本實用新型屬于能量回收存儲裝置，具體的說是一種人體動能回收及存儲裝置。

背景技術：

隨著科技的發展,現代社會生活中充斥著各種隨身攜帶的電子設備,例如智能手機、智能手表、平板電腦等,這些電子設備的能源供給主要來自電池。雖然電池技術已經取得了長足進步,但電池的電容量仍然限制著這些電子設備的使用。雖然充電寶可以一定程度上解決這些電子設備供電的問題，但是充電寶本身也是一種能源消耗，無法從本質上解決這些電子設備的供電問題。同時隨著人們生活節奏的不斷加快，我們不停奔波在上班上學的路上。我們在行走，健身等運動的時候有很多能量被我們在無形中揮霍。如果我們可以把這些能量收集起來轉化成我們需要的電能，用來為我們的手機，平板電腦等電子設備進行充電，無疑對我們的生活帶來極大的便利。此外，充分利用人體在日常行為中所消耗的能量，符合當今時代可持續發展的主題。

目前在能量回收領域很多人有一定的研究，但是關于人體動能回收存儲的專利卻很少。目前此方面的專利有中國專利公告號為CN105003401A，發明專利名稱為《人體腿部運動能量收集裝置》，此專利雖然可以將人體腿部擺動運動轉化為發電機的轉動從而進行發電，但是該裝置只能在小腿下落階段發揮作用，動能回收效率低；中國專利公告號為CN102868319A，發明專利名稱為《基于人體運動能量的能量回收及利用裝置》，此專利采用壓電陶瓷片作為發電裝置，但是壓電陶瓷片所產生的電流具有瞬時性，而且瞬時電壓很大，并不適合用作產能裝置，而且此專利沒有敘述如何收集這種瞬時高電壓的電能。而且該專利采用無線的方式輸電，這種輸電方式能量衰減快、效率低，不適合人體運動能量的回收。

技術實現要素：

本實用新型提供了一種結構簡單、緊湊，能量回收效率高，便攜式的人體動能回收并儲存的裝置，解決了現有人體動能回收存儲裝置的上述不足。

本實用新型技術方案結合附圖說明如下：

一種人體動能回收及存儲裝置，該存儲裝置包括運動轉換單元、發電單元、穩壓單元、能量儲存單元和固定單元；其中所述的發電單元和穩壓單元固定在運動轉換單元的上方；所述的發電單元和穩壓單元通過導線相連接；所述的固定單元粘接在運動轉換單元和能量儲存單元的下方；所述的能量儲存單元分別通過鋼絲繩和USB數據線與運動轉換單元和穩壓單元連接；所述的運動轉換單元和發電單元固定在人體的小腿上，所述的能量儲存單元固定在人體的大腿上。

所述的運動轉換單元包括下蓋2、回位彈簧4、雙側齒條11、扇形齒輪10、上蓋13、固定螺栓孔8和固定螺栓12；所述的上蓋13設置在下蓋2的上方通過四個固定螺栓8和四個固定螺栓12固定；所述的雙側齒條11的上下兩端分別設置有雙側齒條上連接孔9和雙側齒條下連接孔5，中間開有長條孔，長條孔的兩側為齒狀；所述的扇形齒輪10的一側與長條孔一側的齒相咬合，所述的扇形齒輪10的另一側開有孔；所述的下蓋2的下方設置有彈簧固定柱3；所述的雙側齒條11一端的雙側齒條下連接孔5通過回位彈簧4與下蓋2上的彈簧固定柱3連接。

所述的發電單元包括電磁發電機15；所述的電磁發電機15通過熱熔膠與發電機固定套筒14連接，其下端固定在扇形齒輪10的孔內；所述的電磁發電機15的上設置有兩個接線柱。

所述的穩壓單元包括5V穩壓器16；所述的5V穩壓器16上設置有兩個接線柱并且通過導線與電磁發電機15上的兩個接線柱相連接；所述的5V穩壓器16的下端固定在上蓋13上；所述的5V穩壓器16上還設置有穩壓器工作指示燈17和穩壓器輸出USB接口18。

所述的能量儲存單元包括充放式鋰電池20；所述的充放式鋰電池20上設置有電能輸入指示燈21、電能輸出指示燈26和能量儲存單元連接孔25；所述的能量儲存單元連接孔25與雙側齒條上連接孔9通過鋼絲繩連接在一起；所述的充放式鋰電池20上設置有電能輸入USB接口23和電能輸出USB接口24；所述的電能輸入USB接口23與穩壓器輸出USB接口18通過USB數據線連接。

