新型滑动式背包：用减负来发电

文/陈根

在徒步旅行或野外救援时,经常需要长距离负重行走,容易产生累积性疲劳。同时,为了延长安全和通信的需要,在日常生活中也需要节省劳动力和生物力学能量。基于这样的需求,科学家们展开了一系列可被商业化的技术开发。

近日,由清华大学的一个团队开发了一款背包,不仅号称可以减轻佩戴者的负担,还可以利用运动来发电。并且,这个实验性的背包与宾夕法尼亚大学研究的HoverGlide模型很相似。

其中,宾夕法尼亚大学HoverGlide背包包含一个主要的载货包,该包由滑轮系统上的蹦极绳悬挂,并安装在使用者背上的框架上。当使用者行走时,背包会沿着框架上下移动,但它的移动速度与使用者完全不一致。这意味着,当佩戴者行走时,背包或多或少地悬停在同一高度,因此他们不需要消耗那么多的能量来随着身体上下移动背包。

此次清华大学的研究团队报告的背包工作方式与HoverGlide大致相同。其主体部分可在导轨上滑动,同时由两根弹性绳悬挂。两个弹性体被整合到背包中,以分离负载和人体的同步运动,从而产生很少或没有额外的加速力。

结果显示,这样的设计通过理论分析和现场试验,该背包可实现载荷的垂直振动降低28．75%,对佩戴者的垂直力降低21．08%。

此外,研究人员还建立了机械能-电能转换效率模型,计算出在正常行走条件下,机械能-电能转换效率为14．02%。所设计的背包具有省力、减震和发电的优点,有望成为小型可穿戴和便携式电子设备、GPS系统和其他自供电保健传感器的电源。

科学家们表示,这样的设置对于运动员、探险家和救援人员来说具有重要意义,这意味着,他们可以走到没有电的偏远地区。

其研究结果已发表在《ACS Nano》杂志上。