【正文】 控制系統(tǒng)部件開發(fā)與設(shè)計(jì)履帶吸盤式爬壁機(jī)器人采用地面遙控的操作方式，這就要求控制系統(tǒng)包括兩部分，即遙控控制系統(tǒng)和動(dòng)作控制系統(tǒng)。遙控控制系統(tǒng)包括地面遙控器和安裝于機(jī)器人上的信號(hào)接收器，它的作用分別是用于地面操作人員對(duì)機(jī)器人的操控和接收操控信號(hào)并將相應(yīng)的命令轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)傳給動(dòng)作控制系統(tǒng)。動(dòng)作控制系統(tǒng)由PLC，控制線路及其控制的執(zhí)行部件如電磁換向閥等組成，用以按照遙控控制系統(tǒng)傳給的控制信號(hào)完成相應(yīng)的動(dòng)作。本課題對(duì)控制系統(tǒng)部分沒有做較為詳細(xì)的設(shè)計(jì)，僅做了相應(yīng)零部件的三維造型。如圖44 a）所示為安裝于燕尾槽上的動(dòng)作控制系統(tǒng)及信號(hào)接收器，b）所示為地面遙控信號(hào)發(fā)射器裝配體。a)控制系統(tǒng)部件 b）地面遙控器 圖44 控制系統(tǒng)零部件 本章小結(jié) 本章介紹了履帶吸盤式爬壁機(jī)器人的幾個(gè)附屬部件的結(jié)構(gòu)與功能。背倉(cāng)是傳遞救援物質(zhì)的結(jié)構(gòu)部件，要求取放物品方便，儲(chǔ)物量盡量大，在這些要求下進(jìn)行了背倉(cāng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。電動(dòng)式清潔壁面組件能夠隨爬壁機(jī)器人進(jìn)行壁面的清潔，而且具有清潔面積大，工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。攜帶消防水管部件隨結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單能夠可靠的傳遞消防水管，并能形成對(duì)消防水管的保護(hù)，減少消防水管上升時(shí)的損害。 爬壁機(jī)器人的控制系統(tǒng)由遙控控制系統(tǒng)和動(dòng)作控制系統(tǒng)組成，本章中對(duì)兩類控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成進(jìn)行了簡(jiǎn)單的敘述，側(cè)重于功能的定義與分39第5 章 結(jié)論與展望第5章 結(jié)論與展望履帶吸盤式爬壁機(jī)器人融合了真空吸盤吸附方式和履帶式行走方式的優(yōu)點(diǎn)，在越障、壁面適應(yīng)性等方面具有突出的優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)有爬壁機(jī)器人結(jié)構(gòu)具有較多不完善之處，但也各有其較為突出的優(yōu)點(diǎn)，如能將現(xiàn)有結(jié)構(gòu)原理的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜诤蟽r(jià)值改革突破必將大大推動(dòng)爬壁機(jī)器人的發(fā)展。本文對(duì)履帶吸盤式爬壁機(jī)人的研究與開發(fā)正是本著這樣的宗旨，因此本結(jié)構(gòu)原理的研究與探討嘗試對(duì)啟發(fā)引導(dǎo)相關(guān)設(shè)計(jì)人員注重將現(xiàn)有爬壁機(jī)器人結(jié)構(gòu)原理相互融合并在此基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行推陳出新具有重要的作用。同時(shí)，履帶吸盤式的結(jié)構(gòu)原理也有缺點(diǎn)，例如轉(zhuǎn)向能力差、吸盤吸附性能不夠穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等。因此，為了進(jìn)一步滿足市場(chǎng)對(duì)爬壁機(jī)器人的要求，應(yīng)當(dāng)對(duì)現(xiàn)有理論做進(jìn)行更加深入地研究，完善現(xiàn)有設(shè)計(jì)。