所述的固定單元包括運動轉換綁帶1、運動轉換單元卡扣6、電池綁帶卡扣19和能量儲存單元卡扣22；所述的運動轉換綁帶1和轉換單元卡扣6為一體，粘接在下蓋2的下方，轉換單元卡扣6上設置有運動轉換單元卡扣孔7；所述的運動轉換綁帶1與運動轉換單元卡扣6相配合將運動轉換單元和發電單元固定在人體的小腿上；所述的電池綁帶卡扣19和能量儲存單元卡扣22為一體，粘接在充放式鋰電池20的下方，電池綁帶卡扣19和能量儲存單元卡扣22相配合將能量儲存單元固定在人體的大腿上。

本實用新型的有益效果為：

1、本實用新型的運動轉換單元可以將人體膝關節和肘關節的擺動轉化為發電機轉子的轉動，從而進行發電；

2、本實用新型的運動轉換單元可以把人體四肢，例如腿部的伸展和收縮兩個方向的運動轉化為發電機轉子單一個方向的轉動，從而提高了發電效率；

3、本實用新型的穩壓單元為配有工作指示燈的5V穩壓器，方便觀察裝置工作狀態，并且能夠為電能儲存單元提供穩定的電能輸入；

4、電能存儲單元以充放式鋰電池為主體，配以充電指示燈和發電指示燈，能夠清楚觀測電能存儲單元的工作狀態，而且改電能存儲單元尺寸小、無記憶性、壽命長；

5、固定單元使用萊卡面料，具有一定的彈性，配合魔術貼和卡扣的使用，能夠確保該裝置在運動時不會脫落，而且具有一定的舒適性；

6、穩壓器的輸出端和電能存儲單元的輸出輸入端都為標準USB接口，便于相關數據線的選擇；

7、能量轉換單元采用ABS工程塑料3D打印成型，具有質量小強度高的特點，其主體尺寸為110mm*50mm*14mm，體積小便于穿戴。

附圖說明

圖1為本實用新型中的運動轉換單元的下蓋集成、綁帶和卡扣俯視圖；

圖2為本實用新型中的運動轉換單元的上蓋集成的俯視圖和局部剖視圖；

圖3為圖2中A—A處剖視圖；

圖4為本實用新型中的能量存儲單元及電池綁帶卡扣的俯視圖和局部剖視圖；

圖5為圖4中B—B處剖視圖；

圖6為本實用新型中的運動轉換單元、發電單元、固定單元和穩壓單元的裝配圖；

圖7為本實用新型中的運動轉換單元、發電單元、固定單元和穩壓單元裝配圖的爆炸圖；

圖8為本實用新型中的能量存儲單元和固定單元的裝配圖。

圖中：1、運動轉換單元綁帶；2、運動轉換單元下蓋；3、回位彈簧固定柱；4、回位彈簧；5、雙側齒條下連接孔；6、運動轉換單元卡扣；7、運動轉換單元卡扣孔；8、固定螺栓孔；9、雙側齒條上連接孔；10、扇形齒輪；11雙側齒條；12、固定螺栓；13、運動轉換單元上蓋；14、發電機固定套筒；15、電磁發電機；16、5V穩壓器；17、穩壓器工作指示燈；18、穩壓器輸出USB接口；19、能量儲存單元綁帶卡扣；20、充放式鋰電池；21、電能輸入指示燈；22、能量儲存單元卡扣孔；23、電能輸入USB接口；24、電能輸出USB接口；25、能量儲存單元連接孔；26電能輸出指示燈。

具體實施方式

參閱圖1—圖8，一種人體動能回收及存儲裝置，該存儲裝置包括運動轉換單元、發電單元、穩壓單元、能量儲存單元和固定單元；其中所述的發電單元和穩壓單元固定在運動轉換單元的上方；所述的發電單元和穩壓單元通過導線相連接；所述的固定單元粘接在運動轉換單元和能量儲存單元的下方；所述的能量儲存單元分別通過鋼絲繩和USB數據線與運動轉換單元和穩壓單元連接；所述的運動轉換單元和發電單元固定在人體的小腿上，所述的能量儲存單元固定在人體的大腿上。

參閱圖1、圖2、圖3，所述的運動轉換單元包括下蓋2、回位彈簧4、雙側齒條11、扇形齒輪10、上蓋13、第一固定螺栓8和第二固定螺栓12；所述的上蓋13設置在下蓋2的上方通過四個固定螺栓孔8和四個固定螺栓12固定；所述的雙側齒條11的上下兩端分別設置有雙側齒條上連接孔9和雙側齒條下連接孔5，中間開有長條孔，長條孔的兩側為齒狀；所述的扇形齒輪10的一側與長條孔一側的齒相咬合，所述的扇形齒輪10的另一側開有孔；所述的下蓋2的下方設置有彈簧固定柱3；所述的回位彈簧4兩端掛耳分別與回位彈簧固定柱3和雙側齒條11一端的雙側齒條下連接孔5相連接，使得雙側齒條11與運動轉換單元的下蓋2得以配合。

