空间维和柔性化法则耦合的实质是使系统(机器、产品或工程等)在空间维的表征(如方向、位置、形状、体积和面积等子维要素)平和化、渐进化和曲面化,以满足不同环境、场所或使用工况的要求,为系统涉及空间维及其二级子维的创新发明问题提供完整的解决方案。
其中,空间维的方向、位置、形状、体积、面积等二级子维要素可分别和柔性化法则迭代变换,重构出多种创新方案。
1)方向和柔性化法则耦合范例
如过山车的轨道设计。虽然过山车强调的是刺激,但必须是非常安全的设施,所以其利用了重力和惯性,能够确保列车沿轨道行进,且为保证列车平稳,在转弯处对车轮随方向变化进行了柔性化设计,如图4-44所示。
2)位置和柔性化法则耦合范例
如设定电梯启动及停止速度。对电梯启动及停止过程的速度设定,如逐渐由快变慢,可以防止电梯突然加速或减速,实现柔性控制,如图4-45所示。
图4-44 过山车
图4-45 电梯
3)形状和柔性化法则耦合范例(www.xing528.com)
如柔性机器人抓手。目前的大多数机器人是通过摄像头看到或接受训练,然后抓住物体,因此,在光线暗的环境中可能出现问题。加利福尼亚大学圣地亚哥分校创造了一种能“感觉”物体形状的柔性机器人抓手。该“抓手”主要使用了3根由嵌入式碳纳米管柔性硅树脂制成的感测“皮肤”覆盖气动手指,通过触摸“感觉”物体的形状,而后进行相应操作,如图4-46所示。
图4-46 柔性机器人抓手
4)体积和柔性化法则耦合范例
如高聚物注浆非开挖修复高速公路技术。高速公路的“开膛破肚”模式维修不仅周期长、成本高,而且会严重影响正常的交通并污染环境。而高聚物注浆非开挖维修技术作为一项高速公路隐蔽病害诊治系统技术,主要利用了高聚物材料在土体及水体中的体积膨胀并柔性扩散机理,为诊治并修复高速公路基层脱空、唧泥翻浆等“疑难顽疾”开辟了蹊径。同时该技术还广泛应用于南水北调、隧道修复、地下管道重大工程及病险水库的防渗除险,如图4-47所示。
5)面积和柔性化法则耦合范例
如柔性显示器。柔性显示器是科学使用了PHOLED磷光性OLED技术,具有低功耗、由柔软材料制成的直接可视柔性面板以及可变形、可弯曲的显示装置,如图4-48所示。
图4-47 高聚物注浆非开挖修复高速公路
图4-48 柔性显示器
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