湖北省襄阳市诸葛亮中学教育集团 汪嘉瑞

（指导老师：曾 萍）

随着年龄的增长，老人们的记忆力逐渐下降，尤其是阿尔茨海默病患者，出了家门就很难顺利找到回家的路，而且长时间行走会对老人的膝盖造成伤害。有些小孩趁大人不备偷偷溜出去玩，想回家时又记不准回家的路。为了保证老人、小孩们能安全回家，家人会为其佩戴定位手表或电话手表。

通过试用，我发现目前市面上的这些设备还存在一定的缺陷，比如定位不准，未及时充电导致突然断电等。针对上述问题，我开展了研究。

一、设计目的

制作一款能持续充电、具有GPS定位功能且能减振的鞋子。

二、设计思路

1.在鞋底安装GPS模块，定位准确，能及时、有效地引导穿戴者顺利回家。

2.人体膝盖内的半月板一旦受伤后难以恢复，我想在鞋子内部安装弧形金属以保护半月板。

3.人在运动时有振动产生，我想在鞋子内的弧形金属上加装压电陶瓷片，通过压电陶瓷原理，将动能转化为电能，为GPS模块充电。

三、设计原理

1.压电陶瓷的电效应原理

具有压电效应的晶体被称为压电晶体，当沿着晶片的某些方向施加作用力使晶片发生形变后，晶片上相对的两个表面会出现等量的正、负电荷。

压电陶瓷发电装置的核心是压电振子。陶瓷材料很脆，一般将其与某种金属弹性材料粘合，共同构成压电振子。

2.压电陶瓷发电装置的电学等效模型

压电振子的上、下表面在压力作用下产生电荷，相当于一个电容，在其两极产生电荷后储存一定的能量。……