CN110051107A - 喷气式运动背包 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种喷气式运动背包，包括：包体；喷气系统，包括喷气装置、矢量喷嘴和矢量喷嘴方向调整器，喷气装置安装在包体上，矢量喷嘴可摆动的安装在喷气装置的出风口上，矢量喷嘴方向调整器安装在矢量喷嘴上，矢量喷嘴方向调整器的输出端与矢量喷嘴连接。喷气装置可朝下喷射气流形成朝上的推力，该推力可有效抵消部分或全部的背包重力，起到减轻负重的效果；喷气装置上安装有矢量喷嘴和矢量喷嘴方向调整器，矢量喷嘴方向调整器可调整矢量喷嘴相对喷气装置的摆动方向，可改变气流喷射的方向，使得包体无论处于何种状态，矢量喷嘴能够始终朝下喷射气流，实现了始终提供朝上的推力，并且可辅助调整人体的重心，可避免摔倒，具有更高的安全性能。

Description

喷气式运动背包

技术领域

本申请涉及穿戴设备，具体涉及一种喷气式运动背包。

背景技术

长距离徒步或登山过程中，都需要背上水等物品，背包的重量对于体质较弱的人群在比较陡峭的道路面前显得力不从心，增大了自身的危险，对团队活动带来负担。垂直爬升的过程实际是登山者还需克服自身重力，消耗很大。学生的书包也负重较大，越来越重的书包导致孩子驼背或厌学。

现有技术中具有喷气式背包，为背包减轻重量，但该喷气式的背包的喷气方向相对背包是固定的，虽然人在正常行走状态下能够提供朝上的推力，但如果人在上下坡等使得背包处于倾斜状态时，固定的喷头将倾斜喷射，并不能调整，将导致人体摔，故现有的喷气式背包在非平坦路上行走使用时非常危险。

发明内容

本申请提供一种可减轻负重及安全的喷气式运动背包。

一种实施例中提供一种喷气式运动背包，包括：

包体，包体具有收纳物品或运动包的收纳腔，包体上还设有用于穿戴的背带；

喷气系统，包括喷气装置、矢量喷嘴和矢量喷嘴方向调整器，喷气装置安装在包体上，用于喷射气流形成推力，矢量喷嘴可摆动的安装在喷气装置的出风口上，矢量喷嘴方向调整器安装在矢量喷嘴上，矢量喷嘴方向调整器的输出端与矢量喷嘴连接，用于调整矢量喷嘴的摆动方向，使得包体在不同状态下，矢量喷嘴始终提供朝上的推力。

进一步地，喷气装置包括喷头、叶轮和喷头电机，喷头安装在包体的侧面或/和底部，喷头具有进风口和出风口，进风口和出风口之间具有风道，出风口朝下设置，叶轮和喷头电机安装在喷头的风道内，喷头电机与叶轮连接，用于驱动叶轮旋转形成喷射气流；喷气系统还包括控制器和传感器，控制器和传感器安装在包体上，传感器用于检测包体的运动状态并生成相应的检测信号，控制器与传感器、喷头电机和矢量喷嘴方向调整器信号连接，用于根据检测信号控制喷头电机和矢量喷嘴方向调整器分别控制喷头的喷射和矢量喷嘴的摆动方向，以始终提供一个朝上的推力。

进一步地，传感器包括陀螺仪和加速度传感器，陀螺仪用于检测包体的旋转角速度并生成第一检测信号，加速度传感器用于检测包体的加速度并生成第二检测信号，控制器获取第一检测信号和第二检测信号，并根据第一检测信号控制矢量喷嘴的摆动方向，根据第二检测信号控制喷气装置的喷射功率。

进一步地，传感器还包括温湿传感器，温湿传感器用于检测人体体温及出汗量并生成第三检测信号，控制器获取第三检测信号，并根据第三检测信号控制喷气装置的启停。

进一步地，喷气系统还包括电源和操控开关，电源和操控开关安装在包体或背带上，电源和控制开关与控制器连接，控制开关用于启动和关闭喷气系统。

进一步地，包体上安装有电能补给系统，电能补给系统至少包括普通充电接口，燃料电池接口，太阳能电池充电板和风能充电板中的一种或多种，电能补给系统与电源连接，用于将电能输入到电源内，电源为可重复充放电的蓄电池。

