悬挂式减负背包

代谢消耗最低化

通过引入步行稳定性约束，实现更符合实际行走状态的负载波动控制，使能量消耗预测更准确。

Tao, Wang · Jiahao, Wu · Jiahao, Liu · Yang, Liu · 梁杰俊一

Mechanical Systems and Signal Processing 2025

参数信息

稳定性阈值幅值比

2

最优代谢幅值比

1.5

技术优势

预测更准

在传统倒立摆能量消耗预测模型中引入稳定性修正参数，使代谢消耗预测能反映负重运动对人体步态的实际影响。

划出稳定边界

明确指出运动幅值比 α 必须低于约 2 才能保证步行稳定性，为背包设计提供了定量安全阈值。

找到代谢最优点

在满足稳定性约束的前提下，确定能量消耗最低的最优幅值比 αopt < 1.5，为悬挂参数选择提供直接依据。

应用场景

• 负重行走装备：为负重行军、野外作业等场景提供能降低代谢消耗的背包设计参数。
• 优化设计：将稳定性约束纳入优化目标，使设计结果更符合实际行走条件。
• 人体运动分析：通过采集人体步态数据构建稳定性评价体系，支撑负载波动控制策略。
• 可穿戴负载系统：为可穿戴负载系统提供被动式悬挂方案，无需外部能源即可实现减负。
• 助力背包：通过优化悬挂参数，让背包主动适应步态，减少代谢消耗。