基于TRIZ特性传递的电动滑板车创新设计

陆尚平，农田友，陆美文，全鸿伟

（广西水利电力职业技术学院，广西 南宁530023）

新产品开发

基于TRIZ特性传递的电动滑板车创新设计

陆尚平，农田友，陆美文，全鸿伟

（广西水利电力职业技术学院，广西 南宁530023）

为了解决滑板车动力、减小占据空间和携带便利性的问题，引入现代TRIZ创新理论的特性传递方法；将滑板车设计为电动驱动、可折叠、拉杆携带的新型倒三轮电动滑板车。实践表明，TRIZ创新理论的特性传递能有效提高创新产品的开发效率。

TRIZ；特性传递；滑板车；创新设计

国际TRIZ理论是前苏联发明家G.S.Althsuler所开创的一种基于知识、面向人的发明问题解决的系统化方法学[1]。经过多年的发展，TRIZ已经成为解决技术问题或发明问题的强有力方法学，应用该方法已成功解决了美国、欧洲、日本等许多国家企业成千上万的新产品研发难题[2]。从经典TRIZ，到设计创新技术，再到现代TRIZ理论，剪裁、因果链分析、特性传递等现代TRIZ理论发挥越来越重要的作用。特性传递是一种通过将具备类似主要功能的其他系统的某个特性传递到本系统，以解决某个问题或者提高系统性能的工具。其主要特征是传递的是具有优点的特性，而不是一个系统的某个组件[3]。

滑板车是青少年喜爱的运动器材，依靠人体动力进行驱动，深受青少年喜爱，但滑板车存在功能单一、体积庞大与携带困难等问题。为了改善滑板车特性，将TRIZ理论的特性传递引入以创新开发新型滑板车。

1 滑板车功能特性

现有滑板车是依靠使用者自身的骑行完成运动，无需其他动力。一只脚踩在踏板上，借助于另一只脚的蹬地驱动滑板车前行。传统滑板车的机构包含踏板、轮子（4个）、转轴及连接件组成，如图1所示。传统滑板车缺乏动力，功能单一，属运动器材；现代滑板车对传统滑板提出了新的功能要求，以实现运动、代步与载物的有机结合；孙学雁等利用人体自身重力作用为动力源，采用踩踏运动方式，设计出结构简单的健身踏步滑板车[4]。张帆等将滑板车应用于地面清洁工作中，明显缩短了做家务的时间并减轻工作量[5]。

图1 滑板车

2 TRIZ特性传递

特性传递是现代TRIZ理论的重要组成部分，与剪裁方法一样，同属系统关键问题分析的前导，其在现代TRIZ理论中的位置如图2所示[3]。特性传递的通俗案例为萝卜根根性和白菜叶特性的有机结合体，即开发的新型物体具备萝卜的根和白菜的叶，兼有二者的特性优点[6]。在工程实践中，通过把其他工程系统中有利及好的特性移植到待改善的系统中，通过特性传递实现保持原有系统的优点和使基础系统具有其他移植系统的优势。

图2 特性传递在现代TRIZ理论中的位置

在特性传递理论体系中定义主要功能相同的工程系统为竞争系统；具有完全相反特征的竞争系统为备选系统；具备一定缺点并作为承接优势特性的工程系统为基础系统；具备基础系统所不具备的而具有目标特性的系统为特性来源工程系统。特性传递的实施步骤[3]：

（1）识别系统的主要功能；

（2）确定竞争系统；

（3）分析系统优缺点；

（4）寻找备选系统；

（5）确定基础系统；

（6）识别特性来源工程系统造成的优点特性或组件；

（7）描述特性来源系统新特性或组件附带问题。

3 特性传递的滑板车创新设计

根据滑板车的功能特点，依据TRIZ创新方法的理想解，新型滑板车能自身具有动力，能够具备动力驱动，放置时占据空间小并便于携带。将滑板车确定为3个功能要素点：新型动力、占据空间小及便于携带。依据各个功能要点分别采用TRIZ的特性传递进行创新设计，以下结构占据空间小（折叠或嵌套）为例。

（1）识别系统的主要功能：依据TRIZ功能分析，滑板车的主体结构为支撑人体，特征为折叠或嵌套。

（2）分析系统的优缺点：折叠式的滑板车结构占据空间小，外出存放于汽车尾箱节省空间，便于存放。

（3）确定竞争系统：具有折叠与嵌套特性的竞争系统有合页、链条、夹子、折本、手风琴、套娃、天线、扇子、液压缸等。

（4）寻找备选系统：即找出具有目标功能特性的竞争系统作为创新依据，将成熟技术、理念及方法运用于创新的目标产品，确定合页为备选系统。

（5）确定基础系统：以承载人体并占据主要结构的滑板脚踏板为基础系统，结构创新以此为基础。

（6）识别特性来源工程系统造成的优点特性或组件：将合页特性作用于滑板车结构系统，将滑板车脚踏板单体面积一分为二，前后机构折叠缩小结构空间，使得折叠后的滑板车结构紧凑，如图3（b）所示。

（7）描述特性来源系统新特性或组件附带问题：合页折叠特性的引入，带来了前后板连接以及折叠后机构干涉问题，为解决干涉本文采取了区别于传统4轮滑板的三轮模式（如图3），并以后轮的电机轮作为驱动，如图3（a）左轮；在解决合页折叠连接问题上采取了插销连接展开，撤销抽出折叠的办法。对于新型动力（电动）和便于携带（拉杆）的TRIZ特性传递创新设计其方法步骤与结构占据空间小（折叠或嵌套）相似，如表1所示。采用TRIZ特性传递进行新型动力（电动）和便于携带（拉杆）的创新设计分别如图 3（a）和图 3（c）.

图3 可折叠电动倒三轮滑板车

表1 特性传递的滑板车创新设计实施步骤

4 结果与讨论

将TRIZ理论特性传递运用于新型滑板车的创新设计，以电动驱动、折叠存放及拉杆拉动为功能目标，依据特性传递创新设计7步法，完成了电动倒三轮滑板车的创新设计，并获批国家实用新型发明专利ZL201420325795.9.实践表明，TRIZ特性传递能有效将成熟技术、方法运用与新产品开发。特性传递的创新方法及步骤思路清晰，可操作性强，对指导创新实践具有积极指导意义。

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

[2]赵新军.技术创新理论TRIZ及应用[M].北京：化学工业出版社，2004.

[3]孙永伟，谢尔盖.伊克万科.TRIZ打开创新之门的金钥匙[M].北京：科学出版社，2015.

[4]孙学雁，土赫莹.基于人机工程学的健身踏步滑板车的设计与应用[J].沈阳工业大学学报，2009，31（5）：544-547.

[5]张 凡，杨秀芝，李涛一种清洁滑板车的设计[J].湖北理工学院学报，2013，29（1）：13-16.

[6]孙永伟.特性传递[J].TRIZ 评论，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

广西高等教育教学改革工程项目（编号：2013JGA336）；广西高校优秀中青年骨干教师培养工程项目；广西高校科学技术研究项目（2013YB303）

陆尚平（1981-），男，广西来宾人，博士，副教授，研究方向：机电一体化技术及产品创新设计。