进一步地，包体上安装有能量回收装置，包体包括框架和滑板，背带固定在滑板的一侧，框架可升降滑动的安装在滑板的另一侧，能量回收装置安装在框架上，能量回收装置的能力收集端与滑板连接，能量回收装置的能力输出端与电源连接，能量回收装置用于将框架相对滑板的升降机械能转化为电能，并将电能输出给电源。

进一步地，能量回收装置包括传动装置和发电机，传动装置包括第一连杆和第二连杆，第一连杆的一端与滑板铰接，另一端与第二连杆铰接，第二连杆的另一端与发电机铰接，发电机与电源连接。

进一步地，喷头的进风口处安装有进气滤网。

进一步地，包体上安装有主动降噪装置，主动降噪装置用于消除喷气系统产生的噪音。

依据上述实施例的喷气式运动背包，具有如下有效效果：

喷气装置可朝下喷射气流形成朝上的推力，该推力可有效抵消部分或全部的背包重力，起到减轻负重的效果；

喷气装置上安装有矢量喷嘴和矢量喷嘴方向调整器，矢量喷嘴方向调整器可调整矢量喷嘴相对喷气装置的摆动方向，可改变气流喷射的方向，使得包体无论处于何种状态，矢量喷嘴能够始终朝下喷射气流，实现了始终提供朝上的推力，并且可辅助调整人体的重心，可避免摔倒，具有更高的安全性能。

附图说明

图1为一种实施例中喷气式运动背包的立体图；

图2为一种实施例中喷气式运动背包的爆炸图；

图3为一种实施例中喷气式运动背包的后视图；

图4为一种实施例中喷头的结构示意图；

图5为一种实施例中控制部分的结构框图；

图6为一种实施例中能量回收装置的结构简图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

本实施例提供了一种喷气式运动背包，本喷气式运动背包可同朝下喷气的方式减轻负重，给登山客、徒步者、学生等人背包轻松的体验。

如图1所示，本实施例的喷气式运动背包主要包括包体10和喷气系统20，包体10包括框架11和背带12，框架11的上端具有一个有开口的收纳腔，下端具有封闭的容置腔，收纳腔用于放置物品或者运动包50，容置腔用于容置其他部件。背带12为双肩带，与现有技术中背包的背带一致，具有一定弹性和韧性。

如图2和图4所示，喷气系统20包括喷气装置、矢量喷嘴25和矢量喷嘴方向调整器26，喷气装置包括喷头21、叶轮22和喷头电机23，喷头21为一个管状结构，具有进风口和出风口，进风口和出风口之间具有风道，叶轮22和喷头电机23安装在喷头21的风道中，并且喷头电机23的输出轴与叶轮22连接，喷头电机23用于驱动叶轮22的旋转形成喷射气流。在其他实施例中，喷气装置也可连接压缩气体罐，通过喷射压缩气体形成推力。

本实施例中，喷头21的进风口处可安装进气滤网24，进气滤网24能够防止杂物进入风道的内部阻碍叶轮22和喷头电机23，提高了叶轮22和喷头电机23的使用寿命。

喷气装置具有四个，每个喷气装置都带有矢量喷嘴25和矢量喷嘴方向调整器26，其中两个对称安装在框架11的两侧，另外两个间隔开的安装在框架11的底部，所有喷气装置的出风口均朝下设置，从而喷气装置可朝下喷射气流形成朝上的推力，多个喷气装置的设计可提高朝上的总推力，也能够均匀给背包产生推力，可避免背包的侧翻。如图3所示，喷气装置安装在框架11底部时，其进风口设置在框架11的底部，该喷气装置形成L型的风道，从水平方向导入空气，再从竖直方向喷射气流。喷气装置也可仅安装在两侧或底部的位置。

如图4所示，喷头21的出气口安装有可摆动的矢量喷嘴25，矢量喷嘴25与喷头21可为球面副连接，从而矢量喷嘴25可相对喷头21形成万向摆动。在喷头21上还安装有矢量喷嘴方向调整器26，矢量喷嘴方向调整器26具有三个，均匀分布在喷头的圆周上，矢量喷嘴方向调整器26包括矢量电机261和钢绳262，矢量电机261安装在喷头21的外壁或内壁上，钢绳262的一端与矢量电机261连接，另一端与矢量喷嘴25连接，矢量电机261的正反转可实现拉伸钢绳262，钢绳262带动矢量喷嘴25的摆动，三个矢量喷嘴方向调整器26的拉伸和实现矢量喷嘴25相对喷头21的万向摆动。从而喷气系统20形成一个可改变喷射方向的矢量喷气系统，无论人体处于何种运动状态，可始终提供一个朝上的推力。矢量电机261也可用气缸等其他动力装置代替。

