在徒步旅行或野外救援時,經(jīng)常需要長距離負(fù)重行走,容易產(chǎn)生累積性疲勞。同時,為了延長安全和通信的需要,在日常生活中也需要節(jié)省勞動力和生物力學(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)的一個團(tuán)隊開發(fā)了一款背包,不僅號稱可以減輕佩戴者的負(fù)擔(dān),還可以利用運動來發(fā)電。并且,這個實驗性的背包與賓夕法尼亞大學(xué)研究的HoverGlide模型很相似。

　作為一種便攜式儲物裝置，背包非常適合日常活動或旅行，因其顯著解放人手的自由，提升人體帶載能力等優(yōu)點，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通性問題，即背包中重物會隨著人體走路或跑步等重心上下起伏的運動而一起上下耦合浮動，重物的上下浮動必然會導(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，甚至?xí)?yán)重影響人體的運動。從事野外或偏遠(yuǎn)地區(qū)的探險、科考、訓(xùn)練及救援等任務(wù)時，身上便攜式電子器件的能量來源一般是儲能電池，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,同時由兩根彈性繩懸掛。兩個彈性體被整合到背包中,以分離負(fù)載和人體的同步運動,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)計通過理論分析和現(xiàn)場試驗,該背包可實現(xiàn)載荷的垂直振動降低28．75%,對佩戴者的垂直力降低21．08%。

此外,研究人員還建立了機械能-電能轉(zhuǎn)換效率模型,計算出在正常行走條件下,機械能-電能轉(zhuǎn)換效率為14．02%。所設(shè)計的背包具有省力、減震和發(fā)電的優(yōu)點,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。