随着无线通信和低功耗嵌入式技术的发展,智能可穿戴设备正逐渐进入人们的日常生活。传统的智能设备在一定程度上都存在续航时间短的问题,而传统的智能穿戴设备只能在电源附近完成充电,并且充电时间较长,严重影响了使用者的体验。本论文提出一种采集人体运动产生的机械能的方法,为解决可穿戴设备续航短的问题提供一种可行的方法。为了达到采集人体运动机械能,并给低功耗可穿戴设备供能的目的,本文提出了一种新型结构的压电-电磁-摩擦电复合型能量采集器,对复合型能量采集器各个模块的发电机制进行了理论分析;建立了磁体在周期内运动过程的理论模型;根据模型,利用有限元仿真对各个能量采集模块进行参数优化;对各个能量采集模块的材料及工作模式进行了分析,给出了具体的制备流程,并搭建了测试平台对实验样机进行了性能测试。实验结果表明:在运动水平、激励频率为4Hz、运动位移为200mm的条件下,电磁模块的输出电压达9.4V,电流21.4m A;压电模块的输出电压为95V,电流106?A;摩擦电模块的输出电压达到150V,电流1.4?A。在此条件下,电磁模块最优阻抗为500?,最大输出功率为87.1m W;压电模块最优阻抗为70k?,最大功率为26.17m W;摩擦电模块最优阻抗为140M?,最大功率为63?W。同时,为了匹配人体不规则的运动,开展了应用测试实验,结果表明在不同角度的运动方向下进行测试,摩擦电模块的输出电压随着角度的增大输出逐渐减小,压电和电磁模块的输出电压逐渐增大,器件在10s左右时间内能够使温度传感器和无线传感模块分别工作14s和18s,证明了本文设计的能量采集器具有实际应用潜力。本文研究结果表明,对采集人体运动的能量采集器有了更深入的研究,为采集人体运动机械能提供了进一步的参考。同时,该复合型能量采集器的研究具有良好的实际应用价值,对于实现智能可穿戴设备的自供电具有现实意义。