Фото:

Pikrepo

Група вчених із Китаю і США розробили конструкцію моторизованого наплічника, який при ходьбі компенсує витрати людиною енергії через інерційне прискорення вантажу. Іншими словами, нести щось у такому рюкзаку простіше, бо він практично не дає вантажу зміщуватися — а отже, додатково навантажувати тіло.

Про це йдеться в публікації в науковому виданні IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering.

Годі й казати, що рюкзаки — досить поширений елемент гардеробу, зокрема серед школярів і кур’єрів. Коли людина йде з наплічником, то на вантаж у ньому діють дві головні сили: тяжіння та інерції — остання через те, що при ходьбі вантаж зміщується вгору-вниз. А це означає, що на того, хто йде з таким рюкзаком, впливає не лише маса вантажу.

Як відзначає у своєму дослідженні група вчених під керівництвом Цайхуа Сюна із Гуачужнського університету науки і техніки (Китай), додаткове навантаження, викликане силою інерції, не лише потребує додаткових енергетичних затрат від людини, а й може призвести до травм опорно-рухового апарату.

Саме тому дослідники вирішили вдосконалити конструкцію наплічника так, щоб він гасив інерційні коливання вантажу, і ті, своєю чергою, не впливали на людину. Приклади таких рюкзаків уже існують: це, зокрема, HoverGlide, який позиціонує себе як «перший у світі рюкзак, що летить». У ньому частина, що містить вантаж, з’єднана еластичним тросом із частиною з лямками і поясом. Трос гасить коливання вантажу, коштом чого економиться до 86% енергії при ходьбі.

Фото:

HoverGlide / KickStarter

Розроблений китайськими та американськими вченими рюкзак також поділений на дві частини. Одну з них надягає людина — це пасивна частина, до якої входять дві еластичні мотузки по боках. Унизу вони прикріплені до рухомої рами активної частини, яку, своєю чергою, контролює електромотор. Також конструкція передбачає датчик прискорення, який аналізує вертикальний рух рами.

Принцип дії наплічника такий: датчик визначає вертикальне прискорення вантажу в реальному часі та за допомогою електромотора розраховує, як потрібно змістити рухому раму, аби та компенсувала інерцію вантажу. Еластичні мотузки додатково гасять коливання. За розрахунками вчених, так можна компенсувати до 98,5% інерційної сили вантажу.

Фото:

Caihua Xiong et at. / IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering

Автори провели випробування винаходу за участі сімох добровольців. Ті йшли на біговій доріжці зі швидкістю 5 км/год із вантажем вагою в трохи більш як 19 кілограмів. Частина учасників використовувала звичайні наплічники, частина — наплічники дослідників із увімкненою активною частиною і без неї.

Експеримент показав, що наплічник із робочою активною системою гасіння коливань вантажу допоміг заощадити в середньому 11% енергії, а без неї — на 8% у порівнянні зі звичайним рюкзаком. Тому Цайхуа Сюн із колегами висновують, що використання розробленого ними рюкзака може допомогти полегшити навантаження для тих, хто часто носить вантаж за плечима.

Поділитись: