基于TRIZ特性傳遞的電動滑板車創新設計

陸尚平，農田友，陸美文，全鴻偉

（廣西水利電力職業技術學院，廣西 南寧530023）

新產品開發

基于TRIZ特性傳遞的電動滑板車創新設計

陸尚平，農田友，陸美文，全鴻偉

（廣西水利電力職業技術學院，廣西 南寧530023）

為了解決滑板車動力、減小占據空間和攜帶便利性的問題，引入現代TRIZ創新理論的特性傳遞方法；將滑板車設計為電動驅動、可折疊、拉桿攜帶的新型倒三輪電動滑板車。實踐表明，TRIZ創新理論的特性傳遞能有效提高創新產品的開發效率。

TRIZ；特性傳遞；滑板車；創新設計

國際TRIZ理論是前蘇聯發明家G.S.Althsuler所開創的一種基于知識、面向人的發明問題解決的系統化方法學[1]。經過多年的發展，TRIZ已經成為解決技術問題或發明問題的強有力方法學，應用該方法已成功解決了美國、歐洲、日本等許多國家企業成千上萬的新產品研發難題[2]。從經典TRIZ，到設計創新技術，再到現代TRIZ理論，剪裁、因果鏈分析、特性傳遞等現代TRIZ理論發揮越來越重要的作用。特性傳遞是一種通過將具備類似主要功能的其他系統的某個特性傳遞到本系統，以解決某個問題或者提高系統性能的工具。其主要特征是傳遞的是具有優點的特性，而不是一個系統的某個組件[3]。

滑板車是青少年喜愛的運動器材，依靠人體動力進行驅動，深受青少年喜愛，但滑板車存在功能單一、體積龐大與攜帶困難等問題。為了改善滑板車特性，將TRIZ理論的特性傳遞引入以創新開發新型滑板車。

1 滑板車功能特性

現有滑板車是依靠使用者自身的騎行完成運動，無需其他動力。一只腳踩在踏板上，借助于另一只腳的蹬地驅動滑板車前行。傳統滑板車的機構包含踏板、輪子（4個）、轉軸及連接件組成，如圖1所示。傳統滑板車缺乏動力，功能單一，屬運動器材；現代滑板車對傳統滑板提出了新的功能要求，以實現運動、代步與載物的有機結合；孫學雁等利用人體自身重力作用為動力源，采用踩踏運動方式，設計出結構簡單的健身踏步滑板車[4]。張帆等將滑板車應用于地面清潔工作中，明顯縮短了做家務的時間并減輕工作量[5]。

圖1 滑板車

2 TRIZ特性傳遞

特性傳遞是現代TRIZ理論的重要組成部分，與剪裁方法一樣，同屬系統關鍵問題分析的前導，其在現代TRIZ理論中的位置如圖2所示[3]。特性傳遞的通俗案例為蘿卜根根性和白菜葉特性的有機結合體，即開發的新型物體具備蘿卜的根和白菜的葉，兼有二者的特性優點[6]。在工程實踐中，通過把其他工程系統中有利及好的特性移植到待改善的系統中，通過特性傳遞實現保持原有系統的優點和使基礎系統具有其他移植系統的優勢。

圖2 特性傳遞在現代TRIZ理論中的位置

在特性傳遞理論體系中定義主要功能相同的工程系統為競爭系統；具有完全相反特征的競爭系統為備選系統；具備一定缺點并作為承接優勢特性的工程系統為基礎系統；具備基礎系統所不具備的而具有目標特性的系統為特性來源工程系統。特性傳遞的實施步驟[3]：

（1）識別系統的主要功能；

（2）確定競爭系統；

（3）分析系統優缺點；

（4）尋找備選系統；

（5）確定基礎系統；

（6）識別特性來源工程系統造成的優點特性或組件；

（7）描述特性來源系統新特性或組件附帶問題。

3 特性傳遞的滑板車創新設計

根據滑板車的功能特點，依據TRIZ創新方法的理想解，新型滑板車能自身具有動力，能夠具備動力驅動，放置時占據空間小并便于攜帶。將滑板車確定為3個功能要素點：新型動力、占據空間小及便于攜帶。依據各個功能要點分別采用TRIZ的特性傳遞進行創新設計，以下結構占據空間小（折疊或嵌套）為例。

