CN104824939A - 一种自供电定位呼救拐杖 - Google Patents

Abstract

本发明属于生活用品领域，具体涉及一种自供电定位呼救拐杖。拐杖主体由两个外壳体构成，内设有储能腔、工作腔和滑槽，下端安装有防滑块；储能腔底部通过短销固定有连接座，其上铆接有金属基板，金属基板上粘接有压电晶片；铆接的两个金属基板及所粘接的压电晶片共同构成换能器；金属基板上端铆接有滑块，滑块安装在滑槽中，滑块上铰接有短连杆，短连杆上铰接有长连杆，长连杆经转轴固定在工作腔内，其上设有限位滑槽，储能按钮连接在限位滑槽上，长连杆通过复位弹簧连接在工作腔内壁上；工作腔左侧凹槽内固定有储能电路板，储能电路板上连接有定位呼救装置和呼救按钮；储能电路板通过导线组L1连接到换能器上。

Description

一种自供电定位呼救拐杖

技术领域

本发明属于生活用品领域，具体涉及一种自供电定位呼救拐杖。

背景技术

随着生活水平的提高，人们越来越关注老人和残疾人的出行安全，但普通的拐杖功能单一，已经满足不了当代人的生活需求。为了实现监护人随时获知老人或残疾人的位置和状况，进行意外事故的及时救助，人们提出了多种带有定位呼救功能的智能拐杖，如中国专利，申请公布号：CN102920117A、CN203152739U和CN202222582U，这些拐杖都由电池供电，当电池电能耗尽时便无法使用，不能实现随时随地的安全监测。同时，电池的频繁更换给老人和残疾人带来诸多不便。对于环境而言，废弃电池也会造成严重的环境污染和资源浪费。为了解决上述问题，设计一种方便使用的自供电定位呼救拐杖迫在需求。

发明内容

针对现有智能拐杖所存在的问题，本发明提出一种自供电定位呼救拐杖。本发明采用的实施方案是：拐杖主体由两个外壳体构成，拐杖主体内设有储能腔、工作腔和滑槽，下端安装有防滑块；储能腔底部通过短销固定有连接座，连接座上通过铆钉铆接有一对儿凸凹间隔的金属基板，金属基板上外凸处粘接有压电晶片，两个金属基板的内凹处通过铆钉铆接；经铆钉铆接的两个金属基板及所粘接的压电晶片共同构成换能器；换能器的金属基板上端铆接有滑块，滑块安装在滑槽中，滑块上铰接有短连杆，短连杆上端铰接有长连杆，长连杆通过转轴固定在工作腔内；长连杆上设有限位滑槽，储能按钮连接在限位滑槽上，长连杆右端通过复位弹簧连接在工作腔内壁上；工作腔左侧凹槽内固定有储能电路板，储能电路板上连接有定位呼救装置和呼救按钮；储能电路板通过导线组L1连接到换能器上，同一金属基板上的两个相邻压电晶片经导线L2连接，靠近连接座的处于不同金属基板上的两个压电晶片经导线L3相连接。

本发明中，当外力推动储能按钮向下运动时，通过连杆机构使滑块上移，滑块与连接座的距离增加，导致换能器被拉伸长，换能器伸长过程中即将机械能转换成电能；所产生的电能经储能电路板处理后直接提供给定位呼救装置发出定位信号；释放储能按钮后，滑块在换能器及复位弹簧的弹性恢复力作用下复位，换能器再次产生电能，所生成电能被存储起来；当按下呼救按钮时，定位呼救装置向指定监护人发出求救信号。

为使换能器最大限度地发电，并避免压电晶片受拉应力过大而损坏，需满足：①换能器不受外力作用的自然状态下其金属基板的圆弧外表面的最小半径为 $R=\frac{h_m+h_p}{2}\{2\mathrm{\α}+\frac{1}{1-\mathrm{\α}(1-\mathrm{\β})}[{\mathrm{\α}}^2(1-\mathrm{\β})-1-\mathrm{\η}\frac{E_p}{T_p}\left]\right\},$ 其中α＝h_m/(h_m+h_p)，h_p和h_m分别为压电晶片和金属基板的厚度， $\mathrm{\η}=(1-\mathrm{\α})[1-\mathrm{\α}(1-\mathrm{\β})]+\mathrm{\α\β}/(1+k_{31}^2),$ β＝E_m/E_p，E_p和E_m分别为压电晶片和金属基板的杨氏模量，T_p分别为压电材料的机电耦合系数和许用拉应力；②换能器不工作时，两端的距离J应大于或等于自然状态下换能器两端的长度L，即J≥L，以避免使压电晶片承受过大拉应力而损坏。

特色与优势：①本拐杖通过按压储能按钮拉伸换能器实现发电，总体结构及操作简单、供电可靠性高、无冲击与噪音；②拐杖具有自供电定位功能，避免了电池耗尽无法定位的问题；③本拐杖具有储能呼救功能，保证了呼救功能触发的可靠性。

