本技术涉及人体运动能量采集，具体涉及一种多方向能量采集的发电机装置及折纸发电单元的制备方法。
背景技术：
1、随着物联网技术的不断发展，具有轻薄便携、集成度高的可穿戴式电子设备的应用越来越广泛，而传统的电池供电方式面临反复充放电、具有环境污染等诸多问题。而随着低功耗集成电路、无线通讯和移动电子的快速发展大大降低了对功耗的要求，目前许多传感器的功耗已经降到毫瓦甚至微瓦级，使用能量采集装置作为传感器的供电装置的可能性提高。综合考虑人体运动时具有的低频、较小振幅、运动时的振动方向不确定等特点，相较于电磁发电、压电发电、静电发电等发电方式，使用摩擦纳米发电机的方式进行发电具有较高可靠性、较强的环境适应性、总体输出较高、制作与原理简单、环保等优势，且更适用于对人体低频运动状态下的能量采集。
2、然而，当前的摩擦纳米发电机在人体能量采集应用中往往只能采集一个方向上的能量，例如仅能在垂直方向上对人体行走时的压力进行采集，或者仅能在水平方向上对肢体摆动的能量进行收集，这种单一方向的能量采集方式极大地限制了从人体获取能量的效率。
技术实现思路
1、鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本技术旨在提供一种多方向能量采集的发电机装置及折纸发电单元的制备方法。
2、第一方面，本技术提出一种多方向能量采集的发电机装置，包括：
3、安装部，所述安装部具有安装面，所述安装面用于将装置安装于目标物上，所述安装部远离所述安装面侧设有延伸方向为第一方向的第一转动轴；所述第一方向为所述安装部的厚度方向；
4、壳体，所述壳体通过所述第一转动轴与所述安装部连接，以使所述壳体相对所述安装部绕所述第一转动轴转动，所述壳体内具有容纳空间；
5、折纸发电单元，所述折纸发电单元活动安装于所述容纳空间中，所述折纸发电单元由一条摩擦正极和一条摩擦负极相互堆叠形成；
6、驱动单元，所述驱动单元设于所述容纳空间内，当所述目标物运动时，所述驱动单元可响应外部振动并在所述容纳空间内运动，驱动所述折纸发电单元往复运动以使所述摩擦正极和所述摩擦负极周期性接触-分离，以进行发电。
7、根据本技术实施例提供的技术方案，所述壳体包括：
8、第一横板，所述第一横板套设在所述第一转动轴外；
9、两个第一侧板，两个所述第一侧板分布于所述第一横板沿第二方向的两端；
10、第一弧形板，所述第一弧形板设于两个所述第一侧板之间、且设于远离所述第一横板侧，所述第一弧形板具有第一弧形槽；
11、所述第一横板、两个所述第一侧板、所述第一弧形板之间共同形成所述容纳空间。
12、根据本技术实施例提供的技术方案，所述驱动单元包括：
13、球形部，所述球形部设于所述第一弧形板上，当所述目标物运动时，所述球形部可在两个所述延伸板之间、在所述第一弧形槽内滚动；
14、两个挡板，两个所述挡板设于两个所述延伸板之间，且分别与所述球形部的一侧抵接，每个所述挡板远离所述球形部侧与对应侧的所述第一侧板之间形成有安装空间，每个所述安装空间内安装有一个所述折纸发电单元，所述折纸发电单元的一端部与所述第一侧板抵接，另一端部与所述挡板抵接；
15、当所述目标物沿任意方向运动时，所述球形部均会随之沿对应方向运动，以推动所述挡板对所述折纸发电单元进行周期性挤压，使所述折纸发电单元进行周期性接触-分离运动。
16、根据本技术实施例提供的技术方案，所述第一横板上的远离所述安装部侧设有两个延伸方向为所述第三方向的第二转动轴，所述挡板的一端通过所述第二转动轴安装于所述第一横板上，所述挡板的另一端为自由端；所述球形部的直径长度大于两个所述第二转动轴之间的长度。
17、根据本技术实施例提供的技术方案，两个所述挡板之间形成有运动空间；
18、当所述目标物沿所述第一方向运动时，所述球形部在所述运动空间内弹动；
19、当所述目标物沿所述第二方向运动时，所述球形部在所述第一弧形槽内滚动；
20、当所述目标物沿所述第三方向运动时，所述球形部在所述运动空间内滚动，可带动所述壳体相对所述安装部绕所述第一转动轴转动，在所述壳体的转动过程中，所述球形部在所述第一弧形槽内滚动。
21、根据本技术实施例提供的技术方案，所述折纸发电单元沿其延伸方向包括若干个发电部，处于两个端部的所述发电部为端部发电部，除所述端部发电部之外的发电部为中间发电部；处于所述中间发电部的所述摩擦正极的部分为该所述中间发电部对应的正极部，处于所述中间发电部的所述摩擦负极的部分为该所述中间发电部对应的负极部；当所述挡板挤压所述折纸发电单元时，所述正极部可与位于其两侧的所述负极部接触，所述负极部可与位于其两侧的所述正极部接触。
