r>[0042]如图1所示，本实施例一种压电自供能定位鞋，包括下鞋底1、上鞋底9和鞋面2，下鞋底I与上鞋底9之间缝合或胶接，鞋面2与上鞋底9之间通过拉链3连接固定。
[0043]下鞋底I内安装有压电自供能定位系统，由图2可见，该压电自供能定位系统包括电源模块、控制模块、GPS定位模块和无线通信模块，电源模块分别向其他三个模块供电。
[0044]由图3可见，下鞋底I的底面设有第一腔体11和第二腔体12，第二腔体12用于安装电源模块，第一腔体11用于安装控制模块、GPS定位模块和无线通信模块，第一腔体11和第二腔体12之间通过线槽13相连通。并且，上鞋底9与第二腔体12相对应的区域为受压形变区。
[0045]由图2、图3、图4可见，电源模块包括压电发电单元和储能单元，其中压电发电单元包括安装在第二腔体12内的座体4，座体4上安装有压电体5和压块6。
[0046]由图4可见，压电体5为夹层状，由弹性板53与固定在弹性板53上下两侧的压电材料层54组成，两压电材料层54串联连接，且其中一个压电材料层54连接正电极81，另一个压电材料层54连接负电极82，通过正电极81与负电极82将压电体5产生的电压输出至储能单元。
[0047]由图4、图5可见，压电体5的安装方式为:座体4内设有容置腔41，容置腔41的侧壁上开有条形嵌孔42，压电体包括固定在条形嵌孔42内的固定端51，以及处于容置腔41内的悬空端52。
[0048]座体4上还设有与条形嵌孔42位置相对应的螺纹孔43，压电体5的固定端51也带有位置、大小对应的螺纹孔。如此可以采用螺丝进一步将压电体5的固定端51固定在条形嵌孔42内。
[0049]由图5、图6可见，压块6的安装方式为:座体4的顶面开设有导向孔46，压块6包括压盘61以及固定在压盘61底面的压杆62，其中，压盘61与上鞋底9的受压形变区接触配合，压杆62穿过导向孔46伸入容置腔41内，且压杆62上设有与压电体5悬空端52相配合的嵌槽64。
[0050]并且，压盘61的底面与座体4顶面上均设有用于安装复位弹簧7的抵接孔45。抵接孔45成对地布置在压盘61和座体4上，并且，在压盘61上，抵接孔45均匀分布，以保证压盘61受力均匀。
[0051]如图6、图7所示，容置腔41的内壁上安装有限位杆44，压杆62上开设有与限位杆44相配合的条形销孔63。限位杆44用于限制压杆62对压电体5的挤压力度，并且限位杆44伸入条形销孔63的端部为膨大部，如此限位杆44不会脱离条形销孔63，对压杆62也具有一定的导向作用。
[0052]由图5、图6可见，限位杆44的安装方式为:容置腔41的侧壁上开设有第一座孔47，限位杆44上设有与第一座孔47相对应的第二座孔48，通过在第一座孔47和第二座孔48之间穿设螺钉，将限位杆44固定到座体4上。
[0053]如图2所示，本实施例中储能单元包括依次电路连接的二极管、电容、开关、直流电压转换器和可充电电池。来自压电发电单元的能量经二极管暂存于电容，当电容电压达到一定值时开关开启，电容开始放电，经直流电压转化器给可充电电池充电；当电容放电后，电压低于设定值时，开关关闭，电容开始充电，如此循环往复，将压电发电单元产生的能量存储在可充电电池中，为控制模块、GPS定位模块和无线通信模块供能。
[0054]无线通信模块包括信号接收通讯单元、终端移动通信数据接收与发送单元，SIM卡、天线10等。信号接收通讯单元可选用GSM/GPRS、CDMA, Wi_F1、蓝牙等，作为优选，本实施例选用GSM/GPRS。由图1、图3可见，下鞋底I的侧面开有与第一腔体11相连通的第三座孔15，所述天线10即安装在该第三座孔15内。
[0055]如图1所示，第三座孔15内还安装有报警开关14，报警开关14用于触发控制模块控制GPS定位模块进行定位并控制无线通信模块发送定位信号。
[0056]装配时，先将限位杆44固定在容置腔41内，在压盘61与座体4之间相对应的抵接孔45内抵接复位弹簧7，复位弹簧7的两端分别固定在抵接孔45内；将压杆62从导向孔处置入容置腔41内，容置腔41内壁上的限位杆44同时嵌入压杆62的条形销孔63内；将压电体5的固定端51嵌入座体4的条形嵌孔42内，悬空端52嵌入压杆62的嵌槽64内，并固定螺丝，组装成压电发电单元；
