【正文】 管頭部拉力過于集中而造成對水管的損壞。a) 傳遞消防水管部件裝配圖 b）傳遞消防水管部件裝配體爆炸視圖 圖43 傳遞消防水管部件結(jié)構(gòu) 控制系統(tǒng)部件開發(fā)與設(shè)計履帶吸盤式爬壁機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器人上的信號接收器，它的作用分別是用于地面操作人員對機器人的操控和接收操控信號并將相應(yīng)的命令轉(zhuǎn)化為控制信號傳給動作控制系統(tǒng)。動作控制系統(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)傳給的控制信號完成相應(yīng)的動作。本課題對控制系統(tǒng)部分沒有做較為詳細(xì)的設(shè)計，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作控制系統(tǒng)及信號接收器，b）所示為地面遙控信號發(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器人的幾個附屬部件的結(jié)構(gòu)與功能。背倉是傳遞救援物質(zhì)的結(jié)構(gòu)部件，要求取放物品方便，儲物量盡量大，在這些要求下進行了背倉機構(gòu)的設(shè)計。電動式清潔壁面組件能夠隨爬壁機器人進行壁面的清潔，而且具有清潔面積大，工作可靠等優(yōu)點。攜帶消防水管部件隨結(jié)構(gòu)簡單能夠可靠的傳遞消防水管，并能形成對消防水管的保護，減少消防水管上升時的損害。 爬壁機器人的控制系統(tǒng)由遙控控制系統(tǒng)和動作控制系統(tǒng)組成，本章中對兩類控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成進行了簡單的敘述，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，在越障、壁面適應(yīng)性等方面具有突出的優(yōu)點?，F(xiàn)有爬壁機器人結(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，如能將現(xiàn)有結(jié)構(gòu)原理的優(yōu)點進行適當(dāng)?shù)娜诤蟽r值改革突破必將大大推動爬壁機器人的發(fā)展。本文對履帶吸盤式爬壁機人的研究與開發(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啟發(fā)引導(dǎo)相關(guān)設(shè)計人員注重將現(xiàn)有爬壁機器人結(jié)構(gòu)原理相互融合并在此基礎(chǔ)上對其進行推陳出新具有重要的作用。同時，履帶吸盤式的結(jié)構(gòu)原理也有缺點，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，為了進一步滿足市場對爬壁機器人的要求，應(yīng)當(dāng)對現(xiàn)有理論做進行更加深入地研究，完善現(xiàn)有設(shè)計。如果將履帶吸盤式爬壁機器人的結(jié)構(gòu)原理加以完善克服現(xiàn)有的一些缺點與不足，該結(jié)構(gòu)原理必將在爬壁機器人設(shè)計開發(fā)上得到廣泛的應(yīng)用。從本文的研究結(jié)果可以看出，爬壁機器人在工業(yè)、民生、國防等眾多領(lǐng)域有著極為重要而積極的作用。但是，相對于日本、德國等一些發(fā)達(dá)國家而言，我們國家在這些領(lǐng)域的成果還不凸出，因此需要我們進一步努力研究與實踐，在該領(lǐng)域取得更大的成就。我國的爬壁機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，我國的爬壁機器人行業(yè)必將會迎來更加燦爛輝煌的明天。41參考文獻參考文獻[1]肖 立，佟仕忠，丁啟敏，吳俊生. 爬壁機器人的現(xiàn)狀與發(fā)展. 機器人，2004年11月：81～83 [2]孟憲超，王祖溫，包鋼，S K TSO，邵浩. 一種多吸盤爬壁機器人原型的研制. 機械設(shè)計，2003年8月，20（8）：62~63[3] 仝建剛，馬培蓀，陳俊梅. ，1999年7月，33（7）： 2~3[4] 于今，閆軍濤，饒冀. 一種新型多吸盤壁面清洗機器人模型研究. 液壓與氣動，2007年，2（3）：26~29[5] 錢志源，付莊，劉仁強，趙言正. 玻璃幕墻清洗機器人壁面適應(yīng)能力分析. 上海交通大學(xué)學(xué)報，2006年7月，40（7）：13~17[6] 何雪明，丁毅，朱明波. 真空吸附式爬壁機器人設(shè)計. 西北輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報，1997年12月：18~23 [7]機械設(shè)計手冊編委會. 機械設(shè)計手冊. 北京：國防工業(yè)出版社，2007年9月. 24214~24215~24440 [8]楊黎明，黃凱，李恩至，陳仕賢. 