一种能够降低代谢消耗的负重装置的制作方法

本发明属于负重装置相关技术领域，更具体地，涉及一种能够降低代谢消耗的负重装置。

背景技术：

在某些场合，比如徒步旅行、士兵执行任务等，需要人背负较大的重量行走，通过设计负重装置来降低人的代谢消耗，可以有效提高人的长距离徒步负重能力。

本领域相关技术人员已经做了一些研究，如专利cn105411159a公开了一种背包，该装置通过解决背包及其内容物的重心下沉问题，使其分担肩部和腰部的负重，减轻使用者的负重感。又如专利cn105411159a公开了一种背包，该装置通过在重物负载与主框架之间设置弹性的弹簧连接，以减轻走路时重物对人体的冲击，降低了人携带重物时的能量消耗。以上两种装置通过分散重量、缓冲来减轻长时间背负的负重感，以达到省力的目的，背包体相对于背带、背包框架是固定的，降低负载对人体作用力的效果十分有限。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种能够降低代谢消耗的负重装置，所述负重装置在背负相同重量的条件下，使用本装置时，负载相对于人体质心可以上下运动，从而减轻负载对人体的作用力，与普通负重背包相比，可以使人的代谢消耗大大降低。

本发明提供了一种能够降低代谢消耗的负重装置，所述负重装置包括框架组件、重力平衡组件、负重组件及单轴驱动器组件，所述重力平衡组件及所述单轴驱动器组件分别设置在所述框架组件的同一侧上，所述负重组件分别连接于所述重力平衡组件及所述单轴驱动器组件；

所述单轴驱动器组件及所述重力平衡组件共同保持所述负重组件处于悬浮状态，且所述单轴驱动器组件通过带动所述负重组件上下移动，以使得所述负重组件随运动过程中的人体质心波动而上下运动。

进一步地，所述框架组件包括基板、腰带及两个间隔设置在所述基板上的肩带，所述肩带及所述腰带分别连接于所述基板相背的两端。

进一步地，所述重力平衡组件包括第一弹力绳、第一滑轮组件、第二滑轮组件、第三滑轮组件、第四滑轮组件及第二弹力绳，所述第一弹力绳的一端固定在所述基板上，另一端依次穿过所述第一滑轮组件及所述第三滑轮组件后连接于所述负重组件的负重架；所述第二弹力绳的一端固定在所述基板上，另一端依次穿过所述第二滑轮组件及所述第四滑轮组件后连接于所述负重架。

进一步地，所述第一弹力绳与所述第二弹力绳关于所述负重架对称设置。

进一步地，所述第一滑轮组件的结构、所述第二滑轮组件的结构、所述第三滑轮组件的结构及所述第四滑轮组件的结构相同。

进一步地，所述第一滑轮组件包括滑轮、凹字形的滑轮支架、第一套筒、第二套筒及滑轮轴，所述滑轮轴的两端分别连接于所述滑轮支架相背的两端，所述第一套筒及所述第二套筒分别套设在所述滑轮轴上，所述滑轮套设在所述滑轮轴上，且所述滑轮位于所述第一套筒及所述第二套筒之间。

进一步地，所述单轴驱动器组件包括固定在所述基板上的单轴驱动器及滑块，所述滑块连接于所述单轴驱动器；所述单轴驱动器通过所述滑块带动所述负重组件上下滑动。

进一步地，所述负重组件包括背包体及负重架，所述背包体用于收纳重物，其通过螺钉固定在所述负重架上；所述负重架固定连接于所述滑块。

进一步地，所述第一弹力绳及所述第二弹力绳均采用弹簧来替换。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的能够降低代谢消耗的负重装置主要具有以下有益效果：

1.所述单轴驱动器组件及所述重力平衡组件共同保持所述负重组件处于悬浮状态，且所述单轴驱动器组件通过带动所述负重组件上下移动，以使得所述负重组件随运动过程中的人体质心波动而上下运动，如此可以使人在行走过程中，所背负的重物随人体质心波动上下运动，从而减小重物对人体的作用力，达到降低人体代谢消耗的目的。

