一种自供电定位通信装置及智能定位鞋
技术领域
本发明涉及智能设备技术领域，具体涉及一种自供电定位通信装置及智能定位鞋。
背景技术
随着科技的发展，智能定位鞋作为一种高科技产品已经逐步地走进人们的生活。现有的智能定位鞋一般都采用电池或外部充电式电源进行供电，但是在户外探险者掉队或遇到意外、老人或儿童迷路或遇到危险、卧底警察遇到危险、重要人物或高收入人群被绑架等诸多情况中，一旦智能定位鞋的电源耗尽，用户无法及时给智能定位鞋充电，从而影响了智能定位鞋的使用，给用户带来了诸多不便并且可能危及用户的生命安全。
发明内容
为了克服现有智能定位鞋中的定位通信装置不能够实现自供电，需定期拆卸为电池充电，才能正常工作，从而导致用户体验感较差、推广困难的技术问题，本发明提供一种自供电定位通信装置及智能定位鞋。
本发明所述的自供电定位通信装置，包括依次设置的机械传动模块、发电模块、电源管理模块和定位通信模块；
机械传动模块用于将人体运动的动能转化为势能；
发电模块与机械传动模块连接，用于将势能转化为第一电信号；
电源管理模块与发电模块连接，用于接收并调整第一电信号，获得第二电信号；并存储以及向定位通信模块提供第二电信号；
定位通信模块与电源管理模块连接，用于采集实时位置信息，并输出位置信号。
优选地，机械传动模块包括：
液压单元，液压单元的压力输入端与鞋垫抵接；
弹性件，弹性件的一端与液压单元的压力输出端连接；且能够沿其延伸方向做伸缩运动；
齿轮组件，齿轮组件的转轴与发电模块的转轴连接；齿轮组件由弹性件带动，以实现旋转发电。
优选地，齿轮组件包括若干级耦合的齿轮，且每一级齿轮的传动比不同；发电模块的转轴与传动比最高的齿轮的转轴连接。
优选地，弹性件为弹簧。
优选地，发电模块包括发电机，发电机为永磁电机。
优选地，电源管理模块包括调整单元，存储供电单元，以及用于监测存储供电单元的放电阈值的监测单元；
其中，存储供电单元为充电电池或电容。
优选地，定位通信模块采用NB-IoT、WiFi、2G、4G或5G通信方式中的任意一种，输出位置信号。
优选地，采用整流处理和滤波处理，调整第一电信号，获得第二电信号。
同时，本实用还提供一种智能定位鞋，包括上述任意一种自供电定位通信装置。
综上所述，与现有技术相比，本发明的自供电定位通信装置能够将人体运动的动能进行转化，最终得到能够为定位通信模块工作所需的第二电信号，从而实现自供电，无需定期拆卸智能定位鞋，取出电池，为其充电，无需改变人们正常的穿鞋习惯，提高用户体验感，便于智能定位鞋的推广应用。
本发明提供的智能定位鞋，同样具有能够实现自供电，确保定位通信模块正常工作的优点。
附图说明
图1是本发明涉及的自供电定位通信装置结构示意图；
图2是本发明涉及的电源管理模块结构示意图。
其中，1为机械传动模块，11为液压单元，12为弹簧，13为齿轮组件，2为发电模块，3为电源管理模块，31为调整单元，32为存储供电单元，33为监测单元，4为定位通信模块。
具体实施方式
下面结合附图说明根据本发明的具体实施方式。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。
为了克服现有智能定位鞋中的定位通信装置不能够实现自供电，需定期拆卸为电池充电，才能正常工作，而导致用户体验感较差、推广困难的技术问题，本发明提供一种自供电定位通信装置及智能定位鞋。
本发明所述的自供电定位通信装置，如图1所示，包括依次设置的机械传动模块1、发电模块2、电源管理模块3和定位通信模块4；
机械传动模块1用于将人体运动的动能转化为势能；
发电模块2与机械传动模块1连接，用于将势能转化为第一电信号；
电源管理模块3与发电模块2连接，用于接收并调整第一电信号，获得第二电信号；并存储以及向定位通信模块4提供第二电信号；
