一种人体动能捕获及机电转换的装置及其方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102777338A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102777338A(43)申请公布日2012.11.14(21)申请号201210258965.1(22)申请日2012.07.25(71)申请人华南理工大学地址510640广东省广州市天河区五山路381号(72)发明人谢龙汉(74)专利代理机构广州市华学知识产权代理有限公司44245代理人蔡茂略(51)Int.Cl.F03G5/00(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书44页页附图附图33页(54)发明名称一种人体动能捕获及机电转换的装置及其方法(57)摘要本发明公开了一种人体动能捕获及机电转换的装置及其方法，其装置，包括发电机、固定在人体上的固定支架、用于承载人体负重的活动支架、一组连接固定支架与活动支架的弹簧、固定在活动支架上的齿条及与齿条啮合连接的换向齿轮机构；所述换向齿轮机构将齿条上下双向运动转换为齿轮单向旋转运动，并将齿轮单向旋转运动传递给发电机。解决了电池供电的电容量有限、不环保的技术问题，并可以减少人体在背负重物长期步行中所支出的生物能。CN102738ACN102777338A权利要求书1/1页1.一种人体动能捕获及机电转换的装置，包括发电机，其特征在于，还包括固定在人体上的固定支架、用于承载人体负重的活动支架、一组连接固定支架与活动支架的弹簧、固定在活动支架上的齿条及与齿条啮合连接的换向齿轮机构；所述换向齿轮机构将齿条上下双向运动转换为齿轮单向旋转运动，并将齿轮单向旋转运动传递给发电机。2.根据权利要求1所述的人体动能捕获及机电转换的装置，其特征在于，所述换向齿轮机构包括可动齿轮、输出齿轮及中间齿轮；可动齿轮与齿条啮合连接，且齿轮中心在长孔型槽中随齿条上下双向运动而滑动；输出齿轮与中间齿轮啮合；齿条向上运动时可动齿轮与输出齿轮啮合，齿条向下运动时可动齿轮与中间齿轮啮合；输出齿轮将齿轮单向旋转运动传递给发动机。3.根据权利要求2所述的人体动能捕获及机电转换的装置，其特征在于，所述齿条、可动齿轮、输出齿轮及中间齿轮具有相同的模数。4.根据权利要求1或2所述的人体动能捕获及机电转换的装置，其特征在于，还包括与换向齿轮机构啮合的加速齿轮组；换向齿轮机构通过加速齿轮组将齿轮单向旋转运动传递给发电机。5.根据权利要求4所述的人体动能捕获及机电转换的装置，其特征在于，所述加速齿轮组包括相啮合连接的两个齿轮。6.基于权利要求1~3中任一项所述装置的人体动能捕获及机电转换的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）利用固定支架、活动支架和弹簧所组成的阻尼振荡系统将人体负重转换为阻尼振荡质量，从而捕获人体步行中的动能；（2）步骤（1）所捕获的动能通过的齿条输出；换向齿轮机构将齿条上下双向运动转换为齿轮单向旋转运动输出；（3）换向齿轮机构所输出的齿轮单向旋转运动传递给发电机。7.根据权利要求6所述的人体动能捕获及机电转换的方法，其特征在于，步骤（3）换向齿轮机构所输出的齿轮单向旋转运动通过加速齿轮组传递给发电机。2CN102777338A说明书1/4页一种人体动能捕获及机电转换的装置及其方法技术领域[0001]本发明涉及可再生能源领域，具体涉及收集人体活动中的机械动能并转化为电能的装置及方法。背景技术[0002]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污染问题。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。[0003]此外，在野外作业时，需随身携带的东西不少，人在背负重物时，长时间负载步行需支付大量的生物能。发明内容[0004]为解决电池供电的电容量有限、不环保的技术问题，本发明提出了一种人体动能捕获及机电转换的装置及其方法，将人所背负的重物转换为阻尼振荡质量，并且利用该阻尼振荡质量在人体步行中产生的振荡运动驱动发电机，从而将人体步行中的动能转换为电能，并可以减少人体在背负重物长期步行中所支出的生物能。[0005]本发明的装置采用如下技术方案：人体动能捕获及机电转换的装置，包括发电机、固定在人体上的固定支架、用于承载人体负重的活动支架、一组连接固定支架与活动支架的弹簧、固定在活动支架上的齿条及与齿条啮合连接的换向齿轮机构；所述换向齿轮机构将齿条上下双向运动转换为齿轮单向旋转运动，并将齿轮单向旋转运动传递给发电机。[0006]所述换向齿轮机构包括可动齿轮、输出齿轮及中间齿轮；可动齿轮与齿条啮合连接，且齿轮中心在长孔型槽中随齿条上下双向运动而滑动；输出齿轮与中间齿轮