CN108887795B - 一种能量回收鞋及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能量回收鞋，涉及穿戴式人体能量回收设备领域，包括鞋、上层滑动机构、下层滑动机构以及发电机构；所述上层滑动机构与所述鞋固连，所述上层滑动机构与所述下层滑动机构之间通过光轴和直线轴承相互滑动；所述下层滑动机构行走时与地面接触；所述发电机构在所述上、下层滑动机构相对滑动时产生电能。另一方面，本发明还公开了上述能量回收鞋的工作方法，包括落地前工作状态、落地后工作状态和离地时工作状态。本发明可以对人体步态过程中的能量进行有效回收，产生较大能量，并且不过多增加人体能量消耗。

Description

一种能量回收鞋及其工作方法
技术领域
本发明涉及穿戴式人体能量回收设备领域，尤其涉及一种能量回收鞋及其工作方法。
背景技术
人体能量回收可以一定程度上为穿戴式设备提供电源。目前已有的人体能量回收装置主要采用压电材料或者摩擦电材料来实现能量回收，发电量普遍太小；还有一些人体能量回收装置采取人体运动带动发电机这种方式，又会消耗过多的人体能量。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种能量回收装置，具体而言是一种能量回收鞋，旨在既能够对人体步态过程中的能量进行有效回收，产生较大能量，并且不过多增加人体能量消耗。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是使能量回收装置能够有效回收人体步态能量，并且在回收人体步态能量的同时不过多增加人体能量消耗。
为实现上述目的，一方面本发明提供了一种能量回收鞋，包括鞋、上层滑动机构、下层滑动机构以及发电机构；所述上层滑动机构与所述鞋固连，所述上层滑动机构与所述下层滑动机构之间通过光轴和直线轴承相互滑动；所述下层滑动机构行走时与地面接触；所述发电机构在上下层机构相对滑动时产生电能。
进一步地，所述上层滑动机构包括上层基板和直线轴承座，所述上层基板上面与所述鞋固连，所述直线轴承座固连在所述上层基板下面，所述直线轴承卡在所述直线轴承座里。
进一步地，所述下层滑动机构包括下层基板、光轴支座和光轴，所述光轴支座固连在所述下层基板上面，所述光轴卡在所述光轴支座里。
进一步地，所述下层滑动机构包括弹簧，所述弹簧穿在所述光轴里。
进一步地，所述发电机构包括发电机支座、发电机、单向轴承、齿轮以及齿条，所述发电机支座固连在所述上层基板下面，所述发电机卡在所述发电机支座里，所述单向轴承穿在所述发电机输出轴上，所述齿轮套在所述单向轴承上，所述齿条固连在所述下层基板上面。
进一步地，所述齿轮与所述齿条啮合，在所述上层滑动机构相对所述下层滑动机构向前滑动时，带动所述发电机转动进行发电。
进一步地，所述下层滑动机构包括防滑垫，所述防滑垫与所述下层基板下面固连。
另一方面，本发明提供了上述能量回收鞋的工作方法，包括以下工作状态：
状态1，脚落地前工作状态，所述能量回收鞋穿在脚上行走时，脚落地前所述上层滑动机构处在初始位置，即所述下层滑动机构上的所述光轴的最后端；
状态2，脚落地后工作状态，所述能量回收鞋穿在脚上行走时，脚落地后，所述下层滑动机构与地面接触不再运动，由于惯性的作用，所述上层滑动机构继续向前滑动，滑动方式是所述光轴加所述直线轴承，相对滑动的过程中所述齿轮与所述齿条啮合，带动所述发电机转动进行发电；
状态3，脚离地时工作状态，所述能量回收鞋穿在脚上行走，脚离地时，由于地面的作用不再，所述弹簧将所述上、下层滑动机构弹回到所述初始位置。
进一步地，所述状态2中，所述上层滑动机构滑到最前端，压缩所述弹簧，此时所述弹簧虽然处于压缩状态，但由于人体重力的作用，所述弹簧不会弹回。
进一步地，所述状态3中，所述弹回过程中在所述单向轴承的作用下，所述齿轮不再带动所述发电机，使回弹过程中无需外力加入。