[0057]再将压电发电单元与储能单元组装成电源模块，置入下鞋底I的第二腔体12内，将控制模块、GPS定位模块和无线通信模块置入下鞋底I的第一腔体11内，将天线10与报警开关14置入第三座孔15内；
[0058]最后在下鞋底I上方缝合或胶接上鞋底9，再将鞋面2通过拉链3固定到上鞋底9上。
[0059]本实施例压电自供能定位鞋的工作方式为:
[0060]人体行走过程中，上鞋底9的受压形变区在人体重力作用下发生形变，与该受压形变区接触的压盘61相对于压电体5产生相对位移，驱使压杆62挤压压电体5的悬空端52，从而压电体5发生弯曲并在两弯曲面上产生不同的电荷，形成电势差，产生的电能通过电路输出至储能单元中存储起来。如此在人行走过程中，压电体5持续发电并将产生的电能储存于储能单元中，储能单元分别向控制模块、GPS定位模块和无线通信模块供电。控制模块具有软件控制与硬件控制两种模式，平时整套系统处于待机状态，当家人需要知道穿鞋者位置时，可发送查询信号给定位鞋上的控制模块，控制模块收到信号后开启GPS定位模块，将获取的位置信息经无线通信模块的天线10回传给询问机，从而告知家人穿鞋者所处位置；当穿鞋者处于紧急情况时，可自己触发报警开关14，控制模块控制GPS定位模块获取位置信息并将位置信息通过无线通信模块发送到家人或警方所持的询问机。
【主权项】
1.一种压电自供能定位鞋，包括鞋底和鞋面，鞋底内设有电源模块、控制模块、GPS定位模块和无线通信模块，所述电源模块包括压电发电单元以及储能单元，其特征在于，所述鞋底带有受压形变区，所述压电发电单元包括: 与该受压形变区接触配合的压块； 受压块驱动变形而发电的压电体，所述压电体固定在鞋底内且与储能单元电路连接。
2.如权利要求1所述的压电自供能定位鞋，其特征在于，所述鞋底内安装有座体，该座体内设容置腔，所述容置腔的侧壁上开有条形嵌孔，所述压电体包括固定在条形嵌孔内的固定端，以及处于容置腔内的悬空端，所述压块与该悬空端相作用。
3.如权利要求1或2所述的压电自供能定位鞋，其特征在于，所述压电体包括弹性板，所述弹性板的外表面固定有压电材料层。
4.如权利要求2所述的压电自供能定位鞋，其特征在于，所述压块包括压盘以及固定在压盘底面的压杆，所述座体的顶面开设有导向孔，所述压杆穿过导向孔伸入容置腔内且与压电体的悬空端相作用，所述压盘与座体顶面之间抵接有复位弹簧； 所述压盘与鞋底的受压形变区接触配合。
5.如权利要求4所述的压电自供能定位鞋，其特征在于，所述容置腔内设有与压杆相作用的轴向限位件。
6.如权利要求5所述的压电自供能定位鞋，其特征在于，所述轴向限位件包括位于容置腔内壁的限位杆，所述压杆上设有与该限位杆相配合的条形销孔。
7.如权利要求4所述的压电自供能定位鞋，其特征在于，所述压杆上设有与压电体悬空端相配合的嵌槽。
8.如权利要求1?7任一所述的压电自供能定位鞋，其特征在于，所述鞋底上设有报警开关，所述报警开关用于触发控制模块控制GPS定位模块进行定位并控制无线通信模块发送定位信号。
9.如权利要求1?7任一所述的压电自供能定位鞋，其特征在于，所述鞋底和鞋面通过拉链连接固定。
【专利摘要】本发明公开了一种压电自供能定位鞋，该定位鞋包括鞋底和鞋面，鞋底内设有电源模块、控制模块、GPS定位模块和无线通信模块，电源模块包括压电发电单元以及储能单元，鞋底带有受压形变区，压电发电单元包括：与该受压形变区接触配合的压块；受压块驱动变形而发电的压电体，压电体固定在鞋底内且与储能单元电路连接。在人体重力作用下，受压形变区发生形变，与该受压形变区接触的压块因发生相对位移而驱使压电体变形，压电体在变形过程中产生不同的电荷，形成电势差，如此在人行走过程中，压电体持续发电并将电能储存于储能单元中，可不受时间和自然条件限制持续驱动控制模块、GPS定位模块和无线通信模块工作，向外界提供穿戴者的定位信息。
【IPC分类】G01S19-14, A43B3-00
【公开号】CN104544698
【申请号】CN201510023611
【发明人】姚鑫骅, 栾丛丛, 傅建中
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月16日