（1）識別系統的主要功能：依據TRIZ功能分析，滑板車的主體結構為支撐人體，特征為折疊或嵌套。

（2）分析系統的優缺點：折疊式的滑板車結構占據空間小，外出存放于汽車尾箱節省空間，便于存放。

（3）確定競爭系統：具有折疊與嵌套特性的競爭系統有合頁、鏈條、夾子、折本、手風琴、套娃、天線、扇子、液壓缸等。

（4）尋找備選系統：即找出具有目標功能特性的競爭系統作為創新依據，將成熟技術、理念及方法運用于創新的目標產品，確定合頁為備選系統。

（5）確定基礎系統：以承載人體并占據主要結構的滑板腳踏板為基礎系統，結構創新以此為基礎。

（6）識別特性來源工程系統造成的優點特性或組件：將合頁特性作用于滑板車結構系統，將滑板車腳踏板單體面積一分為二，前后機構折疊縮小結構空間，使得折疊后的滑板車結構緊湊，如圖3（b）所示。

（7）描述特性來源系統新特性或組件附帶問題：合頁折疊特性的引入，帶來了前后板連接以及折疊后機構干涉問題，為解決干涉本文采取了區別于傳統4輪滑板的三輪模式（如圖3），并以后輪的電機輪作為驅動，如圖3（a）左輪；在解決合頁折疊連接問題上采取了插銷連接展開，撤銷抽出折疊的辦法。對于新型動力（電動）和便于攜帶（拉桿）的TRIZ特性傳遞創新設計其方法步驟與結構占據空間小（折疊或嵌套）相似，如表1所示。采用TRIZ特性傳遞進行新型動力（電動）和便于攜帶（拉桿）的創新設計分別如圖 3（a）和圖 3（c）.

圖3 可折疊電動倒三輪滑板車

表1 特性傳遞的滑板車創新設計實施步驟

4 結果與討論

將TRIZ理論特性傳遞運用于新型滑板車的創新設計，以電動驅動、折疊存放及拉桿拉動為功能目標，依據特性傳遞創新設計7步法，完成了電動倒三輪滑板車的創新設計，并獲批國家實用新型發明專利ZL201420325795.9.實踐表明，TRIZ特性傳遞能有效將成熟技術、方法運用與新產品開發。特性傳遞的創新方法及步驟思路清晰，可操作性強，對指導創新實踐具有積極指導意義。

[1]ALTSCHULLER G S.Creativitv as an Exact NewYork[M].Gordon&Breach，1984.

[2]趙新軍.技術創新理論TRIZ及應用[M].北京：化學工業出版社，2004.

[3]孫永偉，謝爾蓋.伊克萬科.TRIZ打開創新之門的金鑰匙[M].北京：科學出版社，2015.

[4]孫學雁，土赫瑩.基于人機工程學的健身踏步滑板車的設計與應用[J].沈陽工業大學學報，2009，31（5）：544-547.

[5]張 凡，楊秀芝，李濤一種清潔滑板車的設計[J].湖北理工學院學報，2013，29（1）：13-16.

[6]孫永偉.特性傳遞[J].TRIZ 評論，2016（1）：3-7.

Innovative Design of Electric Scooter Based on TRIZ Characteristic Transfer

LU Shang-ping，NONG Tian-you，LU Mei-wen，QUAN Hong-wei
（Guangxi Vocational College of Water Resources and Electric Power，Nanning Guangxi 530023，China）

In order to solve the problem of scooter power，reduce space occupation and portability，the characteristic transfer method of modern TRIZ was introduced.The scooter is designed as an electric drive，foldable and pull rod.Innovation practice shows that characteristic transfer of TRIZ could effectively improve the development efficiency of innovative products.

TRIZ；characteristic transfer；scooter；innovative design

TH122

A

1672-545X（2017）08-0048-03

2017-05-16

廣西高等教育教學改革工程項目（編號：2013JGA336）；廣西高校優秀中青年骨干教師培養工程項目；廣西高校科學技術研究項目（2013YB303）

陸尚平（1981-），男，廣西來賓人，博士，副教授，研究方向：機電一體化技術及產品創新設計。