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《基于无线惯性传感的人体运动捕捉技术》篇一一、引言随着科技的不断发展，人体运动捕捉技术在多个领域中得到了广泛应用，如体育训练、医疗康复、虚拟现实等。
无线惯性传感技术的出现，为人体运动捕捉提供了更为便捷、高效的技术手段。
本文将详细介绍基于无线惯性传感的人体运动捕捉技术，探讨其原理、应用及未来发展趋势。
二、无线惯性传感技术原理无线惯性传感技术是一种基于微电子机械系统（MEMS）技术的传感器技术，通过集成加速度计、陀螺仪和磁力计等多种传感器，实现对人体运动的实时监测和捕捉。
这些传感器能够感知人体的加速度、角速度、磁场等物理量，从而推断出人体的运动状态和姿态。
三、人体运动捕捉技术人体运动捕捉技术是一种通过传感器捕获人体运动信息的技术，主要用于对人体的运动状态进行实时监测和分析。
基于无线惯性传感的人体运动捕捉技术，通过在人体关键部位布置传感器，实现对人体运动的全方位捕捉。
这些传感器可以通过无线方式传输数据，方便快捷地进行数据采集和分析。
四、基于无线惯性传感的人体运动捕捉技术应用1. 体育训练：通过捕捉运动员的运动数据，为教练提供更为准确的分析和指导，帮助运动员提高训练效果。
2. 医疗康复：用于监测患者的康复训练过程，帮助医生了解患者的恢复情况，制定更为合理的康复计划。
3. 虚拟现实：为虚拟现实应用提供更为真实的运动数据，增强用户的沉浸感和体验感。
4. 其他领域：还可应用于智能安防、人机交互等领域，提高系统的智能化和便捷性。
五、技术优势与挑战（一）技术优势1. 无线传输：传感器通过无线方式传输数据，方便快捷地进行数据采集和分析。
2. 高精度：集成多种传感器，实现对人体运动的全方位捕捉，具有较高的精度和稳定性。
3. 实时性：能够实时监测和分析人体的运动状态，为相关应用提供实时数据支持。
4. 便携性：传感器体积小、重量轻，便于携带和布置。
（二）技术挑战1. 信号干扰：无线传输可能受到外界干扰，影响数据的准确性和稳定性。
《基于无线惯性传感的人体运动捕捉技术》篇一一、引言随着科技的不断进步，人体运动捕捉技术在多个领域中得到了广泛应用，如运动分析、虚拟现实、医疗康复等。
无线惯性传感技术的出现，为人体运动捕捉提供了新的可能性。
本文将详细探讨基于无线惯性传感的人体运动捕捉技术，分析其原理、应用及未来发展趋势。
二、无线惯性传感技术原理无线惯性传感技术主要依赖于加速度计、陀螺仪和磁力计等传感器，通过测量物体的加速度、角速度和地磁等信息，实现对人体运动的捕捉。
这些传感器具有体积小、重量轻、功耗低等优点，非常适合用于人体运动捕捉。
具体而言，无线惯性传感器通过采集人体运动时的加速度和角速度数据，结合算法处理，可以估计出人体的姿态、位置等信息。
此外，通过多个传感器的协同工作，还可以实现对人体全身运动的捕捉。
三、人体运动捕捉技术的应用基于无线惯性传感的人体运动捕捉技术在多个领域中得到了广泛应用。
1. 运动分析：通过捕捉运动员的运动数据，可以分析其动作姿势、运动轨迹、速度等信息，为运动员提供科学的训练建议。
2. 虚拟现实：在虚拟现实应用中，通过捕捉用户的运动数据，可以实现更加真实的互动体验。
例如，在游戏中，用户可以通过身体动作控制游戏角色的行为。
3. 医疗康复：对于康复训练患者，通过捕捉其运动数据，可以评估其康复进度，制定更加科学的康复方案。
此外，还可以用于辅助医生进行手术操作。
四、技术优势与挑战基于无线惯性传感的人体运动捕捉技术具有以下优势：1. 无线传输：避免了有线传输的局限性，使用更加便捷。
2. 实时性：可以实时捕捉人体运动数据，实现快速响应。
3. 便携性：传感器体积小、重量轻，便于携带。
然而，该技术也面临一些挑战：1. 精度问题：在复杂环境下，如何提高传感器数据的准确性是一个亟待解决的问题。
2. 算法优化：需要不断优化算法，以提高数据处理速度和准确性。
3. 成本问题：目前，部分无线惯性传感器的成本较高，限制了其广泛应用。
五、未来发展趋势未来，基于无线惯性传感的人体运动捕捉技术将朝着以下方向发展：1. 高精度化：随着传感器技术的不断进步，将进一步提高传感器数据的准确性，实现更精确的人体运动捕捉。
《基于无线惯性传感的人体运动捕捉技术》篇一一、引言随着科技的不断发展，人体运动捕捉技术在众多领域如运动分析、康复训练、虚拟现实等得到了广泛应用。