本发明提供的能量回收鞋可穿在脚上，对人体步态过程中的能量进行回收。所收集的能量可以为穿戴式设备供电，可减小穿戴设备的体积，并延长其连续工作时间；穿着该鞋每走一步都向前滑动，增长步距，行走相同的距离需要的步数减少，减少能量消耗。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一个较佳实施例的结构示意图；
其中，1-鞋，2-上层滑动机构，3-下层滑动机构，4-发电机构，5-上层基板，6-直线轴承座，7-直线轴承，8-下层基板，9-光轴支座，10-光轴，11-防滑垫，12-弹簧，13-发电机支座，14-发电机，15-单向轴承，16-齿轮，17-齿条。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
实施例1
如图1所示，是本发明提供的能量回收鞋的一个较佳实施例，该能量回收鞋包含：鞋1，上层滑动机构2，下层滑动机构3，发电机构4。鞋1用于穿着；上层滑动机构2与鞋1固连，上层滑动机构2与下层滑动机构3之间通过光轴10和直线轴承7相互滑动；下层滑动机构3行走时与地面接触；发电机构4在上层滑动机构2和下层滑动机构3相对滑动时产生电能。
上层滑动机构2包含上层基板5，直线轴承座6，直线轴承7。上层基板5上面与鞋1固连，直线轴承座6固连在上层基板5下面，直线轴承7卡在直线轴承座6里。
下层滑动机构3包含下层基板8，光轴支座9，光轴10，防滑垫11，弹簧12。光轴支座9固连在下层基板8上面，光轴10卡在光轴支座9里，防滑垫11与下层基板8下面固连，用于行走时防滑。上层滑动机构2与下层滑动机构3之间通过光轴10和直线轴承7相互滑动，弹簧12穿在光轴10里，使上层滑动机构2和下层滑动机构3在行程结束后自动弹回初始位置。
发电机构4包含发电机支座13，发电机14，单向轴承15，齿轮16，齿条17。发电机支座13固连在上层基板5下面，发电机14卡在发电机支座13里，单向轴承15穿在发电机14输出轴上，齿轮16套在单向轴承15上，齿条17固连在下层基板8上面。在上层滑动机构2相对下层滑动机构3向前滑动时，齿轮16齿条17啮合，带动发电机14转动进行发电。在弹簧12作用下上层滑动机构2相对下层滑动机构3向后滑动时，单向轴承15使得齿轮16空转，不带动发电机14已使得上层滑动机构2可以在没有外力的作用下即可回到初始位置。
实施例2
本发明提供的能量回收鞋工作方法的一个较佳实施例，整个工作方法如下：装置穿在脚上，行走时脚落地前上层滑动机构2处在初始位置，即下层滑动机构3上光轴10的最后端。脚落地后，下层滑动机构3与地面接触不再运动，由于惯性的作用，上层滑动机构2继续向前滑动，滑动方式是光轴10加直线轴承7。相对滑动的过程中齿轮16齿条17啮合，带动发电机14转动进行发电。上层滑动机构2滑到最前端，压缩弹簧12，此时弹簧12虽然处于压缩状态，但由于人体重力的作用，弹簧12不会弹回。脚离地时，由于地面的作用不再，弹簧12将上层滑动机构2和下层滑动机构3弹回到初始位置，弹回过程中由于单向轴承15的作用，齿轮16不再带动发电机14，使回弹过程中无需外力加入。
本发明提供的能量回收鞋可穿在脚上，对人体步态过程中的能量进行回收。所收集的能量可以为穿戴式设备供电，可减小穿戴设备的体积，并延长其连续工作时间；穿着该鞋每走一步都向前滑动，增长步距，行走相同的距离需要的步数减少，减少能量消耗。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种能量回收鞋，其特征在于，包括鞋、上层滑动机构、下层滑动机构以及发电机构；所述上层滑动机构与所述鞋固连，所述上层滑动机构与所述下层滑动机构之间通过光轴和直线轴承相互滑动；所述下层滑动机构行走时与地面接触；所述发电机构在所述上层滑动机构、下层滑动机构相对滑动时产生电能；
所述上层滑动机构包括上层基板，所述下层滑动机构包括下层基板；
所述下层滑动机构包括弹簧，所述弹簧穿在所述光轴里；
所述发电机构包括发电机支座、发电机、单向轴承、齿轮以及齿条，所述发电机支座固连在所述上层基板下面，所述发电机卡在所述发电机支座里，所述单向轴承穿在所述发电机输出轴上，所述齿轮套在所述单向轴承上，所述齿条固连在所述下层基板上面；
