Главная    Кафедра прогнозов     Патентный пейнтбол. Робот - шнекоход. (часть 2)

Размещено на сайте 01.11.2007.

Предисловие ведущего рубрики Кафедра Прогнозов,
адресованное к тем, кто первый раз оказался на наших страницах.



Дорогие читатели!

В минувший четверг КП предложила своим читателям новый вид тренингов по развитию навыков обхода патентов http://www.metodolog.ru/01218/01218.html и открыла этап формирования системы учебных примеров в этой достаточно закрытой области.

Перед вами окончание материала моего уважаемого коллеги к.т.н., ТРИЗ- специалиста 4ого уровня (сертификат МАТРИЗ №83), Андрея Матюшенко.

Признаюсь, как читатель, я не был разочарован решениями, которые автор предложил как «обходные» в первой части своей работы. Напротив, мне некоторые находки показались и неожиданными и изящными.

Тех, кто зашёл на наш ресурс впервые, очень коротко введу в курс дела.

В моём решении, описанном на 2 недели раньше в «инженерном письме»: «Пример про то, как прогнозисту не «поверили»» http://www.metodolog.ru/01213/01213.html робот перемещался так же как шнекоход А.Грачёва на спиралевидных щётках, что позволяло отказаться от колёс, как в прототипе и обеспечивало большую эффективность уборки, потому что вместо 1 щётки появилось 4 со всех 4 сторон (тримминг путём передачи функции одной из подсистем другой подсистеме и совершенствование рабочего органа машины).

Это был не единственный отличительный признак, однако, «всё по порядку»…

Андрей (я позволю себе эту вольность, т.к. мы хорошо знакомы) решил развить в соответствии с ЗРТС (закономерности развития технических систем) параметры эффективности уборки и заменил спиралевидную щётку на радиальную цилиндрическую, что увеличило площадь одномоментного ометания. Я могу интрепретировать этот шаг как «примат развития рабочего органа» по Г.И. Иванову ( «… вероятность изменений в рабочем органе машины , как правило, выше, чем в других частях системы…интерпретация ЮД»)

Возникшую проблему управления перемещением робота автор, с моей точки зрения решил неожиданно и остроумно.Предложено использовать ресурс ВЕСА аккумулятора ( почти 3 кг.).

Если перместить центр масс аккумулятора в сторону, то возникший дифферент уменьшит радиус шётки, а значит, возникнет разность в значениях силы трения, радиальной скорости на контакте «щётка-пол» при сохранении скорости вращения вала щёток.

Я получил большое удовольствие, увидев вдруг родившийся «гибрид танка, того же шнекохода и модного несколько лет назад оригинального самоката» смотрите фото ниже.

Благодаря этому эпизоду «работы мысли проектировщика - обходчика патентов» я вдруг понял, что перенос технологий, который , как мне кажется, является центральным явлением в эволюции техники, может осуществляться не «линейно» как в случае с элетробритвой и газонокосилкой, а «букетами» или «аккордами», если здесь уместна такая фигура речи.

В решении Андрея у «увидел» и бионический подход, потому что все «двуногие» тоже используют принцип пермещения центра масс с одной опоры на другую.

Ещё один аспект, который меня искренне восхитил, состоит в том, что даже если вцелом «обходное решение» Андрея не позволит «убедить в его привлекательности потенциального директора фабрики роботов- пылесосов», то убеждать «директора игрушечной фабрики», что перед нами потенциальный «высокотиражный товар» - не придётся. Супер игрушка, взамен всем надоевшим колёсным вездеходикам уже спроектирована. Просто так, походя… в рамках профессионального тренингового упражнения по обходам патентов.

Я просто « вижу», как 5-летний мальчуган, высунув от напряжения язык, жмёт кнопки пультика радиоуправления, а робот раздувая то левое , то правое «лёгкое», переваливаясь как утка, ползёт туда, куда его направляет умелая рука. А рядом на корточках сидит (тоже высунув язык от волнения) отец этого мальчугана и как заворожённый смотрит на этот персонаж из будущих «Звёздных войн» или ещё не снятого фильма «Конфликт» о войне машин и людей.

