基于TRIZ理论的人体假肢优化设计研究

摘要

自2013年起，“大众创业、万众创新”就已成为中国的国家战略。创新的实质是改进或创造新的技术或产品，并在所需的特定环境中获得有益的效果。创新不仅需要大量的知识积累和实践经验，更需要一套切实有效的创新方法做指引。TRIZ作为一种系统化的创新方法，它揭示的是创新设计发明内在遵循的原理和规律，目的在于从根本找出问题系统中存在的矛盾，它抛弃了传统创新方法折衷或妥协的方法解决问题，其最终的目标是完全解决矛盾，获得理想的解决方案。本文将TRIZ理论引入到人体假肢的优化设计中，通过分析现有人体假肢装置的技术问题，确定假肢系统的理想解，进而通过一系列TRIZ工具进行假肢的创新优化设计，得出假肢的优化模型，最后建立优化方案评价系统，对优化设计方案进行评价分析，确定出最优方案。
　　论文主要研究内容如下：
　　第一章阐述了论文的研究背景，介绍了TRIZ理论研究的现状，人体假肢的定义及分类，最后说明了本文主要研究内容和论文结构。
　　第二章对TRIZ理论所包含的基本工具和方法进行了全面分析，包括最终理想解IFR、40个创新发明原理、物理矛盾及其四大分离原理、八大技术系统进化法则、物场模型分析及其76个标准解，并得出了TRIZ理论解决问题的分析流程以及解题流程，最后将基于TRIZ理论的具体问题分析流程和具体解题流程应用到了人体假肢系统中。
　　第三章首先对人体假肢进行了需求分析和技术问题分析，确定了最终的理想解IFR；然后建立了假肢系统的SVOP功能词表，对假肢系统进行了组件功能模型分析和三轴分析，建立了假肢系统的组件功能关系模型及系统资源列表。
　　第四章借助于计算机辅助创新软件Pro/Innovator，运用ARIZ算法以及TRIZ解题工具进行了假肢的资源分析、技术矛盾分析、物理矛盾分析、物场分析以及S曲线进化分析，快速、准确的找到了解决假肢问题适用的创新原理、分离原理、物场模型及其对应的标准解以及其结构技术进化的方向。通过对相应原理、模型、标准解进行的详细研究以及其对应的启示，经过类比及分析，得到了解决假肢装置问题的一系列优化设计方案。
　　第五章利用TRIZ理论中提高理想度的方案评价原则，结合人体假肢的结构特点，确定了评价假肢优化方案的各项指标，并在Pro/Innovator中建立了假肢方案评价模型，完成了对假肢优化设计方案的评价分析，确定出了最优方案。
　　第六章对论文的研究工作进行了总结与展望。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 人体假肢的基本概念

1.3下肢假肢在国内外发展研究现状

1.4 TRIZ理论在国内外发展研究现状

1.5 课题来源及论文的主要研究内容

1.6 本章小结

第二章 基于TRIZ的假肢优化设计应用流程

2.1 引言

2.2 TRIZ理论概述

2.3 TRIZ理论体系

2.4 TRIZ理论问题分析及解题步骤

2.5 基于TRIZ理论的假肢结构优化设计流程

2.6 Pro/Innovator软件介绍

2.7 小结

第三章 基于TRIZ的下肢假肢的问题分析

3.1 引言

3.2 下肢假肢的需求分析

3.3 假肢的技术问题分析

3.4假肢技术问题的系统分析

3.5 小结

第四章 基于TRIZ下肢假肢优化方案设计

4.1 引言

4.2 假肢资源列表分析

4.3 假肢技术矛盾分析

4.4 假肢物理矛盾分析

4.5 物-场分析

4.6 S曲线+进化路径分析

4.7 小结

第五章 下肢假肢设计方案评价及确定

5.1 引言

5.2 TRIZ理论评价原则

5.3 假肢优化方案评价指标的确定

5.4基于Pro/Innovator的方案评价模型的建立

5.5优化方案汇总

5.5 基于TRIZ的下肢假肢优化设计方案确定

5.6 小结

第六章 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 未来展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果和参加的科研项目

附录一：40个发明创新原理

附录二：阿奇舒勒矛盾矩阵

附录三：76条标准解