通過(guò)人體運(yùn)動(dòng)能量采集為可穿戴設(shè)備供電

如今，慢跑作為一項(xiàng)簡(jiǎn)單而有效的健身方式正在慢慢普及開(kāi)來(lái)。每天早晨醒來(lái)，我們都會(huì)穿好運(yùn)動(dòng)服，帶上MP3播放器，為接下來(lái)的運(yùn)動(dòng)做好充分準(zhǔn)備。然而，也許在未來(lái)的準(zhǔn)備工作中，您還需要帶上一個(gè)小巧的人力能量采集系統(tǒng)。雖然目前還未普及， 不過(guò)這個(gè)由運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的能量采集系統(tǒng)將很快成為您日常鍛煉的重要組成部分，就如同一雙輕便的跑鞋一樣。

在佛羅里達(dá)大學(xué)攻讀博士學(xué)位的第二年期間，Yuan Rao獲得了由TI所提供的獎(jiǎng)學(xué)金，以資助她的研究工作。她所發(fā)明的小型能量采集系統(tǒng)主要由3部分組成，包括一個(gè)能將人體運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為電能的能量采集器、一個(gè)能夠調(diào)節(jié)和控制能量的電路以及一塊電池。Yuan設(shè)計(jì)的整個(gè)系統(tǒng)只有乒乓球大小，并且可以系在手腕或腳踝上。通過(guò)與她在佛羅里達(dá)大學(xué)的導(dǎo)師David Arnold以及TI佛羅里達(dá)墨爾本能量采集團(tuán)隊(duì)的協(xié)同合作，Yuan在設(shè)計(jì)的初期就使用了TI的技術(shù)與產(chǎn)品。

Yuan在設(shè)計(jì)中的突破性創(chuàng)新主要在于如何采集人們行走、慢跑或騎單車時(shí)所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)能量。在Yuan著手研究之前，能量采集還只能從單方向?qū)崿F(xiàn)，而且與人們的運(yùn)動(dòng)方式無(wú)關(guān)。

“我的設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)從多個(gè)方向采集能量主要是因?yàn)橄到y(tǒng)內(nèi)的磁球能夠以多種方式移動(dòng)，”Yuan說(shuō)道，“只要人處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中，系統(tǒng)中的磁球就會(huì)不斷滾動(dòng)，同時(shí)采集多個(gè)方向上的能量，所以這個(gè)系統(tǒng)非常適合大家使用，因?yàn)槲覀兊倪\(yùn)動(dòng)都是隨機(jī)的。”

Yuan發(fā)現(xiàn)，當(dāng)人們?cè)诼軙r(shí)，如果將這款產(chǎn)品系在腳踝上，產(chǎn)品會(huì)處于最佳工作狀態(tài)，當(dāng)人們?cè)谛凶呋蝌T單車時(shí)，它也能夠?qū)a(chǎn)生的能量傳遞到板上電池中。無(wú)論是行走、慢跑或是騎單車，只要速度越快，產(chǎn)生的能量就越多。Yuan創(chuàng)建了一個(gè)完全自給自足的能量采集系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)能夠成功地將人類運(yùn)動(dòng)變?yōu)殡姵爻潆娝璧碾娔堋?/p>

全球信息公司IHS的研究數(shù)據(jù)顯示，2011年可穿戴技術(shù)設(shè)備的出貨量超過(guò)了1400萬(wàn)件，預(yù)計(jì)到2016年，可穿戴設(shè)備市場(chǎng)的增長(zhǎng)將超過(guò)550%。隨著可穿戴醫(yī)療設(shè)備、健康和健身設(shè)備、智能手表以及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡的受關(guān)注程度持續(xù)升高，IHS預(yù)計(jì)2016年可穿戴技術(shù)設(shè)備的出貨量將達(dá)到1億7100萬(wàn)件，而所有的這些設(shè)備都有可能在某一天由Yuan所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)供電。

Yuan表示，“我們的研究目的是在不久的將來(lái)把這個(gè)系統(tǒng)用于智能手機(jī)或其它移動(dòng)技術(shù)中。”

“TI的獎(jiǎng)學(xué)金幫助我完成了學(xué)業(yè)，同時(shí)其提供的實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)讓我能夠通過(guò)同事以及他們的專業(yè)知識(shí)更加深入地了解這個(gè)行業(yè)，”Yuan說(shuō)，“如果沒(méi)有TI的獎(jiǎng)學(xué)金，我需要花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間和精力去尋找完成整個(gè)項(xiàng)目所需的資金支持，而且也不一定能取得現(xiàn)在的成果。”

在接受TI獎(jiǎng)學(xué)金資助的期間，Yuan還參與了3個(gè)TI的實(shí)習(xí)項(xiàng)目，這些實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)使她對(duì)能量采集研究項(xiàng)目充滿了信心。在獲得佛羅里達(dá)大學(xué)博士學(xué)位后，她加入了TI電源團(tuán)隊(duì)并且成為了一名設(shè)計(jì)工程師。

TI所提供的多方面支持幫助她完成了這個(gè)具有開(kāi)創(chuàng)性的研究項(xiàng)目。同時(shí)能夠肯定的是，Yuan的研究成果將為我們?cè)谖磥?lái)研究邁出第一步時(shí)提供源源不斷的動(dòng)力。