如果將履帶吸盤式爬壁機(jī)器人的結(jié)構(gòu)原理加以完善克服現(xiàn)有的一些缺點(diǎn)與不足，該結(jié)構(gòu)原理必將在爬壁機(jī)器人設(shè)計(jì)開發(fā)上得到廣泛的應(yīng)用。從本文的研究結(jié)果可以看出，爬壁機(jī)器人在工業(yè)、民生、國(guó)防等眾多領(lǐng)域有著極為重要而積極的作用。但是，相對(duì)于日本、德國(guó)等一些發(fā)達(dá)國(guó)家而言，我們國(guó)家在這些領(lǐng)域的成果還不凸出，因此需要我們進(jìn)一步努力研究與實(shí)踐，在該領(lǐng)域取得更大的成就。我國(guó)的爬壁機(jī)器人研究起步較晚但成果還是比較突出，因此我相信在相關(guān)研究人員的共同努力下，我國(guó)的爬壁機(jī)器人行業(yè)必將會(huì)迎來更加燦爛輝煌的明天。41參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[1]肖 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注釋2真空發(fā)生器結(jié)構(gòu)原理圖（圖片來自百度網(wǎng)）③文中曲線的實(shí)驗(yàn)來源文獻(xiàn)[1]：圖注釋3是進(jìn)行安全測(cè)試的裝置，這個(gè)試驗(yàn)裝置中，總共用了4 對(duì)與Cleanbot IV 同樣規(guī)格的吸盤，吸盤產(chǎn)生的吸力克服重力對(duì)試驗(yàn)裝置的影響，試驗(yàn)中，負(fù)載會(huì)逐漸增加，當(dāng)負(fù)載大到一定程度，試驗(yàn)裝置會(huì)從玻璃上滑下，說明已經(jīng)超過最大安全負(fù)載。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),安全負(fù)載會(huì)隨著吸盤真空度的增加而增加，但是并不是線性增加的。圖注釋4表示了吸力和安全負(fù)載之間的關(guān)系。圖注釋3 安全測(cè)試的裝置 注釋4吸力和安全負(fù)載之間的關(guān)系 （圖片來自文獻(xiàn)[1]） （圖片來自文獻(xiàn)[2]）45謝辭謝辭47能量物料信號(hào)模型：應(yīng)用于TRIZ理論的工程設(shè)計(jì)黑箱模型的改進(jìn)譯文與原文漢語譯文能量物料信號(hào)模型：應(yīng)用于TRIZ理論的工程設(shè)計(jì)黑箱模型的改進(jìn)Madara Ogot（美國(guó)賓夕法尼亞州州立大學(xué)，工程設(shè)計(jì)綱要及機(jī)械與核工程系，大學(xué)園，PA 16802,，美國(guó) madaraogot@）摘要：“發(fā)明問題的解決理論”（TRIZ）被廣泛地認(rèn)為是一種適用于多學(xué)科領(lǐng)域的有效的系統(tǒng)的創(chuàng)新方法。本論文更加關(guān)注于工程設(shè)計(jì)方法以及例證如何改進(jìn)已為工程設(shè)計(jì)人員熟知的建模方法以應(yīng)用于TRIZ原理。例如，黑箱建模技術(shù)，一種在工程設(shè)計(jì)中較為普遍的問題表達(dá)分析方法，被修改以應(yīng)用于TRIZ原理。新技術(shù)比如能量、物料、系統(tǒng)建模將不僅僅作為物質(zhì)場(chǎng)建模（原方法）的替代品，而是被吸收入工程設(shè)計(jì)家族現(xiàn)有的知識(shí)中。因此，它移除了通向更加廣闊的TRIZ應(yīng)用的障礙而不需要設(shè)計(jì)者學(xué)習(xí)新的本質(zhì)不同的建模方法；本論文通過許多的實(shí)例達(dá)到了這種奇妙的功效。關(guān)鍵詞：?jiǎn)栴}表達(dá)；問題分析；TRIZ標(biāo)準(zhǔn)解決方案正文：TRIZ原理以其原理和方法收集的一般性被稱作可交叉運(yùn)用于多學(xué)科的方法。為了獲得更多的讀者，大多數(shù)的TRIZ文章均使用已為TRIZ協(xié)會(huì)開發(fā)了很多年的普通建模方法和術(shù)語。然而，這種陳述也會(huì)在將文章中討論的經(jīng)典的TRIZ理論與個(gè)人特定的學(xué)科銜接時(shí)產(chǎn)生困難，從而阻礙TRIZ原理的廣泛運(yùn)用。