Ученые разработали рюкзак с мотором: в нем можно носить больше, а сил при этом тратить меньше
Группа ученых из Китая и США разработали конструкцию моторизованного рюкзака, который при ходьбе компенсирует затраты человеком энергии из—за инерционного ускорения груза. Другими словами, нести что—то в таком рюкзаке проще, потому что он практически не дает грузу смещаться — а значит, дополнительно нагружать тело.
Об этом говорится в публикации в научном издании IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering.
Нечего и говорить, что рюкзаки — довольно распространенный элемент гардероба, в частности среди школьников и курьеров. Когда человек идет с рюкзаком, то на груз в нем действуют две главные силы: притяжение и инерция — последняя из-за того, что при ходьбе груз смещается вверх-вниз. А это значит, что на того, кто идет с таким рюкзаком, влияет не только масса груза.
Как отмечает в своем исследовании группа ученых под руководством Цайхуа Сюна с Гуачужнского университета науки и техники (Китай), дополнительная нагрузка, вызванная силой инерции, не только требует дополнительных энергетических затрат от человека, но и может привести к травмам опорно-двигательного аппарата.
Именно поэтому исследователи решили усовершенствовать конструкцию рюкзака так, чтобы он гасил инерционные колебания груза, и те, в свою очередь, не влияли на человека. Примеры таких рюкзаков уже существуют: это, в частности, HoverGlide, который позиционирует себя как «первый в мире парящий рюкзак». В нем часть, содержащая груз, соединена эластичным тросом с лямками и поясом. Трос гасит колебания груза, за счет чего экономится до 86% энергии при ходьбе.
Разработанный китайскими и американскими учеными рюкзак также поделен на две части. Одну из них надевает человек — это пассивная часть, в которую входят две эластичные веревки по бокам. Внизу они прикреплены к подвижной раме активной части, которую, в свою очередь, контролирует электромотор. Также конструкция предусматривает датчик ускорения, который анализирует вертикальное движение рамы.
Принцип действия рюкзака такой: датчик определяет вертикальное ускорение груза в реальном времени и с помощью электромотора рассчитывает, как нужно сместить подвижную раму, чтобы та компенсировала инерцию груза. Эластичные веревки дополнительно гасят колебания. По расчетам ученых, так можно компенсировать до 98,5% инерционной силы груза.
Авторы провели испытания изобретения с участием семерых добровольцев. Те шли по беговой дорожке со скоростью 5 км/ч с грузом весом в чуть более 19 килограммов. Часть участников использовала обычные наплечники, часть — наплечники исследователей с включенной активной частью и без нее.
Эксперимент показал, что рюкзак с рабочей активной системой гашения колебаний груза помог сэкономить в среднем 11% энергии, а без нее — на 8% сравнительно с обычным рюкзаком. Поэтому Цайхуа Сюн с коллегами заключают, что использование разработанного ими рюкзака может помочь облегчить нагрузку для тех, кто часто носит груз за плечами.
- Поделиться: