TRIZ理论在太阳能清洁玻璃擦创新设计中的应用研究

□朱 团 吕朋玉 刘心声 刘铖琳 魏巳琪 宋迎雪 马慧琳

随着经济飞速发展，高楼大厦越来越多，玻璃广泛应用于各种建筑物上，玻璃制品虽然外形美观大方，但是在玻璃清洁上越来越成为难点，尤其是对高层住户来说，外窗清洁不仅费时、费力而且危险系数高，存在诸多问题。针对这些问题，可以应用TRIZ理论对太阳能清洁玻璃擦进行创新设计，利用太阳能供电、磁体NS相吸原理、自动控制和红外遥感技术、纳米清洁海绵清洁，达到高效快速、节能环保、安全实用、操作简便的目的，具有广阔的发展前景。

一、现有玻璃清洁器存在的问题

目前市场上现有的玻璃清洁装置多为人工自行操作，准备工作较复杂，费时费力，而且具有很大的危险。传统的单体玻璃清洁器通常通过清洗液吸收到抹布进行擦拭，通过橡胶刮刀除掉留在玻璃上的水和污泽，玻璃清洁器无法向玻璃幕墙外窗进行擦洗，存在清洗范围不全面、不方便、不彻底等诸多清洁问题。市场上现有的为玻璃清洁器提供动力的，大多为各种式样规格的电池，不仅续航能力弱，且对环境危害极大，不利于构建生态文明社会。在进行壁面清洗过程中在所难免会遇到许多障碍，建筑物表面材料不平整，窗框之间凸起，内部掺杂着泥土或者纸屑等其他物质，每一种都会或多或少地给清洁工作带来危险，越障功能没有得到很好的解决，灵活性较低，具有一定的局限性，不宜于推广。

二、应用TRIZ理论在太阳能清洁玻璃擦创新设计中的优势

随着科学技术的不断进步，国民经济得到了突飞猛进的发展，百姓生活也越来越好，需要各行各业开发出新颖的产品来满足日益增长的消费需求。TRIZ理论是前苏联根里奇·阿奇舒勒和他的同事们经过长期研究，把多个学科的原理和技术有机结合在一起，通过研究成千上万的专利，从中有效提取并挖掘出了与发明相关的规律，总结出一套独特的为解决发明问题提供思路的TRIZ创新理论，对产品的创新发展具有理论指导性意义。因此，针对当前高空清洁作业的安全系数不高、消耗人力资源大、操作时繁琐等问题，可以应用TRIZ创新原理对存在的问题进行系统分析，运用红外遥感、自动控制技术方法和太阳能板、双层永磁、纳米海绵等有机结合起来，对清洁玻璃擦的设计原理、设备、能源的利用和作业方式进行创新设计，找出最理想的解决方法，实现双层太阳能可控的玻璃擦清洁方式，来达到高效快速、节能环保、安全实用、操作简便的目的，具有广阔的市场前景。

三、TRIZ理论在太阳能清洁玻璃擦创新设计中的应用

创新就是创造性地发现问题和创造性地解决问题的过程，TRIZ理论的强大作用在于它为人们创造性地发现问题和解决问题提供了系统的理论和方法工具，有着良好的可操作性、系统性和实用性，有助于推动人们发明创造的进程，提高发明成效和速度，还可以帮助人们打破思维“瓶颈”，突破思维障碍，提高创新产物的质量。

应用TRIZ理论中的发明问题解决算法ARIZ、40个创新原理、物-场分析、S曲线、矛盾矩阵、功能分析、39个工程技术参数、科学知识库等解决问题的工具对太阳能清洁玻璃擦进行创新设计，为技术创新提供丰富的方案来源，不断改进和完善，使结构设计更加科学、严密、合理，不断提高科学技术含量。应用TRIZ理论创新设计的太阳能清洁玻璃擦，整体就是一个技术系统，把多种功能有效组合在一起，利用物联网技术，使用无人机将太阳能双层清洁玻璃擦输送到其工作的区域，大大地降低了工作人员施工的危险性；利用玻璃擦内的自动报警系统防止在高空作业时，因恶劣天气造成玻璃擦下滑到地面，给工作区域以下的活动人群带来伤害；利用太阳能供电，使整个移动装置的动能由太阳能和电能交替循环提供，达到绿色节能环保的目的；利用纳米海绵的物理去污机理，通过海绵内的纳米级毛细管的开孔结构，结合化学洗涤剂的辅助降解，自动吸附玻璃表面的污渍；利用磁体NS相吸原理，将其设计为双层结构，实现对玻璃自动化全方位的清洁；结合自动控制和红外遥感技术，利用红外感应器，自主规划移动路线，实现遥控和测距功能，更加便于操控；利用万向轮，减少其在清洁时的阻力，从而达到高效快速、节能环保、安全实用、操作简便的目的，最终达到理想的效果，具有广阔的发展前景。

四、结语

综上所述，在TRIZ理论的指导下，所设计完成的太阳能清洁玻璃擦，通过利用红外测距原理来控制清洁擦的运动路线，整个运动装置的动能来自于太阳能或电能,既可通过太阳能充电又可用锂离子电池充电，通过磁铁将两部分紧紧吸在一起,不仅可以通过遥控器控制装置的运动,还可以由红外感应器来控制装置的移动,实现自动化控制的功能，使设计更科学、实用，结构合理，价格便宜，使用方便，可以代替人工做清洗工作，有效解决了人工高空清洗玻璃成本高、难度大、效率低、危险性高等问题。所以，应用TRIZ理论创新设计的太阳能清洁玻璃擦作为一种创新型高空作业技术产品，不但节约资源、新颖独特，而且降低了清洁成本，提高了工作效率，改善了人们的生活质量，具有十分重要的研究价值和广阔的市场发展前景。