【设计融创】北京工业大学席上琳：基于需求分析和TRIZ的草莓采摘机器人产品创新方法研究

设计与思维

2025-09-16

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-论文导读-

基于需求分析和TRIZ 的草莓采摘机器人产品创新方法研究

席上琳，刘键*，付思雯

（北京工业大学，北京 100124）

摘要：目的当前我国草莓种植方式普遍较为传统，而草莓的采摘、分拣、收获环节需耗费大量人工劳动力，因此设计出适用于地垄式栽培的草莓采摘机器人具有现实意义。方法围绕人-机-环境三方面探究设计需求，提出融合FBS 模型与TRIZ 理论的设计方法，并探究数字仿真模型如何在设计流程中辅助功能结构优化。构建草莓采摘机器人设计方法理论框架，同时使用数字内容生成软件搭建场景模型及机器人模型以辅助生成设计方案。结果使用轨迹仿真与动力学仿真插件，对机器人的机械臂运动空间、果实夹持组件及行走机构进行模拟，设计方案被初步验证可行。结论该框架能够客观地从多维度信息中获取产品核心需求，并引入数字仿真工具，将其与功能结构分析和发明问题解决理论结合到设计过程中，用于农业机器人的创新设计方法探索。

关键词：产品设计；发明问题解决理论（TRIZ）；数字仿真；农业机器人

*通信作者

-论文图表-

-结语-

本研究以设计适用于地垄式种植环境下的草莓采摘机器人为出发点，对草莓种植环境实地调研后，提出将基于需求分析和TRIZ 的集成模型作为指导框架。运用设计理论指导草莓采摘机器人的设计过程，同时使用数字仿真技术搭建草莓采摘场景，实现了草莓采摘机器人作业流程的可视化，为设计提供了有效的数据支撑。采摘机器人方案在现有产品的基础上增加了适用于地垄间行驶的结构，并搭载采收分一体化功能以减少人工劳作，在全面推进乡村振兴背景下具有一定的应用价值。最终功能仿真分析结果较为理想，验证了该设计框架在农业机械产品开发中的合理性。后续有待细化数字仿真系统，并进一步全面化、多维度地探讨产品研发需求，推进农业机械化产品开发，为农作物采收场景提供参考，优化资源配置，助力提升农业全要素生产率。

-引文格式-

席上琳,刘键,付思雯.基于需求分析和TRIZ的草莓采摘机器人产品创新方法研究[J].包装工程,2024,(22):114-126.

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