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1、第23卷第12期电子测量与仪器学报Vol.23No.12·70·JOURNALOFELECTRONICMEASUREMENTANDINSTRUMENT2009年12月基于惯性的人体行走能量收集与供电技术研究单庆晓章明沛陈权伟(国防科技大学机电工程与自动化学院仪器科学与技术,长沙410073)摘要:本文在总结现有人体能量收集技术的基础上,提出了一种基于惯性的人体行走能量收集技术,并试制了装置并进行了实验。该装置采用了可自由旋转的磁性惯性块和固定的多个线圈。当人体行走时,惯性块旋转,线圈切割磁力线产生电压。产生的电压经处理后为手机
2、电池充电,可延长手机的待机时间。关键词:人体能量收集;行走;惯性;供电中图分类号:TP212文献标识码:B国家标准学科分类代码:460.4020InertiaenergyharvestofhumanwalkingtopowermobileelectronicShanQingXiaoZhangMingPeiChenQuanWei(NationalUniversityofDefenseTechnologyChangsha410008,China)Abstract:Thispaperprovidesareviewofhumanene
3、rgyharvestandproposesaninertiaenergyharvesttechnologyofhumanwalking.Theequipmentismadeanditsexperimentiscarriedout.Amagneticinertiarotatorandfixedcoilsareadopted.Inertiarotatorrotateswhenhumanwalking,whichmakescoilsinducedvoltage.Generatedelectricpowerchargedmobilet
4、elephonebatteryafterprocessed,whichenlargesmobiletelephoneworkingtime.Keywords:Humanenergyharvest;humanwalk;inertial;power体供电是完全可能的。1引言人体能量收集与处理技术在国外得到广泛的重随着信息技术的发展,出现了许多人体携带的视,美、日、韩等发达国家预见到这项技术的重要性电子设备,如移动通信工具、个人数字助理、医学电与可行性,正在大力进行研究。而国内在这方面未引子装置。这些设备功率需求较小,一般为毫瓦级。
5、目起足够重视,未见正规科研机构在这方面的研究报前这些移动电子设备大多采用电池供电。然而电池道。IBM公司专门为未来的人体计算机举办了多次电量有限,当电池电量耗尽,设备也就无法使用。以研讨会,其中一个重要的内容就是如何利用人体的日常使用的手机为例,一般充一次电仅可使用3~5能量。研讨会对人体的能量消耗进行了详细的分析,[1]天。频繁的充电为人类生活带来不便。认为人体的能量是完全可以满足计算机的要求。然而,人体本身就是一个能量的综合体。有资料在利用人体能量的方法中,采用惯性能量的方表明,对于一个体重68kg的人而言,日常每餐进食法
6、是最为古老的。该方法被广泛应用于手表上,通过5[2]得到1.05×10J的能量,24小时平均消耗的功率为利用日常行为中人的移动和手的运动获得能量。专121W。人体有很多能量可以利用,如人体的热能,利[3]提出一种无运动约束的内外两罐的惯性机构为化学能,动能。由此产生一种设想,利用人体自身的移动GPS设备供电,内罐产生交错磁场,外罐则布能量,通过某种装置转换为电能,为携带的便携式满线圈,交错磁场由于惯性而运动时则线圈产生感装备提供能量。由于目前电子设备的耗能很低,而人应电流。香港中文大学采用纳米技术,研究了一台微体的能量来源是不
7、中断的,那么电子设备的基于人型发电机来为传感器提供电源,该发电机放在冰箱本文于2009年7月收到。第12期基于惯性的人体行走能量收集与供电技术研究·71·上,即可利用冰箱的微小震动为传感器持续供电。法足运动可描述如下:国科研人员发明了一种“人体电池”,即能把身体运1)足跟抬起,足部用力向下向后,推动人体向动产生的能量转化成电能的微型装置。该装置目前前移动,人体重心向支撑足移动;主要用于人体内医疗装置的供电。2)人体重心完全移至支撑足,运动足离地,向在利用人体能量上,最为人所注意的为足部。因前作加速运动;为人行走时足部动作比较规
8、则,能量应用潜力大。美3)运动足与支撑足基本平行,运动足的膝部略国相关专利有多项,归结起来主要有电磁传动发电微弯曲,防止足部接触地面;和压电材料发电两种方法。电磁传动发电一般采用4)运动足继续前行,达到最大速度;机械传动、液压和气动这3种方法,带动电磁发电机5)运动足减速,落
