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來源：IEEE
編譯：張大筆茹
對於背包客而言，旅行是一種逃避文明，穿越樹林，享受戶外環境的一種享受。但背著沉重的背包幾天確實是個不小的負擔。
近日，華中科技大學的研究人員有了一項新發明：旨在減輕背包時的負擔。他們設計了一種新的背包，可解決人行走時背包對人身體的慣性力，從而使用戶的代謝能量需求平均降低11％。
此項設計發表在7月27日的《IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering》上。
論文連結：
https://ieeexplore.ieee.org/document/9149952
參與這項研究的華中科技大學教授熊蔡華指出，世界各地以及各個年齡段的人都在探索減輕負擔的方法。「亞洲人利用柔軟的竹竿來搬運大件商品，羅馬人設計了懸掛式背包來搬運重物，這些都很有效。這些設計的無源搬運工具（與我們的）原理相同。」
人類行走時，我們只有一隻腳在地面上時是特別節能的。但當過渡到另一隻腳並且都暫時接地時，就是能量傳遞效率降低的地方。而且，如果我們背著沉重的背包，則背包在垂直運動和晃動過程中產生的額外慣性力會在這種過渡過程中進一步降低效率。
為了適應這些慣性力，熊教授的團隊設計了一種具有兩種不同模式的機動背包。在被動模式下，兩條對稱布置的彈性繩平衡了背包內的重量。當用戶開啟的活動模式時，旋轉電機會調節負載的加速度。該背包重5.3公斤，可承重30公斤。
在對七個身材相似的男人進行的實驗中，研究人員比較了使用典型背包和新背包系統（主動和被動模式）的能量需求。每個參與者以隨機順序嘗試這三種背包，同時從其腿部肌肉進行呼吸測量和表面肌電信號，並分析其能量消耗。
處於活動模式的電動背包平均減少了98.5％的負載加速度。與傳統的帆布背包相比，活動模式下用戶的能源需求減少了11％。被動模式下的能源節省平均為8％。這些減少的部分原因可能是兩個背包內的重量分布，因為設計的系統將電機固定在背包中較高的位置。相比之下，背包中的物品在背包中比較鬆散，因此與用戶的質心相比，重量分布有所不同。
註：該研究只涉及在平坦地面上行走的人們。熊教授表示，他對將該產品商業化感興趣，但首先要探索針對不同的步行速度和地形改進該系統的方法。
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https://spectrum.ieee.org/tech-talk/consumer-electronics/portable-devices/this-motorized-backpack-eases-the-burden-for-hikers