TRIZ理論在太陽能清潔玻璃擦創(chuàng)新設(shè)計中的應用研究

□朱 團 呂朋玉 劉心聲 劉鋮琳 魏巳琪 宋迎雪 馬慧琳

隨著經(jīng)濟飛速發(fā)展，高樓大廈越來越多，玻璃廣泛應用于各種建筑物上，玻璃制品雖然外形美觀大方，但是在玻璃清潔上越來越成為難點，尤其是對高層住戶來說，外窗清潔不僅費時、費力而且危險系數(shù)高，存在諸多問題。針對這些問題，可以應用TRIZ理論對太陽能清潔玻璃擦進行創(chuàng)新設(shè)計，利用太陽能供電、磁體NS相吸原理、自動控制和紅外遙感技術(shù)、納米清潔海綿清潔，達到高效快速、節(jié)能環(huán)保、安全實用、操作簡便的目的，具有廣闊的發(fā)展前景。

一、現(xiàn)有玻璃清潔器存在的問題

目前市場上現(xiàn)有的玻璃清潔裝置多為人工自行操作，準備工作較復雜，費時費力，而且具有很大的危險。傳統(tǒng)的單體玻璃清潔器通常通過清洗液吸收到抹布進行擦拭，通過橡膠刮刀除掉留在玻璃上的水和污澤，玻璃清潔器無法向玻璃幕墻外窗進行擦洗，存在清洗范圍不全面、不方便、不徹底等諸多清潔問題。市場上現(xiàn)有的為玻璃清潔器提供動力的，大多為各種式樣規(guī)格的電池，不僅續(xù)航能力弱，且對環(huán)境危害極大，不利于構(gòu)建生態(tài)文明社會。在進行壁面清洗過程中在所難免會遇到許多障礙，建筑物表面材料不平整，窗框之間凸起，內(nèi)部摻雜著泥土或者紙屑等其他物質(zhì)，每一種都會或多或少地給清潔工作帶來危險，越障功能沒有得到很好的解決，靈活性較低，具有一定的局限性，不宜于推廣。

二、應用TRIZ理論在太陽能清潔玻璃擦創(chuàng)新設(shè)計中的優(yōu)勢

隨著科學技術(shù)的不斷進步，國民經(jīng)濟得到了突飛猛進的發(fā)展，百姓生活也越來越好，需要各行各業(yè)開發(fā)出新穎的產(chǎn)品來滿足日益增長的消費需求。TRIZ理論是前蘇聯(lián)根里奇·阿奇舒勒和他的同事們經(jīng)過長期研究，把多個學科的原理和技術(shù)有機結(jié)合在一起，通過研究成千上萬的專利，從中有效提取并挖掘出了與發(fā)明相關(guān)的規(guī)律，總結(jié)出一套獨特的為解決發(fā)明問題提供思路的TRIZ創(chuàng)新理論，對產(chǎn)品的創(chuàng)新發(fā)展具有理論指導性意義。因此，針對當前高空清潔作業(yè)的安全系數(shù)不高、消耗人力資源大、操作時繁瑣等問題，可以應用TRIZ創(chuàng)新原理對存在的問題進行系統(tǒng)分析，運用紅外遙感、自動控制技術(shù)方法和太陽能板、雙層永磁、納米海綿等有機結(jié)合起來，對清潔玻璃擦的設(shè)計原理、設(shè)備、能源的利用和作業(yè)方式進行創(chuàng)新設(shè)計，找出最理想的解決方法，實現(xiàn)雙層太陽能可控的玻璃擦清潔方式，來達到高效快速、節(jié)能環(huán)保、安全實用、操作簡便的目的，具有廣闊的市場前景。

三、TRIZ理論在太陽能清潔玻璃擦創(chuàng)新設(shè)計中的應用

創(chuàng)新就是創(chuàng)造性地發(fā)現(xiàn)問題和創(chuàng)造性地解決問題的過程，TRIZ理論的強大作用在于它為人們創(chuàng)造性地發(fā)現(xiàn)問題和解決問題提供了系統(tǒng)的理論和方法工具，有著良好的可操作性、系統(tǒng)性和實用性，有助于推動人們發(fā)明創(chuàng)造的進程，提高發(fā)明成效和速度，還可以幫助人們打破思維“瓶頸”，突破思維障礙，提高創(chuàng)新產(chǎn)物的質(zhì)量。

應用TRIZ理論中的發(fā)明問題解決算法ARIZ、40個創(chuàng)新原理、物-場分析、S曲線、矛盾矩陣、功能分析、39個工程技術(shù)參數(shù)、科學知識庫等解決問題的工具對太陽能清潔玻璃擦進行創(chuàng)新設(shè)計，為技術(shù)創(chuàng)新提供豐富的方案來源，不斷改進和完善，使結(jié)構(gòu)設(shè)計更加科學、嚴密、合理，不斷提高科學技術(shù)含量。應用TRIZ理論創(chuàng)新設(shè)計的太陽能清潔玻璃擦，整體就是一個技術(shù)系統(tǒng)，把多種功能有效組合在一起，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使用無人機將太陽能雙層清潔玻璃擦輸送到其工作的區(qū)域，大大地降低了工作人員施工的危險性；利用玻璃擦內(nèi)的自動報警系統(tǒng)防止在高空作業(yè)時，因惡劣天氣造成玻璃擦下滑到地面，給工作區(qū)域以下的活動人群帶來傷害；利用太陽能供電，使整個移動裝置的動能由太陽能和電能交替循環(huán)提供，達到綠色節(jié)能環(huán)保的目的；利用納米海綿的物理去污機理，通過海綿內(nèi)的納米級毛細管的開孔結(jié)構(gòu)，結(jié)合化學洗滌劑的輔助降解，自動吸附玻璃表面的污漬；利用磁體NS相吸原理，將其設(shè)計為雙層結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)對玻璃自動化全方位的清潔；結(jié)合自動控制和紅外遙感技術(shù)，利用紅外感應器，自主規(guī)劃移動路線，實現(xiàn)遙控和測距功能，更加便于操控；利用萬向輪，減少其在清潔時的阻力，從而達到高效快速、節(jié)能環(huán)保、安全實用、操作簡便的目的，最終達到理想的效果，具有廣闊的發(fā)展前景。

四、結(jié)語

綜上所述，在TRIZ理論的指導下，所設(shè)計完成的太陽能清潔玻璃擦，通過利用紅外測距原理來控制清潔擦的運動路線，整個運動裝置的動能來自于太陽能或電能,既可通過太陽能充電又可用鋰離子電池充電，通過磁鐵將兩部分緊緊吸在一起,不僅可以通過遙控器控制裝置的運動,還可以由紅外感應器來控制裝置的移動,實現(xiàn)自動化控制的功能，使設(shè)計更科學、實用，結(jié)構(gòu)合理，價格便宜，使用方便，可以代替人工做清洗工作，有效解決了人工高空清洗玻璃成本高、難度大、效率低、危險性高等問題。所以，應用TRIZ理論創(chuàng)新設(shè)計的太陽能清潔玻璃擦作為一種創(chuàng)新型高空作業(yè)技術(shù)產(chǎn)品，不但節(jié)約資源、新穎獨特，而且降低了清潔成本，提高了工作效率，改善了人們的生活質(zhì)量，具有十分重要的研究價值和廣闊的市場發(fā)展前景。