一种压电自供能定位鞋制造技术

本发明专利技术公开了一种压电自供能定位鞋，该定位鞋包括鞋底和鞋面，鞋底内设有电源模块、控制模块、GPS定位模块和无线通信模块，电源模块包括压电发电单元以及储能单元，鞋底带有受压形变区，压电发电单元包括：与该受压形变区接触配合的压块；受压块驱动变形而发电的压电体，压电体固定在鞋底内且与储能单元电路连接。在人体重力作用下，受压形变区发生形变，与该受压形变区接触的压块因发生相对位移而驱使压电体变形，压电体在变形过程中产生不同的电荷，形成电势差，如此在人行走过程中，压电体持续发电并将电能储存于储能单元中，可不受时间和自然条件限制持续驱动控制模块、GPS定位模块和无线通信模块工作，向外界提供穿戴者的定位信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种定位鞋，具体涉及一种压电自供能定位鞋。
技术介绍
近年来儿童、老人、大学生失联事件时有发生，如何及时定位失联者和失联者遇紧急情况及时发出请求信号是一个亟待解决的问题。可穿戴定位设备是一个较好的解决方案，目前市场可见定位手表、定位鞋、定位书包等产品。但这些产品的供能方式大多采用电池供电或外接充电器供电，电源续航能力不足，在户外探险者掉队或遇到意外、老人或儿童迷路或遇到危险、卧底警察遇到危险、重要人物或高收入人群被绑架等诸多情况中，一旦定位设备的电源耗尽，用户是无法及时给定位设备充电的，从而影响了定位设备的使用，大大限制了突发情况的营救时间，给用户带来了诸多不便并且可能危及用户的生命安全。因此开发设计一款自供电可穿戴设备具有极大的意义。公告号为CN 203191588U的中国专利文献公开了一种自供电定位鞋，该自供电定位鞋包括鞋体，所述鞋体内进一步包括:电源模块，中央处理模块，GPS定位模块以及无线通信模块，其中，所述电源模块与所述中央处理模块相连，所述电源模块进一步包括纳米摩擦发电机和储能装置；所述中央处理模块与所述GPS定位模块相连并控制所述GPS定位模块进行定位；所述中央处理模块进一步与所述无线通信模块相连并将所述GPS定位模块产生的定位信息提供给所述无线通信模块。公开号为CN 102125327B的中国专利文献公开了一种太阳能定位鞋，该太阳能定位鞋包括太阳能薄膜、第一鞋体、以及安装于所第一鞋体处的光电转化器、GPS模块、蓄电池，所述太阳能薄膜铺设于所述第一鞋体外表面，所述光电转化器与所述太阳能薄膜相连、且将所述太阳能薄膜获取的光能转换为电能，所述光电转化器与所述蓄电池相连、且光电转化器将电能输入所述蓄电池内，所述蓄电池与所述GPS模块相连、且为所述GPS模块提供电能；该太阳能定位鞋还包括多媒体模块、以及与所述多媒体模块相连的多媒体按键，所述单片机与所述多媒体模块相连、且所述单片机通过所述无线发送模块将所述多媒体模块获取的多媒体信息发送出去。上述的太阳能定位鞋中，电源模块在长时间黑暗等特殊环境中难以实现持续自供电。公告号为CN203314228U的中国专利文献公开了一种能自动充电的GPS定位鞋，该自动充电的GPS定位鞋包括GPS定位装置和能在压力下产生电能的压电橡胶，通过利用行走踩压作用于鞋垫中的压电橡胶所产生的电能，驱动GPS模块和移动通信模块(GSM/GPRS网络)工作，提供穿戴者的位置信息。该GPS定位鞋的不足之处在于，压电橡胶在被踩压之后单靠压电橡胶自身的弹力复位，受人行走步伐影响，在下一次踩压前，压电橡胶还未回复原位，导致压电橡胶每次变形的形变空间有限，发电效率低下。
技术实现思路
本专利技术提供了一种压电自供能定位鞋，该定位鞋能实现有效地持续自供电。一种压电自供能定位鞋，包括鞋底和鞋面，鞋底内设有电源模块、控制模块、GPS定位模块和无线通信模块，所述电源模块包括压电发电单元以及储能单元，所述鞋底带有受压形变区，所述压电发电单元包括:与该受压形变区接触配合的压块；受压块驱动变形而发电的压电体，所述压电体固定在鞋底内且与储能单元电路连接。在人体重力作用下，鞋底的受压形变区发生形变，与该受压形变区接触的压块因发生相对位移而驱使压电体变形，压电体在变形过程中产生不同的电荷，形成电势差，并输出至储能单元中存储起来。如此在人行走过程中，压电体持续发电并将产生的电能储存于储能单元中，储能单元分别向控制模块、GPS定位模块和无线通信模块供电，GPS定位模块和无线通信模块受控制模块操纵，发挥相应的功能。