一種壓電自供能定位鞋的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種定位鞋，具體涉及一種壓電自供能定位鞋。
【背景技術】
[0002]近年來兒童、老人、大學生失聯(lián)事件時有發(fā)生，如何及時定位失聯(lián)者和失聯(lián)者遇緊急情況及時發(fā)出請求信號是一個亟待解決的問題?？纱┐鞫ㄎ辉O備是一個較好的解決方案，目前市場可見定位手表、定位鞋、定位書包等產品。
[0003]但這些產品的供能方式大多采用電池供電或外接充電器供電，電源續(xù)航能力不足，在戶外探險者掉隊或遇到意外、老人或兒童迷路或遇到危險、臥底警察遇到危險、重要人物或高收入人群被綁架等諸多情況中，一旦定位設備的電源耗盡，用戶是無法及時給定位設備充電的，從而影響了定位設備的使用，大大限制了突發(fā)情況的營救時間，給用戶帶來了諸多不便并且可能危及用戶的生命安全。因此開發(fā)設計一款自供電可穿戴設備具有極大的意義。
[0004]公告號為CN 203191588U的中國專利文獻公開了一種自供電定位鞋，該自供電定位鞋包括鞋體，所述鞋體內進一步包括:電源模塊，中央處理模塊，GPS定位模塊以及無線通信模塊，其中，所述電源模塊與所述中央處理模塊相連，所述電源模塊進一步包括納米摩擦發(fā)電機和儲能裝置；所述中央處理模塊與所述GPS定位模塊相連并控制所述GPS定位模塊進行定位；所述中央處理模塊進一步與所述無線通信模塊相連并將所述GPS定位模塊產生的定位信息提供給所述無線通信模塊。
[0005]公開號為CN 102125327B的中國專利文獻公開了一種太陽能定位鞋，該太陽能定位鞋包括太陽能薄膜、第一鞋體、以及安裝于所第一鞋體處的光電轉化器、GPS模塊、蓄電池，所述太陽能薄膜鋪設于所述第一鞋體外表面，所述光電轉化器與所述太陽能薄膜相連、且將所述太陽能薄膜獲取的光能轉換為電能，所述光電轉化器與所述蓄電池相連、且光電轉化器將電能輸入所述蓄電池內，所述蓄電池與所述GPS模塊相連、且為所述GPS模塊提供電能；該太陽能定位鞋還包括多媒體模塊、以及與所述多媒體模塊相連的多媒體按鍵，所述單片機與所述多媒體模塊相連、且所述單片機通過所述無線發(fā)送模塊將所述多媒體模塊獲取的多媒體信息發(fā)送出去。
[0006]上述的太陽能定位鞋中，電源模塊在長時間黑暗等特殊環(huán)境中難以實現(xiàn)持續(xù)自供電。
[0007]公告號為CN203314228U的中國專利文獻公開了一種能自動充電的GPS定位鞋，該自動充電的GPS定位鞋包括GPS定位裝置和能在壓力下產生電能的壓電橡膠，通過利用行走踩壓作用于鞋墊中的壓電橡膠所產生的電能，驅動GPS模塊和移動通信模塊(GSM/GPRS網絡)工作，提供穿戴者的位置信息。
[0008]該GPS定位鞋的不足之處在于，壓電橡膠在被踩壓之后單靠壓電橡膠自身的彈力復位，受人行走步伐影響，在下一次踩壓前，壓電橡膠還未回復原位，導致壓電橡膠每次變形的形變空間有限，發(fā)電效率低下。

【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明提供了一種壓電自供能定位鞋，該定位鞋能實現(xiàn)有效地持續(xù)自供電。
[0010]一種壓電自供能定位鞋，包括鞋底和鞋面，鞋底內設有電源模塊、控制模塊、GPS定位模塊和無線通信模塊，所述電源模塊包括壓電發(fā)電單元以及儲能單元，所述鞋底帶有受壓形變區(qū)，所述壓電發(fā)電單元包括:
[0011]與該受壓形變區(qū)接觸配合的壓塊；
[0012]受壓塊驅動變形而發(fā)電的壓電體，所述壓電體固定在鞋底內且與儲能單元電路連接。
[0013]在人體重力作用下，鞋底的受壓形變區(qū)發(fā)生形變，與該受壓形變區(qū)接觸的壓塊因發(fā)生相對位移而驅使壓電體變形，壓電體在變形過程中產生不同的電荷，形成電勢差，并輸出至儲能單元中存儲起來。如此在人行走過程中，壓電體持續(xù)發(fā)電并將產生的電能儲存于儲能單元中，儲能單元分別向控制模塊、GPS定位模塊和無線通信模塊供電，GPS定位模塊和無線通信模塊受控制模塊操縱，發(fā)揮相應的功能。
[0014]本發(fā)明中，壓電發(fā)電單7Π在鞋底內的安裝方式為:所述鞋底內安裝有座體，該座體內設容置腔，所述容置腔的側壁上開有條形嵌孔，所述壓電體包括固定在條形嵌孔內的固定端，以及處于容置腔內的懸空端，所述壓塊與該懸空端相作用。
[0015]本發(fā)明的壓電體為懸臂梁式結構，容置腔為壓電體提供形變空間，相對于鞋底發(fā)生相對位移的壓塊擠壓壓電體的懸空端，使壓電體彎曲而在兩彎曲面上產生電荷。
