新型可穿戴设备可高效利用膝盖弯曲进行能量采集并发电

2019-07-24
关注
摘要 此前,一些可穿戴的能量采集设备,利用人行走时带来的震动发电,效率较低。而此次研发的设备,可将膝盖的旋转运动转换为线性运动,利用膝盖弯曲产生的动能发电,绕过了这一限制。

  我们知道,人体膝盖具有相当大的运动范围。日前,我国科研人员在最新一期美国《应用物理通讯》杂志上发表论文说,他们开发出一种可穿戴在腿上的发电设备,重仅307克,可通过捕获人行走时膝盖弯曲产生的动能发电。据悉,这款能量采集设备有望用于为可穿戴健康监测仪等供电。


该设备结构及操作示意图,资料图

  此前,一些可穿戴的能量采集设备,利用人行走时带来的震动发电,效率较低。这是因为人的步行频率很慢,因而从震动中收集能量的效率较低。而此次研发的设备,可将膝盖的旋转运动转换为线性运动,利用膝盖弯曲产生的动能发电,绕过了这一限制。

  据了解,科研团队设计出含有类似发动机曲柄结构的设备,被穿戴在腿上后,可捕获人体行走时膝盖自然弯曲产生的动能,并将其转换为电能。

  据了解,该设备利用压电纤维材料和连杆,设计出来一种曲柄滑块机构。该机构类似发动机曲柄结构,由一根杆(连接到佩戴者大腿上的一条带)组成,该杆被用于移动附着在小腿上的一条带上的“滑块”。两个单元都能够转动,改变它们相对于带子的角度。因此,当使用者行走时,他们的膝盖运动使杆直接进出滑块。

该设备可将膝盖的旋转运动转换为线性运动,资料图

  另外,碳纤维条的任一端连接到杆的顶部,并连接到滑块。连接到该条带的是“智能”超细纤维复合材料(MFC)材料,在弯曲时会产生电流。这意味着每当杆移动到滑块中并且碳纤维弯曲时,材料就会弯曲。

  穿戴这种设备的人以每小时4公里的速度行走时,设备输出功率为1.6微瓦特。研究人员对比了受试者穿戴与不穿戴这种设备行走时的呼吸状况,认为穿戴这种设备步行不需要额外出力。

  研究人员认为,新的人体动能采集技术有望促进可穿戴设备发展,使可穿戴健康监测仪等实现自供电,使用者可以摆脱经常需要充电带来的不便。

  据报道,该设备应足以运行可穿戴设备,如健康监测小工具或GPS装置。更重要的是,当测试对象在跑步机上行走时监测呼吸模式时,确定在使用该设备时他们没有消耗更多的能量。研究人员希望该技术能被登山者等消费群体使用,以便登山者远程徒步时为电子物品充电。


两版《狮子王》对比图,资料图

  延伸阅读:《狮子王》顶级特效是如何拍出来的?

  最近,迪士尼大招不断,从发布真人版《花木兰》预告片到上映“真狮版”《狮子王》,引发了网友一波又一波回忆杀。据悉,“真狮版”《狮子王》融合真人电影拍摄技术,运用先进虚拟现实技术及尖端视觉特效,使这部纯数字制作的影片几乎可以乱真。


拍摄现场的VR可穿戴设备,资料图

  这部电影里既没有真人,也没有一个真正的动物。迪士尼依靠纯熟先进的CGI技术(Computer Generated Imagery,意为计算机生成图像),让电影从第一个镜头开始,展现出无与伦比的真实感。在导演前作《奇幻森林》里采用的CGI、VR、面部捕捉等技术,在《狮子王》里也进一步更广泛地去使用了。

  在拍摄过程中,现场的设备都是通过一系列的VR取景器实现,工作人员也会在拍摄现场布置起重机和铺设轨道,但不是为了摄像机,而是为那些取景器所准备的,取景器尺寸和重量与摄像机差不多,看起来像是塑料球并能手持,这些取景器会发射红外信号,通过周围的金属架上的3D传感器矩阵跟踪信号并将取景器的位置传回VR中。这样拍摄出来的素材依旧只是半成品,这些素材还要送到MPC工作室进行后期特效制作,最后才能变成完整的影片。

  • 穿戴设备
  • 取景器
您觉得本篇内容如何
评分

评论

您需要登录才可以回复|注册

提交评论

Mark

Hi,第一时间获取全球传感器最新鲜、最前沿的行业、技术资讯,赶紧来关注我吧

关注

点击进入下一篇

盘点可穿戴设备传感器遇到的多种技术瓶颈

提取码
复制提取码
点击跳转至百度网盘