框架11下端的容置腔内安装有控制器31和传感器32，传感器32包括陀螺仪和加速度传感器。陀螺仪用于检测包体10的旋转角速度并生成第一检测信号，即陀螺仪用于检测包体10的运动方向，具体运用于检测上下坡状态。加速度传感器用于检测包体10的加速度并生成第二检测信号，即加速度传感器用于检测包体10的变速，具体运用于检测突然的重心不稳。控制器31获取第一检测信号和第二检测信号后，可判断出包体10(即人体)的运动状态，根据判断出的运动状态调整喷气系统喷气方向和喷气功率，例如判断出人体倾斜即将摔倒时，将调整矢量喷头朝倾斜方向加大功率喷射，给人体一个反推力，调整人体的重心，避免人体摔倒。

传感器32还包括温湿传感器，温湿传感器用于检测人体的湿温并生成第三检测信号，即用于检测人体的出汗情况，控制器31获取到第三检测信号后，可判断人体的出汗状态，若出汗严重超过预设值，则加大喷射功率，进一步减轻人体的负重，若出汗小于预设值，则判断停止运动，则较小喷射功率。

如图5所示，控制器31与传感器32、喷头电机23和矢量喷嘴方向调整器26信号连接，控制器31根据对获取的检测信号进行处理，并根据处理结果控制喷头电机23和矢量喷嘴方向调整器26的驱动，以调节多个喷头21的开闭和喷射功率，并且调整矢量喷嘴25的方向，以控制喷射的方向。例如在人体行走不稳定的情况，控制器31将检测人体的运动状态及时调整不同喷头21的喷射功率和喷射方向，以调整人体的平衡，安全性格更好。

框架11下端的容置腔内还安装有电源33，电源33可为电池或其他储能模块，在背带12上安装有控制开关34，电源33和控制开关34均与控制器31连接，电源33作为电源为整个装置供电，控制开关34用于控制喷头21喷气的启动和关闭。具体的，电池的能力密度为400wh/kg，电池重为2.5kg，该电池可驱动喷气系统20提供5-20公斤的推力，电池的续航能力为2小时左右。

在其他实施例中，电源33的型号及功率可根据具体情况选择，控制器31、传感器32、电源33和控制开关34的安装位置可根据需要设置在包体10上的任意位置。控制器31和传感器32可集成为一个模块。喷气系统20的数量和位置也可根据需要选择和设置。

一种实施例中，如图6所示，框架11的底部或侧面安装有电能补给系统35，电能补给系统35与电源33连接，电源33为可重复充放电的蓄电池，电能补给系统35包括但不限于：普通充电接口，燃料电池接口，太阳能电池充电板和风能充电板中的一种或多种，其中普通充电接口和燃料电池接口用于与外部电源连接，将外部电源的电能输入到电源33内，太阳能电池充电板和风能充电板安装在相对背带12的另一侧面上，太阳能电池充电板和风能充电板分别将太阳能和风能转化为电能，再输入到电源33内，形成对电源33的电能补给。当然电源33也可通过更换新旧电池实现电能的快速补给。

一种实施例中，框架11上安装有能量回收装置40，能量回收装置40可将机械能转化为电能。为了实现能量的回收，包体10还包括滑板13，背带12安装在滑板13的一侧，框架11通过导轨14可滑动的安装在滑板13的另一侧，框架11可相对滑板13滑动，但始终与滑板13连接在一起，两者可通过燕尾槽的方式可避免前后方向的脱出，再燕尾槽的两端增加限位块可防止框架11上下方向的脱出。

如图所示，能量回收装置40包括传动装置41和发电机42，传动装置41包括第一连杆411和第二连杆412，第一连杆411的一端与滑板13铰接，另一端与第二连杆412的一端连接，第二连杆412的另一端与发电机42的转轴铰接，从而滑板13相对框架11的直线滑动可转换为转动，并驱动发电机42发电，发电机42与电源33连接。当然第二连杆412也可为一个转轮，第一连杆411连接在转轮的边缘，转轮的中心通过转轴与发电机的转子连接。

能量回收装置40的传动装置41作为能力的收集端，收集机械能，发电机42作为能力的转换装置，将机械能转化为电能，并且发电机42作为能力的输出端，将电能输出给电源33，延长了电源33的续航能力，节约了能源。

