摘要：针对线性的单一的振动能量俘能器存在工作频带狭窄、输出效率低等问题,提出了3种压电电磁复合式俘能器结构,可增大对环境中振动能量的俘获。首先,设计了无磁力单梁压电电磁复合俘能器,该结构俘能器仅设有上方的压电单梁,压电梁首端的磁铁进入到固定的线圈中;然后,设计了磁力刚性梁压电电磁复合俘能器,该结构俘能器在无磁力装置的基础上增加带有磁铁的刚性梁,当两块磁铁极性相对时,则产生磁斥力;接着,设计了磁力双梁压电电磁复合俘能器,该结构俘能器是将磁力刚性梁装置中的刚性梁换作与压电梁相同尺寸的悬臂梁,两磁铁位置保持不变,形成双梁系统;最后,对3种俘能器的发电性能分别进行实验研究,对比分析3种俘能器的输出功率和输出压电值。实验结果表明:磁力的引用,提高了电磁的发电性能,但同时也降低了压电梁的输出功率;双悬臂梁的加入,增加了装置的自由度,拓宽了装置的工作频带;3种俘能器的发电综合峰值基本相当;无磁力单梁装置中的压电发电性能最好,更适合高阻抗环境;磁力双梁装置中电磁发电性能最优且压电输出存在双峰值,更适合宽频带、低阻抗环境。实验结果证明了磁力双梁压电电磁复合结构俘能器可俘获能量的频带最宽,具有较优的输出性能。

摘要：为了解决风致振动能量采集器风向采集单一的问题,在圆柱涡激振动的基础上将翼型档板加在悬臂梁的另一端,翼型挡板感受方向带动圆柱体转动,实现随风向的改变而改变。翼型挡板还可以在风能的激励下发生颤振,提高悬臂梁的振动效率。运用Solidworks对风能采集装置的转动部件进行仿真,通过改变风速的大小分析转动部件不同位置在流体中所受压力和压强,保证装置在自然环境中正常工作。

摘要：为了避免医护人员在繁重的采样过程中受新冠等病毒的感染,设计一种代替人工采样的绳驱咽拭子机器人。该机器人包括同轴绳驱机械臂和驱动系统。同轴绳驱机械臂外层绳驱机构和内层绳驱机构的配合提高了机器人采样的灵活性。驱动系统控制机械臂平移运动扩大了机器人的工作空间。通过Simulink建立绳驱咽拭子机器人的多刚体模型及控制系统。仿真和实验验证了绳驱咽拭子机器人对复杂采样环境的适应性及绳驱咽拭子机器人采样的有效性。

摘要：针对传统行波超声电机单面驱动、输出力矩小以及激励电压与疲劳寿命受限于胶层强度等问题,设计了一种夹持式双面齿型行波超声电机。电机采用夹持式双面齿型定子和双转子结构,不仅可施加较高激励电压,而且可实现双面驱动。利用有限元软件对电机定子进行仿真分析,通过模态分析获得电机定子的B(0,8)阶弯曲行波模态振型及其谐振频率,并通过瞬态分析得到驱动齿表面节点的椭圆运动轨迹。仿真分析结果表明该电机定子可在四相交流电压激励下生成行波,且双面驱动齿的驱动力方向一致,进而有效实现双转子同向旋转。

摘要：随着医疗和健康管理的发展,便携式、植入式医用微型电子设备应用越来越广泛。然而,难以持续的供能问题是制约其快速发展的重要因素。为解决传统的供能弊端,医用压电自供能研究得到了学者的广泛重视。通过压电俘能器可将转化人体动能(包括自主和非自主运动)为电能,为可穿戴、植入式医用电子设备供电。鉴于此,对压电俘能技术在医疗领域中的研究现状和发展趋势进行了总结分析。为促进自供能便携式和植入式医用设备的发展,高性能柔性压电材料、低频重载荷俘能器、低频微型俘能器和稳定高效电路系统的研究是今后的主要发展方向。