无线惯性传感技术的出现，为人体运动捕捉提供了更为便捷、高效的方法。
本文将详细介绍基于无线惯性传感的人体运动捕捉技术，分析其原理、应用、优缺点及未来发展。
二、无线惯性传感原理无线惯性传感器主要利用加速度计、陀螺仪等传感器来感知和捕捉人体运动数据。
这些传感器能够实时监测人体的加速度、角速度等运动信息，通过算法处理后，可以得出人体的运动轨迹、姿态等信息。
无线传输技术使得传感器可以方便地布置在人体各个部位，实现无障碍的运动捕捉。
三、人体运动捕捉技术基于无线惯性传感的人体运动捕捉技术，主要通过以下步骤实现：1. 传感器布置：在人体关键部位布置无线惯性传感器，如手腕、脚踝、腰部等。
2. 数据采集：传感器实时采集人体的运动数据，包括加速度、角速度等。
3. 数据处理：通过算法对采集的数据进行处理，得出人体的运动轨迹、姿态等信息。
4. 运动捕捉：将处理后的数据传输至计算机，通过专业的软件进行运动捕捉，实现人体运动的实时监测和记录。
四、应用领域基于无线惯性传感的人体运动捕捉技术具有广泛的应用领域：1. 运动分析：用于运动员的训练和比赛分析，帮助提高运动表现。
2. 康复训练：用于康复训练中，帮助患者恢复肢体功能。
3. 虚拟现实：用于虚拟现实游戏中，实现更加真实的互动体验。
4. 生物医学研究：用于生物医学研究中，对人体的运动机制进行深入研究。
五、优缺点分析优点：1. 无线传输，方便布置传感器，不影响人体正常活动。
2. 实时性高，能够快速获取并处理人体运动数据。
3. 应用广泛，可适用于多种领域。
4. 成本较低，易于推广应用。
缺点：1. 传感器精度受环境干扰影响，如电磁干扰等。
2. 对于复杂动作的捕捉可能存在一定误差。
3. 需要专业的数据处理和分析软件。
六、未来发展随着科技的不断发展，基于无线惯性传感的人体运动捕捉技术将进一步得到完善和应用。
基于多MEMS惯性传感器的步态分析与研究步态分析是研究人体运动的一项重要课题，对于康复医学、运动医学以及人机交互等领域具有重要意义。
而基于多MEMS惯性传感器的步态分析技术由于其便携性、低成本以及无需连接电源等优点，已成为目前步态分析的主流方法之一、本文将结合相关研究，对基于多MEMS惯性传感器的步态分析技术进行讨论与研究。
首先，介绍多MEMS惯性传感器的原理以及常用的传感器组合方式。
MEMS惯性传感器可以测量和记录人体的三维空间加速度和角速度。
常用的MEMS惯性传感器包括加速度计和陀螺仪，它们可以被安装在人体的不同部位，例如鞋子、腰部、手臂等。
多个传感器可以通过无线通信或有线接口连接到数据采集设备，同时记录和同步传感器的数据。
其次，介绍基于多MEMS惯性传感器的步态特征提取与分析方法。
步态特征包括步长、步速、步频、步态周期等，这些特征对于评估和诊断步态异常非常重要。
传统的步态分析方法常常需要使用专门的设备和工具，而基于多MEMS惯性传感器的步态分析技术则可以通过无线传感器节点实时获取步态数据，并使用信号处理和模式识别方法进行步态特征提取和分析。
例如，使用机器学习算法可以对步态数据进行分类和识别，以实现自动诊断和监测。
然后，探讨基于多MEMS惯性传感器的步态分析在康复医学和运动医学中的应用。
步态分析对于康复医学和运动医学具有重要意义。
通过实时监测和分析患者的步态信息，可以评估康复进展、调整治疗方案，并实时提供反馈和指导。
同时，步态分析还可以用于评估运动员的运动技术和身体状态，提高训练效果和预防运动损伤。
基于多MEMS惯性传感器的步态分析技术在这些领域中具有广泛应用前景。
最后，对基于多MEMS惯性传感器的步态分析技术进行总结与展望。
尽管基于多MEMS惯性传感器的步态分析技术在无创、低成本和便携性方面具有显著优势，但目前仍存在一些技术挑战和问题，例如传感器精度和稳定性、数据同步和融合等。
未来的研究可以进一步改进传感器性能和算法，以实现更准确、可靠和实用的步态分析技术。
基于惯性测量系统的人体运动捕捉技术纪俐;姬晓飞【摘要】通过对人体运动捕捉技术的研究,引入对偶四元数姿态变换方法,利用惯性姿态测量系统捕捉手臂关节的运动角速度、运动加速度、运动轨迹等信息.结合惯性传感器捕捉的人体肢体段的运动学参数,建立虚拟人体棒状骨架模型,实时驱动虚拟人手臂运动.实验结果表明,对偶四元数变换的方法结合了四元数旋转和对偶数平移的特点,避免了在大角度下欧拉角产生的奇异现象;对比图像捕捉系统,惯性运动捕捉系统能够方便获得运动姿态数据,快速建立虚拟人体结构模型.【期刊名称】《计算机工程与设计》【年(卷),期】2016(037)004【总页数】4页(P1098-1101)【关键词】运动捕捉;惯性姿态测量系统;对偶四元数;欧拉角;人体结构【作者】纪俐;姬晓飞【作者单位】沈阳航空航天大学机电工程学院,辽宁沈阳110136;沈阳航空航天大学自动化学院,辽宁沈阳110136【正文语种】中文【中图分类】TP391.9目前常用的人体运动姿态捕捉的获得方式有以下4种：电磁式捕捉、机电式捕捉、声学式捕捉和光学式捕捉。
