技术矛盾转化成物理矛盾.doc

复合式行走机构设计中技术矛盾与物理矛盾转化的运用：技术矛盾：课堂机器人长度和高度尺寸（即体积）不宜过大，应有一定的限制，即总长度不宜超过阶梯长度，过高又会影响其稳定性，由此导致课堂机器人履带行走机构攀爬台阶的冲角不足，攀爬能力低，往往无法直接爬越标准教室台阶，爬越台阶适应差。依据据TRIZ理论，课堂机器人长度和高度尺寸可转化为39个通用技术参数中的“4.静止物体的长度”，为改善的技术特性参数；攀爬阶梯能力可转化为“35. 适应性”，为恶化的技术特性参数。系统中的问题是由以上两个参数导致的，属于技术矛盾（冲突）。根据阿奇舒勒矛盾矩阵找到相应的发明原理 ： 恶化参数改善参数35. 适应性4.静止物体的长度1分割，35性能转换法 由矛盾矩阵找到相应的发明原理 ：“1.分割（分离法）”、“35.性能转换法”。结合该问题研究分析每个原理的有适用和可操作性。其中“1.分割（分离法）”的含义是：将一物体分割成独立的部分，提高物体分离性，虽然有些提示，但不明确。至此尚没有找到满意的解决办法提示。技术矛盾与物理矛盾的转化：技术矛盾是更显而易见的矛盾，而物理矛盾是隐藏得更深入的、更尖锐的矛盾。由于技术矛盾和物理矛盾是有相互联系的，尝试将以上技术矛盾可以转化为物理矛盾，有助于发现更理想的解决方法。将课堂机器人履带行走机构攀爬阶梯的冲角增大，可提高机器人攀爬能力，实现直接爬越标准教室台阶；但增大冲角会机器人造成长度和高度尺寸增大，增加其体积和重量等，影响其行走稳定性。根据TRIZ理论，系统中的问题是由机器人履带行走机构攀爬阶梯的冲角大与小一个参数导致的，可理解为物理矛盾几何类参数“长与短”，为物理矛盾（冲突）。由于机器人履带行走机构攀爬阶梯时间段与水平面行走时间段可以分开，既可将矛盾双方在不同的时间段分离开来。即当系统或关键子系统矛盾双方在某一时段中只出现一方时，则使用时间分离原理是可能的，因此该物理矛盾可采用时间分离的方法解决。分离原理对应的发明原理时间分离9先反作用，10预先作用，11预先防范, 15动态化,16部分超越,18机械振动,19周期性作用,20有效作用连续性,21快速原理,29气压和液压结构,34抛弃与再生,37 热膨胀 通过分析，发明原理 “15.动态化”和“16.部分超越。”可以利用。动态化的含义是：物体或其环境自动调节，以使其在每个动作阶段的性能达到最佳，把物体分成彼此相对移动的几个部分，将不动的物体改变为可动的，或具有自适应性。部分超越的含义是：如果期望难以100%的实现时，则应部分达到或超越理想效果，大大简化问题。经这两个发明原理的提示，将课堂机器人履带行走机构前部分设计成具有可向下支出和向上收回的带滚轮的支杆，当机器人履带行走机构运动到阶梯前，准备攀爬台阶时，将支杆向前下方支出，并与地面作用，使履带行走机构前部分抬起，当行走机构前部分转轮及履带轮略微超越台阶上边沿高度后，履带行走机构再前行适当距离，可使其前部分转轮及履带轮搭在台阶上边，在将支杆向上收回，可克服了课堂机器人履带行走机构攀爬阶梯时冲角不足，攀爬能力低的问题，如图3-4所示 。 物-场分析：针对课堂机器人履带行走机构冲角不足，攀爬台阶能力低，产生矛盾的部分进行物一场分析，从而改进技术系统，具体分析过程如下。确定相关的元素： S1阶梯； S2履带行走机构； F1机械场。构建物场模型：本问题属于第三类模型，是效应不足的完整模型。对应的初始模型如3-5图所示。图3-5 物-场初始模型图选择一般解：第三类模型效应不足的完整模型有三个一般解法：4,5,6。本问题选择的一般解法是6，即可插进一个物质S3并加上一个场F2来提高有效应。发展概念：应用一般解法6，可插进一个物质S3，并加上一个场机械场F2。物质S3为具有可向下支出和