TRIZl理论1.doc

TRIZ理论及应用

---蓝莓采摘机器人心的体会

专业：机械设计
班级：机设1班
学号：090101010181
姓名：肖超

在本次专业前沿讲座中，我对TRIZ理论有了一定的了解。作为一名机械学院的学生，我应该努力提高自己的创新设计思想，而TRIZ理论很好的阐述了这些问题。
TRIZ是俄文”发明问题解决理论”的俄文简称。它建立了解决问题的通用模型，并指明探索方向，广泛应用于各个领域。它的一般过程如图：
….一般问题
一般解
工程问题
特定解
具体化
应用40条工程参数
应用39条工程参数

我通过查阅资料，对TRIZ理论的具体应用有了一定的了解。蓝莓，多年生落叶或常绿灌木或小灌木，果实蓝色，近圆形，单果质量0.5-2.5克，生长于黑龙江大兴安岭，小兴安岭等，了解蓝莓生物学特性是研究其采摘机器人的前提和依据。同样，对一个问题，我们必须对他有一定的了解；传统设计是如何解决这些问题的，这些事物有何特性，存在的矛盾与冲突。基于TRIZ理论的冲突可分为：物理冲突，管理冲突，技术冲突。应用TRIZ理论解决具体问题时的前后处理是十分关键的。首先对特定工程问题进行分析，确定该问题的技术冲突，并用问题所处领域的专业术语描述该冲突；进而应用39个通用工程参数将专业术语描述抽象成一般问题的描述，从而选择标准冲突描述参数；然后应用40条发明原理及冲突解决矩阵，得到问题的一般解；最后结合特定问题将一般解具体化，产生一个特定解。
蓝莓采摘机器人存在的技术冲突：要求很好的分辨出成熟果实 ，蓝莓生长有单个或成簇等情况，故要求机器人具有更广泛的适应性，柔性及可扩充性；采摘时机械手有足够的工作空间，以便能准确接近目标，这要求机械手的自由度多；蓝莓属于小浆果，果实易损坏。这些冲突在设计时要合理解决。
.
F

S1
S2

物质——场分析模型
F为机械作用场，物质S1为采摘机械手，S2为采摘对象蓝莓。由此模型可以清楚地看出：假设很好的采摘蓝莓的目的可以实现但同时也得到了有害的效应，使机械手的结构复杂，制造困难。
用TRIZ的39个通用工程参数将上述冲突抽象成一般问题的描述，得到希望改善的参数。用冲突解决矩阵得到可行的发明原理。通常对一个问题的解决原理不是唯一的，而所有的解决原理都只是表示了解决问题的可能方向，也不一定都是可行的，这需要我们结合实际情况选定可行的方案应用到设计系统中。如果被推荐的发明原理都不符合设计要求，则说明冲突的定义没有反映问题的本质，需要重新定义冲突并求解。
矩阵
13
27
31
32
33
35
36
39
13
+

35,40,
27,39
35
19
32,35
30
3530
34，2
2,35
22,26
23,35
40,3
27

+
35,2
40,26

27,17
40
13,35
8，24
13,35
1
1,35
29,38
31
35，40
27,39

32
11,13
1

33
32,35
30

35
35,30
14

36
2,22
17,19

39
35,3
22,39

蓝莓采摘机器人设计从仿生学角度出发，遵循选型原则，根据具体作业要求，应用‘分离’原理，将采摘的主要执行部分---机械手分为手臂和手腕两部分进行设计。在进行手臂和手腕的设计过程中，同时应用‘局部性质’原理，使手臂和手腕各部分结构标准化，模块化，便于更换和维修，降低成本和制作难度。在采摘时，采用数码摄影和图像识别技术，来识别成熟蓝莓果实的单个或成簇状态，然后将信息反馈，以便系统更好地控制机械手进行采摘。机械手如何躲避障碍物，准确并能够到达果实目标的位置，由机械手的自由度决定，至少应该有3个，一个上下移动，一个水平移动以及回转实现。腕部自由度主要是用来调整末端执行器在空间的姿态，为了使手部在空间能取得任意要求的状态，在理论上手腕关节应该有3个自由度，即绕3个坐标轴的球面副最为理想，但它无法实现单轴转动的驱动。因此应用TRIZ的分离原理，将球面副分解为采用3个转动副，即3个转动关节的运动链来替代。应用TRIZ的性能转换原理，设想这样的机构，是因为蓝莓生长在野外，不向人工种植那样具有特定的株距和行距，这种形式的机械手在工作的空间以及效率方面更加灵活，能够顺利进行采摘作业。
TRIZ的冲突解决原理及发明原理是产品创新的有效工具，为广大科技制作者提供了一把开启创新之门的钥匙。本例是它的一个具体应用。
在今天，随着经济全球化发展，企业面临的竞争越来越激烈，仅仅依靠技术来完善现有产品已经不能保证企业保持领导地位和创造新的市场。之后人们发明了TRIZ理论，在TRIZ中最简单的技术系统有两个元素以及两个元素间传递的能量组成。例如，技术系统‘汽车’和‘引擎’，‘换向装置’和‘刹车’等子系统。它的分析工具有：
A解决技术矛盾的矛盾矩阵：只有39个参数改进或劣化，每个问题可以描述为39个参数中的任意2个参数间的冲突，有40条创新原则用于解决这些矛盾。39个参数分别为改善参数和劣化参数作为一张表的行和列，由此组成了一个39*39矛盾矩阵，并为行列交叉点形成得每个矛盾提供了最常用的创新原则。
B物质场分析：它是TRIZ对与现有技术系统相关问题建立模型的L具。
C ARIZ 对于复杂的问题，由于没有明显的矛盾表现，不能直接依靠矛盾或物质场分析解决，必须对其分步分析并构建矛盾。它是为复杂问题提供简单的解决方法的逻辑结构化过程，是TRIZ的核心分析工具。
D 需求功能分析
总之，TRIZ理论的冲突解决理论及发明是产品创新的有效工具，为广大科技工作者提供了一把开启创新之门的金钥匙。我们应该在现实生活中时时刻刻思考，善于发现问题，并能够合理的应用所学的科学知识发明创造，同时我们也应该抽出一定的时间阅读科技论文，关注科技前沿，动态更新自己的知识，做到理论联系实际。