機械零件設(shè)計手冊. 修訂版，北京：國防工業(yè)出版社，2009年8月. 156~179 [9]藺海榮，馮維民，虞松. 材料力學(xué). 北京：國防工業(yè)出版社，2001年10月.61~69[10]邱懷宣，郭可謙，吳宗澤，湯紹模. 機械設(shè)計. 第四版，北京：高等教育出版社，2007年5月. 100~122[11] 張俊強，張華，萬偉民. 履帶式爬壁機器人磁吸附單元的磁場及運動分析. 機器人， 2006年3月，28（2）：14~18[12] 王孝華. 氣動元件及系統(tǒng)的使用與維修. 北京：機械工業(yè)出版社，1996年3 月. 260~276[13] 李維榮. 標(biāo)準(zhǔn)緊固件實用手冊. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社. 2006年8月. 423~527[14]甘永立. 幾何量公差與檢測. 第七版，上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，~208[15]全國電氣文件編制和圖形符號標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會秘書處. 技術(shù)制圖與機械制圖標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定匯編. 北京：中國電力出版社，~27，236~280[16]王鳳岐，張連洪，邵宏宇. 現(xiàn)代設(shè)計方法. 天津：天津大學(xué)出版社，2007年1月. 17~31，45~55[17]馮維明，劉廣榮，李文娟，虞松. 理論力學(xué). 北京：國防工業(yè)出版社，2006年5月. 52~67[18] 嚴(yán)烈. 中文AutoCAD2004機械工程繪圖案例經(jīng)典. 北京：冶金工業(yè)出版社，2004年1月. 446~483[19]黃珊秋. 機械設(shè)計課程設(shè)計. 北京：機械工業(yè)出版社，2006年8月. 110~11143注釋注釋① 力偶：力偶（couple），大小相等、方向相反、作用線不在同一直線上的一對力。力偶對物體產(chǎn)生轉(zhuǎn)動效應(yīng)。一力偶可用與其作用面平行、力偶矩相等的另一力偶代替，而不改變其對剛體的轉(zhuǎn)動效應(yīng)。（解釋來自：百度百科） 圖注釋1 一對力偶示意圖（圖片來自百度網(wǎng)）②真空發(fā)生器：真空發(fā)生器就是利用正壓氣源產(chǎn)生負(fù)壓的一種新型，高效，清潔，經(jīng)濟，小型的真空元器件，這使得在有壓縮空氣的地方，或在一個氣動系統(tǒng)中同時需要正負(fù)壓的地方獲得負(fù)壓變得十分容易和方便，真空發(fā)生器的傳統(tǒng)用途是吸盤配合進行各種物搬運。（解釋來自：百度百科）圖 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文中曲線的實驗來源文獻[1]：圖注釋3是進行安全測試的裝置，這個試驗裝置中，總共用了4 對與Cleanbot IV 同樣規(guī)格的吸盤，吸盤產(chǎn)生的吸力克服重力對試驗裝置的影響，試驗中，負(fù)載會逐漸增加，當(dāng)負(fù)載大到一定程度，試驗裝置會從玻璃上滑下，說明已經(jīng)超過最大安全負(fù)載。在試驗中發(fā)現(xiàn),安全負(fù)載會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[1]） （圖片來自文獻[2]）45謝辭謝辭47能量物料信號模型：應(yīng)用于TRIZ理論的工程設(shè)計黑箱模型的改進譯文與原文漢語譯文能量物料信號模型：應(yīng)用于TRIZ理論的工程設(shè)計黑箱模型的改進Madara Ogot（美國賓夕法尼亞州州立大學(xué)，工程設(shè)計綱要及機械與核工程系，大學(xué)園，PA 16802,，美國 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)計方法以及例證如何改進已為工程設(shè)計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)場建模（原方法）的替代品，而是被吸收入工程設(shè)計家族現(xiàn)有的知識中。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例達(dá)到了這種奇妙的功效。關(guān)鍵詞：問題表達(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，這種陳述也會在將文章中討論的經(jīng)典的TRIZ理論與個人特定的學(xué)科銜接時產(chǎn)生困難，從而阻礙TRIZ原理的廣泛運用。盡管TRIZ有如此強大的用途，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)計方面得到廣泛的運用。