一种实施例中，框架11上还安装有主动降噪装置，主动降噪装置具有降噪功能，主动降噪装置主要包括声音传感器和声音发生器，声音传感器和声音发生器分别有控制器31信号连接，声音传感器和声音发生器均安装在喷气系统20上，声音传感器用于采集喷气系统20中电机和喷气产生的噪声，并将噪声转为声音信号，声音信号转给控制器31，控制器31通过预设的算法根据采集的声音信号计算出于与该声音信号振幅相同，相位相反的降噪信号，并将降噪信号传给声音发生器，声音发生器将降噪信号转为声波，该声波可抵消喷气系统20产生的噪声，从而实现降噪的效果。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种喷气式运动背包，其特征在于，包括：

包体，所述包体具有收纳物品或运动包的收纳腔，所述包体上还设有用于穿戴的背带；

喷气系统，包括喷气装置、矢量喷嘴和矢量喷嘴方向调整器，所述喷气装置安装在所述包体上，用于喷射气流形成推力，所述矢量喷嘴可摆动的安装在所述喷气装置的出风口上，所述矢量喷嘴方向调整器安装在矢量喷嘴上，所述矢量喷嘴方向调整器的输出端与所述矢量喷嘴连接，用于调整矢量喷嘴的摆动方向，使得包体在不同状态下，矢量喷嘴始终提供朝上的推力。

2.如权利要求1所述的喷气式运动背包，其特征在于，所述喷气装置包括喷头、叶轮和喷头电机，所述喷头安装在所述包体的侧面或/和底部，所述喷头具有进风口和出风口，所述进风口和出风口之间具有风道，所述出风口朝下设置，所述叶轮和喷头电机安装在所述喷头的风道内，所述喷头电机与所述叶轮连接，用于驱动所述叶轮旋转形成喷射气流；所述喷气系统还包括控制器和传感器所述控制器和传感器安装在所述包体上，所述传感器用于检测包体的运动状态并生成相应的检测信号，所述控制器与所述传感器、喷头电机和矢量喷嘴方向调整器信号连接，用于根据所述检测信号控制喷头电机和矢量喷嘴方向调整器分别控制喷头的喷射和矢量喷嘴的摆动方向，以始终提供一个朝上的推力。

3.如权利要求2所述的喷气式运动背包，其特征在于，所述传感器包括陀螺仪和加速度传感器，所述陀螺仪用于检测包体的旋转角速度并生成第一检测信号，所述加速度传感器用于检测包体的加速度并生成第二检测信号，所述控制器获取第一检测信号和第二检测信号，并根据所述第一检测信号控制矢量喷嘴的摆动方向，根据所述第二检测信号控制喷气装置的喷射功率。

4.如权利要求3所述的喷气式运动背包，其特征在于，所述传感器还包括温湿传感器，所述温湿传感器用于检测人体体温及出汗量并生成第三检测信号，所述控制器获取所述第三检测信号，并根据所述第三检测信号控制喷气装置的启停。

5.如权利要求2所述的喷气式运动背包，其特征在于，所述喷气系统还包括电源和操控开关，所述电源和操控开关安装在包体或背带上，所述电源和控制开关与所述控制器连接，所述控制开关用于启动和关闭喷气系统。

6.如权利要求4所述的喷气式运动背包，其特征在于，所述包体上安装有电能补给系统，所述电能补给系统至少包括普通充电接口，燃料电池接口，太阳能电池充电板和风能充电板中的一种或多种，所述电能补给系统与电源连接，用于将电能输入到电源内，所述电源为可重复充放电的蓄电池。

7.如权利要求6所述的喷气式运动背包，其特征在于，所述包体上安装有能量回收装置，所述包体包括框架和滑板，所述背带固定在所述滑板的一侧，所述框架可升降滑动的安装在所述滑板的另一侧，所述能量回收装置安装在所述框架上，所述能量回收装置的能力收集端与所述滑板连接，所述能量回收装置的能力输出端与电源连接，所述能量回收装置用于将框架相对滑板的升降机械能转化为电能，并将电能输出给电源。

8.如权利要求7所述的喷气式运动背包，其特征在于，所述能量回收装置包括传动装置和发电机，所述传动装置包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的一端与滑板铰接，另一端与第二连杆铰接，所述第二连杆的另一端与发电机铰接，所述发电机与电源连接。

9.如权利要求1所述的喷气式运动背包，其特征在于，所述喷头的进风口处安装有进气滤网。

10.如权利要求1所述的喷气式运动背包，其特征在于，所述包体上安装有主动降噪装置，所述主动降噪装置用于消除喷气系统产生的噪音。