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龙图腾网获悉深圳大学申请的专利摩擦纳米发电机及制备方法、自供能传感系统及关节角度检测方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN112751502B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-29发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202110038924.0，技术领域涉及：H02N1/04；该发明授权摩擦纳米发电机及制备方法、自供能传感系统及关节角度检测方法是由黄龙彪;韩建成设计研发完成，并于2021-01-12向国家知识产权局提交的专利申请。

本摩擦纳米发电机及制备方法、自供能传感系统及关节角度检测方法在说明书摘要公布了：本发明提供了一种基于4D打印技术的摩擦纳米发电机，包括第一基底层、摩擦单元的第一摩擦发电部件，若干摩擦单元以第一基底层的几何中心为圆心间隔排列；包括第二基底层、第一电极、第二电极的第二摩擦发电部件，若干第一电极和若干第二电极以第二基底层的几何中心为圆心相互间隔设置，且第一电极与第二电极之间设有间隙；第一基底层和第二基底层通过彼此设有的凸缘和凹槽插装在一起，使摩擦单元与第一电极和第二电极相互接触摩擦。本发明还提供了一种自供能传感系统、关节转动角度的检测方法和4D打印摩擦纳米发电机的制备方法。本发明在解决了传感装置的制备流程复杂，制备效率和精度低且制作的传感装置的使用寿命短的技术问题。

本发明授权摩擦纳米发电机及制备方法、自供能传感系统及关节角度检测方法在权利要求书中公布了：1.一种基于4D打印技术的摩擦纳米发电机，其特征在于，包括可相对转动的第一摩擦发电部件1和第二摩擦发电部件2；所述第一摩擦发电部件1包括第一基底层11、设置在第一基底层11表面的摩擦单元12，所述若干摩擦单元12以第一基底层的几何中心为圆心间隔排列；所述第二摩擦发电部件2包括第二基底层21、设置在第二基底层21表面的第一电极22、第二电极23，若干第一电极22和若干第二电极23以第二基底层21的几何中心为圆心相互间隔设置，且第一电极22与第二电极23之间设有间隙；第一基底层11和第二基底层21通过彼此设有的凸缘24和凹槽13插装在一起，使摩擦单元12与第一电极22和第二电极23能相互转动及接触摩擦；其中第一摩擦发电部件1和第二基底层21采用4D打印制备而成；所述摩擦单元12表面具有凸起或凹槽；每个所述摩擦单元12对应的圆心角为a，相邻两个摩擦单元12之间相隔相同的圆心角b；每个第一电极22对应的圆心角为c，每个第二电极23对应的圆心角为e，其中a＝c＝d，b＝c+2*e； 其中，第一电极22和第二电极23以凸缘24和凹槽13为中心相对摩擦单元12转动；在转动过程中，若干摩擦单元12交替与第一电极22、第二电极23重叠，影响电极表面的电荷分布，从而导致第一电极22和第二电极23之间产生电势差；当第一电极22与第二电极23之间存在电学连接时，所述摩擦纳米发电机在外电路中产生一个交变电流信号，当第一电极22和第二电极23之间开路时，摩擦纳米发电机对外输出输出一个交变电压信号，具体包括： 当发生摩擦时，摩擦单元12由于具有电负性，因此表面带上负电荷；当若干摩擦单元12与若干第一电极22完全重叠时，在静电感应的作用下，若干第一电极22表面出现与若干摩擦单元12等量的正电荷，此时若干第二电极23表面无电荷，因此第一电极22和第二电极23之间存在一个电势差；随着摩擦单元12继续转动，直至完全覆盖第二电极23，此时第一电极22表面出现与摩擦单元12等量的正电荷，而第一电极22表面无电荷，因此第二电极23与第一电极22之间存在一个电势差；当外力持续产生作用时，上述发电周期就会循环发生； 所述基于4D打印技术的摩擦纳米发电机装配在关节处作为自供能传感系统，其中第一摩擦发电部件1和第二摩擦发电部件2装设在关节的一侧，当关节发生运动时带动其中一个摩擦发电部件与另一个摩擦发电部件之间发生相对转动从而产生交流电信号，根据交流电信号的特征即可推断关节运动的角度； 其中所述自供能传感系统的关节转动角度的检测方法，包括以下步骤： S1、分别测得不同转动角度下所述摩擦纳米发电机输出电信号的相位，并建立“转动角度—输出电信号相位”的对应关系表； S2、实时获取安装在关节处的所述自供能传感系统的输出电信号，并对所述输出电信号做进行平滑和降噪处理； S3、检测步骤S2中经过平滑和降噪处理后的输出电信号对应的相位信息； 在步骤S2中，在关节处同时安装多个自供能传感系统，相应地在步骤S3中求取多个经过平滑和降噪处理后的输出电信号对应的相位信息的平均值作为最终的相位信息； S4、根据步骤S1中标定“转动角度-输出信号相位”的对应关系表，将输出电信号的相位信息进行匹配； S5、根据S4中输出电信号的相位信息与转动角度的匹配结果，获取关节转动角度。

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