TRIZ理論在無人機造型設計上的應用

（一）背景

近年來，無人機航拍成為越來越多攝影愛好者的選擇，但因為航拍無人機的體積都有些大，外出拍攝需要攜帶一個收納包裝無人機、遙控器及電池等配件，航拍愛好者希望市面上有一臺能裝進口袋的航拍小飛機。

（二）小型航拍無人機的關鍵技術性能

攜帶輕便、堅固穩(wěn)定、長續(xù)航、圖像采集。因此，在這款無人機造型設計時要重點解決以下幾個問題：減少重量的同時保持原有的性能；體積變小后在高空飛行，有較好的穩(wěn)定性；還要滿足良好的圖像信息采集能力的需求。

（三）解決思路和關鍵步驟

根據(jù)上述問題描述，反映在39個通用工程參數(shù)上獲取矛盾。利用矛盾矩陣圖提出方案，通過分析結果選擇相應方案。

根據(jù)技術性能重要度以及矛盾示意圖中對應的TRIZ發(fā)明原理，得出最重要的問題是續(xù)航和機器重量增加，在無人機續(xù)航時間增加的同時電池容量也會增加，整機重量也會增加，此問題可轉化為“15運動物體作用時間”和“1運動物體的重量”這組技術沖突，得到的沖突矩陣發(fā)明原理是：19，5，34，31。其次，整機重量的增加會導致無人機體積增加，此問題可轉化為“15運動物體作用時間”和“7運動物體的體積”之間的技術沖突，得到的TRIZ發(fā)明原理：10，2，19，30。無人機便攜需求和抗風力下降相矛盾，將問題轉化為“2靜止物體的體積”和“13穩(wěn)定性”的技術沖突，得到的發(fā)明原理有：28，34，35，40。

（四）選擇適用的發(fā)明原理

對上述得到的TRIZ發(fā)明原理進行整理分析，在每一組技術沖突中，參考用戶需求權重，選取其中最合適的發(fā)明原理：5，28，進行無人機造型創(chuàng)新設計。

（五）解決方案

根據(jù)創(chuàng)新原理5和28給出的啟示，綜合考慮后得到小型無人機造型創(chuàng)新設計方案。為解決無人機續(xù)航與重量增加的矛盾，所采用的發(fā)明原理5提出組合的方法，由此想到將無人機散熱風扇與槳葉相結合，去掉散熱風扇，利用槳葉風力來散熱，經過無數(shù)次模擬飛行，取得關鍵空氣動力數(shù)據(jù)后，再重新開始設計導流槽，帶走熱量。

在解決方便攜帶和抗風力下降的矛盾沖突中，所采用的發(fā)明原理是28機械系統(tǒng)的替代，因此研究人員在研究“風”的同時也在研究“電”，重新設計了無刷電機，最終使無人機在最大四級強風的情況下續(xù)航時間也能達到30分鐘，同時為用戶帶來穩(wěn)定的航拍圖像。