這篇文章通過將已為工程設(shè)計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TRIZ在工程設(shè)計領(lǐng)域運用的道路。該目的的實現(xiàn)是通過將黑箱建模技術(shù)這一廣泛運用于工程設(shè)計問題描述和分析的方法進行改進以使其能夠應(yīng)用于TRIZ。新技術(shù)比如能量物料信號建模技術(shù)將不僅僅作為物質(zhì)場分析的替代品，還將具有以下不可或缺的特點：基于工程設(shè)計家族內(nèi)現(xiàn)存的知識，因此移除了阻礙TRIZ運用的障礙；同時適用于物質(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立的資源清單。在以下的文章中，將由兩個實例講述“能源物質(zhì)信號”模型的發(fā)展與應(yīng)用。另外，大多基于物質(zhì)場建模的標(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用。它最初是基于對蘇聯(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)個工具包括：（1）物理影響（2）進化原則（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市場機遇、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原理的運用，作用解和標(biāo)準(zhǔn)解。構(gòu)造與加工的設(shè)計融合有賴于環(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，該原理運用了先前發(fā)明家濃縮的知識精華。它提供了一些措施，這些措施可以消除設(shè)計團隊傾向于普通、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，一個設(shè)計團隊運用TRIZ原理將一個具體的設(shè)計問題轉(zhuǎn)化為一個一般的TRIZ設(shè)計問題。后者則是基于對大量不同的工程領(lǐng)域問題的分析、歸類。該一般的TRIZ設(shè)計問題指向相應(yīng)的一般TRIZ設(shè)計方案，設(shè)計團隊可以從這些設(shè)計方案中獲得解決他們具體設(shè)計問題的方法。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)計問題，從而形成突破性的解決方案。如何將解決實際問題與創(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)。但是成功與有價值的創(chuàng)新應(yīng)該是在數(shù)字技術(shù)環(huán)境下的進行。擁有這類數(shù)字技術(shù)環(huán)境的企業(yè)需要一個TRIZ應(yīng)用的程序模型和應(yīng)用TRIZ的良好思維模式，對于正在成長與開創(chuàng)中的中國的企業(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，然后對新的概念模型發(fā)展?fàn)顟B(tài)做出評估。如果有一個或兩個概念被接受與認(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個工程參量和一個矛盾解決矩陣中，我們可以由實際問題依據(jù)40個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個獨立的原理可用于解決物理沖突，它們的選擇要根據(jù)空間、時間、環(huán)境以及部分與整體關(guān)系來進行。TRIZ理論中共有75個標(biāo)準(zhǔn)解，根據(jù)問題解決方式的不同，它們被劃分成五個大類。TRIZ中一個關(guān)鍵的理論就是建模，將所有的實在的物體（包括可見的和不可見的）作為物質(zhì)，同時將能量源（包括機械的、化學(xué)的、原子能的、熱能的、聲學(xué)的等等）作為場。因此一個公式（被稱為物質(zhì)場）可以被定義為具有一個物質(zhì)S1，其被一個場F1作用，因而生成了第二個物質(zhì)S2。一個完整系統(tǒng)的物質(zhì)場可以用如下的符號表示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文獻中，對物質(zhì)場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其產(chǎn)生所需要的影響。那些不能同時具備三要素（功能載體、功能作用體和場）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，如果功能作用體對功能載體具有損害性的影響，這時直的場線將會被彎曲成波浪線以表示將會有損害發(fā)生。 注釋1：Altshul