所述能量回收鞋包括以下工作状态：
状态1，脚落地前工作状态，所述能量回收鞋穿在脚上行走时，脚落地前所述上层滑动机构处在初始位置，即所述下层滑动机构上的所述光轴的最后端；
状态2，脚落地后工作状态，所述能量回收鞋穿在脚上行走时，脚落地后，所述下层滑动机构与地面接触不再运动，由于惯性的作用，所述上层滑动机构继续向前滑动，滑动方式是所述光轴加所述直线轴承，相对滑动的过程中所述齿轮与所述齿条啮合，带动所述发电机转动进行发电；
状态3，脚离地时工作状态，所述能量回收鞋穿在脚上行走，脚离地时，由于地面的作用不再，所述弹簧将所述上层滑动机构、下层滑动机构弹回到所述初始位置。
2.如权利要求1所述的能量回收鞋，其特征在于，所述上层滑动机构包括直线轴承座，所述上层基板上面与所述鞋固连，所述直线轴承座固连在所述上层基板下面，所述直线轴承卡在所述直线轴承座里。
3.如权利要求1所述的能量回收鞋，其特征在于，所述下层滑动机构包括光轴支座，所述光轴支座固连在所述下层基板上面，所述光轴卡在所述光轴支座里。
4.如权利要求1所述的能量回收鞋，其特征在于，所述齿轮与所述齿条啮合，在所述上层滑动机构相对所述下层滑动机构向前滑动时，带动所述发电机转动进行发电。
5.如权利要求1所述的能量回收鞋，其特征在于，所述下层滑动机构包括防滑垫，所述防滑垫与所述下层基板下面固连。
6.如权利要求1所述的能量回收鞋，其特征在于，所述状态2中，所述上层滑动机构滑到最前端，压缩所述弹簧，此时所述弹簧虽然处于压缩状态，但由于人体重力的作用，所述弹簧不会弹回。
7.如权利要求1所述的能量回收鞋，其特征在于，所述状态3中，弹回过程中在所述单向轴承的作用下，所述齿轮不再带动所述发电机，使弹回过程中无需外力加入。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH139167A (fr) * 1929-02-26 1930-04-15 Gisi Jules Chaussure.
CN101120829A (zh) * 2007-08-06 2008-02-13 石才俊 压力发电鞋
CN201019020Y (zh) * 2005-10-10 2008-02-13 叶明祥 发电鞋
JP2008208766A (ja) * 2007-02-26 2008-09-11 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 回転機構一体型発電装置
CN202311394U (zh) * 2011-10-25 2012-07-11 王正昌 一种发电鞋
CN106988976A (zh) * 2017-05-16 2017-07-28 张宗贤 一种装在鞋底在人体穿鞋行走时利用踩踏压力发电的装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH139167A (fr) * 1929-02-26 1930-04-15 Gisi Jules Chaussure.
CN201019020Y (zh) * 2005-10-10 2008-02-13 叶明祥 发电鞋
JP2008208766A (ja) * 2007-02-26 2008-09-11 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 回転機構一体型発電装置
CN101120829A (zh) * 2007-08-06 2008-02-13 石才俊 压力发电鞋
CN202311394U (zh) * 2011-10-25 2012-07-11 王正昌 一种发电鞋
CN106988976A (zh) * 2017-05-16 2017-07-28 张宗贤 一种装在鞋底在人体穿鞋行走时利用踩踏压力发电的装置

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