一种基于TRIZ理论的仿生对象选取方法技术

本发明专利技术公开了一种基于TRIZ理论的仿生对象选取方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、将工程实际问题转化为TRIZ问题，并提取出欲改善的参数和被恶化的参数；步骤2、把欲改善的参数和被恶化的参数分别代入阿奇舒勒矛盾矩阵，查找所推荐的解决问题的发明专利技术原理；步骤3、在得到的发明专利技术原理中，分析每一条发明专利技术原理的出现频次，并将发明专利技术原理按照出现频次由高到低进行排序，选出排序前N的发明专利技术原理；步骤4、将发明专利技术原理与仿生现象进行比对，选取一个最适于问题解决的生物现象为模型，确定仿生对象。该方法将TRIZ理论这一先进的发明专利技术问题解决方法引入到传统的仿生对象选取过程中，用TRIZ理论指导仿生生物原型的选取，可高效选取最适于问题解决的仿生对象。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于TRIZ理论的仿生对象选取方法。
技术介绍
随着技术的发展，仿生学和工程结构设计联系越来越紧密：一方面，生物研究的重大发现推进工程技术的发展和应用，另一方面，根据工程实际的需求，设计人员主动研究与设计产品功能类似的生物结构，从中总结和提取生物结构特性，应用于结构设计。在仿生设计中，仿生对象的选取是一个关键的环节，现有的仿生对象选取方法大致有如下几种：第一种：文献“潘变，桥式起重机箱形主梁的结构仿生优化设计，中山大学硕士学位论文，2013，4”和“岑海堂，陈五一.仿生学概念及其演变,机械设计,2007,24(7),1-2”，介绍了一种通过相似性选择生物原型的方法。此方法是仿生对象选取所采用的传统方法，先根据形态特点选取生物模型，然后进行相似性分析。第二种：文献“袁雪青,陈登凯,杨延璞,戚彬.意象关联产品形态仿生设计方法,ComputerEngineeringandApplications,2014,50(7),178-182”，其采用灰关联法对用户产品意象形容词进行归并提出核心的词汇，然后将获得的意象形容词输入到基于coreldraw平台开发的仿生设计基因库中找到合适的生物原型，从而快速获得符合消费者意象的产品形态特征。但是，该方法对生物体的了解还不够深入，基因库中的名称和形态特征矢量图等还需要不断补充。第三种：文献“秦怡，仿生设计中的中国植物造型元素库研究，江南大学硕士学位论文，2008,6”，其以植物自然形态元素作为主要内容，构建植物造型元素库，将植物的文化元素作为次要内容，而将影响植物形态的植物地理学等内容通过一种清晰有效的方式附加于元素库中，在库中根据工程设计所需的特征,功能等寻找仿生原型。第四种：文献“Wang-ChihChena,JahauLewisChen.Eco-innovationbyIntegratingBiomimeticDesignandARIZ”，通过工程术语和生物学术语的结合将仿生思想和ARIZ中解决生态产品设计的生态创新方法相结合，形成一个库，当需要的时候，输入关键词进行搜索以寻找需要的生物原型。但是，分析上述仿生对象选取方法可以发现，传统的方法有很大的主观性和盲目性，并且效率低下。近些年出现的一些创新方法，克服了传统方法的缺点，然而在实际应用过程中也有一定的局限性。因此找到一种实用高效的仿生对象选择方法来解决日益复杂的工程设计问题尤为重要。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种基于TRIZ理论的仿生对象选取方法，该方法将TRIZ理论这一先进的专利技术问题解决方法引入到传统的仿生对象选取过程中，用TRIZ理论指导仿生生物原型的选取，可高效选取最适于问题解决的仿生对象。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种基于TRIZ理论的仿生对象选取方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、将工程实际问题转化为TRIZ问题，并提取出欲改善的参数和被恶化的参数；步骤2、把欲改善的参数和被恶化的参数分别代入阿奇舒勒矛盾矩阵，查找所推荐的解决问题的专利技术原理；步骤3、在得到的专利技术原理中，分析每一条专利技术原理的出现频次，并将专利技术原理按照出现频次由高到低进行排序，选出排序前N的专利技术原理；步骤4、将专利技术原理与仿生现象进行比对，选取一个最适于问题解决的生物现象为模型，确定仿生对象。优选，步骤1具体包括如下步骤：步骤101、将工程实际问题进行TRIZ冲突表述，提取技术冲突；步骤102、从技术冲突中确定并筛选技术系统应改善的特性和被恶化的特性；步骤103、将所确定的技术特性对应39个工程参数进行重新描述，确定欲改善的参数和被恶化的参数。优选，步骤4中，若无法选取最适于问题解决的生物现象，则返回步骤1重新将工程实际问题转化为TRIZ问题。