一种基于摩擦纳米发电的自驱动无线发射器及机器人制造技术

本发明专利技术提供一种基于摩擦纳米发电的自驱动无线发射器及机器人，包括：TENG传感器单元，包括铜电极和导电小球，所述铜电极表面具有微纳结构；以及，内壳体，所述内壳体上、下表面分别设置两条轨道Ⅰ，所述轨道Ⅰ内部放置有若干所述导电小球；以及，密封安装于所述内壳体外部的外壳体，所述外壳体内侧上、下表面分别设置有两条轨道Ⅱ，所述轨道Ⅰ和所述轨道Ⅱ表面贴覆有两片所述铜电极；所述导电小球能够通过在所述轨道Ⅰ和所述轨道Ⅱ内往复运动与所述铜电极相互摩擦产生电信号。本发明专利技术的技术方案通过导电小球与铜电极摩擦，易于产生感应电荷，形成周期性交流电信号。成周期性交流电信号。成周期性交流电信号。

【技术实现步骤摘要】
一种基于摩擦纳米发电的自驱动无线发射器及机器人


[0001]本专利技术涉及无线传感
，具体而言，尤其涉及一种基于摩擦纳米发电的自驱动无线发射器及机器人。

技术介绍

[0002]无线传感网络作为物联网感知层中最基本的单元，现已广泛应用于智能制造等领域，而我国在传感器研发上，严重制约了物联网产业的发展，因此，解决开发传感器技术是物联网发展的关键问题之一。另一方面，传统电池供能需定期更换电池、浪费人力、物力、有污染环境的风险，而集中电网供电不适用于数以万计分散节点供电，且布线复杂(多线缠绕、易磨损损耗)。因此，开发新能源技术，从环境中收集能量来实现器件自供电已成为物联网传感未来发展的必然趋势。
[0003]目前物联网支持通过互联网无线连接和控制设备，已被用于多种远程监控和传感应用，如环境监控、智能家居、可移动电子设备、医疗保健。
[0004]在物联网和便携式电子设备快速发展影响下，对于可再生、可持续和环境友好的能源供给需求日益递增。一方面，物联网需要数以百亿甚至千亿的分布式传感器，同时需要传感信息流入负责远程数据传输的相邻通信节点，另一方面，各种电子产品都向着体积小型化和功能多样化发展，其能耗也随着数量快速增长。
[0005]综上，有必要提供一种新型无线控制器，以解决上述问题。

