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TRIZ理論在無人機造型設計上的應用

陳玉 ? 來源:天行健咨詢 ? 2024-08-20 15:10 ? 次閱讀

(一)背景

近年來,無人機航拍成為越來越多攝影愛好者的選擇,但因為航拍無人機的體積都有些大,外出拍攝需要攜帶一個收納包裝無人機、遙控器及電池等配件,航拍愛好者希望市面上有一臺能裝進口袋的航拍小飛機。

(二)小型航拍無人機的關鍵技術性能

攜帶輕便、堅固穩定、長續航、圖像采集。因此,在這款無人機造型設計時要重點解決以下幾個問題:減少重量的同時保持原有的性能;體積變小后在高空飛行,有較好的穩定性;還要滿足良好的圖像信息采集能力的需求。

(三)解決思路和關鍵步驟

根據上述問題描述,反映在39個通用工程參數上獲取矛盾。利用矛盾矩陣圖提出方案,通過分析結果選擇相應方案。

根據技術性能重要度以及矛盾示意圖中對應的TRIZ發明原理,得出最重要的問題是續航和機器重量增加,在無人機續航時間增加的同時電池容量也會增加,整機重量也會增加,此問題可轉化為“15運動物體作用時間”和“1運動物體的重量”這組技術沖突,得到的沖突矩陣發明原理是:19,5,34,31。其次,整機重量的增加會導致無人機體積增加,此問題可轉化為“15運動物體作用時間”和“7運動物體的體積”之間的技術沖突,得到的TRIZ發明原理:10,2,19,30。無人機便攜需求和抗風力下降相矛盾,將問題轉化為“2靜止物體的體積”和“13穩定性”的技術沖突,得到的發明原理有:28,34,35,40。

(四)選擇適用的發明原理

對上述得到的TRIZ發明原理進行整理分析,在每一組技術沖突中,參考用戶需求權重,選取其中最合適的發明原理:5,28,進行無人機造型創新設計。

(五)解決方案

根據創新原理5和28給出的啟示,綜合考慮后得到小型無人機造型創新設計方案。為解決無人機續航與重量增加的矛盾,所采用的發明原理5提出組合的方法,由此想到將無人機散熱風扇與槳葉相結合,去掉散熱風扇,利用槳葉風力來散熱,經過無數次模擬飛行,取得關鍵空氣動力數據后,再重新開始設計導流槽,帶走熱量。

在解決方便攜帶和抗風力下降的矛盾沖突中,所采用的發明原理是28機械系統的替代,因此研究人員在研究“風”的同時也在研究“電”,重新設計了無刷電機,最終使無人機在最大四級強風的情況下續航時間也能達到30分鐘,同時為用戶帶來穩定的航拍圖像。

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