在智能产品蓬勃发展的今天,可穿戴设备表现出了极大的优势,它将可能取代传统的电子产品成为今后市场的主流。但是,这类器件仍存在着供电的问题,目前大多数可穿戴设备都是采用传统的化学电池或许外接充电线的方式供电,不仅续航能力弱,而且还会带来诸多不变,对于野外行军或者是应用于人体内部的器件来说,这种供电方式不仅不易更换电池还会带来极大的隐患。当下,最常用的解决办法就是采用能量收集技术与可穿戴设备的结合,实现可穿戴设备的自助供电。在日常生活中,人类运动的机械能是最为稳定的,它不受天气、时间、地点等因素的影响,而且还能与可穿戴设备完美结合,是最优的选择。基于以上要点,本论文从摇摆式低频能量收集器的设计出发,建立其有限元仿真模型,对能量收集器进行优化设计,并研究其加工装配方法,对能量收集器在不同加速度不同频率下进行低频振动的测试,并最终在人体上进行实际穿戴测试,主要研究内容如下:一方面基于电磁发电原理设计了一款以偏心摆结构为核心的摇摆式能量收集器,建立有限元仿真模型,选用“旋转机械-磁”物理场,通过计算有限元模型内的磁位分布场,得到系统磁场强度分布,进而通过定子-转子的相对旋转求解能量收集器的发电情况。同时引入多体动力学物理场,用来模拟人体手臂摆动时能量收集器的运动轨迹与发电情况,将两个物理场进行弱耦合,完成人体穿戴能量收集器运动情况的模拟。通过仿真数据确定了线圈的最优设计尺寸,探究各零部件最优的加工方式与最合理的装配方法。另一方面分别对能量收集器样机进行低频振动测试与外部环境实际穿戴测试。验证了设计的可行性,且满足可穿戴设备的要求。人体在跑步状态下,能量收集器的输出电压值在11V以上,平均输出功率值在11m W以上。在正常步行状态下,能量收集器的输出电压在3.42V左右,对应的平均输出功率值为3.6m W左右。即使在走步状态下能量收集器的输出仍可以驱动一些低功耗传感器器件,比如:超低功耗心率传感器、有计步器功能的加速度传感器等。因此,摇摆式结构的能量收集器在低频振动能量的收集以及可穿戴设备领域都有一定的发展前景。