本专利技术中，压电发电单7Π在鞋底内的安装方式为:所述鞋底内安装有座体，该座体内设容置腔，所述容置腔的侧壁上开有条形嵌孔，所述压电体包括固定在条形嵌孔内的固定端，以及处于容置腔内的悬空端，所述压块与该悬空端相作用。本专利技术的压电体为悬臂梁式结构，容置腔为压电体提供形变空间，相对于鞋底发生相对位移的压块挤压压电体的悬空端，使压电体弯曲而在两弯曲面上产生电荷。作为优选，所述压电体包括弹性板，所述弹性板的外表面固定有压电材料层。如此不仅能节约压电材料，还可提高压电体的使用寿命。作为优选，压电材料层分别固定在弹性板的两相对侧面上，两压电材料层串联连接，以增加输出电压。本专利技术中，所述压块包括压盘以及固定在压盘底面的压杆，所述座体的顶面开设有导向孔，所述压杆穿过导向孔伸入容置腔内且与压电体的悬空端相作用，所述压盘与座体顶面之间抵接有复位弹簧；所述压盘与鞋底的受压形变区接触配合。采用压盘与鞋底的受压形变区接触配合，可以提高压块的受力面积，避免人体踩踏时因鞋底与压块接触面过小而使脚部产生不适感。压盘与座体之间的复位弹簧有助于当人体压力消失时压块能及时回复原位，免除对压电体的挤压。 本专利技术中，所述容置腔内设有与压杆相作用的轴向限位件。作为优选，所述轴向限位件包括位于容置腔内壁的限位杆，所述压杆上设有与该限位杆相配合的条形销孔。压杆下压过程中，限位杆即沿条形销孔滑动，一方面可以将压块活动安装在底座上，一方面可以在一定程度上限制压杆对压电体的挤压力度。作为进一步优选，所述限位杆的端部为膨大部。膨大的端部有利于防止限位杆脱离条形销孔。作为优选，所述压杆上设有与压电体悬空端相配合的嵌槽。当人体压力消失时，压杆受复位弹簧作用回复原位，嵌槽与压电体悬空端相配合有助于压杆复位时带动压电体及时复位，从而增加下一次踩压时压电体的形变空间，提高压电体的发电效率。本专利技术中，所述鞋底上设有报警开关，所述报警开关用于触发控制模块控制GPS定位模块进行定位并控制无线通信模块发送定位信号。作为优选，所述鞋底和鞋面通过拉链连接固定。鞋底与鞋面为可分离式，便于清洗和更换不同的鞋面，降低了顾客的购买成本。本专利技术压电自供能定位鞋的工作方式为:人体行走过程中，鞋底的受压形变区在人体重力作用下发生形变，与该受压形变区接触的压盘相对于压电体产生相对位移，驱使压杆挤压压电体的悬空端，从而压电体发生弯曲并在两弯曲面上产生不同的电荷，形成电势差，产生的电能通过电路输出至储能单元中存储起来。如此在人行走过程中，压电体持续发电并将产生的电能储存于储能单元中，储能单元分别向控制模块、GPS定位模块和无线通信模块供电。所述控制模块具有软件控制与硬件控制两种模式。平时整套系统处于待机状态，当家人需要知道穿鞋者位置时，可发送查询信号给定位鞋上的控制模块，控制模块收到信号后开启GPS定位模块，将获取的位置信息经无线通信模块回传给询问机，从而告知家人穿鞋者所处位置；当穿鞋者处于紧急情况时，可自己触发报警开关，控制模块控制GPS定位模块获取位置信息并将位置信息通过无线通信模块发送到家人或警方所持的询问机。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为:(I)本专利技术的电源模块中设有压电发电单元，利用压块和压电体将人体重力或压力产生的机械能转化为电能，这种机械能随时随地都能产生，从而能够持续地为其他各模块供电，克服了传统定位鞋电源续航能力不足的问题；(2)本专利技术采用悬臂梁式的压电体结构，采用复位弹簧驱使压电体和压块及时复位，从而增加下一次踩压时压电体的形变空间，提高压电体的发电效率和发电能力；(3)本专利技术采用夹心式的压电体，弹性板两侧的压电材料层可选用不同的压电材料，扩大原料取材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电自供能定位鞋，包括鞋底和鞋面，鞋底内设有电源模块、控制模块、GPS定位模块和无线通信模块，所述电源模块包括压电发电单元以及储能单元，其特征在于，所述鞋底带有受压形变区，所述压电发电单元包括：与该受压形变区接触配合的压块；受压块驱动变形而发电的压电体，所述压电体固定在鞋底内且与储能单元电路连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚鑫骅，栾丛丛，傅建中，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33