盡管TRIZ有如此強(qiáng)大的用途，但是無論是在工業(yè)上還是學(xué)術(shù)上它都沒有在工程設(shè)計(jì)方面得到廣泛的運(yùn)用。這篇文章通過將已為工程設(shè)計(jì)人員熟知的建模技術(shù)配合或合并于TRIZ的方法探索出了增強(qiáng)TRIZ在工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域運(yùn)用的道路。該目的的實(shí)現(xiàn)是通過將黑箱建模技術(shù)這一廣泛運(yùn)用于工程設(shè)計(jì)問題描述和分析的方法進(jìn)行改進(jìn)以使其能夠應(yīng)用于TRIZ。新技術(shù)比如能量物料信號(hào)建模技術(shù)將不僅僅作為物質(zhì)場(chǎng)分析的替代品，還將具有以下不可或缺的特點(diǎn)：基于工程設(shè)計(jì)家族內(nèi)現(xiàn)存的知識(shí)，因此移除了阻礙TRIZ運(yùn)用的障礙；同時(shí)適用于物質(zhì)和技術(shù)矛盾系統(tǒng)；固有地展現(xiàn)模型系統(tǒng)內(nèi)部事態(tài)發(fā)展；包括同一模型的多種狀況；在整個(gè)系統(tǒng)中甄選出真正需要解決的問題；包括系統(tǒng)中所有可用來獲取最終結(jié)果的資源，因此不再需要生成一張獨(dú)立的資源清單。在以下的文章中，將由兩個(gè)實(shí)例講述“能源物質(zhì)信號(hào)”模型的發(fā)展與應(yīng)用。另外，大多基于物質(zhì)場(chǎng)建模的標(biāo)準(zhǔn)解決方案也將被修改以合并于新的建模方法。TRIZ是俄文中“發(fā)明問題的解決理論”的字頭，最早由以Genrich Altshuller為首的原蘇聯(lián)科研人員開始研究，現(xiàn)已被全世界所推廣運(yùn)用。它最初是基于對(duì)蘇聯(lián)60、70年代早期成千上萬專利的分析。這些最初的分析從眾多專利中提取出了眾多的解決模式，這些解決模式可以被成功地用來解決新問題。這些解決模式最后被綜合成數(shù)個(gè)工具包括：（1）物理影響（2）進(jìn)化原則（3）標(biāo)準(zhǔn)解法（4）技術(shù)矛盾和矛盾矩陣，以及（5）物理矛盾和分離原理所謂解決問題的環(huán)境是指數(shù)字式技術(shù)在企業(yè)內(nèi)部及市場(chǎng)上中應(yīng)用。而核心是基于TRIZ的用于產(chǎn)品開發(fā)的程序模型。支持的該核心數(shù)字技術(shù)是CAI系統(tǒng)。核心創(chuàng)業(yè)的開拓與突破是一個(gè)市場(chǎng)機(jī)遇、模式、路線和路線上的企業(yè)的技術(shù)狀態(tài)和企業(yè)的包容能力相融合的過程。創(chuàng)新思維的開發(fā)依賴于TRIZ原理的運(yùn)用，作用解和標(biāo)準(zhǔn)解。構(gòu)造與加工的設(shè)計(jì)融合有賴于環(huán)境的支持。若有沖突，就要應(yīng)用到TRIZ原理來解決。TRIZ被認(rèn)為是一種可以產(chǎn)生解決問題良好方法的原理，該原理運(yùn)用了先前發(fā)明家濃縮的知識(shí)精華。它提供了一些措施，這些措施可以消除設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)傾向于普通、舒適的解決方案的“心理慣性”即使存是在存在更好、非傳統(tǒng)的解決方案的情況下。從圖1可以看出，一個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)運(yùn)用TRIZ原理將一個(gè)具體的設(shè)計(jì)問題轉(zhuǎn)化為一個(gè)一般的TRIZ設(shè)計(jì)問題。后者則是基于對(duì)大量不同的工程領(lǐng)域問題的分析、歸類。該一般的TRIZ設(shè)計(jì)問題指向相應(yīng)的一般TRIZ設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以從這些設(shè)計(jì)方案中獲得解決他們具體設(shè)計(jì)問題的方法。