文献[1]针对光学运动捕捉中对标记点的识别时容易产生混淆，采用了模板匹配的方式减少了标记点的缺失，提高了捕捉的准确性和重构效果；文献[2]采用多传感器信息来分析人体手的运动状态，通过大量的抓举数据，给出了手指的运动信息，包括加速度、角速度等；文献[3]通过设计微惯性测量系统进行人体三维运动姿态的捕捉，初步实现了对人体运动关节数据的获取及分析。
本文通过仔细分析惯性姿态测量系统捕捉的人体关节运动加速度、磁强度传感器和陀螺仪角速率等数据，利用惯性姿态测量系统多传感器数据信息融合的特点，对捕获的数据进行预处理、特征提取和选择，提出了对偶四元数法[4]，分析获得关节点运动数据，满足运动捕捉要求。
以建立的运动模型为基础对其进行分析和处理，为获得准确的人体运动捕捉数据提供支持。
将三维数据映射到虚拟人仿真中，能够高效逼真的记录人体运动的姿态。
可穿戴人体膝关节动能能源收集装置研究吴慧明;苗狄;赵伟【期刊名称】《深圳职业技术学院学报》【年(卷),期】2017(16)1【摘要】文章分析了人体运动时膝关节运动模型，研发了一种电磁式动能能源收集装置．当人体行走时，通过可穿戴人体膝关节动能能源收集装置的不平转子机构捕获膝关节运动动能，转化为电能，经稳压升压处理后，为移动设备充电，实现从机械能到电能的转换．通过理论分析与实验验证，该装置在穿戴者以2 m/s的速度行走时，可捕获电能的平均功率达到2.3 W，证实该装置可在人体运动中，通过收集膝关节动能对移动设备供电．%The paper analyzes the human knee motion model and proposes an electromagnetic energy collecting device from human motion. When human body walks, the motion can be captured by the uneven rotor mechanism of the wearable human knee joint energy collecting device, and the energy is converted into electric energy. After voltage stabilizing and improving treatment, it can recharge mobile devices. The conversion from mechanical energy to electric energy is realized. Through theoretical analysis and experiments, when the wearer walks at a speed of 2m/s, the average electric energy captured can reach 2.3W. It proves that the research project can be powered by the kinetic energy of the knee joint in the human body movement.【总页数】5页(P10-14)【作者】吴慧明;苗狄;赵伟【作者单位】深圳职业技术学院机电工程学院，广东深圳 518055;深圳职业技术学院机电工程学院，广东深圳 518055;深圳职业技术学院机电工程学院，广东深圳 518055【正文语种】中文【中图分类】TP212【相关文献】1.压电振动能量收集装置研究现状及发展趋势 [J], 刘祥建;陈仁文2.可穿戴惯性传感器对人体膝关节功能的评估应用 [J], 周晓翔;廖欣宇;何璐;刘德健;王国梁;贾笛;何川;李彦林3.可穿戴惯性传感器对人体膝关节功能的评估应用 [J], 周晓翔;廖欣宇;何璐;刘德健;王国梁;贾笛;何川;李彦林4.基于压电材料的变压器振动能量收集装置研究 [J], 张琛;熊庆;汲胜昌;庄哲;张凡5.