定位通信模块4与电源管理模块3连接，用于采集实时位置信息，并输出位置信号。
本实施例中，自供电定位通信装置设置在智能定位鞋的鞋垫中，且机械传动模块1和发电模块2连接，二者能够将人体在运动过程中，将人体踩压鞋垫的动能依次转化为势能、第一电信号；电源管理模块3与发电模块2连接，能够将发电模块2输出的第一电信号进行调整，从而获得和存储第二电信号，当电源管理模块3内第二电信号的电能超过阈值，将向定位通信模块4提供其工作所需的第二电信号，驱动其工作，从而实现定位通信装置自供电。
采用上述技术方案，机械传动模块1、发电模块2、电源管理模块3和定位通信模块4依次连接，由接收人体踩压的动能，到实现发电，将电信号进行调整、供电，以及发送实时的位置信号；自供电定位通信装置实现免充电正常工作，提高用户体验感，便于推广应用。
需要说明的是，自供电定位通信装置设置在智能定位鞋的鞋垫中，为不影响用户正常使用，需要严格限制自供电定位通信装置的安装空间，可以想到的是在较小的空间内，弹性件的形变行程较小，若能够在有限的空间内对能量进行充分利用，则可以获得充足的电量，进一步确保定位通信模块4可以自供电正常工作；具体的改进内容如下：
在上述实施例的基础上，进一步地，机械传动模块1包括：
液压单元11，液压单元11的压力输入端与鞋垫抵接；
弹性件，弹性件的一端与液压单元11的压力输出端连接；且能够沿其延伸方向做伸缩运动；
齿轮组件13，齿轮组件13的转轴与发电模块2的转轴连接；齿轮组件13由弹性件带动，以实现旋转发电。
采用上述技术方案，液压单元11接收踩压的动能后，能够将其扩大，并输出给弹性件，能够有效地增加弹性件的势能，从而有效增加发电模块2的发电量，进一步确保定位通信模块4正常工作。
在上述实施例的基础上，进一步地，液压单元11的压力输入端的面积大于压力输出端的面积，以进一步地有效增加发电模块2的发电量；具体地，液压单元11可以为任意一种满足工作要求的现有构件。
在上述实施例的基础上，进一步地，自供电定位通信装置设置在智能定位鞋的鞋垫内，通过将人体运动踩压的动能转化为电能的形式，实现自供电，而且，为不影响用户的穿鞋体验，机械传动模块1和发电模块2的厚度一般不超过8mm至9mm；
可以想到的，在相应的厚度限制下，为进一步提升机械传动模块1和发电模块2的工作安全性，需要二者具有良好的硬度和耐磨性，故可以选择高锰钢等耐磨性良好的材料制备机械传动模块1和发电模块2，同时，也可以对自供电定位装置进行防水处理，使得安装有此装置的智能定位鞋如普通鞋一样，进行打理和清洗，方便用户使用。
在上述实施例的基础上，进一步地，齿轮组件13包括若干级耦合的齿轮，且每一级齿轮的传动比不同；发电模块2的转轴与传动比最高的齿轮的转轴连接。
采用上述技术方案，自供电定位通信装置设置在智能定位鞋的鞋垫中，鞋垫中的安装空间较小，在有限的安装空间内设置合适数量的若干级传动比不同的齿轮，能够提供足够的传动比，有效地利用弹性件传输的势能，进一步增加发电模块2的发电量。
在上述实施例的基础上，进一步地，弹性件为弹簧12。
本实施例中，弹簧12的一端与液压单元11的压力输出端连接，另一端与齿轮组件13连接；其中，弹簧12的另一端可通过齿条与齿轮组件13中传动比最小的齿轮传动连接；当然，弹簧12的另一端还可以采用任意一种满足工作要求的现有方式与齿轮组件13连接，以在人体运动过程中实现齿轮组件13旋转。
采用上述技术方案，弹簧12是常规的弹性件，其形状多样，便于安装，且在将势能传输后易恢复原状，提高工作可靠性。
在上述实施例的基础上，进一步地，发电模块2包括发电机，发电机为永磁电机。
采用上述技术方案，永磁电机的体积小，满足智能定位鞋对安装空间的限制要求，减小装置整体体积；且能够在慢速的工作状态下，仍然具有较高的电能转化效率，更进一步的确保定位通信模块4能够按要求工作。
