一种保护青少年脊柱健康的减重背包设计与研究

目前市面上的青少年背包主要通过肩部来进行载荷，而忽略了腰部载荷的作用。背包长期负重 不当会影响脊柱生长。为了平衡肩部、腰部和臀部的载荷，设计一种通过臀部带和弹性杆结构改变重力传递方 式的减重背包。首先对人体背包进行生物力学分析，提出设计方案；然后借助 ADAMS 对传统背包与减重背包 在平地、上坡、下坡 3 种路况下进行人体肩部、腰部和臀部载荷的动力学仿真，并利用 MATLAB 对 2 种背包 的肩部、腰部和臀部的力矩进行分析。结果表明减重背包减轻了肩部 6.1%和腰部 5.4%力矩；减重背包肩部力 矩与腰臀部合力矩的比值是 4.17，而传统背包的比值是 6.58。减重背包减少了肩部和腰部的载荷，同时发现肩 部力矩与腰、臀部合力矩的比值越小，转移到臀部的力矩越大，背包的平衡性越好，表明了减重背包优于传统 背包。