用腳發電也行,壓電感測鞋幫你走出康莊大道

09 / 20 . 2019
字級:

行走十步,可能只有6、7公尺遠的距離,但已足以產生可以瞬間點亮LED燈的電力!這並不是神奇的事,由鞋技中心開發的壓電感測鞋就是這麼一款可以用腳發電的鞋,發出來的電力不但可以用來偵測行走的速度和距離,還可以偵測出步態,不但可以走出健康,還可以幫忙找出走路的盲點,提升跑步的效率。

「用腳發電」並不是新鮮事,其實早在二十幾年前,國外就有相關的研究,但一直到這幾年,因為智慧鞋、智慧眼鏡、智慧手錶等穿戴式裝置興起,為了克服持續供電的瓶頸,「可再生人體能源」才又重新受到重視。

尤其是走路,最受各路科學家的期待,近幾年有不少研究鎖定在把行走所做的「功」轉換成電能。即使目前轉換率仍然偏低,但相較往年已有長足的進步。例如曾獲得Popular Science創新獎的SolePower鞋墊,充飽一台iPhone所花的時間大約6~7個小時,雖然仍相當耗時,但比起幾年前其他研究團隊研發的技術,需要連續走上15~16小時才能達到一樣的效果,顯然已經大幅縮短了。

一兼二顧,充電加偵測

鞋技中心與工研院在經濟部技術處科技專案支持下,合作研發應用在智慧鞋的「壓電纖維模組」,近年來的發電轉換率也有明顯的進展。鞋技中心健康促進組經理陳佳言指出,今年使用的壓電材料再升級,發電量已超出之前壓電材料的十倍以上,舉例來說,舊有的壓電材料要踩一百下,LED燈才會亮,但現在只要踩十下,就可以瞬間點亮LED燈,轉換效率大幅提升。隨壓電纖維模組逐年優化,就可以拉長智慧鞋的供電時間。

此外,壓電纖維模組除了用來發電,更是感測使用者步態的關鍵。陳佳言指出,鞋技中心開發波型演算法,可將壓電纖維模組偵測到的壓電訊號,轉為壓力值,並藉由壓電材料片在鞋底的分布,偵測出使用者跨出每一步的用力所在,從什麼地方先著地、著地時間多久、走路的頻率、足底的壓力等,都逃不過壓電感測鞋的偵測。

有了這雙壓電感測鞋,所有穿鞋者的足部動態都可以瞭若指掌,行走步態不良可以即時調整,而且這些數據甚至可以幫助運動選手調整跑姿,對提高跑步速率有正面的幫助。

市售智慧鞋大多使用感壓薄膜或3D G-Sensor觸控感應控制器,來偵測使用者步態。其最大的問題就是無法自行發電,必須靠電池供電,但製造商為了避免鞋內的電子零件進水損壞,智慧鞋多數採用密封設計,所以沒有充電孔,密封在鞋內的電池也無法更換,快則一個月、慢則半年,一旦電量耗盡,智慧鞋就會一夕之間變成普通鞋。

 

相較之下,鞋技中心開發的壓電感測鞋,自帶發電功能,可以自行發電與蓄電,在無需更換電池的狀況下,就能進行感測、運算及無線傳輸,解決現行市售鞋的不足。未來鞋技中心將進一步開發運動分析軟體APP,透過無線傳輸傳至3C產品,幫助使用者了解自己的足步動態越走越健康。

 

鞋技中心指出,未來期望透過技轉,讓傳統製鞋產業升級為智慧穿戴產業,預計可帶動10家以上的上中下游廠商串聯成智慧穿戴產業鏈,投入占全球智慧紡織品應用高達36%的運動市場,未來則希望可以將技術擴及運動用品、軍警用鞋、照護用品等高產值市場。