[实用新型]一种基于人机电耦合协调的穿戴式运动能量捕获系统

说明书

本实用新型提出了一种基于人机电耦合协调的穿戴式运动能量捕获系统，包括电路控制装置、电能调理装置和人体腿部装置；人体腿部装置用于将腿部运动的机械能转化成电能；电路控制装置用于根据人体的运动状态将人体腿部装置所产生的电能接入到不同的电路中，最终通过电能调理装置输出至电能需求端。人体腿部装置包括固定板、转轴和发电机，人体腿部装置通过固定板安装在大腿和小腿之间；针对目前运动能量捕获系统因人机不协调所带来的不舒适体验，本实用新型通过电路控制装置使发电机按实际需求接入，消除不协调所带来的不舒适并高效捕获有效能量。该系统能够实现人体运动能量捕获的舒适性、高效性、科学性。

技术领域

本实用新型涉及可再生能源技术领域，具体涉及一种能够实现人-机-电耦合协调的穿戴式运动能量捕获系统。

背景技术

随着科学技术的发展，可穿戴设备越来越多地走进人们的生活。利用可穿戴式的下肢助力装置和人体动能捕获装置为可穿戴的电子设备供电也成为人们关注的热点。然而，人体动能捕获器在捕获能量的同时，是以人体支出额外生物能为代价的。人体支出的这部分额外生物能可能会影响人的正常活动，给人体带来不适感。因此，有必要寻找一种新的产品，既可以辅助人体的运动，减少生物能的支出，同时还能够捕获人体动能，且不给人体带来不适感。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于人机电耦合协调的穿戴式运动能量捕获系统。该基于人机电耦合协调的穿戴式运动能量捕获系统运用于可再生能源捕获中。穿戴式人体腿部装置固定板分别穿紧于大、小腿，通过大小腿间的相对旋转运动带动转轴与发电机转动，将人体运动的机械能转化为电能。电路控制装置安装于腿部，通过电磁铁中的电流大小控制磁性开关的开闭，使电能进入不同的处理电路。电能调理装置通过将发电电能整流并通过滤波电容，形成稳定的直流电并储存在电池之中。当需要使用储存能量时，电能从输出接口输出使用。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下。

一种基于人机电耦合协调的穿戴式运动能量捕获系统，包括电路控制装置、电能调理装置和人体腿部装置；所述的人体腿部装置用于将腿部运动的机械能转化成电能；所述的电路控制装置用于根据人体的运动状态将所述人体腿部装置所产生的电能接入到不同的电路中，最终通过所述的电能调理装置输出至电能需求端；所述的人体腿部装置包括固定板、转轴和发电机，所述的人体腿部装置通过固定板安装在大腿和小腿之间，通过大腿和小腿间的相对旋转运动带动转轴与发电机转动，将人体运动的机械能转化为电能；所述的电路控制装置包括第一电磁铁5-1和第二电磁铁5-2、第一磁性开关6-1、第二磁性开关6-2、第一电阻7-1、第二电阻7-2和限流电阻12；所述的第一电阻7-1和第二电阻7-2串联；所述的第二磁性开关6-2与第二电阻7-2并联；所述第一磁性开关6-1的控制端与所述第一电磁铁5-1的控制端连接；所述第二磁性开关6-2的控制端与所述第二电磁铁5-2的输出控制端连接；所述第一磁性开关6-1的第一端与所述的第一电阻7-1连接；所述第一磁性开关6-1的第二端与所述的第一电磁铁5-1的第一端连接；所述第二磁性开关6-2的第一端连接在所述的第一电阻7-1和第二电阻7-2之间；所述第二磁性开关6-2的第二端与所述的第一电磁铁5-1的第二端连接；所述第二电磁铁5-2的第一端与所述的第一电磁铁5-1的第一端连接；所述第二电磁铁5-2的第二端与所述的第一电磁铁5-1的第二端连接；所述的第一电磁铁5-1的第二端与所述的限流电阻12的第一端连接；所述的限流电阻12的第二端与所述的第二电阻7-2第二端连接。

优选地，所述的电能调理装置2包括整流桥10、滤波电容8、电池9与输出接口11；所述的滤波电容8、电池9与输出接口11并联，所述滤波电容8、电池9与输出接口11的第一端均与所述第一磁性开关6-1的第一端连接；所述滤波电容8、电池9与输出接口11的第二端均与所述的第一电磁铁5-1的第二端连接；电能通过电路控制装置1后，进入到电能调理装置2进行调理。整流桥10用于将发电机4产生的电流转化成直流电，该直流电进入滤波电容8进行电能稳压，随后输入至电池9中；当需要用电时，通过输出接口11输出电池9中所储存的能量。