从人体运动中收集能量的压电式俘能器既可向传统的电化学电池充电又可取代电化学电池直接向各种便携式设备供电,从而延长便携式设备的工作时间。本文研究一种可从人体足部的运动中收集能量的非线性压电式俘能器。该俘能器由一根压电悬臂梁、一根横梁、一个铁磁性球体和一个套筒构成。压电梁通过其自由端的磁性质量块与球体和横梁耦合;球体沿着压电梁的长度方向在套筒内运动。压电梁感知沿胫骨方向的加速度激励而产生振动,输出电能;球体受足部摆动的激励沿着套筒往复运动,并通过磁耦合激励压电梁振动、发电;横梁感知足底的周期性压力,并通过磁耦合激励压电梁振动、发电。理论和实验研究结果表明,所提出的压电式俘能器可从足部产生的振动激励、摆动激励、周期性压力中收集能量,并实现多个方向激励的叠加,从而在一个步态周期内产生多个峰值输出电压,提高俘能器的性能。