22、根据本技术实施例提供的技术方案，将其中一个中间发电部作为目标中间发电部；所述正极部具有第一正极面和第二正极面，所述负极部具有第一负极面和第二负极面；当所述挡板挤压所述折纸发电单元时，所述目标中间发电部的所述正极部的所述第一正极面可与所述目标中间发电部的前一个中间发电部的所述负极部的所述第二负极面接触、且所述目标中间发电部的所述正极部的所述第二正极面可与所述目标中间发电部的所述负极部的的第一负极面接触。
23、根据本技术实施例提供的技术方案，所述摩擦正极上连接有正极导线，所述摩擦负极上连接有负极导线。
24、第二方面，本技术提出一种折纸发电单元的制备方法，用于制备如上述所述的多方向能量采集的发电机装置中的所述折纸发电单元，包括以下步骤：
25、s1、在peek薄膜上进行激光诱导，得到第一激光诱导石墨烯电极；
26、s2、使用pdms对第一激光诱导石墨烯进行封装，得到所述摩擦负极；
27、s3、在nomex绝缘纸上进行激光诱导，得到第二激光诱导石墨烯电极；
28、s4、使用pu对第二激光诱导石墨烯进行封装，得到所述摩擦正极；
29、s5、将所述摩擦正极和所述摩擦负极相互堆叠形成所述折纸发电单元。
30、根据本技术实施例提供的技术方案，采用波长为10.6μm的co2激光器进行脉冲激光诱导，其中，制备所述摩擦负极时，激光扫描速度为200㎜/s，功率为6w，激光扫描间隔为20μm；制备所述摩擦正极时，激光扫描速度为400㎜/s，功率为9w，激光扫描间隔为40μm。
31、与现有技术相比，本技术的有益效果在于：本技术通过第一转动轴将壳体与安装部连接，壳体内的容纳空间内具有折纸发电单元，以及用于驱动折纸发电单元发电的驱动单元，当目标物沿着壳体延伸方向(水平方向)运动时，驱动单元可推动折纸发电单元活动以发电，当目标物沿着壳体高度方向(上下方向)运动时，驱动单元也可推动折纸发电单元活动以发电，当目标物沿着壳体厚度方向(前后方向)运动时，壳体可以绕第一转动轴转动，当转动一定角度时，驱动单元还可推动折纸发电单元活动以发电，该方案实现多方向均可收集目标物运动产生的能量，能够全方位地捕捉人体在各个方向上产生的机械能，不再局限于单一方向的能量收集，无论是人体的前后、左右、上下运动，还是复杂的多方向动作组合，都能有效地转化为电能，大大提高了能量采集的效率，打破了单一方向能量采集的局限性，可适应人体的不同运动模式和姿态，增加能量获取的灵活性。
1.一种多方向能量采集的发电机装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的多方向能量采集的发电机装置，其特征在于：所述壳体(5)包括：
3.根据权利要求2所述的多方向能量采集的发电机装置，其特征在于：所述驱动单元(3)包括：
4.根据权利要求3所述的多方向能量采集的发电机装置，其特征在于：所述第一横板(51)上的远离所述安装部(1)侧设有两个延伸方向为所述第三方向的第二转动轴(31)，所述挡板(32)的一端通过所述第二转动轴(31)安装于所述第一横板(51)上，所述挡板(32)的另一端为自由端；所述球形部(33)的直径长度大于两个所述第二转动轴(31)之间的长度。
5.根据权利要求4所述的多方向能量采集的发电机装置，其特征在于：两个所述挡板(32)之间形成有运动空间；
6.根据权利要求1所述的多方向能量采集的发电机装置，其特征在于：所述折纸发电单元(4)沿其延伸方向包括若干个发电部，处于两个端部的所述发电部为端部发电部，除所述端部发电部之外的发电部为中间发电部；处于所述中间发电部的所述摩擦正极的部分为该所述中间发电部对应的正极部，处于所述中间发电部的所述摩擦负极的部分为该所述中间发电部对应的负极部；当所述挡板(32)挤压所述折纸发电单元(4)时，所述正极部可与位于其两侧的所述负极部接触，所述负极部可与位于其两侧的所述正极部接触。
7.根据权利要求6所述的多方向能量采集的发电机装置，其特征在于：将其中一个中间发电部作为目标中间发电部；所述正极部具有第一正极面和第二正极面，所述负极部具有第一负极面和第二负极面；当所述挡板(32)挤压所述折纸发电单元(4)时，所述目标中间发电部的所述正极部的所述第一正极面可与所述目标中间发电部的前一个中间发电部的所述负极部的所述第二负极面接触、且所述目标中间发电部的所述正极部的所述第二正极面可与所述目标中间发电部的所述负极部的的第一负极面接触。
8.根据权利要求1所述的多方向能量采集的发电机装置，其特征在于：所述摩擦正极上连接有正极导线，所述摩擦负极上连接有负极导线。
9.一种折纸发电单元的制备方法，用于制备如权利要求1-8中任意一项所述的多方向能量采集的发电机装置中的所述折纸发电单元(4)；其特征在于：包括以下步骤：
10.一种折纸发电单元的制备方法，其特征在于：采用波长为10.6μm的co2激光器进行脉冲激光诱导，其中，制备所述摩擦负极时，激光扫描速度为200㎜/s，功率为6w，激光扫描间隔为20μm；制备所述摩擦正极时，激光扫描速度为400㎜/s，功率为9w，激光扫描间隔为40μm。
