本实用新型专利技术公开了一种具备动载荷减负和能量捕获能力的背包装置，包括背部镂空的背包、背板、滑动装置、肩带。该装置具有多个工作模式，处于减负或发电模式时，所述背板与人体背部贴合固定，所述肩带下端连接着所述背板，上端与拉索一端相连，通过拉索与背包内部的弹簧阻尼机构连接。通过调整弹簧阻尼结构的内部连接，可切换成减负模式或发电模式；处于普通模式时，肩带上端与背包上半部连接，下端与背包下半部连接，由此实现模式转换。本实用新型专利技术巧妙设置了能够切换弹簧刚度系数的弹簧阻尼结构，对不同质量的负重匹配不同的弹簧刚度系数，利用弹簧阻尼结构和滑动装置使背包振动与人体振动形成相位差和位移差，实现减负和发电的目的。的目的。的目的。
【技术实现步骤摘要】
一种具备动载荷减负和能量捕获能力的背包装置
[0001]本技术涉及人体穿戴设备领域，具体涉及一种具备动载荷减负和能量捕获能力的背包装置。
技术介绍
[0002]当前士兵背负的装备越来越多，对士兵的体能提出了很高的要求。在人体行走时，人体重心在竖直方向上会形成一个周期性的位移。由于该位移，人体背负的重物施加给人的压力会变成一个随行走周期变化的动态力，在重物的重力值上下波动，峰值压力能达到重物重力值的2～3倍。另外，越来越多的高科技装备在单兵中的应用，也增加了对电能的需求和依赖。单兵电能保障已成为信息化战场中制约单兵指挥控制能力、生存维持能力的关键因素之一。目前的电能补充一般通过携带的电池来实现，携带的电池给士兵带来重量负担。因此，寻找一种能够对人体有一定助力、减小肩部动载荷压力，高效收集人体行走中产生的机械能，并实现对信息化装备可持续供电是十分有必要和有意义的。根据网络查新，目前还没有与本技术类似的方法或者装置用于减轻人体背负重物时人体躯干所受的压力和能量捕获。
技术实现思路
[0003]为解决上述问题，提出了一种具备动载荷减负和能量捕获能力的背包装置，本技术巧妙设置了能够进行调节弹簧刚度系数和切换工作模式的弹簧阻尼结构，对不同质量的负重和人体步行频率匹配不同的弹簧刚度系数，利用弹簧阻尼结构和滑动装置使背包振动与人体振动形成相位差和位移差，实现减负和发电的目的，分析表明本背包装置能够有效降低人体负重行走时受到的动载荷压力，同时能够高效地收集人体能量并转换为电能，该装置特别适合需要背负大负重和需要电能续航的野外作业人员、士兵等，提高作业效率，延长作业时间和减轻负担。
[0004]本技术目的至少通过以下技术方案之一实现。
[0005]一种具备动载荷减负和能量捕获能力的背包装置，包括背包、肩带、弹簧阻尼机构、背板和滑动装置，
[0006]所述背包上设置有弹簧阻尼连接件；
[0007]所述肩带的上端可与所述弹簧阻尼连接件的一端固定连接；
[0008]所述背板设置在所述背包的背面，且所述背板可与所述肩带的下端固定连接；
[0009]所述滑动装置滑动设置在所述背包和所述背板之间；
[0010]所述弹簧阻尼机构设置在所述背包的内部，所述弹簧阻尼机构包括安装架以及两个固定设置在所述安装架上的弹簧阻尼组件，每个所述弹簧阻尼组件均包括带增速机构的发电机、拉索固定轴、拉索、第一级发条弹簧、第二级发条弹簧、第一级插销、第二级插销、第一级发条弹簧轴和第二级发条弹簧轴，所述发电机固定在安装架上，所述拉索固定轴套设在所述发电机的电机输入轴上，所述第一级发条弹簧轴与所述电机输入轴同轴设置并且可
通过所述第一级插销传递动力，所述第二级发条弹簧轴和所述第一级发条弹簧轴之间可通过所述第二级插销传递动力，当第一级发条弹簧轴与电机输入轴通过第一级插销传递动力且第二级发条弹簧轴和第一级发条弹簧轴通过第二级插销传递动力时，第一级发条弹簧和第二级发条弹簧并联。
[0011]进一步地，所述背包的背面的上下两端还分别设置有固定件，所述肩带的两端可分别与两固定件固定连接。
[0012]进一步地，所述背板与所述背包的背面形成封闭空间，所述滑动装置设置在所述封闭空间内以保护滑动装置。
[0013]进一步地，所述滑动装置包括多个万向轮，每个万向轮的滚轮均位于同一平面上。滑动装置在运动过程中与背板产生面接触，将背包与人体背部的滑动摩擦转变为滑动装置与背板之间的滚动摩擦，提高装置的能量收集效率。
[0014]进一步地，背板上布置有若干透气孔。
[0015]进一步地，所述的背板曲面与人体的背部曲面相对应，具有良好的贴合性。
[0016]进一步地，所述弹簧阻尼机构通过安装卡扣固定在安装架上，两弹簧阻尼组件关于安装架的中心线中心对称且同轴布置。
[0017]进一步地，每个弹簧阻尼组件中还包括导向机构，导向机构包括挡板和导向杆，挡板的底端转动连接在拉索固定轴上，导向杆固定在挡板的顶端，拉索的自由端部穿过挡板经导向杆伸出导向机构。
[0018]进一步地，每个导向机构还包括固定在拉索上的卡块，卡块靠近拉索固定轴设置且位于挡板外。
[0019]进一步地，每个弹簧阻尼组件中还包括卷簧安装外壳、拉索固定轴外壳和预紧装置，
[0020]第一级发条弹簧和第二级发条弹簧均位于卷簧安装外壳内，且第一级发条弹簧的内钩与第一级发条弹簧轴固定，外钩与卷簧安装外壳固定，当旋转卷簧安装外壳时，第一级发条弹簧轴的外钩和内钩发生相对旋转；
[0021]拉索固定轴转动位于拉索固定轴外壳内；
