波浪能作为一种储量巨大,并且尚未完全开发和充分利用的可再生能源,实现对波浪能充分利用将对缓解能源危机和降低环境污染等问题具有十分重大的意义。然而波浪能的低频、宽带、随机、多方向特性与海水腐蚀性的环境,极端天气条件等为波浪能的开发利用带来了巨大的挑战。本文提出了一种针对波浪能收集的多模态振动能量收集装置。该装置对典型的悬臂梁结构进行了重新设计,采用了具有多方向振动能量收集能力和多模态特性的十字梁结构,实现多方向宽带振动能量收集。并用基于液态金属的摩擦电装置代替了传统的配重块设计,在不增加装置结构复杂性的基础上,增加了多模态振动能量收集装置的发电效率。不同于传统的压电、电磁等振动能量收集技术,摩擦纳米发电机在低频下仍具有较好的响应。本文首先从位移电流的角度,通过理论分析摩擦纳米发电机的工作原理,并对本文采用的独立金属层式摩擦纳米发电机建立电容模型,对液态金属摩擦电装置的电荷分布及转移、V-Q-x的关系和负载输出特性进行了分析。基于液态金属的特性,液态金属摩擦电装置相比于传统的摩擦纳米发电机具有更大的能量密度。此外,液态金属的流动性也使得装置可以更好的适应波浪能的收集。十字梁结构相当于一个竖直悬臂梁与两个水平分支悬臂梁的耦合,这种耦合不但使得装置在不同方向的环境激励下均具有较好的响应,也赋予了装置多模态特性,即在一定带宽内具有多个谐振频率,从而极大扩宽了装置的有效工作带宽,使得装置更加切合波浪能的收集。本文对十字梁结构进行了详细的计算与分析,首先通过对不同分支梁安装位置的十字梁结构进行了有限元仿真分析,对各种位置下的对应的谐振频率分布进行分析,选取了最适合波浪能收集的分支梁安装位置。进而又对不同尺寸的十字梁结构进行了有限元仿真分析,从而确定了合适的尺寸。本文通过设置单模态振动能量收集装置（单梁装置）的对比实验,对多模态振动能量收集装置的多模态特性与多方向振动能量收集能量进行了验证。相比于单模态振动能量收集装置,多模态振动能量收集装置将有效工作带宽扩宽了 6.25倍,峰值开路电压扩大了 6.9倍。从输出能力来看,多模态振动能量收集装置可以在65s将10μF电容冲至1.49V,相比于单模态振动能量收集装置提高了 11.4倍。环境模拟实验中,在波浪的作用下,多模态振动能量收集装置可以同时点亮24盏LED灯。此外,多模态振动能量收集装置可以收集航行器运动过程中的振动能量,5分钟内将10μF电容冲至4.76V,这进一步证明了装置具有收集波浪能的潜力。