可更换式多方向振动能量收集装置优化研究 [J], 张旭辉;吴中华;邓鹏飞;赖正鹏;樊红卫因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201610271854.2(22)申请日 2016.04.27(71)申请人 陈立旭地址 610000 四川省成都市高新区蓓蕾中巷1号2栋2单元7号(72)发明人 陈立旭 (51)Int.Cl.H02J 7/32(2006.01)(54)发明名称一种把人体运动的动能转换为电能的充电方法(57)摘要本发明公开了本发明一种把人体运动的动能转换为电能的充电方法，属于充电器领域，在充电装置的线圈附近安装一个永久磁铁,使用者将该装置佩带在身上后,只要身体做出轻微动作,装置的磁铁就随之运动,从而产生电流,其中，充电装置内置200到8000mA的电池，充电装置上设置有USB接口，充电装置和手机通过USB接口接上即可充电。
本发明的有益效果：生命在于运动。
移动电源将在骑车、走路、跑步时产生的动能高效转换为电能，内置200到8000mA电池，只要跑一会或骑会车就立即充满，这种人肉产电的方式非常环保节能。
权利要求书1页 说明书1页CN 107317384 A 2017.11.03C N 107317384A1.一种把人体运动的动能转换为电能的充电方法，其特征在于，在充电装置的线圈附近安装一个永久磁铁,使用者将该装置佩带在身上后,只要身体做出轻微动作,装置的磁铁就随之运动,从而产生电流,其中，充电装置内置200到8000mA的电池，充电装置上设置有USB接口，充电装置和手机通过USB接口接上即可充电。
权 利 要 求 书1/1页CN 107317384 A一种把人体运动的动能转换为电能的充电方法技术领域[0001]本发明涉及充电器领域，具体涉及一种把人体运动的动能转换为电能的充电方法。
背景技术[0002]充电宝其实就是方便易携带的大容量随身电源。
它是一个集储电，升压，充电管理于一体的便携式设备。
[0003]充电宝自身的充电插头直接通过交流电源可以对移动设备充电且自身具有存电装置，相当于一个充电器和备用电池的混合体，相比备用电源而言可以简化一个充电插头的装置，而相比于充电器它又自身具有存电装置，可以在没有直电源或外出时给数码产品提供备用电源。
便携式人体动能收集装置调研报告1,人体动能收集的发电装置研究[期刊论文] 《常州工学院学报》 -2007年4期许泽刚谢少军XU Ze-gangXIE Shao-jun【摘要】：传统的化学电池已不能满足现代便携式电子设备快速发展的要求,由此出现了收集人体动能用于发电的技术.借助电场、磁场和压电转换材料,通过直接驱动或振动驱动的方式,将人体动能转换为电能,对便携式电子设备进行充电或构成自供电系统.文章对人体动能收集技术的各类微型发电装置的基本工作原理、发展现状以及微电源管理等进行了综述,探讨了相关的研究方向. For the traditional chemical batteries can not keep up with the development of modern portable electronic devices's.a possible alternative to the use of finite internal energy sources(i.e.,batteries) in these applications is that of scavenging energy from the motion of human body.Depending on the applicntion of an electric or magnetic field,or a piezoelectric material,this paper presents an overview of the human motion-driven Micro-Power Generators(MPG's),as well as the several key technologies,future trend...2，植入式微型医疗器械供电方法研究(韦晓娟 ,中国科学院理化技术研究所 ,2008)【摘要】当前，随着医学技术的飞速发展，满足各类以治疗和诊断为目的的可植入人体式医用装置的种类日益增多。
