文档介绍：基于TRIZ理论的攀爬机器人创新设计
大连理工大学机械工程与材料能源学部辽宁大连 116000
摘要:随着科学技术的进步,机器人在现代化国家工业生产和日常生活中,应用越来越广泛,运用现代设计理论指导各类机器人的研发逐渐受到重视。攀爬机器人主要应用于城市设施的清洗和维护,然而目前拥有的各类攀爬机器人在实际应用中出现了各种问题及应用的局限性,使得设计者必须采用现代的设计方法快速、高效地设计出新型攀爬类机器人,同时对于我国高新技术的创新与发展有着重要意义。
关键词:攀爬机器人:TRIZ理论;创新研究
根据对目前国内外所设计各种攀爬机器人分析可知,它们均有一个缺陷:它们在一根杆状物上爬行,迁移性攀爬的功能欠缺,而且任意角度或弯曲的杆状物的适应性也较差,鉴于攀爬机器人的重要性和应用领域的广泛性,文中基于创新设计理论TRIZ设计了一种新型的攀爬机器人。该机器人能够很好地克服适应性差的缺点,而且迁移性攀爬功能较为突出。
1TRIZ理论矛盾分析方法
创造性解决问题方法(TRIZ)是前苏联伟大的发明家根里奇·阿奇舒勒先生总结创造的一套完整的发明创新理论与方法集成,是目前为止世界上最先进而实用的发明创新的方法学,被誉为解决发明问题的神奇点金术,在美日被称为超级发明术。TRIZ是从全世界200多万件高水平的发明专利中总结提炼的一整套解决发明难题的分析方法、分析工具、发明原理、解题模型、标准解法等系统工具与方法,完全改变了过去研发工作中靠千百次的反复试错,或靠专家的突发灵感而解决问题的方式。TRIZ提供给发明者一个清晰的发明创新路线图。根据国内外众多企业学习应用TRIZ的实践结果,一个掌握TRIZ理论的科技人员与未掌握TRIZ的科技人员比较,其发明创新能力将会提高6~10倍。由此可见,TRIZ理论在解决问题的过程中,将理想化与矛盾论有机地进行了结合,从而形成了一种强
有力的发明问题解决理论。TRIZ理论认为,发明问题的核心是解决矛盾,未克服矛盾的设计不是创新设计,设计中不断地发现并解决矛盾,是推动产品向理想化方向进化的动力,产品创新的标志是解决或移走设计中的矛盾,从而产生出新的具有竞争力的解。克服矛盾的重要途径之一就是使用TRIZ理论中的40条发明原理。这40个创新原理开启了一道发明问题解决的天窗,将发明从魔术推向科学,使原来认为不可能解决的问题可以获得突破性的解决。当前,40个发明原理已经从传统的工程领域扩展到微电子、医学、管理、文化教育等当今社会的各个领域,40个发明原理的广泛应用,产生了不计其数的专利发明。TRIZ解决问题的一般过程:概括地说,应用TRIZ的第一步是对给定的问题进行分析,如发现存在冲突,则应用“原理”去解决;如果问题明确,但不知道该怎么做,则应用“效应”去解决,在对设计结果进行评价后,如果发现新问题,则要求对问题继续分析,直到不出现新问题为止,最后是执行。2基于TRIZ理论的设计
文中所研究的对象是管道等攀爬机器人,根据国内外研究现状,攀爬方式选择范围较广,针对各种攀爬方式进行对比分析,如表1所示。
问题描述:现有的攀爬机器人对工作环境要求较高,机器人的迁移性较差,,现有的攀爬机器人对弯瞌的杆状物或者T型、L型的杆状物的攀爬效果较差,蠕行式机器