因此，TRIZ的力量就在于它與生俱來的本領(lǐng)能夠從不同的、表面上毫不相干的領(lǐng)域獲取解決方案用來解決特定的設(shè)計(jì)問題，從而形成突破性的解決方案。如何將解決實(shí)際問題與創(chuàng)新結(jié)合起來呢？創(chuàng)新的核心是找到困難與矛盾所在，諸如解決沖突問題和尋求快速解決的辦法。TRIZ不僅僅是一種有關(guān)于創(chuàng)新的有益技術(shù)，還涉及CAI軟件系統(tǒng)的開發(fā)。但是成功與有價(jià)值的創(chuàng)新應(yīng)該是在數(shù)字技術(shù)環(huán)境下的進(jìn)行。擁有這類數(shù)字技術(shù)環(huán)境的企業(yè)需要一個(gè)TRIZ應(yīng)用的程序模型和應(yīng)用TRIZ的良好思維模式，對(duì)于正在成長(zhǎng)與開創(chuàng)中的中國(guó)的企業(yè)更應(yīng)當(dāng)是如此。發(fā)明的原理、標(biāo)準(zhǔn)解和作用解這些TRIZ原理的基本工具在這些情形下非常有用和有效的。正如圖8所示，首先分析問題，尋找解決問題的新思路，然后做出有效甚至正確的決策。若沖突矛盾確實(shí)存在，我們就可以選擇這些問題解決原理或者標(biāo)準(zhǔn)解去解決沖突、尋求答案。如果不存在沖突，應(yīng)選擇作用解去解決沖突，然后對(duì)新的概念模型發(fā)展?fàn)顟B(tài)做出評(píng)估。如果有一個(gè)或兩個(gè)概念被接受與認(rèn)可，它們就可以被融入到接下來的設(shè)計(jì)與制造環(huán)節(jié)中去；如果概念沒有被接受或認(rèn)可，就只能再次返回到創(chuàng)新評(píng)估階段去尋找新的解決方法。兩種發(fā)明原理可以用來解決技術(shù)矛盾和物理矛盾。在39個(gè)工程參量和一個(gè)矛盾解決矩陣中，我們可以由實(shí)際問題依據(jù)40個(gè)原理選其中有用部分，選擇的前提是這些參量和要解決的矛盾有關(guān)連的。4個(gè)獨(dú)立的原理可用于解決物理沖突，它們的選擇要根據(jù)空間、時(shí)間、環(huán)境以及部分與整體關(guān)系來進(jìn)行。TRIZ理論中共有75個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解，根據(jù)問題解決方式的不同，它們被劃分成五個(gè)大類。TRIZ中一個(gè)關(guān)鍵的理論就是建模，將所有的實(shí)在的物體（包括可見的和不可見的）作為物質(zhì)，同時(shí)將能量源（包括機(jī)械的、化學(xué)的、原子能的、熱能的、聲學(xué)的等等）作為場(chǎng)。因此一個(gè)公式（被稱為物質(zhì)場(chǎng)）可以被定義為具有一個(gè)物質(zhì)S1，其被一個(gè)場(chǎng)F1作用，因而生成了第二個(gè)物質(zhì)S2。一個(gè)完整系統(tǒng)的物質(zhì)場(chǎng)可以用如下的符號(hào)表示F 1?? S2 S1 (1)由公式可以看出，由物質(zhì)S1到物質(zhì)S2經(jīng)過了場(chǎng)F1正的或稱為需要的影響作用。值得注意的是在眾多的TRIZ文獻(xiàn)中，對(duì)物質(zhì)場(chǎng)的圖表描述有很大的不同。方程式（1）僅僅是給出了一種可能的表達(dá)形式。參數(shù)S1 、S2也常常被稱為功能載體、功能作用體，功能作用體分別地作用于功能載體以對(duì)其產(chǎn)生所需要的影響。那些不能同時(shí)具備三要素（功能載體、功能作用體和場(chǎng)）的模型是不完整的，而通過加入所缺少的要素系統(tǒng)中所出現(xiàn)的問題就可能得以解決。另外，如果功能作用體對(duì)功能載體具有損害性的影響，這時(shí)直的場(chǎng)線將會(huì)被彎曲成波浪線以表示將會(huì)有損害發(fā)生。 注釋1：Altshuller39。s等人的主要工作是研究機(jī)械類導(dǎo)向型的專利，近年來許許多多的研究人員開始研究世界范圍內(nèi)涉及各個(gè)領(lǐng)域的專利同時(shí)不斷更新TRIZ工具。 Royzen在1999年提議使用功能載體功能作用體作用功效（簡(jiǎn)稱TOP）這一SFA