參閱圖1、圖2，所述的發電單元包括電磁發電機15；電磁式發電機15與扇形齒輪10連接并通過發電機固定套筒14與運動轉換單元固定，為保證電磁式發電機15與運動轉換單元連接的可靠性，用熱熔膠將電磁式發電機15與發電機固定套筒14緊密連接；所述的電磁發電機15的上設置有兩個接線柱。

參閱圖2、圖3，所述的穩壓單元包括5V穩壓器16；所述的5V穩壓器16上設置有兩個接線柱并且通過導線與電磁發電機15上的兩個接線柱相連接；所述的5V穩壓器16的下端通過熱熔膠固定在上蓋13上；所述的5V穩壓器16上還設置有穩壓器工作指示燈17和穩壓器輸出USB接口18。

參閱圖1、圖4、圖5、圖8，所述的能量儲存單元包括充放式鋰電池20；所述的充放式鋰電池20上設置有電能輸入指示燈21、電能輸出指示燈26和能量儲存單元連接孔25；所述的能量儲存單元連接孔25與雙側齒條上連接孔9通過4mm塑包軟鋼絲繩連接在一起；所述的充放式鋰電池20上設置有電能輸入USB接口23和電能輸出USB接口24；所述的電能輸入USB接口23與穩壓器輸出USB接口18通過USB數據線連接。能量存儲單元在充電時電能輸入指示燈21閃爍，當能量存儲單元的電能存滿時電能輸入指示燈21常亮；當電能存儲單元輸出電能時，電能輸出指示燈26常亮，當充放式鋰電池20電量低時，電能輸出指示燈26閃爍。

參閱圖4、圖6、圖7、圖8，所述的固定單元包括運動轉換綁帶1、運動轉換單元卡扣6、電池綁帶卡扣19和能量儲存單元卡扣22；所述的運動轉換綁帶1和轉換單元卡扣6為一體，粘接在下蓋2的下方，轉換單元卡扣6上設置有運動轉換單元卡扣孔7；所述的運動轉換綁帶1與運動轉換單元卡扣6相配合將運動轉換單元和發電單元固定在人體的小腿上；所述的電池綁帶卡扣19和能量儲存單元卡扣22為一體，粘接在充放式鋰電池20的下方，電池綁帶卡扣19和能量儲存單元卡扣22相配合將能量儲存單元固定在人體的大腿上。小腿和大腿的固定位置的選擇以人體直立時鋼絲繩一繃緊為標準。

本實用新型可用于回收儲存膝關節和肘關節運動時所產生的動能，膝關機和肘關節運動方式類似，現以膝關節作為舉例說明。

本實用新型具體原理如下：人在行走時，小腿先向上運動，再向下運動。過程(1)：當小腿向上運動時，小腿與大腿的夾角變小，小腿的固定位置與大腿的固定位置的直線距離變短，連接的鋼絲繩有繃緊狀態變為放松狀態，回位彈簧4由拉伸狀態轉變為收縮狀態，在回位彈簧4的帶動下雙側齒條11在運動轉換單元下蓋2內滑動，雙側齒條11的一側齒帶動扇形齒輪10向一個方向轉動，進而使得電磁式發電機15的轉子轉動，穩壓器工作指示燈17亮，電能輸入指示燈21閃爍，從而完小腿向上運動的動能回收和存儲的一個歷程；過程(2)：當小腿向下運動時，大腿和小腿間的夾角變大，小腿的固定位置與大腿的固定位置的直線距離變長，連接的鋼絲繩有放松狀態變為繃緊狀態，鋼絲繩拽動雙側齒條11在運動轉換單元下蓋2內滑動，使得雙側齒條11的另一側齒帶動扇形齒輪10向過程(1)中的同一個方向轉動，進而使得電磁式發電機15的轉子轉動，穩壓器工作指示燈17亮，電能輸入指示燈21閃爍，從而完成小腿向下運動的動能回收和儲存的一個歷程。從過程(1)和過程(2)可以看出無論是小腿的向上運動還是小腿的向下運動，即在人運動時，電磁式發電機15的轉子轉動方向不變，即產生的電流方向不發生改變，從而將人體運動時的動能穩定高效的回收儲存。