[发明专利]可辅助步行的人体生物动能捕获装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及可再生能源领域，具体涉及收集人体步行中腿部姿态变化的生物动能并转化为电能、并辅助人体步行的装置及方法。

背景技术

 随着国防的现代化，士兵在野外作业都需要随身携带一系列电子设备，例如GPS、通信设备等，这些设备的能源供给主要来自电池。虽然电池技术已经取得了长足进步，但电池的电容量仍然限制着这些电子设备的使用。另一方面，老化问题最终导致电池被抛弃，这也引起了严重的环境问题。因此，寻找一种可替代电池的能源，以供给士兵野外作战所需的随身电子设备是必要和有意义的。另外，由于士兵在野战中，巨大的运动量导致人体生物能消耗巨大，如果能够提供辅助的装置减少士兵在运动中减少生物能支出从而降低士兵的疲劳程度，那么也是非常有意义的。根据网络查新，目前还没用与本发明类似的方法或者装置用于捕获外界或者人体动能并作为随身电子设备的供电电源。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种可辅助步行的人体生物动能的装置及方法，该装置结构简单、能够自发捕获人在步行过程中脚部姿态变化所产生的动能并将其转换为电能进行利用，同时可以辅助人的步行，减少人体生物能的消耗。

本发明采用的技术方案如下所述：

一种可辅助步行的人体生物动能捕获装置，包括动能捕获机构和发电机构，其特征在于动能捕获机构包括滚轮、拉索和扭簧，扭簧的一端固定在滚轮上，另一端固定在下底板上，用于滚轮和拉索的复位；拉索一端以缠绕方式固定在滚轮上，另一端通过定滑轮改变拉索方向并固定在人体的腰部；发电机构包括发电机；滚轮和发电机安装在旋转轴上，旋转轴通过止推轴承固定在上、下底板之间。

所述动能捕获机构还包括运动放大机构，运动放大机构包括加速齿轮组，加速齿轮组安装在旋转轴上，将滚轮的旋转运动进行放大并传递给发电机。滚轮与加速齿轮组的初级齿轮同轴连接，发电机与加速齿轮组的末级齿轮同轴连接。加速齿轮组包括第一加速齿轮组和第二加速齿轮组，第一加速齿轮组的初级齿轮构成加速齿轮组的初级齿轮，第二加速齿轮组的末级齿轮构成加速齿轮组的末级齿轮。

所述装置嵌入到人的鞋底中；人在步行中伸腿的时候滚轮上的拉索被拉伸，同时扭簧扭紧；收腿的时候扭簧的扭力释放，拉索回收复位。

所述的动能捕获装置还包括整流升压电路和储能装置，线圈、整流升压电路和储能装置依次串联连接。

一种用于辅助步行的人体生物动能捕获方法，包括以下步骤：

（1）当人伸腿时，拉索被拉伸、扭簧被扭紧，滚轮转动；当人收腿时，扭簧扭力释放，拉索复位回收，滚轮反向转动；

（2）加速齿轮组将滚轮的旋转运动传递给发电机，并进行运动放大；

（3）发电机产生不稳定的电流，经整流升压电路调整为具有稳定电压的电流，由储能装置储存起来进行利用。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：

本发明可辅助步行的人体生物动能捕获并转换为电能的方法，能够以简单的、容易制造的结构自动对人体在步行中因腿部姿态的变化所产生的动能进行回收和利用，扩展了可利用能量的来源，提高了随身电子设备效用，同时还可以辅助人的步行，减少人在步行中的生物能消耗。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图。

图1示出：1、滚轮；2、拉索；3、扭簧；4、第一加速齿轮组；5、第二加速齿轮组；6、发电机；7、旋转轴；8、止推轴承；9、定滑轮；11、人体的腰部；12、上底板；13、下底板。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不限于此。

本发明可辅助步行的人体生物动能捕获装置如图1所示：包括动能捕获机构、运动放大机构和发电机构，动能捕获机构由滚轮1、拉索2和扭簧3组成，扭簧3的一端固定在滚轮1上，另一端固定在下底板13上，用于滚轮1和拉索2的复位；拉索2一端缠绕固定在滚轮1上，另一端通过定滑轮9改变拉索2方向并固定在人体的腰部11；运动放大机构通过第一加速齿轮组4和第二加速齿轮组5将滚轮的旋转运动进行放大并传递给发电机构，滚轮与第一加速齿轮组4的初级齿轮同轴连接；发电机构包括发电机6，发电机6与第二加速齿轮组5的末级齿轮同轴连接；发电机6所产生的电流经由整流升压电路和储能装置后存储起来进行利用。滚轮1和发电机6安装在旋转轴7上，旋转轴7通过止推轴承8安装在上底板12和下底板13间。

所述动能捕获装置可以嵌入到人的鞋底中；人在步行中伸腿的时候滚轮上的拉索被拉伸，同时扭簧扭紧；收腿的时候扭簧的扭力释放，拉索回收复位。