宋雷震 吕东芳

(1淮南联合大学智能制造学院；2淮南联合大学信息工程学院 安徽淮南 232001)

根据人类行走时所做的功，人体的行走特点，设计一套发电系统，并对系统各个组成部分进行具体的设计，根据理论计算分析各个部分的结构特点，通过小型实验证明该系统的可行性，并对国内外的相关产品现状调研，设计创新出有效、可行的设计方案。根据设计方案，实际制造小型实验系统，通过实验，测得各个部分运行的特性及最佳的运行行程、方案布局、发电机设计等，与设计方案理论数据相对比，进而证明该系统是创新、有效、可行的设计。最后等比例实物制造[1]，在试用中发现问题，改进设计，为该系统的推广奠定基础。

1研制背景及意义

随着人类对电能的大量需求的同时，人们也发现要利用太阳能、风能、水能、潮汐能、地热能等新型能源来减少甚至代替不可再生资源的利用。但人类自己产生的机械能，例如行走，白白将产生的机械能通过摩擦力、热能等形式浪费掉了。人们每次上下楼梯时都会克服自身重力来消耗机械能，而国内楼梯一般设计规范是楼梯踏步宽度应≥260mm，踏步高度≤175mm。假设一个体重60kg的人住在不配备电梯的小区三楼，小区每节楼梯约10级台阶，因此一次上下楼共踩了80个台阶，那么消耗了约3 600J的机械能。现在也有通过压电陶瓷或发电机来产生电能的地板，但是效率都不高，并不适用于楼梯。该设计为楼梯发电装置，在很大程度上回收行人平常上下楼梯消耗的机械能，该设计楼梯采用宽300mm，高150mm的台阶，一级台阶两个发电机组，一个发电机组拥有6个直线发电机，两块压电元件(见图1)。……