В истории техники так бывает очень часто: изобретали клей, а получили знаменитый товар – бумажки для заметок с липким слоем.

Так что «интеллектуальная ценность», похожая на проект «Барби» уже создана «здесь» и «сейчас». Даст Бог и наш ресурс прочтёт свой генри форд в области радиоуправляемых игрушек.

Я много лет собираю самые разнообразные коллекции по истории техники, например по использованию ВЕСА как ресурса для развития машин, думаю, что предъявление её здесь, в контексте этой сиуации вполне уместно http://foto.mail.ru/mail/zrts7/DJuraJURA/slideshow

Однако буквальной или «линейной» аналогии я не нашёл. Получите ещё одну положительную эмоцию, посмотрев видеосюжет о перемещении водного велосипеда с подводным крылом на основании использованиея ВЕСА источника энергии в этой машине, потому что все остальные аналогии лежат ещё «дальше». Фото с сайта http://nowinka.ru/index.php?productID=163

видеосюжет можно посмотреть на моём блоге здесь http://video.mail.ru/mail/zrts7/DJuraPETROV/503.html

Желаю приятного чтения окончания работы А.Матюшенко. Все дальнейшие разборы происходящего и новые попытки обойти патенты по роботам пылесосам, а также другие виды «тренингов для прогнозистов» читайте у нас каждый четверг.

«Кафедра Прогнозов» будет благодарна вам, если вы тоже пришлёте свои примеры из истории техники в открытую коллекцию по ЗРТС, как это делают Мастер ТРИЗ В. Петров, д.т.н. профессор, Мастер ТРИЗ А.Кынин и Мастер ТРИЗ Б.Злотин. Большое им за это спасибо!

С уважением, ведущий рубрики КП Юрий Даниловский yurydanilovsky@yandex.ru



ПАТЕНТНЫЙ ПЕЙНТБОЛ. РОБОТ – ШНЕКОХОД.

А. Матюшенко
(окончание, начало на http://www.metodolog.ru/01218/01218.html)

Патент Юрия мы обошли. Однако этот путь - не самый надежный. Гораздо более «сильным» обходом является свертывание компонентов.

Шаг 6. Корректируем компонентный состав новой ТС.

Дополнительным, и достаточно сильным шагом, является углубленный просмотр возможностей замены признаков, используя рекомендованный (на подготовительном шаге 3) закон. Для развития ТС – это закон повышения согласованности.

Покажем применение этого закона для шнековой щетки.

Рассмотрим только один вид согласования (согласование формы), и только для согласования инструмента и изделия.

Рис. 20 Согласование инструмента и изделия
Рис. 20 Согласование инструмента и изделия

Как видно, механическая щетка (первый рабочий орган) согласуется по форме только с крупными частицами пыли, но с частицами среднего и маленького размера она не согласуется. Это означает, что щетка «может выметать» только крупные пылинки (песчинки). Размер маленьких пылинок – микроны (тысячные доли миллиметра), а размер щетинки – десятые доли миллиметра в диаметре и сантиметры в длину. Взаимодействие щетинок с мелкой пылью можно образно сравнить с тем, как если бы мы пытались ударить по футбольному мячу Останкинской телебашней.

Рис. 21 Щетинка и мелкая пыль
Рис. 21 Щетинка и мелкая пыль

Воздух (второй рабочий орган) согласуется со средней и мелкой пылью, однако не согласован с крупной пылью. Становится понятным, зачем пылесосу щетка.

Однако видно, что для ковра с длинным ворсом щетка не в состоянии «прочесать» этот ковер на всю его глубину. Это значит, что крупная пыль (песочек) не «выметается» из глубины ковра. А воздух не способен с ней справиться.