技术实现思路

[0006]根据上述提出对传感器的智能化小型化等需求，而提供一种基于摩擦纳米发电的自驱动无线发射器及机器人。本专利技术主要利用利用TENG传感器单元，在摩擦起电产生电流，在人为遥控的作用下，导电小球通过与铜电极摩擦，产生感应电荷，如此往复，形成周期性交流电信号，从而以低功耗发射电信号，从而实现无源无线控制机器人运动。
[0007]本专利技术采用的技术手段如下：
[0008]一种基于摩擦纳米发电的自驱动无线发射器，包括：
[0009]TENG传感器单元，包括铜电极和导电小球，所述铜电极表面具有微纳结构；
[0010]以及，内壳体，所述内壳体上、下表面分别设置两条半圆柱形的轨道Ⅰ，所述轨道Ⅰ内部放置有若干所述导电小球；
[0011]以及，密封安装于所述内壳体外部的外壳体，所述外壳体内侧上、下表面分别设置有两条用于容纳所述导电小球的半圆柱形的轨道Ⅱ，所述轨道Ⅱ与所述轨道Ⅰ一一对应，所述轨道Ⅰ和所述轨道Ⅱ表面均沿轴向依次贴覆有两片间隔5mm的所述铜电极；
[0012]所述导电小球能够通过在所述轨道Ⅰ和所述轨道Ⅱ内往复运动与所述铜电极相互摩擦产生电信号；所述铜电极与采集处理单元电连接，将所述电信号传送至所述采集处理单元。
[0013]进一步地，每一条所述轨道Ⅰ与相应的所述轨道Ⅱ上的所述铜电极贴覆位置相对
应。
[0014]进一步地，所述外壳体包括上壳体、下壳体以及侧壳体；所述上壳体和所述下壳体分别用于覆盖所述内壳体的上、下、左、右四个表面，并分别通过设置于前部的卡接槽与所述内壳体前表面设置的凸起结构卡接连接；所述侧壳体覆盖于所述内壳体的后表面，并与所述上壳体和所述下壳体卡接连接。
[0015]进一步地，所述侧壳体设置有开口结构，所述铜电极通过导线穿过所述开口结构与所述采集处理单元电连接。
[0016]进一步地，所述导电小球表面覆盖有FEP材料。
[0017]本专利技术还提供了一种采用上述基于摩擦纳米发电的自驱动无线发射器的机器人，所述采集处理单元包括单片机和无线发射模块，所述单片机用于根据一个周期内接收到的电信号峰值的数量输出动作执行信号，所述机器人包括无线接收模块，所述无线发射模块用于将所述动作执行信号输送至所述无线接收模块，所述机器人根据所述动作执行信号执行相应的动作；所述动作执行信号包括向前运动、向后运动、向左运动和向右运动；其中，所述单片机在一个周期内接收到一个电信号峰值时对应的所述动作执行信号为向前运动，所述单片机在一个周期内接收到两个电信号峰值时对应的所述动作执行信号为向后运动，所述单片机在一个周期内接收到三个电信号峰值时对应的所述动作执行信号为向左运动，所述单片机在一个周期内接收到四个电信号峰值时对应的所述动作执行信号为向右运动。
[0018]较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0019]1、本专利技术提供的基于摩擦纳米发电的自驱动无线发射器，人手持该发射器时，进行左右摇晃动作，四组小球在各自四个轨道上分别与轨道上的铜电极摩擦，易于产生感应电荷，形成周期性交流电信号；发射器易于安装，可用于无线传感器中；而且选材广泛，耐腐蚀，并可以减少对环境的污染。
[0020]2、本专利技术提供的采用基于摩擦纳米发电的自驱动无线发射器的机器人，所述发射器采用密封材料密封，以低功耗发射电信号，实现无源无线控制机器人运动，从而降低设备的功耗；机器人端设计程序，以周期为单位，通过读取一个周期内峰值个数，即可控制机器人基本的前后左右运动。
[0021]3、本专利技术提供的基于摩擦纳米发电的自驱动无线发射器，结构简单，成本低，而且选材不受限，可以减少对环境的污染；体积小，可以直接安装于环境监控、水下探测、可移动电子设备之中，减少分散节点供电、布线复杂等情况。
[0022]基于上述理由本专利技术可在无线传感器设备等领域广泛推广。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术所述基于摩擦纳米发电的自驱动无线发射器的结构示意图。
[0025]图2为本专利技术所述基于摩擦纳米发电的自驱动无线发射器中铜电极结构示意图。
[0026]图3为本专利技术所述基于摩擦纳米发电的自驱动无线发射器中TENG传感器单元产生
的电流信号图。
[0027]图4为本专利技术所述基于摩擦纳米发电的自驱动无线发射器距离对输出信号的影响示意图。
[0028]图中：1、外壳体；11、上壳体；12、下壳体；13、侧壳体；2、内壳体；3、铜电极。
具体实施方式
[0029]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0030]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于摩擦纳米发电的自驱动无线发射器，其特征在于，包括：TENG传感器单元，包括铜电极(3)和导电小球，所述铜电极表面具有微纳结构；以及，内壳体(2)，所述内壳体(2)上、下表面分别设置两条半圆柱形的轨道Ⅰ，所述轨道Ⅰ内部放置有若干所述导电小球；以及，密封安装于所述内壳体(2)外部的外壳体(1)，所述外壳体(1)内侧上、下表面分别设置有两条用于容纳所述导电小球的半圆柱形的轨道Ⅱ，所述轨道Ⅱ与所述轨道Ⅰ一一对应，所述轨道Ⅰ和所述轨道Ⅱ表面均沿轴向依次贴覆有两片间隔5mm的所述铜电极(3)；所述导电小球能够通过在所述轨道Ⅰ和所述轨道Ⅱ内往复运动与所述铜电极(3)相互摩擦产生电信号；所述铜电极(3)与采集处理单元电连接，将所述电信号传送至所述采集处理单元。2.根据权利要求1所述的基于摩擦纳米发电的自驱动无线发射器，其特征在于，每一条所述轨道Ⅰ与相应的所述轨道Ⅱ上的所述铜电极(3)贴覆位置相对应。3.根据权利要求1所述的基于摩擦纳米发电的自驱动无线发射器，其特征在于，所述外壳体(1)包括上壳体(11)、下壳体(12)以及侧壳体(13)；所述上壳体(11)和所述下壳体(12)分别用于覆盖所述内壳体(2)的上、下、左、右四个表面，并分别通过设置于前部的卡接槽与所述内壳体(2)前表面设置的凸起结构卡接连接；所述侧壳体(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐敏义，栾宇，张子逸，姜昆，王俊鹏，赵聪，王昊，杜太利，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：