[0022]预紧装置包括设置在卷簧安装外壳上的第一预紧单元和设置在拉索固定轴外壳上的可与第一预紧单元配合锁紧的第二预紧单元。
[0023]与现有技术相比，本技术巧妙设置了能够切换弹簧刚度系数的弹簧阻尼结构，对不同质量的负重匹配不同的弹簧刚度系数，利用弹簧阻尼结构和滑动装置使背包振动与人体振动形成相位差和位移差，实现减负和发电的目的，具有多种功能模式；结构创新，布置紧凑，质量轻，成本低，加工方便，有效缓解了野外作业的高负重负担和解决了野外电能续航的问题。
附图说明
[0024]图1是本技术实施例的减负模式和发电模式整体结构示意图。
[0025]图2是本技术实施例的普通模式整体结构示意图。
[0026]图3是本技术实施例的弹簧阻尼系统整体示意图。
[0027]图4是本技术实施例的弹簧阻尼系统内部结构示意图。
[0028]图中：1
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肩带；2
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肩带上端子扣；3
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拉索母扣；4
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背包上半部母扣；5
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背板；6
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肩带下端子扣；7
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背板母扣；8
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背包下半部母扣；9
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背包；10
‑
滑动装置；11
‑
导向杆；12
‑
挡板；13
‑ꢀ
第二级插销；14
‑
第一级插销；15
‑
预紧装置；16
‑
安装架；17
‑
拉索；18
‑
安装卡扣；19
‑
第二级发条弹簧；20
‑
第一级发条弹簧；21
‑
拉索固定轴；22
‑
发电机；23
‑
第一级发条弹簧轴；24
‑ꢀ
第二级发条弹簧轴；25
‑
电机输入轴；26
‑
拉索固定轴外壳；27
‑
卷簧安装外壳；28
‑
卡块。
具体实施方式
[0029]下面将结合具体实施例对本技术作进一步说明，但不限于此。
[0030]本实例提供的具备动载荷减负和能量捕获能力的背包装本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具备动载荷减负和能量捕获能力的背包装置，其特征在于：包括背包(9)、肩带(1)、弹簧阻尼机构、背板(5)和滑动装置(10)，所述背包(9)上设置有弹簧阻尼连接件；所述肩带(1)的上端可与所述弹簧阻尼连接件的一端固定连接；所述背板(5)设置在所述背包(9)的背面，且所述背板(5)可与所述肩带(1)的下端固定连接；所述滑动装置(10)滑动设置在所述背包(9)和所述背板(5)之间；所述弹簧阻尼机构设置在所述背包(9)的内部，所述弹簧阻尼机构包括安装架(16)以及两个固定设置在所述安装架上的弹簧阻尼组件，每个所述弹簧阻尼组件均包括带增速机构的发电机(22)、拉索固定轴(21)、拉索(17)、第一级发条弹簧(20)、第二级发条弹簧(19)、第一级插销(14)、第二级插销(13)、第一级发条弹簧轴(23)和第二级发条弹簧轴(24)，所述发电机(22)固定在安装架(16)上，所述拉索固定轴(21)套设在所述发电机(22)的电机输入轴(25)上，所述第一级发条弹簧轴(23)与所述电机输入轴(25)同轴设置并且可通过所述第一级插销(14)传递动力，所述第二级发条弹簧轴(24)和所述第一级发条弹簧轴(23)之间同轴设置且可通过所述第二级插销(13)传递动力，当第一级发条弹簧轴(23)与电机输入轴(25)通过第一级插销(14)传递动力且第二级发条弹簧轴(24)和第一级发条弹簧轴(23)通过第二级插销(13)传递动力时，第一级发条弹簧(20)和第二级发条弹簧(19)并联。2.根据权利要求1所述的一种具备动载荷减负和能量捕获能力的背包装置，其特征在于：所述背包(9)的背面的上下两端还分别设置有固定件，所述肩带(1)的两端可分别与两固定件固定连接。3.根据权利要求1所述的一种具备动载荷减负和能量捕获能力的背包装置，其特征在于：所述背板(5)与所述背包(9)的背面形成封闭空间，所述滑动装置(10)设置在所述封闭空间内。4.根据权利要求1所述的一种具备动载荷减负和能量捕获能力的背...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢龙汉，王睿诗，黄乐登，杨振华，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：
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