ابداع کوله پشتی که وزن محتویات خود را کاهش می‌دهد

 به گزارش خبرگزاری آنا به نقل از IE، این کوله پشتی جدید کاهش دهنده وزن با استفاده از ترکیبی خاص از ابزار‌های کوچک می‌تواند به راحتی نیرو‌های لختی (اینرسی) عمودی را از بین ببرد.

آزمایش‌های انجام شده روی یک نمونه اولیه نشان دهنده کاهش تلاش کاربر و همچنین مصرف انرژی هنگام پوشیدن این کوله پشتی است. این امر پوشیدن کوله پشتی را راحت‌تر و به کاربر کمک می‌کند تا بار‌های سنگین را در مسافت‌های طولانی تری به دوش بکشند.

معمولا، بار‌های داخل کوله پشتی وزن سنگینی را بر بدن کاربر ایجاد می‌کنند. همچنین با راه رفتن فرد، بار بالا و پایین می‌رود و نیروی بیشتری به کیف و پا‌های کاربر وارد می‌کند و اغلب باعث می‌شود کوله سنگین‌تر از وزن واقعی اش، احساس شود.

به همین منظور یک گروه از محققان چینی به رهبری «یان هه ژو» «Yanhe Zhu» در آزمایشگاه ایالتی رباتیک و سیستم‌ها در موسسه فناوری هاربین، یک راه حل مهندسی برای این چالش یافتند.

ژو می‌گوید: «کوله پشتی که بتواند با نیرو‌های عمودی مقابله کند، برای بسیاری از افرادی که بار‌های سنگینی را در حین رفت و آمد، پیاده روی یا دویدن حمل می‌کنند، یک راه حل و کمک ارزشمند قلمداد می‌شود. محصولی که بتواند این بار را کاهش داده و در عین حال راحتی و انعطاف پذیری را افزایش دهد، احتمالا بسیار جذاب خواهد بود.»

اگرچه در حال حاضر کوله پشتی‌های خود سبک شونده یا کاهش دهنده وزن (معروف به «شناور») وجود دارند، اما معمولا به موتور‌هایی متکی هستند که خودشان وزن اضافه می‌کنند و به منبع انرژی نیاز دارند. با این حال، گروه پژوهشی ژو موفق به توسعه روش دیگری شده است که به نیروی اضافی فراتر از حرکت کاربر نیاز ندارد.

این کوله پشتی جدید که کوله پشتی سفت شبه صفر و میرایی کنترل شده نام دارد، از مجموعه‌ای از سازوکار‌های متقارن نیروی ثابت متشکل از فنر‌ها و میله‌های چرخان استفاده می‌کند. همچنین دارای قطعات دیگری مانند موتور الکترومغناطیسی است تا از برخورد محتویات به ساختار کیف جلوگیری کند.

این قطعات با حرکات بالا یا پایین بار‌های داخل کوله پشتی، مقابله و نیروی کافی برای حرکت موتور الکترومغناطیسی تولید می‌کنند. قسمت پشتی همچنین دارای یک یادگیری تطبیقی خودآموز برای کمک به هدایت و کنترل سیستم است.

ژو می‌گوید: «در نتیجه، فقط کنترل کننده میکرو برای کنترل ترانزیستور‌های دستگاه، به انرژی نیاز دارد و هیچ انرژی الکتریکی اضافی برای موتور لازم نیست. این کار، نسبت به موتور‌های فعال انرژی، کارآمدتر است.

این مهندسان برای آزمایش طرح خود گروهی از داوطلبان را برای پوشیدن کوله پشتی‌های معمولی و جدید روی تردمیل استخدام کرده و سپس هنگام راه رفتن با سرعت‌های مختلف، میزان سوخت و ساز آنها را کنترل کردند.

محققان دریافتند طراحی جدید مصرف انرژی مصرف کننده را تا ۱۱ درصد نسبت به کوله پشتی‌های معمولی کاهش می‌دهد. آزمایش‌ها نشان داده است بار‌های داخل کوله‌های جدید خیلی تحت جاذبه زمین قرار نمی‌گیرند و سرعت حرکت بار‌ها (بالا یا پایین) در مقایسه با کوله پشتی‌های معمولی ۸۵ درصد کاهش یافت. علاوه بر این، هنگامی که پشت کاربر خم می‌شود، سیستم به صورت پویا حرکت بار را تنظیم می‌کند تا از برخورد آن با قسمت انتهایی کوله جلوگیری کند.

مجریان این طرح که معتقدند این کیف جدید در صورت عرضه به بازار بسیار محبوب خواهد بود، فعالانه به دنبال راه‌هایی برای تجاری سازی طرح خود هستند.

ژو گفت: «گام‌های بعدی ما شامل یکپارچه سازی الگوریتم‌های هوشمند برای فعال کردن تعلیق کوله پشتی به منظور سازگاری با طیف گسترده تری از الگو‌های حرکتی، مانند پریدن است. ما همچنین در حال بررسی بازیابی انرژی در حین استفاده از موتور در حالت تولید نیرو برای تنظیم حرکت بار هستیم.»

نتایح این تحقیقات در نشریه IEEE Xplore منتشر شده است.