基于惯容的振动能量收集背包设计与仿真分析

摘要

为收集人体运动中的振动能量，基于惯容元件设计了嵌入背包的电磁式能量收集装置.该装置有助于提升人体舒适度、解决传统俘能装置阻尼匹配困难的问题.在建立数学模型和调研人体步态特征的基础上，根据机电比拟法和最大功率传输定理分析装置的能量传输效率，同时考虑人体承担该装置的载荷.结果表明，惯容元件的引入为系统参数选取增加了一个自由度，可以有效调节俘能装置的固有频率与人体振动频率相匹配，实现能量收集效率的最大化，同时有效减轻人体的承重负担.最后，在基于人体关节活动机理和遗传算法构建的仿真平台上对理论分析进行验证，证实了所提方法的有效性.

关键词

惯容 / 振动能量收集 / 人体荷载 / 参数选取 / 背包

基金资助

国家自然科学基金资助项目(62173125); 中央高校基本科研业务费项目(B230192406)