員會委員。

專業第一赴東瀛

上世紀60年代，易建強出生在江西省萍鄉市萍鄉鎮，1976年新萍小學畢業后考入萍鄉一中（現為萍鄉中學）。在高中畢業典禮會上，他代表學校全體畢業生作了《一顆紅心兩種準備》的宣誓發言。1981年，易建強以優異成績考入北京工業學院力學工程系，當時考上大學的比率只占全國應屆畢業生的大約3%和參加高考學生的15%左右。

易建強在人生的道路上一直表現得很優秀。從小學到大學，他幾乎每年都被評為“三好學生”。1986年10月初，易建強以專業第一的考研成績被公派到日本九州市的九州工業大學學習?！耙恢钡?987年4月初，作為研修生，我的主要任務是學習日語口語，看專業書和論文，熟悉學校與周邊環境。半年后，才開始做眼球的跟蹤運動的頻率特性研究，即讓目標點有規則地不斷改變位置，觀察在跟蹤這樣的目標點的過程中人的眼球的頻率響應特性?！?/p>

在導師松崗清利教授的指導下，易建強先設計了一套實驗裝置，隨后進行了大量實驗，經過通宵達旦的努力，編寫出C語言程序，對實驗中所獲得的多組數據進行處理，最終得到了比較好的結論。在此基礎上，他寫出了第一篇論文。

“接著，導師讓我做利用圖像自動檢測醫療患者手臂關節角度變化，從而判斷手臂上舉能力的恢復程度的項目。”圖像處理在當時是一個較新的研究方向，易建強沒有接觸過這個領域，更沒有學習過有關知識，但對這一項目很感興趣。他從圖書館借來大量相關資料，惡補了圖像處理方面的基礎知識。在掌握了圖像處理設備的使用方法及圖像處理方法后，易建強便全心身地投入到這個項目的研究中。

通過攝像頭將光照片中的患者手臂部分作為灰色圖像采集到圖像處理設備中，再進行相應的圖像處理，獲得所需的圖像。但由于關節上臂不是簡單的直線，而且邊緣噪聲影響較大等，很難直接地將關節上臂圖像部分提取出來。經過多次實驗和分析，最終決定采用模板匹配方法，通過與標準模板的匹配，檢測出關節上舉角度。這項工作成為了他的碩士論文的核心。1989年3月，他順利地獲得了九州工業大學工學碩士學位，并進入博士研究生課程的學習。

在攻讀博士研究生期間，易建強選擇了基于人工神經網絡的模式不變識別問題的研究。這種模式不變識別是指包括文字或者數字等的模式即使發生了位移、轉動或放大與縮小等變化，計算機仍然能將其識別出來。研究模式不變識別問題對提高機器的智能水平和設計智能設備具有重要意義。由于當時的計算機計算速度有限，即使對4×4大小的輸入模式，計算機也需要計算幾天才能得到一個結果。易建強在導師的指導下，刻苦鉆研理論，大膽進行設計實踐研究，順利地通過了博士論文答辯，并于1992年3月獲得了工學博士學位。

百人計劃返祖國

隨后，易建強在東京一家軟件開發公司從事關于模糊控制、人工神經網絡、混沌與分形等幾種最新智能技術的計算機教學用軟件的開發工作。這期間他的編程能力有很大提高，對這幾種智能技術的理解也得到加深。

當時正值日本經濟泡沫破裂，許多企業倒閉，計算機輔助教學用軟件市場十分有限。因此1994年10月，在模糊系統專家、東京工業大學廣田教授的推薦下，易建強到了京都的Mycom公司技術研究所工作。該公司設立了智能技術研究室，任命他為這一研究室的室長，負責公司機電一體化系統的智能控制技術開發工作。