基于惯性的人体行走能量收集与移动电子供电技术研究单庆晓1章明沛1陈权伟 1 罗超21)国防科技大学机电工程与自动化学院 410073 2)92830部队计量站 570203摘要本文在总结现有人体能量收集技术的基础上，提出了一种基于惯性的人体行走能量收集技术，并试制了装置并进行了实验。
该装置采用了可自由旋转的磁性惯性块和固定的多个线圈。
当人体行走时，惯性块旋转，线圈切割磁力线产生电压。
产生的电压经处理后为手机电池充电，可延长手机的待机时间。
关键词惯性人体能量收集供电1. 引言随着信息技术的发展，出现了许多人体携带的电子设备，如移动通讯工具、个人数字助理、医学电子装置。
这些设备功率需求较小，一般为毫瓦级。
目前这些移动电子设备大多采用电池供电。
然而电池电量有限，当电池电量耗尽，设备也就无法使用。
以日常使用的手机为例，一般充一次电仅可使用3—5天。
频繁的充电为人类生活带来不便。
由于电池带来的问题在各领域是广泛存在的。
植入人体的医学电子设备，由于电池能量的限制在数年后需从患者体内取出，给患者带来了巨大的痛苦。
士兵携带的作战电子设备如GPS仪、无线通讯装置一旦电池能量耗尽，就成了一堆废品，高科技带来的作战优势不复存在。
此外，废弃电池对环境造成重大污染。
电池已造成许多耕地遭重金属污染。
而对废弃电池的处理需要大量的社会资源。
遗憾的是，和信息电子技术日新月异的发展相比，电池技术的发展相对滞后。
有统计表明，对于笔记本电脑而言，自1990年以来，内存增加了256倍，磁盘容量增加了4000倍，而电池的能量密度却增加了不到3倍。
聪明的人类对电池这一世纪难题进行了一次又一次的攻关，然而，即使是目前公认的最有前途的燃料电池，离真正的实用（人体携带）还有很长的路要走。
然而，人体本身就是一个能量的综合体。
有资料表明，对于一个体重68公斤的人而言，日常每餐进食得到51005.1×焦耳的能量， 24小时平均消耗的功率为121W。
人体有很多能量可以利用，如人体的热能，化学能，动能。
由此产生一种设想，利用人体自身的能量，通过某种装置转换为电能，为携带的便携式装备提供能量。
由于目前电子设备的耗能很低，而人体的能量来源是不中断的，那么电子设备的基于人体供电是完全可能的。
2. 国内外发展现状人体能量收集与处理技术在国外得到广泛的重视，美、日、韩等发达国家预见到这项技术的重要性与可行性，正在大力进行研究。
而国内在这方面未引起足够重视，未见正规科研机构在这方面的研究报导。
IBM公司专门为未来的人体计算机举办了多次研讨会，其中一个重要的内容就是如何利用人体的能量。
研讨会对人体的能量消耗进行了详细的分析，认为人体的能量是完全可以满足计算机的要求[1]。
在利用人体能量的方法中，采用惯性能量的方法是最为古老的。
该方法被广泛应用于手表上，通过利用日常行为中人的移动和手的运动获得能量[2][3]。
香港中文大学采用纳米技术，研究了一台微型发电机来为传感器提供电源，该发电机放在冰箱上，即可利用冰箱的微小震动为传感器持续供电。
法国科研人员发明了一种“人体电池”，即能把身体运动产生的能量转化成电能的微型装置。
该装置目前主要用于人体内医疗装置的供电[4]。
在利用人体能量上，最为人所注意的为足部。
因为人行走时足部动作比较规则，能量应用潜力大。
美国相关专利有多项，归结起来主要有电磁传动发电和压电材料发电两种方法。
电磁传动发电一般采用机械传动、液压和气动这三种方法，带动电磁发电机构运转。
专利[5]在鞋底设置齿轮传动机构，将足底向下的动能转换为旋转能量，再带动电磁发电机产生电能。
专利[6]在鞋底和鞋尖设置两个液压腔，在液压腔相连处设置涡轮，人行走时液体流动带动涡轮旋转从而带动发电机。
专利[7]采用气动的方法，在鞋子内部设置一个具有适合压缩空气的入口和出口的闭合回路作为气动发电机的定子，转子为一个可自由运动、无机械上约束、具有磁场耦合的运动块。
发电原理基于一种互动的空气运动，采用穿梭阀控制压缩气体进口和出口的开通和关闭。
电磁传动发电的方法由于采用了较多的传动环节，液压、气动的方法又有泄漏问题，结构复杂，成本高，由于足底运动的频繁和随意性，电磁传动发电的方法可靠性较低。
美国麻省理工大学研制的电磁机构在2Hz步行情况下可达到250mW的平均功率，然而在使用几小时后某一传动轴就发生断裂[8]。
韩国海洋大学研制出一种步行充电器，可利用人体步行为手机电池充电。
此外还有利用压电材料将机械能转换为电能[9][10][11][12]。
