Китайские учёные из Хуачжунского научно-технологического университета разработали моторизированный рюкзак, который снижает нагрузку на человека при ходьбе.
Не секрет, что при ходьбе человек двигается не только вперёд, но и вверх-вниз – это неизбежно обусловлено процессом ходьбы. Если на спине у него при этом висит рюкзак, то он получает вертикальные ускорения, поэтому реальная нагрузка на тело складывается не только из веса рюкзака, но и инерционной составляющей. Чтобы уменьшить нагрузку, китайские инженеры смастерили «активный» рюкзак, который практически полностью устраняет инерционную составляющую силы. Конструкцию моторизированного рюкзака можно разделить на несколько частей.
Одну из них надевает человек при помощи лямок и пояса. Сзади на ней есть пластина, на которой в центре расположено подвижное крепление для основной части рюкзака, а по бокам установлены два эластичных троса. Сверху каждый из тросов жёстко прикреплён к пластине, далее он проходит через два блока, а на другом конце закреплён на подвижном креплении. Все эти элементы обеспечивают пассивное гашение колебаний. Активная система состоит из шарико-винтовой передачи, в центре которой находится подвижное крепление с датчиком ускорения, а снизу — электромотор. Во время ходьбы система анализирует нагрузку и смещает крепление относительно пластины рюкзака, чтобы вертикальное ускорение стремилось к нулю.
Разработчики рюкзака провели с ним два вида испытаний. В ходе первого они сравнивали вертикальное ускорение рюкзака в нормальном режиме и с зафиксированным подвижным креплением: выяснилось, что активная и пассивная система снижают ускорение на 98,5%. Во втором испытании сравнивались метаболические затраты на ходьбу между активным и заблокированным рюкзаком, а также обычным. Для этого добровольцы ходили по беговой дорожке с рюкзаком и грузом массой 19,4 килограмма, а их затраты на движение измерялись по выдыхаемому воздуху. Оказалось, что при одинаковой массе груза с активным рюкзаком человек тратит на 8% меньше энергии, чем с заблокированным, и на 11% меньше, чем с обычным.