張世彤++單長楠++郭潤濤++孫琳琳++何金光

摘 要 本實(shí)用新型涉及一種旋轉(zhuǎn)式殘疾人書架，屬于一種書架。書架外框與底座固定連接，外框蓋通過四角螺母與書架外框固定連接，內(nèi)部包括電機(jī)、電機(jī)減速齒輪組、間歇傳動機(jī)構(gòu)、腳踏傳動機(jī)構(gòu)，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)新穎，通過間歇性自鎖裝置，解決了旋轉(zhuǎn)書架的旋轉(zhuǎn)弊端，通過旋轉(zhuǎn)式取書的新穎結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)方便于殘疾人的取書模式。

關(guān)鍵詞 殘疾人；書架；TRIZ理論

中圖分類號：G76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2015）21-0039-03

1 TRIZ理論

TRIZ意譯為發(fā)明問題的解決理論（theory of inventive

problem solving）。該理論是由蘇聯(lián)發(fā)明家Altshuller和他的同事們在研究了大量的發(fā)明專利后，于1946年提出的。它針對現(xiàn)有問題系統(tǒng)，運(yùn)用TRIZ理論體系中的工具——IFR（Ideal Final Result，最終理想解）、39個通用參數(shù)和阿奇舒勒矛盾矩陣、40個發(fā)明原理與物場模型及76個標(biāo)準(zhǔn)解等方法，使新產(chǎn)品從開發(fā)過程到上市時間縮短50%；提升60%～70%的新產(chǎn)品開發(fā)效率；增加80%～100%的專利數(shù)量并提高專利的質(zhì)量。目前，隨著TRIZ理論的不斷推廣，其應(yīng)用的范圍從科技型小微企業(yè)管理創(chuàng)新、農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新到機(jī)械制造業(yè)和產(chǎn)品專利規(guī)避等方方面面都得全面使用，證明TRIZ理論的可靠性、可實(shí)施性。

本次研究設(shè)計(jì)對象屬于一種書架，尤其是指一種適合殘疾人使用的書架。本次設(shè)計(jì)完全基于TRIZ理論的創(chuàng)新思維方法，為特殊人群提供方便?，F(xiàn)有大多數(shù)書架不能滿足殘疾人取書便利快捷的要求，沒有針對殘疾人這類特殊群體而設(shè)計(jì)的書架。本實(shí)用新型提供一種旋轉(zhuǎn)式殘疾人書架，以解決目前書架不適合殘疾人使用的問題。

2 將TRIZ理論應(yīng)用于書架的整個設(shè)計(jì)流程

待解決的問題 對現(xiàn)有的殘疾人書架進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化處理，列舉出當(dāng)前書架存在的問題：

問題一：書架耗能量是否很大？

問題二：如遇突發(fā)情況，書架如何工作？

問題三：書架無法準(zhǔn)確轉(zhuǎn)到指定位置怎么辦？

三軸分析法 通過TRIZ中的三軸分析法分析出當(dāng)前系統(tǒng)存在問題的原因，如圖1所示。

最后確定解決問題的入手點(diǎn)：

入手點(diǎn)一：書架由電動機(jī)提供旋轉(zhuǎn)動力后，雖然完成了自動化的流程，但是在無人時也自轉(zhuǎn)而消耗能量，如何實(shí)現(xiàn)有人時書架轉(zhuǎn)，無人時書架停止轉(zhuǎn)動呢？

入手點(diǎn)二：在電動機(jī)的帶動下，書架可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但是當(dāng)供電設(shè)施不可用時，即當(dāng)沒有電源時，書架無法運(yùn)作怎么辦？

入手點(diǎn)三：書架無法準(zhǔn)確轉(zhuǎn)到指定位置怎么辦？

入手點(diǎn)四：每次書架轉(zhuǎn)的時候都是兩側(cè)書架同時轉(zhuǎn)動，能否做到當(dāng)書架的哪一側(cè)有人時，哪一側(cè)轉(zhuǎn)動，無人那一側(cè)不轉(zhuǎn)動？

對系統(tǒng)提出的新要求 按照解決問題的思路，對當(dāng)前系統(tǒng)提出一個新的改進(jìn)方向，即對系統(tǒng)提出新要求：

1）方便殘疾人取書放書的同時，考慮突發(fā)情況發(fā)生時，系統(tǒng)也能滿足殘疾人的需求；

2）提高系統(tǒng)自動化程度，盡量少些人工參與的環(huán)節(jié)；

3）盡量節(jié)省能源和成本，系統(tǒng)不宜太過復(fù)雜。

該系統(tǒng)的IFR：以最小的改動和成本使書架可自適應(yīng)殘疾人取放書。

該系統(tǒng)的次級IFR：系統(tǒng)可自主控制開關(guān)裝置，適用性強(qiáng)，節(jié)省能源和成本，且對于停電問題的出現(xiàn)，可以有替代的裝置出現(xiàn)。

3 基于TRIZ理論的殘疾人旋轉(zhuǎn)書架改進(jìn)方案

針對入手點(diǎn)一 書架由電動機(jī)提供旋轉(zhuǎn)動力后，雖然完成了自動化的流程，但是在無人時也自轉(zhuǎn)消耗能量，如何在有人時書架轉(zhuǎn)，無人時書架停止轉(zhuǎn)動呢？提取一對技術(shù)矛盾：改善參數(shù)為自動化程度，惡化參數(shù)為能量損失。通過查找矛盾矩陣，對應(yīng)的發(fā)明原理為：