附图说明

图1是本发明一个较佳实施例中自供电定位呼救拐杖的结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是本发明一个较佳实施例中外壳体的结构示意图；

图4是本发明一个较佳实施例中换能器的结构示意图；

图5是图4的俯视图；

具体实施方式：

拐杖主体1由两个外壳体1a构成，拐杖主体1内设有储能腔k1、工作腔k2和滑槽k3，下端安装有防滑块1b；储能腔k1底部通过短销2a固定有连接座2，连接座2上通过铆钉铆接有一对儿凸凹间隔的金属基板3a，金属基板3a上外凸处粘接有压电晶片3b，两个金属基板3a的内凹处通过铆钉3c铆接；经铆钉3c铆接的两个金属基板3a及所粘接的压电晶片3b共同构成换能器3；换能器3的金属基板3a上端铆接有滑块4，滑块4安装在滑槽k3中，滑块4上铰接有短连杆5，短连杆5上端铰接有长连杆6，长连杆6通过转轴6a固定在工作腔k2内；长连杆6上设有限位滑槽6b，储能按钮7连接在限位滑槽6b上，长连杆6右端通过复位弹簧8连接在工作腔k2内壁上；工作腔k2左侧凹槽内固定有储能电路板C，储能电路板C上连接有定位呼救装置D和呼救按钮9；储能电路板C通过导线组L1连接到换能器3上，同一金属基板3a上的两个相邻压电晶片3b经导线L2连接，靠近连接座2的处于不同金属基板3a上的两个压电晶片3b经导线L3相连接。

本发明中，当外力推动储能按钮7向下运动时，通过连杆机构使滑块4上移，滑块4与连接座2的距离增加，导致换能器3被拉伸长，换能器3伸长过程中即将机械能转换成电能；所产生的电能经储能电路板C处理后直接提供给定位呼救装置D发出定位信号；释放储能按钮7后，滑块4在换能器3及复位弹簧8的弹性恢复力作用下复位，换能器3再次产生电能，所生成电能被存储起来。当按下呼救按钮9时，定位呼救装置D向指定监护人发出求救信号。

为使换能器3最大限度地发电，并避免压电晶片3b受拉应力过大而损坏，需满足：①换能器3不受外力作用的自然状态下其金属基板3a的圆弧外表面的最小半径为 $R=\frac{h_m+h_p}{2}\{2\mathrm{\α}+\frac{1}{1-\mathrm{\α}(1-\mathrm{\β})}[{\mathrm{\α}}^2(1-\mathrm{\β})-1-\mathrm{\η}\frac{E_p}{T_p}\left]\right\},$ 其中α＝h_m/(h_m+h_p)，h_p和h_m分别为压电晶片3b和金属基板3a的厚度， $\mathrm{\η}=(1-\mathrm{\α})[1-\mathrm{\α}(1-\mathrm{\β})]+\mathrm{\α\β}/(1+k_{31}^2),$ β＝E_m/E_p，E_p和E_m分别为压电晶片3b和金属基板3a的杨氏模量，T_p分别为压电材料的机电耦合系数和许用拉应力；②换能器3不工作时，两端的距离J应大于或等于自然状态下换能器3两端的长度L，即J≥L，以避免使压电晶片3b承受过大拉应力而损坏。

Claims (1)

1.一种自供电定位呼救拐杖，其特征在于：拐杖主体由两个外壳体构成，拐杖主体内设有储能腔、工作腔和滑槽，下端安装有防滑块；储能腔底部通过短销固定有连接座，连接座上通过铆钉铆接有一对儿凸凹间隔的金属基板，金属基板上外凸处粘接有压电晶片，两个金属基板的内凹处通过铆钉铆接；经铆钉铆接的两个金属基板及所粘接的压电晶片共同构成换能器；换能器的金属基板上端铆接有滑块，滑块安装在滑槽中，滑块上铰接有短连杆，短连杆上端铰接有长连杆，长连杆通过转轴固定在工作腔内；长连杆上设有限位滑槽，储能按钮连接在限位滑槽上，长连杆右端通过复位弹簧连接在工作腔内壁上；工作腔左侧凹槽内固定有储能电路板，储能电路板上连接有定位呼救装置和呼救按钮；储能电路板通过导线组L1连接到换能器上，同一金属基板上的两个相邻压电晶片经导线L2连接，靠近连接座的处于不同金属基板上的两个压电晶片经导线L3相连接；当外力推动储能按钮向下运动时，通过连杆机构使滑块上移，滑块与连接座的距离增加，导致换能器被拉伸长，换能器伸长过程中即将机械能转换成电能；所产生的电能经储能电路板处理后直接提供给定位呼救装置发出定位信号；释放储能按钮后，滑块在换能器及复位弹簧的弹性恢复力作用下复位，换能器再次产生电能，所生成电能被存储起来；当按下呼救按钮时，定位呼救装置向指定监护人发出求救信号。