При ношении рюкзака нагрузка, как правило, остаётся статичной относительно спины. Но во время ходьбы груз перемещается вверх-вниз, что увеличивает давление на позвоночник и ноги, создавая ощущение большего веса, чем фактический. Существующие решения, например, амортизирующие рюкзаки, обычно основаны на использовании двигателей, которые утяжеляют конструкцию и требуют источника питания. Китайские ученые из Харбинского технологического института предложили альтернативу, работающую исключительно за счёт движений пользователя.
В основе конструкции, получившей название «рюкзак с квазинулевой жесткостью и контролируемым демпфированием», лежит система симметричных механизмов постоянной силы, включающая пружины и вращающиеся стержни. Для предотвращения контакта содержимого с внутренней структурой рюкзака предусмотрены дополнительные компоненты, в частности электромагнитный привод.
Эти компоненты противодействуют перемещению грузов внутри рюкзака вверх или вниз, генерируя достаточно энергии для включения электромагнитного двигателя. Также есть функция самообучающейся адаптации для более точного контроля. В результате для управления транзисторами устройства требуется лишь питание микроконтроллера, что исключает необходимость в дополнительном электропитании двигателя и обеспечивает более высокую энергоэффективность по сравнению с традиционными двигателями с активным питанием.
Для проверки конструкции команда набрала добровольцев, которые носили обычные и новые рюкзаки на беговой дорожке. В ходе тестов измерялся уровень метаболизма испытуемых при разной скорости движения. Результаты показали, что использование новой конструкции снижает энергозатраты человека на 11% по сравнению с обычными рюкзаками. Кроме того, было установлено, что перемещение грузов внутри новых рюкзаков относительно земли практически отсутствует: скорость их вертикального смещения сократилась на 85% по сравнению с обычными или садовыми рюкзаками. Положение груза при наклоне спины также автоматически регулируется.
Команда ищет способы коммерциализации дизайна. Исследователи также планируют интегрировать интеллектуальные алгоритмы, чтобы подвесной рюкзак мог адаптироваться к разным моделям движения.