Ставим задачу: как обеспечить удаление крупной пыли ковра с длинным ворсом?

Рис. 22 Удаление пыли с ковра с длинным ворсом
Рис. 22 Удаление пыли с ковра с длинным ворсом

Как видно, щетка не может «прочесать ковер» на всю его глубину – «силенок маловато». Это означает, что необходимо ввести два режима уборки: для паркета (ламината) и для ковра. Отличие заключается в том, что ковер не нужно «прочесывать». Ему необходимо «делать пробор» и выдувать песочек из «пробора» сильным воздухом. Чтобы «усилить воздух», необходимо ввести импульсный продув пробора. Следовательно, от постоянного обдувания необходимо перейти к импульсному продуву пробора ковра. Для того, чтобы «делать пробор ковру», необходимо обеспечить подвижное соединение ворсинок с осью.

Рассмотрим один из вариантов изготовления роторной щетки с подвижным соединением щетинок с осью.

Рис. 23 Пример технологии изготовления двухрежимной щетки

Рис. 23 Пример технологии изготовления двухрежимной щетки
Рис. 23 Пример технологии изготовления двухрежимной щетки

Как видно на рисунке, это 3 операции. Сначала наматываем нить, обладающую электростатическим эффектом (будущие щетинки щетки) на две оси. Затем разрубаем посередине мотка, заодно слегка расплющивая кончики щетинок. Мы получили два ряда щетинок щетки, расположенных на осях. Затем прикрепляем такие оси с ворсинками к общей оси (ось роторной щетки) и закрепляем эти оси с щетинками посредством наматывания нитиноловой (с памятью формы) пружинки.

Рис. 24 Как работает двухрежимная щетка

Рис. 24 Как работает двухрежимная щетка
Рис. 24 Как работает двухрежимная щетка

В результате мы получили двухрежимную щетку: когда нитиноловая пружинка нагрета (выше 48 градусов Цельсия) электрическим током, она разжимается и «отпускает оси с ворсинками». Когда нить не нагрета, пружинка жестко удерживает (сильно прижимает) оси с ворсинками к общей оси (оси роторной щетки).

Как пневмоудар «выбивает пыль» из ковра?

Рис. 25 Пневмоудар «выбивает пыль» из пробора
Рис. 25 Пневмоудар «выбивает пыль» из пробора

Рассмотрим движение пылесоса в режиме уборки ковра.

Рис. 26 Кинематика перемещения

Рис. 26 Кинематика перемещения

Рис. 26 Кинематика перемещения
Рис. 26 Кинематика перемещения

Кинематика перемещения в режиме уборки ковра достаточно проста. Щетинки прогибаются, раздвигают ворсинки ковра и образуют проборы. Затем осуществляется пневмоудар, который «выбивает пыль». Он же «подталкивает пылесос» в сторону пневмоудара. Это происходит благодаря тому, что щетинки «глубоко втыкаются» в ковер, и пневмоудар не в состоянии провернуть ряд глубоко воткнутых щетинок. Концы этих щетинок становятся центрами вращения рядов этих щетинок. Другими словами, пневмоудар опрокидывает щетку, так как устойчивость щетки, стоящей на двух рядах щетинок, мала. Щетка опрокидывается на следующий ряд щетинок, которые втыкаются в ковер и прогибаются, образуя пробор…

В режиме уборки ковра пылесос может перемещаться только линейно. Некоторые второстепенные особенности конструкции опустим. Скажем только, что в этом режиме работает только одна из четырех щеток пылесоса. Остальные – бездействуют. Щелевое сопло открыто только напротив работающей щетки. Это примерно в три раза усиливает воздушные поток, предназначенный для пневмоудара. Остальные щелевые сопла перекрываются прижимными заслонками. Заслонки опускаются благодаря нитиноловым пружинкам, к которым, также, как и к роторной щетке, подводится электрический ток при работе в этом режиме.