[0016]作為優(yōu)選，所述壓電體包括彈性板，所述彈性板的外表面固定有壓電材料層。如此不僅能節(jié)約壓電材料，還可提高壓電體的使用壽命。
[0017]作為優(yōu)選，壓電材料層分別固定在彈性板的兩相對側面上，兩壓電材料層串聯(lián)連接，以增加輸出電壓。
[0018]本發(fā)明中，所述壓塊包括壓盤以及固定在壓盤底面的壓桿，所述座體的頂面開設有導向孔，所述壓桿穿過導向孔伸入容置腔內且與壓電體的懸空端相作用，所述壓盤與座體頂面之間抵接有復位彈簧；
[0019]所述壓盤與鞋底的受壓形變區(qū)接觸配合。
[0020]采用壓盤與鞋底的受壓形變區(qū)接觸配合，可以提高壓塊的受力面積，避免人體踩踏時因鞋底與壓塊接觸面過小而使腳部產生不適感。壓盤與座體之間的復位彈簧有助于當人體壓力消失時壓塊能及時回復原位，免除對壓電體的擠壓。
[0021 ] 本發(fā)明中，所述容置腔內設有與壓桿相作用的軸向限位件。
[0022]作為優(yōu)選，所述軸向限位件包括位于容置腔內壁的限位桿，所述壓桿上設有與該限位桿相配合的條形銷孔。
[0023]壓桿下壓過程中，限位桿即沿條形銷孔滑動，一方面可以將壓塊活動安裝在底座上，一方面可以在一定程度上限制壓桿對壓電體的擠壓力度。
[0024]作為進一步優(yōu)選，所述限位桿的端部為膨大部。膨大的端部有利于防止限位桿脫離條形銷孔。
[0025]作為優(yōu)選，所述壓桿上設有與壓電體懸空端相配合的嵌槽。當人體壓力消失時，壓桿受復位彈簧作用回復原位，嵌槽與壓電體懸空端相配合有助于壓桿復位時帶動壓電體及時復位，從而增加下一次踩壓時壓電體的形變空間，提高壓電體的發(fā)電效率。
[0026]本發(fā)明中，所述鞋底上設有報警開關，所述報警開關用于觸發(fā)控制模塊控制GPS定位模塊進行定位并控制無線通信模塊發(fā)送定位信號。
[0027]作為優(yōu)選，所述鞋底和鞋面通過拉鏈連接固定。鞋底與鞋面為可分離式，便于清洗和更換不同的鞋面，降低了顧客的購買成本。
[0028]本發(fā)明壓電自供能定位鞋的工作方式為:
[0029]人體行走過程中，鞋底的受壓形變區(qū)在人體重力作用下發(fā)生形變，與該受壓形變區(qū)接觸的壓盤相對于壓電體產生相對位移，驅使壓桿擠壓壓電體的懸空端，從而壓電體發(fā)生彎曲并在兩彎曲面上產生不同的電荷，形成電勢差，產生的電能通過電路輸出至儲能單元中存儲起來。如此在人行走過程中，壓電體持續(xù)發(fā)電并將產生的電能儲存于儲能單元中，儲能單元分別向控制模塊、GPS定位模塊和無線通信模塊供電。所述控制模塊具有軟件控制與硬件控制兩種模式。平時整套系統(tǒng)處于待機狀態(tài)，當家人需要知道穿鞋者位置時，可發(fā)送查詢信號給定位鞋上的控制模塊，控制模塊收到信號后開啟GPS定位模塊，將獲取的位置信息經無線通信模塊回傳給詢問機，從而告知家人穿鞋者所處位置；當穿鞋者處于緊急情況時，可自己觸發(fā)報警開關，控制模塊控制GPS定位模塊獲取位置信息并將位置信息通過無線通信模塊發(fā)送到家人或警方所持的詢問機。
[0030]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果為:
[0031](I)本發(fā)明的電源模塊中設有壓電發(fā)電單元，利用壓塊和壓電體將人體重力或壓力產生的機械能轉化為電能，這種機械能隨時隨地都能產生，從而能夠持續(xù)地為其他各模塊供電，克服了傳統(tǒng)定位鞋電源續(xù)航能力不足的問題；
[0032](2)本發(fā)明采用懸臂梁式的壓電體結構，采用復位彈簧驅使壓電體和壓塊及時復位，從而增加下一次踩壓時壓電體的形變空間，提高壓電體的發(fā)電效率和發(fā)電能力；
[0033](3)本發(fā)明采用夾心式的壓電體，彈性板兩側的壓電材料層可選用不同的壓電材料，擴大原料取材范圍，降低定位鞋的制作成本，同時提高了壓電材料的使用壽命。
【附圖說明】
[0034]圖1為本發(fā)明壓電自供能定位鞋的結構示意圖；
[0035]圖2為本發(fā)明壓電自供能定位鞋中壓電自供能定位系統(tǒng)的連接關系圖；
[0036]圖3為圖1中下鞋底的結構示意圖；
[0037]圖4為圖2中壓電發(fā)電單元的結構示意圖；
[0038]圖5為圖4中座體的結構示意圖；
[0039]圖6為圖4中壓塊的結構示意圖；
[0040]圖7為圖4中壓塊在另一視角下的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0041]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明。