2.采用4个滑轮组件导向，结构紧凑，在不增加装置尺寸的前提下大大增加了弹力绳的工作长度，使装置获得更好的降低能耗效果。

3.采用2根弹力绳平衡负载重量，相比于单根弹力绳，受力分布更加平均，能承担更大重量的负载。

4.可根据负载重量来选择弹力绳的刚度，以满足不同情况下的需要，采用单轴驱动器来实现重物的上下运动，可大大减小运动阻力。

5.通过弹力绳和单轴驱动器使负载在人体运动过程中保持悬浮来减少重物对肩部、背部和臀部等的作用力，从而减轻使用者的负担，达到降低使用者代谢消耗的目的。

附图说明

图1是本发明提供的能够降低代谢消耗的负重装置的局部示意图；

图2是图1中的能够降低代谢消耗的负重装置的整体示意图；

图3是图1中的能够降低代谢消耗的负重装置的重力平衡组件的示意图；

图4中的(a)、(b)分别是图1中的能够降低代谢消耗的负重装置的滑轮组件的示意图；

图5是图1中的能够降低代谢消耗的负重装置的单轴驱动器组件的示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-框架组件，2-重力平衡组件，3-负重组件，4-单轴驱动器组件，5-背包体，6-肩带，7-基板，8-腰带，9-第一绳固定件，10-第二绳固定件，11-第一弹力绳，12-第一绳连接件，13-第二绳连接件，14-第一滑轮组件，15-第二滑轮组件，16-第三滑轮组件，17-第四滑轮组件，18-第二弹力绳，19-第三绳固定件，20-第四绳固定件，21-滑轮，22-滑轮支架，23-第一套筒，24-第二套筒，25-滑轮轴，26-单轴驱动器，27-滑块，28-负重架。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参阅图1、图2、图3、图4及图5，本发明提供的能够降低代谢消耗的负重装置，所述负重装置包括框架组件1、重力平衡组件2、负重组件3及单轴驱动器组件4，所述重力平衡组件2及所述单轴驱动器组件4分别设置在所述框架组件1的同一侧上，所述负重组件3分别连接于所述重力平衡组件2及所述单轴驱动器组件4。其中，所述重力平衡组件2用于平衡所背负重物的重力，所述负重组件3用于携带重物；所述单轴驱动器组件用于限制重物上下运动。

所述框架组件1包括基板7、两个间隔设置在所述基板7上的肩带6及腰带8，所述肩带6及所述腰带8分别连接于所述基板7相背的两端。通过所述肩带6及所述腰带8来固定所述基板7与使用者的位置，使用者通过所述肩带6及所述腰带8来背起所述负重装置。其中，所述基板7与使用者之间可以添加海绵等填充物来减轻负重感。

所述重力平衡组件2包括第一绳固定件9、第二绳固定件10、第一弹力绳11、第一绳连接件12、第二绳连接件13、第一滑轮组件14、第二滑轮组件15、第三滑轮组件16、第四滑轮组件17、第二弹力绳18、第三绳固定件19及第四绳固定件20，所述第一弹力绳11的一端通过所述第一绳固定件9及所述第二绳固定件10固定在所述基板7上，另一端依次穿过所述第一滑轮组件14及所述第三滑轮组件16后通过所述第一绳连接件12及所述第二绳连接件13连接于所述负重组件3的负重架28。所述第二弹力绳18的一端通过所述第三绳固定件19及所述第四绳固定件20固定在所述基板7上，另一端依次穿过所述第二滑轮组件15及所述第四滑轮组件17后连接于所述负重架28。

本实施方式中，所述第一弹力绳11与所述第二弹力绳18关于所述负重架28对称设置；所述第四滑轮组件17与所述第三滑轮组件16沿一水平方向间隔设置，所述第一滑轮组件14与所述第二滑轮组件15沿另一水平方向间隔设置，且所述第四滑轮组件17及所述第三滑轮组件16均位于所述第二滑轮组件15及所述第一滑轮组件14之间；所述负重架28为对称结构。

所述第一滑轮组件14的结构、所述第二滑轮组件15的结构、所述第三滑轮组件16的结构及所述第四滑轮组件17的结构相同。所述滑轮组件包括滑轮21、凹字形的滑轮支架22、第一套筒23、第二套筒24及滑轮轴25，所述滑轮轴25的两端分别连接于所述滑轮支架22相背的两端，所述第一套筒23及所述第二套筒24分别套设在所述滑轮轴25上，所述滑轮21套设在所述滑轮轴25上，且所述滑轮21位于所述第一套筒23及所述第二套筒24之间。

所述单轴驱动器组件4包括固定在所述基板7上的单轴驱动器26及滑块27，所述滑块27连接于所述单轴驱动器26。所述单轴驱动器26通过所述滑块27带动所述负重组件3上下滑动，以改变质心的位置。

所述负重组件3包括背包体5及负重架28，所述背包体5用于收纳重物，其通过螺钉固定在所述负重架28上。所述负重架28固定连接于所述滑块27，由此所述滑块27通过所述付负重架28带动所述重物沿着所述单轴驱动器组件4的导轨上下滑动，以在人运动过程中随人体质心波动而上下运动。

本实施方式中，采用单轴驱动器来限制重物上下运动，当然在其他实施方式中，还可以采用其他结构，比如直线轴承与光杆的组合；同样，平衡负载重力采用了弹力绳，还可以采用其他方式，比如弹簧等弹性元件；背包体的形状可以根据具体的负载定制，只需要留出与负重架之间的配合空位即可。

本实施方式通过弹力绳和单轴驱动器使负载在人体运动过程中保持悬浮来减少重物对肩部、背部和臀部等的作用力，从而减轻使用者的负担，达到降低使用者代谢消耗的目的。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。