机械创新设计常用方法

三、联想法

联想是由于现实生活中的某些人或事物的触发而想到与之相关的人或事物的心理活动或思维方式。

由此及彼、由表及里、形象生动、奥妙无穷联想是对输入人头脑中的各种信息进行加工、转换、联接后输出的思维活动。

相似联想接近联想对比联想强制联想。

相似联想：从某一思维对象到与它有某些相似特征的其他思维对象的联想。这种相似可能是外形或性质上的，也可能是某种意义上的。比如，由海洋生物表皮的性质引起联想，发明了新式的游泳衣；由某些兽类在野外生活不得风湿病联想到它们的骨头可以制药等，由联想产生的科技上的创造发明多属此类。

接近联想：从某一思维对象到与它有接近关系的其他思维对象的联想。这种接近关系可能是时间和空间上的，也可能是功能和用途上的，还可能是结构和形态上的，等等。

比如，你在路上遇到老师时，就可能联想到他前几天讲课的景象。

又如，美国发明家威斯汀豪斯一直在寻求一种同时作用于整列火车车轮的制动装置。当他看到在挖掘隧道时，驱动风钻的压缩空气是用橡胶软管从数百米之外的空气压缩站送来的现象时，脑海里立刻涌现出气动刹车的创意，进而发明了现代火车的气动刹车装置。

对比联想：由事物间完全对立或存在某种差异而引起的联想。

远近、上下、宽窄、凸凹、冷热、软硬等。

由英雄想到叛徒，由很软的石墨想到坚硬金刚石，从自然科学想到社会科学等。

由电动机联想到发电机由电流产生磁场（电磁效应）联想到用磁场产生电流（磁电效应）。

强制联想是将完全无关或关系相当偏远的多个事物或想法牵强附会地联系起来，进行逻辑型的联想，以此达到创造目的的创新技法。

四、类比法

经典类比的思维过程分为两个阶段：

第一阶段，把两个事物进行比较；

第二阶段，在比较的基础上推理，即把其中某个对象有关的知识或结论推移到另一对象中去。

类比法是根据两个或两类对象之间在某些方面的相同或相似而推出它们在其他方面也可能相同的一种思维形式和逻辑方法。•

【案例】   可口可乐瓶子的发明

[制瓶工人罗特，有一天看到他的女朋友穿着一套膝盖上面部分较窄，使腰部显得很有魅力的裙子。罗特的双眼紧盯着这条裙子，越看越觉得线条优美。他想，要是制作像这条裙子形状的瓶子也许不错。于是他立即加以研究。经过半个多月的努力，一种新式的瓶子问世了。1923年，罗特把这项专利权以 600万美元卖给可口可乐公司，因而成为富翁。]

五、仿生法

仿生法是指通过模拟生物的结构、功能或原理等而进行发明创造的方法。

1、仿生法的原理

仿生法的运用以人类对生物界的不断认识为基础，也在不断地发展之中，生物原型已成为现代发明的源泉。其理由是：生物在自然进化中，经历了亿万年的筛选、淘汰和改进，通过自然选择，每种能够生存的生物都有别的生物所不具备的特点和功能，这些特点和功能便成为人们创造活动模仿的对象。

如蝙蝠可以发出和听到超声波，狗的鼻子可以感觉出200万种物质和不同浓度的气味，等等，这些功能都已被人类所认识和利用。随着科学技术的发展，自然界中生物系统的这些奇妙功能愈来愈为人类所认识和把握-向生物索取启迪，是现代发明创造的一个重要趋势。

2、仿生法的实施步骤

仿生法的模仿对象主要是生物，它是一种以生物为比较对象的具体的类比法。其实施的步骤为：    

(1)  明确发明创造物的功能。    

(2) 选择模仿的对象。根据自然界的生物学知识，通过类比联想，寻找与目标功能相似的生物体，有目的地选择模拟对象。     

(3) 研究生物体的结构、功能等。     

(4)  将研究所得的生物学资料，运用数学分析抽象成通用的数学模型，再采用机械、电子、化学等手段制成可进行工程技术实验的实物模型。

【案例】  我国首台蛇形机器人的研制

[目的是制造生物机器人，能够在有辐射、有粉尘、有毒环境下及战场上执行侦察任务，在地震、塌方及火灾后的废墟中寻找伤员，在狭小和危险环境中探测和疏通管道等。在一次《动物世界》栏目播放的介绍蛇的节目中，研究人员对蛇的特殊生理结构和运动方式产生了兴趣．有了模拟蛇的想法，随后潜心钻研有关蛇的书籍，研究蛇的运动方式，利用机械学知识设计蛇形机器人的机械结构，用电子学知识设计硬件电路和软件程序，用数学知识进行数学建摸和动力学分析，经过反复试验，终于成功的发明了蛇形机器人。]

六、组合创新法

在发明创新活动中，按照所采用的技术来源可分为两类：一类是在发明中采用全新的技术原理，称为突破型发明；另一类是采用已有的技术并进行重新组合，从而形成新的发明。从人类的技术历史中可以看出，进入19世纪50年代以来突破型的发明在总发明数量中所占的比重在下降，而组合型发明的比重在增加。在组合中求发展，在组合中实现创新，这已经成为现代技术创新活动的一种趋势。

组合创新方法有多种形式，从组合的内容区分有功能组合、原理组合、结构组合、材料组合等，从组合的方法区分有同类组合、异类组合等，从组合的手段区分有技术组合、信息组合等。

七、反求设计法

反求工程：       

逆向工程（Reverse Engineering），是一种以先进产品设备的实物、样件、软件或影像作为研究对象，应用产品设计方法学、系统工程学、计算机辅助技术的理论和方法进行系统分析和研究，探索掌握其关键技术，进而开发出同类的或更先进的产品的技术。•

反求工程是按照产品引进、消化、吸收与创新的思路，以“实物→原理→功能→三维重构→再设计”框架模型为工作过程。

八、功能设计法

功能设计是典型的正向思维运用。功能设计法是传统的常规设计方法，又称为正向设计法。

【第三单元课堂测试题】