本专利技术的有益效果是：将TRIZ理论与传统的仿生学方法相结合，即将大自然中千姿百态的生物形态、功能、结构等与TRIZ的专利技术原理对应起来，用TRIZ理论指导仿生生物原型的选取，同时利用所能效仿的生物形态、功能、结构等对TRIZ理论进行补充和延伸，使其原理更加形象、具体，为仿生设计提供理论支持。本专利技术可应用于工程仿生设计的初始阶段，为仿生设计和工程应用提供模型基础。附图说明图1是本专利技术一种基于TRIZ理论的仿生对象选取方法的流程图。具体实施方式下面结合附图和具体的实施例对本专利技术技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。TRIZ理论(英文名为TheoryofInventiveProblemSolving，缩写为TIPS)是由前苏联专利技术家根里奇·阿奇舒勒(Genrich.S.Altshuller)于1946年开始，动用1500人·年，在研究了世界250万份高水平专利技术专利之后，提出的一套具有完整理论体系的创新方法。利用该理论可以对问题进行系统的分析，快速发现问题的本质，准确地定义创新性问题和矛盾，打破思维定势，对创新性问题和矛盾提供合理的解决方案。阿利赫舒列尔和他的TRIZ研究机构50多年来提出了TRIZ系列的多种工具，如冲突矩阵、76标准解答、ARIZ、AFD、物质--场分析、ISQ、DE、8种演化类型、科学效应、40个创新原理，39个工程参数，物理学、化学、几何学等工程学原理知识库等，常用的有基于宏观的矛盾矩阵法(冲突矩阵法)和基于微观的物场变换法。事实上TRIZ针对输入输出的关系(效应)、冲突和技术进化都有比较完善的理论。这些工具为创新理论软件化提供了基础，从而为TRIZ的实际应用提供了条件。因此将TRIZ理论与仿生学方法相结合可以更合理高效地指导仿生对象的选取。如图1所示，一种基于TRIZ理论的仿生对象选取方法，包括如下步骤：步骤1、将工程实际问题转化为TRIZ问题，并提取出欲改善的参数和被恶化的参数。步骤2、把欲改善的参数和被恶化的参数分别代入阿奇舒勒矛盾矩阵，查找所推荐的解决问题的专利技术原理。将序号与40条专利技术原理目录对应，得到专利技术原理的名称。步骤3、在得到的专利技术原理中，分析每一条专利技术原理的出现频次，并将专利技术原理按照出现频次由高到低进行排序，选出排序前N的专利技术原理，得到TRIZ问题的解。一般的，N取值范围是3≤N≤8。步骤4、将专利技术原理与仿生现象进行比对，选取一个最适于问题解决的生物现象为模型，确定仿生对象。针对所推荐的专利技术原理总结一些生物现象并建立对应关系。探讨这些生物现象在工程实际问题中如何实现和应用，选取最适于问题解决的生物现象为模型，确定仿生对象。若无法选取最适于问题解决的生物现象，则返回步骤1重新将工程实际问题转化为TRIZ问题。即如果所得的生物对象都不适合解决工程实际问题，则需要返回以上步骤，重新定义各工程参数和矛盾，再次应用和查找阿奇舒勒矛盾矩阵来选取合适的仿生模型，直至有解。优选，步骤1具体包括如下步骤：步骤101、将工程实际问题进行TRIZ冲突表述，提取技术冲突；步骤102、从技术冲突中确定并筛选技术系统应改善的特性和被恶化的特性，因为，冲突的双方代表着技术系统欲改善的特性和被恶化的特性，改善某个特性的同时，必然会带来其他一个或多个特性的恶化。步骤103、将所确定的技术特性对应39个工程参数进行重新描述，确定欲改善的参数和被恶化的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于TRIZ理论的仿生对象选取方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、将工程实际问题转化为TRIZ问题，并提取出欲改善的参数和被恶化的参数；步骤2、把欲改善的参数和被恶化的参数分别代入阿奇舒勒矛盾矩阵，查找所推荐的解决问题的专利技术原理；步骤3、在得到的专利技术原理中，分析每一条专利技术原理的出现频次，并将专利技术原理按照出现频次由高到低进行排序，选出排序前N的专利技术原理；步骤4、将专利技术原理与仿生现象进行比对，选取一个最适于问题解决的生物现象为模型，确定仿生对象。

【技术特征摘要】
1.一种基于TRIZ理论的仿生对象选取方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、将工程实际问题转化为TRIZ问题，并提取出欲改善的参数和被恶化的参数；步骤2、把欲改善的参数和被恶化的参数分别代入阿奇舒勒矛盾矩阵，查找所推荐的解决问题的发明原理；步骤3、在得到的发明原理中，分析每一条发明原理的出现频次，并将发明原理按照出现频次由高到低进行排序，选出排序前N的发明原理；步骤4、将发明原理与仿生现象进行比对，选取一个最适于问题解决的生物现象为模型，确定仿生对象。2.根据权利要求1所述的一种基于TRIZ理论的仿生对象选取方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永欣，吴凤和，史红亮，李永攀，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13