對于背包客而言，徒步旅行是一種穿越森林、遠(yuǎn)離喧囂的戶外運(yùn)動享受，但連續(xù)多天在旅途中背著沉重的行李，無疑是一種生理上的負(fù)擔(dān)。

為此，華中科技大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院熊蔡華教授及其團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一款電動背包，可利用背包對身體的慣性力，將用戶平均消耗的代謝能量減少 11％。這一研究成果發(fā)表在 IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering 上。

（來源：IEEE）

熊蔡華表示，世界各地各個(gè)年齡段的人都在探索減輕自己負(fù)擔(dān)的方法。“亞洲人使用柔韌的竹竿來搬運(yùn)笨重的貨物，羅馬人設(shè)計(jì)了懸掛式的背包來裝載重物，這些搬運(yùn)工具的原理和我們的一樣。”

當(dāng)只有一只腳踩在地上時(shí)，我們的步態(tài)特別節(jié)能。但當(dāng)我們換到另一只腳，并且兩只腳都暫時(shí)著地時(shí)，能量轉(zhuǎn)移的效率就會降低。如果我們背著一個(gè)很重的背包，背包在垂直方向移動和整體晃動過程中，所產(chǎn)生的額外慣性力會進(jìn)一步降低能量轉(zhuǎn)移的效率。

為了適應(yīng)這些慣性力，熊蔡華團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一款有兩種不同模式的電動背包。在被動模式下，兩根對稱排列的彈性背帶平衡背包內(nèi)的負(fù)載重量，當(dāng)用戶打開系統(tǒng)的主動模式時(shí)，一個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)將會調(diào)節(jié)負(fù)載的加速度。這款背包重 5.3 公斤，設(shè)計(jì)載重可達(dá) 30 公斤。

（來源：論文）

在一項(xiàng)對 7 名身材相似的男性進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中，研究人員比較了使用普通背包和他們的新背包系統(tǒng)（主動和被動兩種模式）的能量需求。每個(gè)參與者被要求隨機(jī)地嘗試這三種情況，同時(shí)測量他們腿部肌肉的呼吸指標(biāo)和表面肌電圖信號，并分析他們的能量消耗。

在主動模式下，電動背包的負(fù)載加速度平均降低了 98.5%，與普通背包相比，這將減少用戶 11% 的能量消耗；在被動模式下，平均可以節(jié)省 8% 的能量。熊蔡華表示，能量消耗降低的部分原因可能是由于兩個(gè)背包的重量分布不同，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)將發(fā)動機(jī)固定在背包較高的位置，而背包里的東西在隔間里是分散分布的，因此重量分布與用戶的質(zhì)心是不同的。

（來源：論文）

同樣值得注意的是，這項(xiàng)研究僅僅是對在平地上行走的人進(jìn)行了測試。熊蔡華表示，他對將該產(chǎn)品商業(yè)化很感興趣，但他的目標(biāo)是首先探索如何針對不同的行走速度和地形改進(jìn)該系統(tǒng)。

原文標(biāo)題：為背包客減負(fù)！華中科大教授發(fā)明 “電動背包”，可載重30公斤

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