周末爬山吗？ 华中科技大学这款电动背包，帮你减少11%的负担
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来源：IEEE
编译：张大笔茹
对于背包客而言，旅行是一种逃避文明，穿越树林，享受户外环境的一种享受。但背着沉重的背包几天确实是个不小的负担。
近日，华中科技大学的研究人员有了一项新发明：旨在减轻背包时的负担。他们设计了一种新的背包，可解决人行走时背包对人身体的惯性力，从而使用户的代谢能量需求平均降低11％。
此项设计发表在7月27日的《IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering》上。
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参与这项研究的华中科技大学教授熊蔡华指出，世界各地以及各个年龄段的人都在探索减轻负担的方法。“亚洲人利用柔软的竹竿来搬运大件商品，罗马人设计了悬挂式背包来搬运重物，这些都很有效。这些设计的无源搬运工具（与我们的）原理相同。”
人类行走时，我们只有一只脚在地面上时是特别节能的。但当过渡到另一只脚并且都暂时接地时，就是能量传递效率降低的地方。而且，如果我们背着沉重的背包，则背包在垂直运动和晃动过程中产生的额外惯性力会在这种过渡过程中进一步降低效率。
为了适应这些惯性力，熊教授的团队设计了一种具有两种不同模式的机动背包。在被动模式下，两条对称布置的弹性绳平衡了背包内的重量。当用户开启的活动模式时，旋转电机会调节负载的加速度。该背包重5.3公斤，可承重30公斤。
在对七个身材相似的男人进行的实验中，研究人员比较了使用典型背包和新背包系统（主动和被动模式）的能量需求。每个参与者以随机顺序尝试这三种背包，同时从其腿部肌肉进行呼吸测量和表面肌电信号，并分析其能量消耗。
处于活动模式的电动背包平均减少了98.5％的负载加速度。与传统的帆布背包相比，活动模式下用户的能源需求减少了11％。被动模式下的能源节省平均为8％。这些减少的部分原因可能是两个背包内的重量分布，因为设计的系统将电机固定在背包中较高的位置。相比之下，背包中的物品在背包中比较松散，因此与用户的质心相比，重量分布有所不同。
注：该研究只涉及在平坦地面上行走的人们。熊教授表示，他对将该产品商业化感兴趣，但首先要探索针对不同的步行速度和地形改进该系统的方法。
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