【正文】 Royzen在1999年提議使用功能載體功能作用體作用功效（簡(jiǎn)稱(chēng)TOP）這一SFA的變量。 注釋1：Altshuller39。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(guò)加入所缺少的要素系統(tǒng)中所出現(xiàn)的問(wèn)題就可能得以解決。方程式（1）僅僅是給出了一種可能的表達(dá)形式。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(guò)了場(chǎng)F1正的或稱(chēng)為需要的影響作用。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(jiàn)的和不可見(jiàn)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)。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(lái)進(jìn)行。兩種發(fā)明原理可以用來(lái)解決技術(shù)矛盾和物理矛盾。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。正如圖8所示，首先分析問(wèn)題，尋找解決問(wèn)題的新思路，然后做出有效甚至正確的決策。擁有這類(lèi)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(kāi)創(chuàng)中的中國(guó)的企業(yè)更應(yīng)當(dāng)是如此。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(kāi)發(fā)。因此，TRIZ的力量就在于它與生俱來(lái)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(lái)解決特定的設(shè)計(jì)問(wèn)題，從而形成突破性的解決方案。后者則是基于對(duì)大量不同的工程領(lǐng)域問(wèn)題的分析、歸類(lèi)。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。若有沖突，就要應(yīng)用到TRIZ原理來(lái)解決。創(chuàng)新思維的開(kāi)發(fā)依賴(lài)于TRIZ原理的運(yùn)用，作用解和標(biāo)準(zhǔn)解。支持的該核心數(shù)字技術(shù)是CAI系統(tǒng)。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(wèn)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。它最初是基于對(duì)蘇聯(lián)60、70年代早期成千上萬(wàn)專(zhuān)利的分析。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。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(wèn)題；包括系統(tǒng)中所有可用來(lái)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。這篇文章通過(guò)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。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。關(guān)鍵詞：?jiǎn)栴}表達(dá)；問(wèn)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(chēng)作可交叉運(yùn)用于多學(xué)科的方法。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。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。圖注釋4表示了吸力和安全負(fù)載之間的關(guān)系。（解釋來(lái)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(lái)自百度網(wǎng)）③文中曲線的實(shí)驗(yàn)來(lái)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(pán)，吸盤(pán)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(shuō)明已經(jīng)超過(guò)最大安全負(fù)載。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(duì)剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)。41參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[1]肖 立，佟仕忠，丁啟敏，吳俊生. 爬壁機(jī)器人的現(xiàn)狀與發(fā)展. 機(jī)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(pán)爬壁機(jī)器人原型的研制. 機(jī)械設(shè)計(jì)，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(pán)壁面清洗機(jī)器人模型研究. 液壓與氣動(dòng)，2007年，2（3）：26~29[5] 錢(qián)志源，付莊，劉仁強(qiáng)，趙言正. 玻璃幕墻清洗機(jī)器人壁面適應(yīng)能力分析. 上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，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(jī)器人設(shè)計(jì). 西北輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，1997年12月：18~23 [7]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì). 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京：國(guó)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. 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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(duì)力。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。如果將履帶吸盤(pán)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(kāi)發(fā)上得到廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，履帶吸盤(pán)式的結(jié)構(gòu)原理也有缺點(diǎn)，例如轉(zhuǎn)向能力差、吸盤(pán)吸附性能不夠穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等?