一种可穿戴人体上肢运动俘能器

本发明涉及人体能量俘获器机械结构，尤其涉及一种可穿戴人体上肢运动俘能器。

背景技术：

1、各类可穿戴电子器件在环境检测、人机交互界面、人体健康监测领域具有广泛的应用前景。然而，应用传统电池供电面临需要定期更换、电池体积大、污染环境等实际问题，导致这些电子设备的供电问题成为了制约其发展的重要因素。因此迫切需要开展自供能技术的研究，其本质是人体能量俘获。人体运动能量具有低频、周期性非谐波等特点，而传统的能量俘获器的振源具有高频、谐振等特点。这导致传统的能量俘获器在人体运动能量俘获中难以达到理想的效果。综上所述，在现有能量俘获器在人体运动能量采集领域存在无法有效采集人体低频运动能量和能量俘获效率较低的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种可以提高能量采集效率的可穿戴人体上肢运动俘能器。

2、本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：

3、本发明一种可穿戴人体上肢运动俘能器，包括底座，在所述的底座的顶壁上固定有一个盖板，在所述的底座和盖板之间的空腔内从左至右依次沿竖直方向间隔设置有高速轴、低速轴以及固定齿轮的齿轮轴，在所述的高速轴上同轴线上下间隔连接有螺旋单向激励机构、转子发电模块的转子结构以及限位块，低速轴的齿轮轴的上下两端均分别与安装在盖板以及底座内的轴承的内圈固定相连；在所述的低速轴上套装固定有主动轮和从动齿轮，所述的主动轮和从动齿轮上下固定相连，所述的高速轴以及固定齿轮的齿轮轴的底部固定在底座上，所述的齿轮轴的下端与底座固定连接；

4、固定梁一端压紧固定齿轮设置，固定梁另一端固定连接在底座上；固定齿轮与从动齿轮啮合，所述的固定齿轮的齿数与从动齿轮的齿数的比值大于1，所述的固定梁具有能够与人体固定的固定端，所述的螺旋单向激励机构包括中间开有内螺纹孔的外层部分，所述的外层部分位于转子结构上方，在内层部分下部外壁上设置有外螺纹，所述的内层部分的下部外螺纹与外层部分的内螺纹孔螺纹连接，在外层部分上部设置有从动轮，所述的从动轮通过皮带与主动轮相连接，所述主动轮的直径大于从动轮的直径，所述的内层部分以及限位块与底座固定相连，所述的转子结构与高速轴转动相连，在所述的转子结构和限位块之间的高速轴上套有弹簧，所述的弹簧的上下两端分别与转子结构、限位块固定相连，所述的外层部分能够上下移动远离转子结构或者与转子结构接触并在摩擦力作用下带动转子结构转动，转子发电模块的定子安装在底座内部。

5、本发明的有益效果是：

6、本发明结构引入了齿轮传动机构、带传动机构以及螺旋单向激励机构，以期能够将人体的低频运动信号，利用齿轮传动机构和带传动机构的传动比，转化为高频信号。进一步通过螺旋单向激励组件将信号传递到转子发电模块将机械能转化为电能，从而达到提高人体运动能量的采集效率的目的，可以缓解现有能量俘获器无法有效采集人体低频运动能量和能量采集领域存在能量俘获效率较低的问题，提高了能量采集效率。

技术特征：

1.一种可穿戴人体上肢运动俘能器，其特征在于：包括底座(8)，在所述的底座的顶壁上固定有一个盖板(7)，在所述的底座和盖板之间的空腔内从左至右依次沿竖直方向间隔设置有高速轴、低速轴(9)以及固定齿轮(3)的齿轮轴，在所述的高速轴上同轴线上下间隔连接有螺旋单向激励机构、转子发电模块的转子结构(5)以及限位块，低速轴的齿轮轴的上下两端均分别与安装在盖板以及底座内的轴承的内圈固定相连；在所述的低速轴上套装固定有主动轮(2)和从动齿轮(6)，所述的主动轮和从动齿轮上下固定相连，所述的高速轴以及固定齿轮的齿轮轴的底部固定在底座上，所述的齿轮轴的下端与底座固定连接；

2.根据权利要求1所述的可穿戴人体上肢运动俘能器，其特征在于：一个圆环结构发电限位板间隔套装在外层部分的外部且位于转子结构的上方，发电限位板的边缘固定在底座内壁突起的圆环台上。

3.根据权利要求1或者2所述的可穿戴人体上肢运动俘能器，其特征在于：所述盖板边缘与底座圆环台通过可拆卸的方式连接。

技术总结
本发明公开了一种可穿戴人体上肢运动俘能器,包括底座、盖板、带传动机构、齿轮传动机构、螺旋单向激励机构、固定梁和转子发电模块；底座顶壁固定盖板，二者空腔内从左至右依次沿竖直方向间隔设置有高速轴、低速轴以及固定齿轮的齿轮轴，在高速轴上同轴线上下间隔连接有螺旋单向激励机构、转子发电模块，低速轴的齿轮轴上下两端均分别与安装在盖板以及底座内的轴承内圈固定相连。在低速轴上套装固定有主动轮和从动齿轮，主动轮和从动齿轮上下固定相连。高速轴上下两端均分别与安装在盖板以及底座固定连接，齿轮轴下端与底座固定连接。通过本发明可以提高能量采集效率。

技术研发人员：姚明辉,王昭淇,牛燕,吴启亮,陈建恩,唐明君
受保护的技术使用者：天津工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13