Рис. 27 Трехкратное усиление воздушного потока
Рис. 27 Трехкратное усиление воздушного потока

Сворачивание признаков, упоминающихся в формуле изобретения

Шаг 1. «Привязываем» патент к ТС.

Выполняется аналогично шагу 1 для изменения признаков.

Шаг 2. Определяем кандидатов на свертывание.

Аналогично. После проведения функционально-стоимостного анализа, проводится диагностический анализ и определяются компоненты, которые необходимо «свернуть» в первую очередь.

Рис. 28 Диагностический анализ
Рис. 28 Диагностический анализ

Кто же является кандидатами на свертывание?

  • Шестеренки
  • Полая юбка
  • Электродвигатели

Шаг 3. Сворачиваем компоненты ТС.

Свернем эти компоненты, ведь они самые проблемные.

Мы можем свернуть целую ветвь из электродвигателя, трансмиссии (шестеренок) и рабочего органа, но при условии, что другой рабочий орган будет адекватно выполнять свою функцию. При условии сохранения принципа действия пылесоса, оставим оба рабочих органа: щетку и воздух.

Рис. 29 Схема свернутого устройства
Рис. 29 Схема свернутого устройства

Свернем шестеренки и электродвигатель щеточный. А их функции «передадим» каналам воздушным и электродвигателю насосному, соответственно. Также свернем юбку.

Рис. 30 Пример свертывания компонентов конструкции
Рис. 30 Пример свертывания компонентов конструкции

Результат изменения и сворачивания признаков.

Сравним системы.

Рис. 31 Что было и что стало
Рис. 31 Что было и что стало

Рис. 32 Изменили и свернули конструкцию
Рис. 32 Изменили и свернули конструкцию

Новый патент (Андрея Матюшенко)

Мы «обошли патент Юрия Даниловского. Сравним патенты и посмотрим на отличительные признаки нового патента.

Какие отличительные признаки этого изобретения?

1. Машина перемещается с помощью роторных щеток, при этом отпадает необходимость в наличии колес и электродвигателей для них, и при этом уборка осуществляется с высоким качеством благодаря большой площади одномоментно убираемой поверхности.

Рис. 33 Машина перемещается с помощью щеток, при этом хорошо убирая поверхность
Рис. 33 Машина перемещается с помощью щеток, при этом хорошо убирая поверхность

Также отсутствуют два электродвигателя для вращения щеток. Это позволяет уменьшить количество потребляемой электроэнергии и снизить стоимость машины посредством перемещения центра масс пылесоса

Рис. 34 Электродвигателей у щеток нет
Рис. 34 Электродвигателей у щеток нет

2. Шестеренки – отсутствуют, что повышает надежность устройства. Щетки независимы друг от друга, что повышает степень свободы пылесоса и позволяет ему двигаться в любом направлении на плоскости.

Рис. 35 Щетки рассоединены
Рис. 35 Щетки рассоединены

3. Щетинки щетки обладают электростатическим эффектом. Это позволяет улучшить качество уборки.

4. Машина перемещается с помощью вращения щеток выдуваемым воздухом, что позволяет убрать два щеточных электродвигателя и, при том же энергопотреблении, повысить мощность всасывающего устройства «в аэроватах». Повышенная мощность «в аэроватах» позволяет лучше убирать среднюю и мелкую пыль. Машина перемещается посредством перемещения центра масс пылесоса.

Рис. 36 Способ перемещения пылесоса
Рис. 36 Способ перемещения пылесоса

5. Юбка отсутствует, а корпус – полый с щелевыми соплами для вращения роторных щеток. Функцию юбки выполняет струя воздуха из щелевого сопла. При этом отпадает необходимость введения четырех клапанов повышенного давления.

