电子说
(一)背景
近年来,无人机航拍成为越来越多摄影爱好者的选择,但因为航拍无人机的体积都有些大,外出拍摄需要携带一个收纳包装无人机、遥控器及电池等配件,航拍爱好者希望市面上有一台能装进口袋的航拍小飞机。
(二)小型航拍无人机的关键技术性能
携带轻便、坚固稳定、长续航、图像采集。因此,在这款无人机造型设计时要重点解决以下几个问题:减少重量的同时保持原有的性能;体积变小后在高空飞行,有较好的稳定性;还要满足良好的图像信息采集能力的需求。
(三)解决思路和关键步骤
根据上述问题描述,反映在39个通用工程参数上获取矛盾。利用矛盾矩阵图提出方案,通过分析结果选择相应方案。
根据技术性能重要度以及矛盾示意图中对应的TRIZ发明原理,得出最重要的问题是续航和机器重量增加,在无人机续航时间增加的同时电池容量也会增加,整机重量也会增加,此问题可转化为“15运动物体作用时间”和“1运动物体的重量”这组技术冲突,得到的冲突矩阵发明原理是:19,5,34,31。其次,整机重量的增加会导致无人机体积增加,此问题可转化为“15运动物体作用时间”和“7运动物体的体积”之间的技术冲突,得到的TRIZ发明原理:10,2,19,30。无人机便携需求和抗风力下降相矛盾,将问题转化为“2静止物体的体积”和“13稳定性”的技术冲突,得到的发明原理有:28,34,35,40。
(四)选择适用的发明原理
对上述得到的TRIZ发明原理进行整理分析,在每一组技术冲突中,参考用户需求权重,选取其中最合适的发明原理:5,28,进行无人机造型创新设计。
(五)解决方案
根据创新原理5和28给出的启示,综合考虑后得到小型无人机造型创新设计方案。为解决无人机续航与重量增加的矛盾,所采用的发明原理5提出组合的方法,由此想到将无人机散热风扇与桨叶相结合,去掉散热风扇,利用桨叶风力来散热,经过无数次模拟飞行,取得关键空气动力数据后,再重新开始设计导流槽,带走热量。
在解决方便携带和抗风力下降的矛盾冲突中,所采用的发明原理是28机械系统的替代,因此研究人员在研究“风”的同时也在研究“电”,重新设计了无刷电机,最终使无人机在最大四级强风的情况下续航时间也能达到30分钟,同时为用户带来稳定的航拍图像。
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