[发明专利]一种具有负载调节装置的悬浮背包

说明书

本发明公开一种具有负载调节装置的悬浮背包，包括携带负载的背包本体、连接身体的身体侧装置以及连接背包本体和身体侧装置的柔性连接系统，背包本体能够通过柔性连接系统实现相对身体侧装置的滑动。柔性连接系统为预拉伸型系统，其中的弹性组件至少包括预拉伸调节器、弹力绳、大刚度弹簧和定滑轮。预拉伸调节器能够大幅改变弹力绳的预拉伸量以适应不同的负载。本发明使得悬浮背包可以承受更大范围的负载，应用场景更加广泛。

技术领域

本发明涉及一种符合人体工程学的背包，更具体地说，涉及一种悬浮背包。

背景技术

当背着普通背包行走或跑步时，背包作用在身体上的力除了背包的重力外，还会有背包的加速度力。加速度力最大可以比重力大2-3倍。因此行走或跑步时关节会比静止时承受更大的力，肌肉和关节更容易受到损伤。

加速度力与臀部的起伏运动有关。步行过程中臀部的起伏运动会导致背包的竖直运动。加速度力的峰值与背包竖直运动的幅度有关。因此，可以通过减少背包的竖直运动幅度来减少作用在背负者的加速度力。减少加速度力可以减少关节的受力和避免肌肉的损伤，并且减少行走时背负者的能量消耗，为背负者减负。

国外学者Rome开发了利用弹力绳和滑轮作为柔性连接系统的悬浮背包(Rome,L.C.,Rubber bands reduce the cost of carrying loads.Nature,444(7122),1023-1024,2006)。相关成果已经被LIGHTNING PACKS公司于2007年申请了发明专利(US2008185411A1)。该悬浮背包适用于20kg以上的负载。通过减小弹力绳的初始长度的方式来适应不同的负载，这种方式调节的负载范围较小，因此在小负载下背包会受到弹力绳过大的拉力，在大负载下弹力绳拉力过小，都会使得悬浮背包内部无法发生相对运动，使得悬浮背包退化为普通背包。而且在较小负载范围内通过这种方式调节还会增大弹性组件的弹性系数导致减负效果下降。

国内方面，华南理工大学申请了几项具有类似结构的减负背包或装置的发明专利(CN107588312A、CN107594857A、CN107616617A、CN108887863A)，它们和美国发明专利US2008185411A1采用的原理基本一致，采用的柔性连接系统结构十分相似，因此它们不仅存在美国发明专利US2008185411A1中出现的不足，还存在一些其他的问题。例如，静止时弹簧拉伸长度过长，背包会从背部的位置掉到臀部的位置，或者拉绳和拉伸弹簧拉伸后总长最多和背板一样长，因此拉伸空间有限，根本达不到良好的减负效果。哈尔滨工业大学申请了一种可调负载的悬浮背包装置的发明专利(CN111317247A)，它采用拉伸弹簧和柔性绳作为弹性组件，利用调节机构来改变拉伸弹簧的净拉伸量，从而达到调节负载的目的，这种装置结构复杂，拉伸弹簧疲劳寿命有限。中国计量大学申请了一种基于气动人工肌肉智能减负柔性悬浮背包的发明专利(CN112043067A)，它采用有源的具有PAM元件的智能控制系统来调节负载，成本较高。南京邮电大学申请了一种背负用可调节性支架的发明专利(CN111166039A)，它采用中央控制器、传感器和步进电机等调节负载，成本较高。

本申请人的在先申请CN110150840A、CN111264998A和CN111213997A均可以达到很好的悬浮效果。然而只能通过更换弹性元件的方式来适应区别较大的负载，这种方式操作麻烦。

针对上述现有技术中减负背包的多项不足，如承受负载范围较小，使用寿命有限，结构复杂，成本较高，操作麻烦。本发明设计了一种悬浮背包，通过简单的方式改变弹性组件的预拉伸量以适应更大范围的负载，扩大了悬浮背包的应用范围。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种具有负载调节装置的悬浮背包，采用旋转转盘和预拉伸弹性元件作为预拉伸型柔性连接系统，解决了现有的悬浮背包仅能承重小负荷，仅适用于高频率，占用空间大，减负效果不佳的技术问题。

为实现上述目的，采用了如下技术方案：