用于人体运动能量收集的可穿戴设备的设计与优化
系统与控制
2025-07-23 v1 系统与控制
摘要
随着可穿戴电子设备日益普及，对兼具可持续设计与能量自给能力的系统的兴趣与需求不断增长。本文研究的鞋载能量收集系统旨在利用行走时的机械能输出电能。鞋跟内嵌入的电磁发电机连接有弹簧，用以恢复脚部触地产生的垂直压力。在 MATLAB 中设计的仿真原型包含标准电磁发电机，其最大电压达 12V。初始低保真原型测试了电磁发电机与简单电路之间的关系，并观测到了能量输出。未来研究将探索增强发电机整体设计，集成电源管理 IC 以实现电池保护与电压调节，并将系统集成至最终产品——可穿戴鞋类中。本研究为自供电鞋类与能量独立的可穿戴电子设备奠定了基础。
引用
@article{arxiv.2507.16157,
title = {Design and Optimization of Wearables for Human Motion Energy Harvesting},
author = {Weijia Peng and Mingtong Chen and Zhengbao Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.16157},
year = {2025}
}