3.3　运动物体的长度

运动物体的长度是指运动物体上的任意线性尺寸，而不一定是自身最长的长度。它不仅可以是一个系统的两个几何点或零件之间的距离，而且可以是一条曲线的长度或一个封闭环的周长。这是一个物质参数，也是一个中性参数。作为一个中性参数，其变大、变小与改善、恶化的关系随应用场合的不同而改变。

（1）运动物体的长度增加的进化路线

运动物体的长度增加有如下进化路线可以参考。

1）层数增加：单层排列→双层排列→多层排列[13]。

铧犁是一种小型的农用机械，最早出现的是单铧犁。单铧犁结构简单，坚固耐用，制造、维修成本低，操作只需要一个人，但是工作效率不高。随后又出现了双铧犁和多铧犁，农具的长度越来越长[23]。铧犁的进化如图3-29所示。

2）添加场：内部添加→外部添加→环境中添加→物体之间添加[3]。

干瘪的皮球放到热水里面，球内气体受热膨胀从而使皮球恢复原状。

3）增加动态性的进化路线：刚性体→单铰体→多铰体→柔性体→液体或气体→场[22]。

刻度尺是用来画线段、测量长度的工具，普通的长度尺为一整体，长度有限。折尺一般是由两个直尺组成，两个直尺之间通过铆钉铆接在一起，相比于普通的刻度尺，折尺的长度显著增加。

4）嵌套（内部）：无分层结构→两层结构→三层结构→循环结构[14]。

伞是人们日常使用的一种工具，使人们免受雨淋及日晒，已经成为人们必备的日用品。传统雨伞的伞柄为整体式结构，长度固定，无法拉长。分层式的伞柄采用嵌套结构，大伞柄内嵌套有小伞柄，使用时将小伞柄抽出即可增加伞柄的长度。

（2）运动物体的长度减小的进化路线

1）从大规模变为小范围[9]。

风扇是常见的家用电器，在炎热的夏天，对室内通风换气、防暑降温、改善环境效果较好。1880年，美国人舒乐首次将叶片直接装在电动机上，再接上电源，叶片飞速转动，这是世界上第一台电风扇。经过多年的发展，风扇的种类越来越繁多，从落地扇到桌面用台扇，再到USB小风扇，风扇的尺寸越来越小。风扇由大规模到小范围的进化如图3-30所示。

2）结构合并：多个单系统→功能交叉→功能相同的系统合并成单系统[16]。

起初的夹持轮胎式汽车搬运器由两个结构基本相同的底架和四对夹持杆组成，每个底架的两侧对称布置一对夹持杆，夹持杆在动力作用下可以完成包夹车轮和提升车轮的动作，待汽车离地后搬运到指定位置。后来出现的夹持轮胎式汽车搬运器，通过合并，主要结构只有一个底架和两对夹持杆，同样能够完成包夹轮胎、抬升汽车和搬运汽车的动作，汽车搬运器的长度变短（图3-31）[24]。

3）裁减路线：完整系统→删除一个零件→删除两个零件→删除整个部件[16]。

1973年，摩托罗拉公司技术员马丁·库帕发明了人类史上第一个移动电话。这款手机大约有1.13千克重，总共可以通话10分钟左右，是全球首款商用手机，即摩托罗拉的DynaTAC 8000x原型。随着发展，手机开始进入智能时代，超薄、科技感等要求已经不允许天线像柱子一样延伸到手机外部，而是被放置到手机内部，形成内置天线。1997年，汉诺佳推出了采用了机械控制和符合人体工学S形设计的CH9771，这也是第一款内置天线手机。2007年1月10日，苹果正式发布采用全“触屏控制”的iPhone，删除了键盘，开创了一个全新的手机互动模式。从“大哥大”到智能手机，手机的尺寸逐渐减小。手机的进化如图3-32所示。

4）物体分割：单一固体→分割固体→高分割固体→固体颗粒→固体粉末→单一液体→分割液体→气雾→气体→等离子体→场→稀疏的场→真空[14]。

塔式起重机早期的塔身是整体加工的，在施工现场以一个整体与其他组件进行装配，后来考虑其过于庞大不便于运输等，将塔身分割成了一个个的标准节，标准节既便于运输又便于加工制造，但是标准节的堆放仍然很占用空间，于是继续对标准节进行分割，就有了现在的片式标准节，片式标准节较大程度地提高了空间利用率，并且单片重量小、尺寸小，便于人工搬运[25]。塔机塔身的进化如图3-33所示。

5）向纳米级进化：巨大→毫米→微米→纳米→皮米[18]。

纳米机器人（图3-34）是机器人工程学的一种新兴科技，纳米机器人的研制属于分子纳米技术的范畴，它以分子水平的生物学原理为设计原型，设计制造可对纳米空间进行操作的功能分子器件。医用纳米机器人有着无限的应用潜力，科学家根据分子病理学的原理已经研制出各种各样的可以进入人体的纳米机器人来协助治疗：清洁伤口、帮助凝血、治疗痛风、粉碎肾结石、诊断动脉粥样硬化、抗癌、去除血块、激活细胞能量等。医用纳米机器人目前还处在试验阶段，大到尺度为几毫米，小到尺度为几微米。在未来，纳米机器人将会带来一场医学革命。

6）精巧化：非常庞大的物体→庞大的物体→可伸缩变形的物体→智能物体[26]。

苏-33重型舰载机机翼展开很宽，这是起飞升力和承载能力的需要，但是停放在航空母舰上就很占空间，所以希望机翼展开的程度窄一些，即翼展小一些。通过对机翼进行改进，让机翼活动起来，于是得到了折叠机翼的创新方案。飞机飞行时，机翼展开，飞机降落时，机翼折叠起来，飞机变窄。飞机机翼的进化如图3-35所示。

7）添加场：内部添加→外部添加→环境中添加→物体之间添加[3]。

热收缩膜作为新型的包装材料，越来越多的企业在使用，其包装方便、效果高以及成本低等特点受到更多的企业喜爱，热收缩膜具有清晰度高、光泽透明和保护性能好等特点，它在常温下稳定，加热时会在某个方向收缩，能防止产品受到灰尘、潮气和异味的侵蚀且不影响产品的外观。

综上所述，可得到运动物体的长度改变的进化路线，如图3-36所示。