[發明專利]一種基于氣動人工肌肉智能減負柔性懸浮背包

有效

• 申請號: 202010975529.0
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112043067B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 鄭小飛;王斌銳;王凌;金英連;周坤
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: A45F3/04
• 分類號: A45F3/04;A45C13/00
• 代理公司: 杭州奧創知識產權代理有限公司 33272
• 代理人: 趙梅;王佳健

本發明公開一種基于氣動人工肌肉智能減負柔性懸浮背包，包括承載重物的背包本體、與身體連接的身體背帶裝置以及用來連接兩者的PAM智能柔性連接系統，背包本體通過PAM智能柔性連接系統能夠實現相對于身體背帶裝置的旋轉和上下滑動，在有限空間內，在可變換的負載增量下，當背包本體相對身體背帶裝置滑動和旋轉時，PAM智能柔性連接系統能夠自行檢測負載和人行動的加速度，分析后自動調整氣動人工肌肉伸縮量，使PAM元件伸縮反方向運動達到背包本體和身體背帶裝置相位頻率差，達到智能減負效果。本發明可以在人體行走、跑步和轉彎等不同時段通過智能調節PAM元件伸縮達到智能減負效果。

技術領域

本發明涉及一種智能減負背包，更具體地說，涉及一種基于氣動人工肌肉智能減負柔性懸浮背包。

背景技術

隨著科學技術的不斷發展，人們對可穿戴設備的舒適性和安全性有了更多的要求。背包作為一種普遍的穿戴設備服務于人類各個方面，有民用的家庭背包，有軍用的特種背包。無論是哪種背包在裝載較重負載的時候由于人體在行走或奔跑時重心上下移動導致背包無法與人體十分地貼合而產生相對運動。這種相對運動產生的慣性沖擊對人體本身造成了額外的耗能。

當背著普通背包行走或跑步或轉彎時，背包作用在身體上的力除了背包的重力外，還會有背包的加速度力以及質心不在同一點。加速度力最大可以比重力大2-3倍。因此行走或跑步時關節會比靜止時承受更大的力，肌肉和關節更容易受到損傷，人們在長時間背包行走時會非常乏力。

如何有效減輕背包對人體的各個關節損傷，已成為各國研究的重點課題。

目前不管是國內還是國外研究的懸浮減負背包采用的原理基本一致，利用彈力繩和滑輪或類似的結構作為柔性連接系統，存在結構復雜、占用空間大、減負效果有限的缺陷。

氣動人工肌肉是種功率重量比大，柔性好，制造使用都很簡便的新型執行器，在國外的許多機器人研究中得到成功應用。氣動人工肌肉結構其內部是彈性很好的橡膠管，外部為層高強度的纖維編制網。當充氣體時，氣動人工肌肉徑向膨脹，同時引起軸向收縮。如果氣動人工肌肉使其一端連接負載，就可以靠收縮產生的力驅動負載。

針對上述現有技術中拉伸連接系統結構復雜、占用空間大、減負效果有限的缺點結合氣動人工肌肉，本發明設計了一種基于氣動人工肌肉智能減負柔性懸浮背包，能根據人體行走或者跑步或者轉彎時背包負載引起相位頻率來智能調整背包的相位頻率達到最佳的減負效果。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于氣動人工肌肉智能減負柔性懸浮背包，以解決現有技術的不足。

本發明采用以下技術方案：

一種基于氣動人工肌肉智能減負柔性懸浮背包，包括承載重物的背包本體、與身體連接的身體背帶裝置以及用來連接兩者的PAM智能柔性連接系統，背包本體通過PAM智能柔性連接系統能夠實現相對于身體背帶裝置的旋轉和上下滑動；

所述背包本體包括包體、軟襯條和連接板，軟襯條設于包體內側和連接板之間，包體內側、軟襯條、連接板三者固定連接；連接板與PAM智能柔性連接系統的平面旋轉軸承的前端固定連接；

所述身體背帶裝置包括背帶、襯墊和交叉支撐桿，襯墊包括上襯墊和下襯墊，分別設于交叉支撐桿的上端和下端，背帶設置在襯墊上或者設置在交叉支撐桿上；