在上述实施例的基础上，进一步地，如图2所示，电源管理模块3包括调整单元31，存储供电单元32，以及用于监测存储供电单元32的放电阈值的监测单元33；
其中，存储供电单元32为充电电池或电容。
本实施例中，电源管理模块3包括调整单元31，调整单元31能够对发电模块2输出的第一电信号进行调整，调整为适于存储和供电的第二电信号；存储供电单元32能够对第二电信号进行存储，并能够在定位通信模块4进行工作时为其供电；并且，可以想到的是，只要用户运动，踩压鞋垫，调整单元31就会为存储供电单元32充电，而在充电过程中，可能会需要存储供电单元32为定位通信模块4供电，在频繁的充放电过程中需要对其放电阈值进行监测，便于对存储供电单元32的使用寿命进行管理。
采用上述技术方案，自供电定位通信装置能够在正常运动过程中，驱动发电模块2发电，并能够存储到存储供电单元32内，实现免充电正常工作，相比于传统智能定位鞋中的充电电池，本发明提供的自供电定位通信装置对存储供电单元32容量的要求远小于传统结构中充电电池容量的要求，从而使得自供电定位通信装置更加小巧；并且，监测单元33能够对存储供电单元32的放电阈值进行监测，即监测存储供电单元32的使用寿命是否到期，便于及时更换不满足工作要求的存储供电单元32，使得智能定位鞋内的存储供电单元32寿命与其自身的使用寿命同步。
在上述实施例的基础上，进一步地，定位通信模块4采用NB-IoT、WiFi、2G、4G或5G通信方式中的任意一种，输出位置信号。
本实施例中，定位通信模块4通过接收卫星导航或者区域基站的信号进行定位，获得位置信息，生成位置信号；并把位置信号发送给终端、后台服务器，以完成相应的定位服务。
采用上述技术方案，定位通信模块4可以采用NB-IoT和2G等通信方式传输位置信号，以降低定位通信模块4的功耗和体积，同时，能够降低生产成本；根据用户的应用场景，定位通信模块4也可以采用WiFi、4G或5G的通信方式，以提高定位通信模块4的适用范围，提高自供电定位通信装置的适用性。
在上述实施例的基础上，进一步地，采用整流处理和滤波处理，调整第一电信号，获得第二电信号。
采用上述技术方案，发电模块2将势能转化为第一电信号；其中，第一电信号为交流信号，发电模块2将交流信号输出给调整单元31，调整单元31需要对此交流信号进行整流处理和滤波处理，以将其转化为直流信号，即第二电信号，以便于后续对电能的存储和利用。
在上述实施例的基础上，进一步地，自供电定位通信装置可以在进行防水处理后，密封设置在智能定位鞋的鞋垫中，从而不会影响用户对智能定位鞋的拆洗和打理，方便用户使用，提高用户体验感，便于推广应用。
同时，本实用还提供一种智能定位鞋，包括上述任意一种自供电定位通信装置。
综上所述，本发明的自供电定位通信装置设置在智能定位鞋的鞋垫中，且机械传动模块1和发电模块2连接，二者能够将人体在运动过程中，将人体踩压鞋垫的动能依次转化为势能和第一电信号；电源管理模块3与发电模块2连接，能够将发电模块2输出的第一电信号进行调整，从而获得、存储以及向定位通信模块4提供其工作所需的第二电信号，从而实现定位通信装置自供电。
与现有技术相比，本发明的自供电定位通信装置能够将人体运动的动能进行转化，最终得到能够为定位通信模块4工作所需的第二电信号，从而实现自供电，无需定期拆卸智能定位鞋，取出电池，为其充电，不会改变人们正常的穿鞋习惯，提高用户体验感，便于智能定位鞋的推广应用。
本发明提供的智能定位鞋，同样具有能够实现自供电，确保定位通信模块4正常工作的优点。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