，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。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。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)。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。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。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(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)履帶吸盤(pán)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)。如圖43 a）所示為傳遞消防水管部件的裝配圖，b）為相應(yīng)的爆炸視圖。 a）壁面清潔部件三維裝配圖 b）壁面清潔部件爆炸視圖 圖42 壁面清潔部件結(jié)構(gòu) 傳遞消防水管部件開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)當(dāng)高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)，安全通道用于建筑內(nèi)人員疏散，消防水管可直接由爬壁機(jī)器人沿壁面垂直送到發(fā)生火災(zāi)的樓層，交由消防人員或被困群眾滅火。閉合控制開(kāi)關(guān)，清潔頭旋轉(zhuǎn)，機(jī)器人在壁面上移動(dòng)時(shí)即可完成對(duì)壁面的清潔工作。 a）背倉(cāng)裝配體 b）可轉(zhuǎn)位鎖柱組件 圖41 背倉(cāng)結(jié)構(gòu) 清潔壁面部件開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)壁面清潔系統(tǒng)部件是與爬壁機(jī)器人相配合用于壁面清潔的機(jī)器人附件。為了方面取放物，背倉(cāng)的蓋做成滑蓋形式，旋開(kāi)鎖桿，轉(zhuǎn)動(dòng)可轉(zhuǎn)位鎖住即可推動(dòng)滑板放入或取出物品。 背倉(cāng)部件開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)背倉(cāng)是用于傳遞救援物資的部件，主要由背倉(cāng)殼體、背倉(cāng)滑蓋、可轉(zhuǎn)位鎖桿等組成。在機(jī)器人工作過(guò)程中，上下車(chē)體聯(lián)結(jié)螺栓承受較大的剪切力，因此容易出現(xiàn)螺栓的剪斷或螺栓孔被壓潰的安全事故，經(jīng)過(guò)分析確定了最可能發(fā)生的危險(xiǎn)情況，對(duì)螺栓受剪切安全性進(jìn)行了校核。吸附機(jī)構(gòu)采用的是吸盤(pán)吸附方式，該吸附方式容易出現(xiàn)的不安全事故包括機(jī)器人滑落與傾翻，經(jīng)過(guò)一系列的分析計(jì)算確定最可能的事故為滑落，對(duì)滑落危險(xiǎn)進(jìn)行了計(jì)算校核。設(shè)螺栓所受的剪力為（聯(lián)結(jié)受橫向力，），如圖36所示為上下車(chē)體聯(lián)結(jié)受剪螺栓受力圖，則螺栓受到的切應(yīng)力為： （319）式中，——螺栓受到的切應(yīng)力； ——螺栓抗剪面直徑； ——螺栓抗剪面數(shù)目； ——螺栓所受的剪力為； 圖36 上下車(chē)體聯(lián)結(jié)受剪螺栓受力圖在爬壁機(jī)器人工作時(shí)，因?yàn)槠鋭蛩僖苿?dòng)，故可認(rèn)為螺栓受到靜載荷，螺栓的許用切應(yīng)力為： (320)式中，[]——螺栓的許用切應(yīng)力； ——螺栓的屈服強(qiáng)度； ——安全系數(shù)，；選擇螺栓的材料為35鋼，螺栓的拉伸強(qiáng)度為： (321)螺栓的屈服強(qiáng)度為： (322)可得螺栓的許用切應(yīng)力為： (323)估算可得爬墻機(jī)器人工作時(shí)需有12枚螺栓承受的的質(zhì)量為m=11Kg，故有每枚螺栓所承受的切力為： (324)螺栓抗剪面的直徑為16mm，螺栓抗剪面數(shù)目為1，代入公式（319）可得，螺栓受到的切應(yīng)力為： (325)由式（325）可知車(chē)體連接螺栓滿足剪切強(qiáng)度要求，能夠保證爬壁機(jī)器人安全地工作。為防止硬質(zhì)合金的車(chē)體螺栓孔壁被壓潰，在安裝螺栓時(shí)采用襯套，因此孔壁被壓潰的可能性相對(duì)于螺栓被剪斷低。在爬壁機(jī)器人工作時(shí)，螺栓在結(jié)合面除受剪還與被連接件即車(chē)體相互擠壓。 圖35 車(chē)體裝配圖 爬壁機(jī)器人車(chē)體的論證在機(jī)器人工作的過(guò)程中，上下車(chē)體連接螺栓承載上車(chē)體的重量以使上車(chē)體緊緊貼在下車(chē)體上并隨下車(chē)體一同沿壁面移動(dòng)。下車(chē)體后部有功能部件聯(lián)結(jié)口，功能部件由螺栓安裝在下車(chē)體上。上下車(chē)體連接螺栓使用M16，共12個(gè)螺栓，均布在上下車(chē)體連接凸出面上。上下車(chē)體之間是用螺栓進(jìn)行連接的，在機(jī)器人工作的過(guò)程中車(chē)體連接螺栓受到很大的剪切力，因此為保證機(jī)器人正常工作應(yīng)當(dāng)對(duì)螺栓的強(qiáng)度進(jìn)行校核。 爬壁機(jī)器人車(chē)體的設(shè)計(jì)與論證爬墻機(jī)器人的車(chē)體是支撐爬壁機(jī)器人所有部件的基礎(chǔ)，因此機(jī)器人車(chē)體的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量簡(jiǎn)潔工作可靠。設(shè)在主動(dòng)輪工作中一個(gè)齒上的剪力為，則有： (313)式中，A——主動(dòng)輪齒底部的截面積，單位為；——主動(dòng)輪輪齒底部受到的切應(yīng)力，單位為Pa；——主動(dòng)輪輪齒底部截面的長(zhǎng)度，單位為；——主動(dòng)輪輪齒底部截面的寬度，單位為。圖34為主動(dòng)輪的三維造型圖。表31 天然橡膠和順丁橡膠的主要性能（表格摘自文獻(xiàn)[7]）品種抗拉強(qiáng)度（MPa）伸長(zhǎng)率（%）使用溫度（（））天然橡膠25~35650~900120順丁橡膠18~25450~800120表32 聚碳酸酯的主要性能（表格摘自文獻(xiàn)[7]）塑料名稱(chēng)密度(透明性抗拉強(qiáng)度（MPa）抗拉彈性模量（熔點(diǎn)（）聚碳酸酯（PC） 透66~70~25220~230由表格31和表格32可以看出，履帶基質(zhì)天然橡膠和順丁橡膠的抗拉強(qiáng)度比履帶輪材料聚碳酸酯低。履帶和履帶輪聯(lián)結(jié)模擬齒輪齒條嚙合，相嚙合齒的模數(shù)為2。橡膠履帶具有接地比壓小、牽引力大、振動(dòng)小、噪音低、濕田通過(guò)性能好、不損傷路面、速度快的優(yōu)點(diǎn)。 爬壁機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在此不贅述。