對于背包客而言，徒步旅行是一種穿越森林、遠離喧囂的戶外運動享受，但連續多天在旅途中背著沉重的行李，無疑是一種生理上的負擔。

為此，華中科技大學機械科學與工程學院熊蔡華教授及其團隊設計了一款電動背包，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，世界各地各個年齡段的人都在探索減輕自己負擔的方法。“亞洲人使用柔韌的竹竿來搬運笨重的貨物，羅馬人設計了懸掛式的背包來裝載重物，這些搬運工具的原理和我們的一樣。”

當只有一只腳踩在地上時，我們的步態特別節能。但當我們換到另一只腳，并且兩只腳都暫時著地時，能量轉移的效率就會降低。如果我們背著一個很重的背包，背包在垂直方向移動和整體晃動過程中，所產生的額外慣性力會進一步降低能量轉移的效率。

為了適應這些慣性力，熊蔡華團隊設計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的負載重量，當用戶打開系統的主動模式時，一個旋轉電機將會調節負載的加速度。這款背包重 5.3 公斤，設計載重可達 30 公斤。

（來源：論文）

在一項對 7 名身材相似的男性進行的實驗中，研究人員比較了使用普通背包和他們的新背包系統（主動和被動兩種模式）的能量需求。每個參與者被要求隨機地嘗試這三種情況，同時測量他們腿部肌肉的呼吸指標和表面肌電圖信號，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背包的重量分布不同，設計的系統將發動機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心是不同的。

（來源：論文）

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

原文標題：為背包客減負！華中科大教授發明 “電動背包”，可載重30公斤

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