在Mycom公司，易建強首先開發的機電一體化系統是不受約束物體的軌道跟蹤系統，即設計一個平臺，通過控制平臺的前后左右搖擺，使得位于平臺之上的自由滾動物體如乒乓球等能高精度地跟蹤指定軌跡。第二套系統是倒立單擺實驗系統，即控制電機帶動皮帶，使垂直向下的單擺擺起，并垂直倒立地穩定在指定的目標位置。第三套系統是開發面向車間、商場、醫院等的自動導向機器人系統，即在地面上預先鋪設磁條線路，然后給定目標位置，機器人便能沿著磁條路線，自動將材料或物品送到目的地或者取回。這些系統均是帶有不確定因素的非線性系統，難以建立精確的數學模型。他帶領研究室的成員采用模糊控制技術來實現控制目標。這期間，他不僅發表了多篇會議論文，還發表了多篇國際期刊論文和日本國內期刊論文，并申請了數項日本專利。易建強成為Mycom公司的主要研發骨干之一，承擔了公司智能控制技術的主要研究工作，并負責指導年輕員工的工作。

“其實剛拿到博士學位時就想回國服務，自己是國家教委公派的留日學生，自己有責任、有義務按期回國。但畢竟缺少實際工作經驗，尤其是日本企業有較先進的技術和現代管理方法，而這些正是我們國家需要的。當時就決定先暫時留在日本，在企業鍛煉幾年后再回國?！?/p>

2000年夏，易建強便開始聯系國內科研單位。時任中國科學院自動化研究所所長譚鐵牛十分熱情，建議他申請中國科學院百人計劃。“百人計劃是1994年中國科學院啟動的一項高目標、高標準和高強度支持的人才引進與培養計劃。由中科院提供較好的科研環境和科研經費，每年從海外招收大約100名優秀人才到科學院工作，旨在培養跨世紀的學術技術帶頭人?！?/p>

2000年10月，易建強回到北京參加百人計劃答辯，12月底，他接到自動化研究所通知，順利通過答辯被自動化研究所正式錄用。2001年5月底，易建強舉家回國定居。

智能控制顯身手

中科院自動化研究所是我國最早建立的國立自動化學科的研究機構。易建強被聘為研究所研究員和博士生導師，在復雜系統院重點實驗室工作，2002年春被任命為該實驗室副主任。2009年，他又到綜合信息系統研究中心工作，2011年6月被任命為該中心副主任，直至2017年底。先后承擔、參與了973項目子課題、863項目、國家自然科學基金項目、中科院知識創新項目等。主要從事智能控制方法、滑模變結構控制方法、自適應控制方法、飛行控制方法、智能機器人技術等方面的研究與開發工作。在智能機器人系統、欠驅動機械系統、智能控制、自適應控制等方面提出了一系列方法和算法，開發了二維橋式吊車實驗系統、全方位移動機械手系統、四繩索垂直牽引裝卸機器人系統等，取得了較好的科學研究成果。

“吊車是一種欠驅動機械系統。我國吊車數量多，但基本上都是人工操作，不僅危險，而且效率低，因此開發具有自動化操作功能的吊車系統對加快祖國的建設事業很有好處?！币捉◤妿ьI他的團隊刻苦努力，進行機械系統方案設計，選購控制器件，完成機械系統的搭建與調試。從吊車的自動化角度出發，提出了同時實現吊車防擺與定位的控制算法和有繩長變化的吊車的路徑規劃算法。在此基礎上開發的智能控制系統可以實現一維、二維橋式吊車的定位和防擺控制。

“控制系統基于微機，界面友好，操作方便，并可以顯示運輸過程的變化曲線。該系統大大提高了運輸效率，減少了運輸過程中的危險性，可以應用于于港口碼頭、貨運裝卸場所及裝備車間等的重型物品的運輸，還可以作為高等院校驗證控制算法和教學的實驗對象?！?/p>

隨著我國船舶現代化的發展，大中型船舶對安全性和機動性的需求越來越高。船舶也是一種欠驅動系統。因此，采用先進控制方法，開發能夠自動適應不同海況和舵機特性變化、實現航向和航跡的自動控制的智能自動舵，對提高船舶航行的安全和操縱性能具有重要意義。

“我們團隊采用模糊控制和自適應控制相結合的方法，提出了一種有效的自動舵智能控制方案，實現了船舶的航向和航跡的智能控制，能夠有效改善系統的操作性能，并減少操舵次數。研制的軟件系統界面友好逼真，可進行航向和航跡的數字化顯示和記錄，實施輸出操舵的控制指令，可用于實現船舶航向和航跡的自動調節?！?/p>

移動機械手系統是由移動機器人及固定在移動機器人上面的機械手構成的，同時具有移動功能和操作功能。易建強領導的課題組研發的系統包括一個3自由度的全方位移動機器人、一個5自由度的機械手、一部安裝在機械手上端的攝像機、安裝在機器人下部的紅外傳感器環、安裝在機器人中部的超聲傳感器環、及安裝在機器人內部控制系統等。由于系統復雜，重量大，耦合強，控制難度大，易建強帶領學生們經常工作到深夜，進行不斷調試和修改，終于調試成功。

“不僅探討了該系統的體系結構，提出了基于單目視覺的定位算法，而且提出了移動機器人和機械手協調運動規劃與控制算法，提出了基于多傳感器信息融合的導航算法，可以使移動機械手在更短的時間內，以更優的位姿，完成更大范圍內的操作任務?！?/p>

在衛星等貴重偏心載荷在起吊、組裝過程中需要進行水平調節，以避免點點接觸、碰撞導致所裝卸載荷發生變形而遭到破壞。

“由于這些載荷體積大質量高，傳統的人工調節方式不但費時、精度差，而且容易造成載荷擺動不停，導致難以定位，危險性很大，生產效率非常低下。”國內外許多科研機構對此也非常重視。為此，易建強帶領團隊研發了具有載荷對界面自動水平調節功能的四繩索引水平調節機器人實驗樣機。

“這是一套集傾角傳感器、拉力傳感器、電機與驅動單元、計算機等于一體的復雜控制系統。從設計，到加工，到選型，到安裝，到調試，每一步都經過反復討論和調整?！?/p>

而設計能同時實現水平調節和繩索受力均衡的控制算法的任務則尤為艱巨，他們經常是通宵達旦，嘗試和設計不同算法，最終提出了有效的智能控制算法。

“它不僅可以單獨使用，也可以與起重設備一起使用，既可以實現載荷的運輸，又能夠使載荷對接面在裝卸過程中保持水平，實現載荷的平穩提升和安全組裝?！?/p>

從數年前開始，易建強將研究重心轉移到復雜條件下無人機控制研究，帶領課題組提出了一系列智能控制方法和自適應魯棒控制方法。即使存在測量噪聲，也可實現強耦合、強不確定性、強非線性的無人機的可靠飛行。目前正在爭取相關成果的產業化。

回國工作以來，易建強曾擔任中國科學院研究生院兼職教授、中國科技大學兼職博士生導師、桂林電子科技大學客座教授，現在是中國科學院大學人工智能技術學院講課教授和北京理工大學智能機器人與系統高精尖創新中心兼職教授。

曾擔任國際刊物《IEEE Computational Intelligence Magazine》和《Information：An International Interdisciplinary Journal》的編委，現在擔任《Journal of Advanced Computational Intelligence and IntelligentInformatlc s》、《International Journal of Innovative Computing，Information and Control》、《控制與決策》、《電機與控制學報》、《智能技術學報》、《中國自動化學會通訊》等國內期刊的編委

到2017年底，易建強已聯合出版專著3部，發表專著章節3篇，在國際期刊上發表論文約100篇，在國際會議上發表論文230余篇，在國內期刊上發表論文100余篇。獲授權的國家發明專利40余項，已登記軟件著作權30余項。他于2000年底入選中國科學院百人計劃，到2017年年底，他培養出博士后2名、博士畢業生近40名、碩士畢業生10名。

作為機器人領域的專家，易建強對我國機器人產業充滿信心。他說，自2013年起，中國成為全球第一大工業機器人應用市場。無論是工業機器人、服務機器人還是特種機器人的發展，在中國都出現了可喜的勢頭。中國從事機器人行業的企業數量近年呈現爆發式增長。目前中國形成了一支比較完整的、從事機器人研發和應用的隊伍，也形成了一條比較完整的機器人產業鏈。

“在‘中國制造2025及‘工業4.0的大潮之下，目前我國機器人產業迎來高速增長期。但我國制造機器人的材料工藝、基礎元件、高精尖的傳感器件等，與國外相比還存在較大的差距。在機器人行業，中國也缺乏具有國際競爭力的龍頭企業。目前中國的機器人企業存在小、散、弱的問題?！钡嘈旁趧撔买寗影l展戰略、“中國制造2025”等重大政策的驅動下，憑借巨大的市場優勢和完整的人才隊伍，通過十到二十年的努力，中國有望在世界機器人領域占據重要位置。

參政議政見成效

回國后，易建強加入了中國致公黨。先后任中國致公黨的中科院海淀支部主委、北京中科院委員會主委、海淀區第三屆委員會委員、北京市委留學人員聯絡工作委員會委員、北京市第八屆和第九屆委員會委員及第十四屆中央委員會科技委員會委員等。從2013年2月開始擔任中國人民政治協商會議第十二屆全國委員會委員以來，他提出了《科研人員參加國際學術會議、開展國際學術交流的費用不應視作“三公經費”》《關于在大城市科委設立科研成果信息交流平臺的建議》《重啟國家實驗室建設應首先解決的幾個問題》《關于京津冀地區霧霾演化過程的動態遷移圖表示方法》《關于在中小學德育課程中增加法律知識的建議》《關于中央電視臺開設交通專用電視頻道的建議》《關于持之以恒地加強交通執法力度的建議》等提案。

作為留學歸國人員，他十分重視對海外人才的引進，說：“海外高層次人才引進計劃實施多年，發生過若干次學歷造假事件，不僅嚴重影響這一計劃的聲譽，也打擊人才的參與熱情。”提出了《關于海外高層次人才引進計劃的評審程序改進建議》《關于對外專千人計劃引進與執行過程的一點建議》。

在擔任北京市海淀區第九屆和第十屆政協委員期間，他也提出了《關于設立健康市民獎的建議》《關于設立模范行車市民獎的建議》《關于在海淀區全面推進中小學教育資源均衡化的建議》《一種兼顧緩解交通擁堵和保護車主利益的單雙號限行的方案》《關于在科委設立科研成果信息交換角的建議》《關于在成府路的東升鄉路口至王莊路南口建立空中走廊的建議》《關于加強對志新路與志新東路的丁字路口早高峰期間交通管理的建議》等提案。這些提案都受到好評并取得較好的效果。

2018年初，易建強連任全國政協委員。剛剛召開的全國兩會上，他又帶來了《關于完善國家科技重點研發計劃的建議》《關于改進科技成果轉化手續的建議》《關于國家保障自然保護地基本保護管理經費的提案》《關于在機場、高鐵站開辟網約車通道的建議》等諸多提案。

易建強2010年被致公黨北京市委員會評為優秀干部，2015年被致公黨北京市委員會評為優秀黨員，：fi4件提案先后被評為致公黨中央參政議政優秀成果，還有4件提案先后被評為致公黨北京市委員會優秀社情民意信息，先后被政協海淀區委員會評為優秀提案先進個人和優秀提案人。“作為一名民主黨派成員，作為全國政協委員，我將繼續發揮自身專業優勢，積極參政履職，通過深入的調查研究，建善言、獻良策。不忘初心，牢記使命，在新的長征路上砥礪前行，為中華民族偉大復興匯聚更多智慧與力量，為實現中華民族偉大復興的中國夢作出新的更大貢獻！”

責任編輯 華南