麻省理工大学将8层压电材料PVDF 做成鞋垫，利用该鞋垫在2HZ的步行频率下可获得0.6mW的平均功率，当压电材料为PZT时，功率则达到5mW。
该鞋垫可为一微型射频发生器供电[13]。
美国一家公司研制了一种在鞋底加入了压电陶瓷的溜冰鞋，当人溜冰时压电陶瓷产生电能，点亮安装在鞋上的发光管[14]。
这是人体发电方法唯一进入商业市场的产品。
美国DARPA研究中心和SRI团队研制了一种电化激活的聚合物，该聚合物的主要成分为硅胶和丙烯酸，具有较高的能量转换率，理论上可达1.5J/g。
聚合物做成鞋垫，如每一步压缩3毫米，可得到0.8J 的能量，以每秒2步的速率产生0.8W功率。
实验还证明了该聚合物至少可被压缩10万次[15]。
采用热电效应，利用人体与外界的温差也可产生电能[16]。
美国Biophan技术公司开发了生物热电池来对人体内的心脏起搏器进行充电，该热电池是一块嵌有数千个由碲化铋半导体制成的热电发生器的移植芯片。
该公司计划制造大小为2．5平方厘米的微芯片，能产生4伏电压，输送功率为100微瓦。
该装置将心脏起搏器电池使用寿命由目前的10年延长至30年[17]。
3. 基于惯性的足部能量收集装置原理与设计足部是能量收集较好的地方。
在国外所作的研究中，均利用足部的压迫能。
然而，在利用压迫行为时，装置受到机械疲劳磨损，由于人运动的随意性，如跑、跳，容易导致装置的损坏。
此外，利用压迫则必须将装置植入鞋跟，这对装置的体积与重量提出较高的要求，还将对人的运动产生不适。
本文提出了一种基于惯性运动产生能量的装置，该装置装在足部，吸收足部运动时的惯性能量，可以放在足部的任意位置，无需植入鞋底。
3.1 原理简介该装置的示意如图所示：图1 基于惯性的能量收集装置示意图该装置的核心部分为可自由旋转的惯性块，在该惯性块上安装有稀土永磁铁。
惯性块包括上下两面，两面均装有永磁铁以加强内部磁场。
中间采用印制电路板，板上装有采用漆包线绕制线圈，线圈的骨架中装有磁性材料。
当人行走时，足部将产生频繁的加减速运动，带动惯性块运动，当永磁铁与磁性材料对齐时，线圈中得到最大磁通。
当未对齐时，磁通衰减。
惯性块上镶有四块永磁铁，如图3所示。
惯性块运动一周，线圈中的磁通改变四次，线圈中将产生感应电压。
图2 电磁耦合示意图图3 惯性转子的前视图为充分利用惯性的能量，在印制板上等60度间隔放置线圈，如图4所示。
将圆周摊成一条直线，则线圈与磁铁的布置如图5所示。
当磁铁旋转360度，线圈1中磁通与感应电动势如图5所示。
单个线圈的感应电动势dtd N U Φ=，线圈采用串联方法，则总的输出电压为脉动方波，幅值为2U ，如图5所示。
设磁铁恒速旋转，角速度为w ，则输出电压的频率为π/6w 。
图4 定子上等角度分布的6个线圈4. 实验与结论4.1 足部运动分析1.5m/s图6 足部运动分析如人人以2HZ 频率步行，每步0.75米,则人体平均速度1.5m/s ，足部速度在0~2.12m/s 之间变化。
如惯性块的质量为0.2Kg,假设每次步行速度从0-2.12m/s-0,那么每次步行单个惯性块吸收的能量为J mv E 448.012.22.0212122=××==设步行速度为2Hz, 则每秒双足各走一步，两个惯性块吸收的能量之和为0.896J ，输出功率为0.896W 。
根据上述原理试制了可装在足部的惯性能量收集装置，该装置安装在足部，如图7所示。
该装置将吸收人行走时足部频繁加减速的能量。
图7 安装在足部的惯性能量收集装置图5 转子旋转一周线圈产生的电压4.2 实验结果实验中测试到单个线圈输出的电压波形如图8所示，由于总的输出电压是一个交变电压，而电子设备通常只需要直流电。
因此将电压整流后，采用电源处理芯片NCP1402将输出电压稳定，电能的处理电路如图9所示。
该电路在输入电压为0.8V即可工作，为降低损耗，整流二极管采用IN5819肖特基二极管。
对该电路进行了损耗测试，在电路空载时，当输入电压2V，输入电流为0.46mA，因此该电路空载损耗为0.92mW。
图8 单个线圈的输出电压波形图9 采用NCP1402的电能处理电路图10 线圈串联后的输出电压将6个线圈串联后输出电压如图10所示，由于线圈有寄生电感，输出电压平滑了许多。
该电压通过图9所示的电路变换后为手机电池充电。
对康佳KC88手机进行了充电实验，将能量收集装置放在足部，每日步行1小时，待机时间可由原来的72小时增加至90小时。
4.3 结论在传统的化学电池面临困境的情况下，本文对于如何利用人自身能量进行了有益的探索。