Рис. 37 Полый корпус с щелевыми соплами
Рис. 37 Полый корпус с щелевыми соплами

6. Наличие щетки с динамичным креплением щетинок. Благодаря этому – возможность двухрежимной уборки. Первый режим – для уборки ламината (паркета), при котором щетинки жестко крепятся к оси щетки. Второй режим – для уборки ковров, при котором щетинки подвижные. Подвижность щетинок позволяет «уйти» от механического прочесывания ковра щетинками, и «тратить эту энергию» на глубокую пневмоимпульсную чистку ковра методом, при котором щетинки делают «пробор ковру» и песчинки «выбиваются из ковра» пневмоимпульсами. Это позволяет существенно повысить качество уборки, не увеличивая энергозатрат.

7.

Рис. 38 Щетка с динамичным креплением щетинок & двухрежимная уборка
Рис. 38 Щетка с динамичным креплением щетинок & двухрежимная уборка

Окончательные шаги

Окончательные шаги позволяют нам определить «патентную чистоту» выдвинутого решения и более конкретно разобраться с тем, какую реальную пользу принесет изобретение потребителю (запатентованного) устройства.

Окончательный шаг 1. «Подпали под другой патент»?

Патент Юрия мы обошли, но не нарушили ли мы другие патенты? Удостоверимся, что новый патент не нарушает прав третьих лиц – заявленные особенности не являются чужой интеллектуальной собственностью, защищенной патентным законодательством.

Например, определим возможность запатентовать «двухрежимную щетку».

Рис. 38 Примеры патентов из подгруппы
Примечание: Посмотрим патенты по международной патентной классификации (МПК 7) из группы «Щетки, отличающиеся способом закрепления» (подкласс A46B) и его подгруппы «Соединения щетины в колодке или на носителе с помощью проволоки или других скрепляющих средств, в частности для U-образных пучков щетины» (подгруппа 3/16).

Рис. 38 Примеры патентов из подгруппы


Рис. 38 Ближайший патент к двухрежимной щетке
Рис. 38 Ближайший патент к двухрежимной щетке

Как видно, даже ближайший патент (US4356587) существенно отличается оттого, что мы хотим запатентовать.

Патента-аналога на двухрежимную щетку (в патентной базе USPTO) нет.

Окончательный шаг 2. Если патент-аналог все же есть, то что делать?

В основном, возможны два варианта. Первый – срок действия патента-аналога истек (ему более 20 лет). Тогда возможен выпуск продукции без патента. Второй вариант, когда производитель все же хочет получить исключительное право на выпуск продукции. Тогда я рекомендую вернуться к ключевым недостаткам, выявленным в процессе анализа, и предложить другое решение ключевых задач (другими способами или с помощью других устройств).

Как исключительный шаг возможен третий вариант – оспаривание патента-аналога. В этом случае мы пытаемся найти информацию о том, что мешающий нам патент-аналог «выдан неправильно». Например, оспорить его по новизне…

Окончательный шаг 3. Удовлетворены результатом?

На этом последнем шаге подводятся итоги работы по обходу патента.

Что же самое важное в новом изобретении с точки зрения тех, кто будет пользоваться новым (запатентованным) устройством?

Рис. 38 Удовлетворение потребностей новым устройством
Рис. 38 Удовлетворение потребностей новым устройством

В результате осуществления окончательных шагов мы смогли определить «патентную чистоту» выдвинутого решения (окончательное решение – за патентоведами) и понять какую реальную пользу принесет изобретение с точки зрения потребителя.

Заключение.

Уважаемый Юрий Эдуардович, извините, но ваш патент «убит», хотя, конечно, я не уверен в том, что четыре пневмодвигателя вместо электрических моторов смогут убедить производителя в привлекательности.

На такие вопросы отвечает стадия макетного проектирования и испытаний, которой мы по условиям нашей Инженерной Игры лишены.

В тексте сохранены авторская орфография и пунктуация.


Главная    Кафедра прогнозов     Патентный пейнтбол. Робот - шнекоход. (часть 2)