23.反饋原理：在系統(tǒng)中引入反饋；

28.機(jī)械系統(tǒng)替代原理：用聲學(xué)系統(tǒng)替代機(jī)械系統(tǒng)。

利用反饋原理形成方案一，如圖2所示；利用機(jī)械系統(tǒng)替代原理形成方案二。

方案一：應(yīng)用反饋原理，將紅外感應(yīng)開關(guān)和電動書架旋轉(zhuǎn)開關(guān)相結(jié)合。

方案二：安裝聲控裝置，有聲音時就接通（電阻變?。瑳]有聲音時就斷開（電阻變的很大）；再通過電路和芯片做個延時，就可以使有聲音時，電路接通一段時間。

針對入手點(diǎn)二 在電動機(jī)的帶動作用下，書架可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但是當(dāng)供電設(shè)施不可用時，即當(dāng)沒有電源時，書架無法運(yùn)作怎么辦？

提取一對物理矛盾：改善參數(shù)為操作方便性，惡化參數(shù)也為參座方便性。

運(yùn)用條件分離—時間分離：

10.預(yù)先作用原理：預(yù)先對物體施加必要的改變；

11.事先防范原理：采用事先準(zhǔn)備好的應(yīng)急措施，補(bǔ)償物體相對較低的可靠性。

當(dāng)有電時，電機(jī)帶動減速齒輪組進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)停電時，利用腳踏板/手搖桿通過連桿帶動曲軸轉(zhuǎn)動，從而帶動整個系統(tǒng)的運(yùn)作，最終形成方案三和方案四。

針對入手點(diǎn)三 書架無法準(zhǔn)確轉(zhuǎn)到指定位置怎么辦？

建立物場模型，如圖3所示。

不充分作用：控制力不足，書架沒有轉(zhuǎn)到指定位置或轉(zhuǎn)過指定位置。

通過查找得知解決此模型應(yīng)用第2類增強(qiáng)物場模型中“S 2.1.1 鏈?zhǔn)轿飯瞿Ｐ汀?，間歇性傳動裝置如圖4所示。

針對入手點(diǎn)四 每次書架轉(zhuǎn)的時候，都是兩側(cè)書架同時轉(zhuǎn)動，能否做到當(dāng)書架的哪一側(cè)有人時，哪一側(cè)轉(zhuǎn)動，無人那一側(cè)不轉(zhuǎn)動？

提取一對技術(shù)矛盾：改善參數(shù)為適用性通用性，惡化參數(shù)為系統(tǒng)復(fù)雜性。

通過查找矛盾矩陣找到其對應(yīng)的發(fā)明原理為：

15.動態(tài)特性原理：如果一個物體整體是靜止的，使之移動或可動；

28.機(jī)械系統(tǒng)替代原理；

29.氣壓和液壓結(jié)構(gòu)原理；

37.熱膨脹原理。

運(yùn)用動態(tài)特性原理形成方案六，如圖5所示。

綜合以上方案，得到一個全新的旋轉(zhuǎn)式殘疾人書架，如圖6所示。其工作原理：電機(jī)通過減速齒輪組帶動鏈條運(yùn)動，鏈條帶動大齒輪二轉(zhuǎn)動，小齒輪二再通過另一根鏈條帶動大齒輪一轉(zhuǎn)動，齒輪一帶動槽輪運(yùn)作；這時根據(jù)取書者所面對的書架某側(cè)，通過電磁鐵將槽輪吸到此面，然后槽輪帶動花鍵軸一或花鍵軸二轉(zhuǎn)動，從而帶動書框一或書框二轉(zhuǎn)動；當(dāng)所需書夾轉(zhuǎn)動到面前時，取下書夾，再取出其中的書，并放回書夾。當(dāng)停電時，需通過腳踏板的上下踩動，帶動連桿和曲軸運(yùn)動，由于曲軸上的圓盤通過軸連接在兩個書架外框之間，所以圓盤只能轉(zhuǎn)動，從而通過曲軸上的圓盤外側(cè)的外齒輪帶動齒輪二轉(zhuǎn)動。

4 設(shè)計(jì)小結(jié)

本書架的優(yōu)點(diǎn)是針對殘疾人的人性化設(shè)計(jì)點(diǎn)與書架自身屬性所需提高的因素，通過機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)巧妙地融合，不僅僅是單純地為殘疾人的取書方便提供了條件，也滿足了書架自身性能的提高。且結(jié)構(gòu)新穎，通過間歇性自鎖裝置，解決了旋轉(zhuǎn)書架的旋轉(zhuǎn)弊端，通過旋轉(zhuǎn)式取書的新穎結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)方便于殘疾人的取書模式，更好地優(yōu)化了殘疾人看書取書的過程，服務(wù)于殘疾人等特殊群體。

參考文獻(xiàn)

[1]馬廣韜，任丹寧，鄭妍.高校圖書館書架設(shè)計(jì)中人體尺寸的應(yīng)用研究[J].沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(bào)：社會科學(xué)版，2011（2）.

[2]宋雅涵.懸掛式書架的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)：工學(xué)版，1981（1）.endprint