研究内容对于推广便携式电子设备的使用，使人摆脱对有限电能电池的依赖和改善人类生存环境具有重要意义，充分体现了科技以人为本的理念。
人自身能量具有广泛的利用前景，如该方面的研究获得重大突破，则将极大促进移动电子技术的发展，促进信息电子与人的结合，真正实现人自身的信息化。
参考文献[1]T.Starner, human-powered wearable computing, IBM System Journal, vol35.NOS3&4,1996[2]A.Chapuis and E.Jaquet. The History of the self-winding watch.Roto-Sadag S.A.,Geneva[3]J.J. Tiemann. 5,578,877:Apparatus for converting vibratory motion to electrical energy. US Patent, Nov 26 1996[4] [5]Shi-Hui Chen, 5,167,082: Dynamoelectric Shoes. US Patent, Dec 1 1992[6]Norman Landry, 6,201,314: Shoe sole with liquid-powered electric generator. US Patent, Mar 13 2001[7]Musoke H.Sendaula, 6,182,378: Low profile pneumatic electric generator integrated in a midsole of a shoe. US Patent, Feb 6 2001[8]John.Kymissis, Parasitic Power Harvesting in Shoes, proceeding of Second IEEE conference on wearable computing.Aug,1998[9] 张传忠，“压电材料的发展及应用”[J]，压电与声光，Vol.15,No.3, June 1993,pp63-70[10] 孙亚飞等，“压电材料电荷能量回收技术研究”[J]，压电与声光，Vol.24, No.1, pp.71-74,2002 [11]Charles B.Carroll, 5,814,921:Frequencymultiplying piezoelectric generators. USPatent, Sep 29 1998[12]Daniel S.Snyder, 4,510,484: Piezoelectric reed power supply for use in abnormal tirecondition warning systems. US Patent, Apr 9 1985 [13]J.C.Kendall. Parasitic power collection in shoe mounted devices. Bachelor’s Thesis, MIT Physics Department,1998[14]Kenneth zarus, Des.404.100: SKI damper.US Patent, Jan 12 1999[15]R.D.Kornbluh,Electroelastomers:Applications of dielectric elastomers transducers for actuation, generation and smart structures. Proceeding of SPIE – Smart structures and Materials 2002:Industrial and commercial applications of smart structures technologies,volume 4698,pages 254-270.SPIE Press,2002[16]Jean-Pierre Fleurial, 6,288,321:Electronic device featuring thermoelectric power generation.US Patent, Sep 11 2001[17] 作者简介：单庆晓，男，1973年生，博士后，副教授，研究方向为自主供电技术、卫星导航与授时等方面。
