基于TRIZ理论的人体假肢优化设计研究

【摘要】：自2013年起,“大众创业、万众创新”就已成为中国的国家战略。创新的实质是改进或创造新的技术或产品,并在所需的特定环境中获得有益的效果。创新不仅需要大量的知识积累和实践经验,更需要一套切实有效的创新方法做指引。TRIZ作为一种系统化的创新方法,它揭示的是创新设计发明内在遵循的原理和规律,目的在于从根本找出问题系统中存在的矛盾,它抛弃了传统创新方法折衷或妥协的方法解决问题,其最终的目标是完全解决矛盾,获得理想的解决方案。本文将TRIZ理论引入到人体假肢的优化设计中,通过分析现有人体假肢装置的技术问题,确定假肢系统的理想解,进而通过一系列TRIZ工具进行假肢的创新优化设计,得出假肢的优化模型,最后建立优化方案评价系统,对优化设计方案进行评价分析,确定出最优方案。论文主要研究内容如下:第一章阐述了论文的研究背景,介绍了TRIZ理论研究的现状,人体假肢的定义及分类,最后说明了本文主要研究内容和论文结构。第二章对TRIZ理论所包含的基本工具和方法进行了全面分析,包括最终理想解IFR、40个创新发明原理、物理矛盾及其四大分离原理、八大技术系统进化法则、物场模型分析及其76个标准解,并得出了TRIZ理论解决问题的分析流程以及解题流程,最后将基于TRIZ理论的具体问题分析流程和具体解题流程应用到了人体假肢系统中。第三章首先对人体假肢进行了需求分析和技术问题分析,确定了最终的理想解IFR;然后建立了假肢系统的SVOP功能词表,对假肢系统进行了组件功能模型分析和三轴分析,建立了假肢系统的组件功能关系模型及系统资源列表。第四章借助于计算机辅助创新软件Pro/Innovator,运用ARIZ算法以及TRIZ解题工具进行了假肢的资源分析、技术矛盾分析、物理矛盾分析、物场分析以及S曲线进化分析,快速、准确的找到了解决假肢问题适用的创新原理、分离原理、物场模型及其对应的标准解以及其结构技术进化的方向。通过对相应原理、模型、标准解进行的详细研究以及其对应的启示,经过类比及分析,得到了解决假肢装置问题的一系列优化设计方案。第五章利用TRIZ理论中提高理想度的方案评价原则,结合人体假肢的结构特点,确定了评价假肢优化方案的各项指标,并在Pro/Innovator中建立了假肢方案评价模型,完成了对假肢优化设计方案的评价分析,确定出了最优方案。第六章对论文的研究工作进行了总结与展望。