如何通过人体运动能量采集为可穿戴设备供电

如今，慢跑作为一项简单而有效的健身方式正在慢慢普及开来。每天早晨醒来，我们都会穿好运动服，带上MP3播放器，为接下来的运动做好充分准备。然而，也许在未来的准备工作中，您还需要带上一个小巧的人力能量采集系统。虽然目前还未普及，不过这个由运动驱动的能量采集系统将很快成为您日常锻炼的重要组成部分，就如同一双轻便的跑鞋一样。
 

在佛罗里达大学攻读博士学位的第二年期间，Yuan Rao获得了由TI所提供的奖学金，以资助她的研究工作。她所发明的小型能量采集系统主要由3部分组成，包括一个能将人体运动转化为电能的能量采集器、一个能够调节和控制能量的电路以及一块电池。Yuan设计的整个系统只有乒乓球大小，并且可以系在手腕或脚踝上。通过与她在佛罗里达大学的导师David Arnold以及TI佛罗里达墨尔本能量采集团队的协同合作，Yuan在设计的初期就使用了TI的技术与产品。
Yuan在设计中的突破性创新主要在于如何采集人们行走、慢跑或骑单车时所产生的运动能量。在Yuan着手研究之前，能量采集还只能从单方向实现，而且与人们的运动方式无关。
 

“我的设备能够实现从多个方向采集能量主要是因为系统内的磁球能够以多种方式移动，”Yuan说道，“只要人处于运动状态中，系统中的磁球就会不断滚动，同时采集多个方向上的能量，所以这个系统非常适合大家使用，因为我们的运动都是随机的。”

Yuan发现，当人们在慢跑时，如果将这款产品系在脚踝上，产品会处于最佳工作状态，当人们在行走或骑单车时，它也能够将产生的能量传递到板上电池中。无论是行走、慢跑或是骑单车，只要速度越快，产生的能量就越多。Yuan创建了一个完全自给自足的能量采集系统，这个系统能够成功地将人类运动变为电池充电所需的电能。

全球信息公司IHS的研究数据显示，2011年可穿戴技术设备的出货量超过了1400万件，预计到2016年，可穿戴设备市场的增长将超过550%。随着可穿戴医疗设备、健康和健身设备、智能手表以及增强现实眼镜的受关注程度持续升高，IHS预计2016年可穿戴技术设备的出货量将达到1亿7100万件，而所有的这些设备都有可能在某一天由Yuan所设计的系统供电。

Yuan表示，“我们的研究目的是在不久的将来把这个系统用于智能手机或其它移动技术中。”
“TI的奖学金帮助我完成了学业，同时其提供的实习机会让我能够通过同事以及他们的专业知识更加深入地了解这个行业，”Yuan说，“如果没有TI的奖学金，我需要花费更长的时间和精力去寻找完成整个项目所需的资金支持，而且也不一定能取得现在的成果。”

 

在接受TI奖学金资助的期间，Yuan还参与了3个TI的实习项目，这些实习机会使她对能量采集研究项目充满了信心。在获得佛罗里达大学博士学位后，她加入了TI电源团队并且成为了一名设计工程师。

TI所提供的多方面支持帮助她完成了这个具有开创性的研究项目。同时能够肯定的是，Yuan的研究成果将为我们在未来研究迈出第一步时提供源源不断的动力。