在徒步旅行或野外救援時(shí),經(jīng)常需要長(zhǎng)距離負(fù)重行走,容易產(chǎn)生累積性疲勞。同時(shí),為了延長(zhǎng)安全和通信的需要,在日常生活中也需要節(jié)省勞動(dòng)力和生物力學(xué)能量。基于這樣的需求,科學(xué)家們展開了一系列可被商業(yè)化的技術(shù)開發(fā)。

近日,由清華大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一款背包,不僅號(hào)稱可以減輕佩戴者的負(fù)擔(dān),還可以利用運(yùn)動(dòng)來發(fā)電。并且,這個(gè)實(shí)驗(yàn)性的背包與賓夕法尼亞大學(xué)研究的HoverGlide模型很相似。

　作為一種便攜式儲(chǔ)物裝置，背包非常適合日常活動(dòng)或旅行，因其顯著解放人手的自由，提升人體帶載能力等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于日常生產(chǎn)生活中。然而，傳統(tǒng)普通背包在使用過程中存在一個(gè)通性問題，即背包中重物會(huì)隨著人體走路或跑步等重心上下起伏的運(yùn)動(dòng)而一起上下耦合浮動(dòng)，重物的上下浮動(dòng)必然會(huì)導(dǎo)致無用功的產(chǎn)生，消耗人體能量，產(chǎn)生累積性疲勞，當(dāng)重物達(dá)到一定重量時(shí)，甚至?xí)?yán)重影響人體的運(yùn)動(dòng)。從事野外或偏遠(yuǎn)地區(qū)的探險(xiǎn)、科考、訓(xùn)練及救援等任務(wù)時(shí)，身上便攜式電子器件的能量來源一般是儲(chǔ)能電池，但其有限的電能和壽命是制約其使用的主要因素。

其主體部分可在導(dǎo)軌上滑動(dòng),同時(shí)由兩根彈性繩懸掛。兩個(gè)彈性體被整合到背包中,以分離負(fù)載和人體的同步運(yùn)動(dòng),從而產(chǎn)生很少或沒有額外的加速力。結(jié)果顯示,這樣的設(shè)計(jì)通過理論分析和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),該背包可實(shí)現(xiàn)載荷的垂直振動(dòng)降低28．75%,對(duì)佩戴者的垂直力降低21．08%。

此外,研究人員還建立了機(jī)械能-電能轉(zhuǎn)換效率模型,計(jì)算出在正常行走條件下,機(jī)械能-電能轉(zhuǎn)換效率為14．02%。所設(shè)計(jì)的背包具有省力、減震和發(fā)電的優(yōu)點(diǎn),有望成為小型可穿戴和便攜式電子設(shè)備、GPS系統(tǒng)和其他自供電保健傳感器的電源。