CN110269379A - 一种基于摩擦生电的能量收集与减负背包 - Google Patents

Abstract

本发明提出的一种基于摩擦生电的悬浮式能量收集与减负背包，属于箱包应用技术领域。包括背包本体、背包背带、背包上板和背包底板；在背包上板和背包底板之间设有减重缓冲单元、层式联动摩擦起电单元和一对滑杆固定单元；通过一对滑杆固定单元使得背包上板和底板之间产生沿滑杆方向的相对滑动；减重缓冲单元通过背包上板将作用力传递给层式联动摩擦起电单元，驱动其内的各动子之间彼此联动，将生物机械能转化为电能存储，且利用减重缓冲单元可实现人们运动时显著降低背负重物的绝对振幅，以达到减负减震节省体力效果。本发明背包结构紧凑、功能多样、调节便易、安全可靠，能有效减负缓震同时进行能量收集。

Description

一种基于摩擦生电的能量收集与减负背包

技术领域

本发明涉及箱包应用技术领域，具体为一种基于摩擦生电的能量收集与减负背包。

背景技术

背包，在日常生活中给人们带来便利的同时，也释放人手的自由，因其便利性和实用性的特点，背包得到了广泛的使用。然而，普通背包都有一个共性的问题，就是其所背负的重物会随着人行走、奔跑等重心上下起伏的运动而一起上下浮动，这样重物的上下浮动必然会导致无用功的产生，消耗人体能量，甚至当重物达到一定重量时，会严重影响人体的运动。因此，探索一种用于人体重心上下起伏运动时对背包与人体运动解耦，打破背包与人体运动的相位同步性的背包装置，就可以实现减少或消除人体对背负重物所作的无用功，达到省力、减震、提高人体效能的目的。

同时，人体运动是以脂肪燃烧产生热能的形式对外释放能量，这部分能量叫作生物质能，如果能够探索一种能量转化装置，用于将生物质能转化为可用的能量如电能等，积少成多，对未来能量来源的探寻研究有着重要意义。另外，基于摩擦生电和静电感应效应式的机械能向电能转换技术研究正在兴起，该技术能够将行走、奔跑等的部分生物机械能转化为电能，存储以进行能量收集，这种无源式能量收集与存储技术对于未来便携式可穿戴设备开发、长时间负重旅行、野外军事生存训练与作战等都有广阔的技术需求与应用前景。

基于上述应用需求，已有的一种基于弹簧结构的悬浮式能量收集背包，如国际公开专利WO2004082427(A2)，包括背包框架、竖直杆、弹簧、齿轮、齿条、电机、衬套等。该装置能够使得在行走或奔跑时，背包负载在弹簧弹力作用下相对于背包框架作相对运动，减小其相对地面的绝对运动，同时由齿轮齿条机构将部分背包负载相对于背包框架的相对运动传递给发电电机，促使其正反向旋转，进行机械能向电能转换以进行能量收集。该背包的不足之处在于：弹簧式减负机构能够减重缓冲，但是其采用四个弹簧，上面三个弹簧、下面一个弹簧的形式，使得下弹簧的弹力不平稳且上部中间弹簧与左右弹簧容易形成过定位，影响背负重物的平衡；同时，用以带动电机的铁质齿轮齿条与电机必然会显著增加背包框架的重量。

已有的一种基于调整背包状态的减负背包，如中国发明专利CN109567370A，包括书包本体、滑带结构、抻带结构、转动结构、升降结构、伸缩结构等。该书包通过书包内的储物结构在书本等重物作用下带动升降结构致使底部波浪式折叠杆伸缩机构展开，使得纵向储物空间变大；由抻带结构拉紧带动伸缩结构收缩，减小横向储物空间宽度，使得书包本体和背包背带紧贴于肩部和背部，减少坠重感，实现减负省力。该背包的不足之处在于：该书包采用调节书包内纵向和横向储物空间的大小，由抻带结构和伸缩结构实现背包紧贴于肩部和背部，结构复杂，完全由伸缩结构实现扩容与收紧，调节范围有限，且背负过程中负载上下浮动时，使得伸缩结构循环受力，安全性与稳定性不足，减负省力程度不足。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于摩擦生电的能量收集与减负背包。该背包采用分离式装配形式，背包本体和背负结构能够分离携带，主要功能由功能实现模块组合完成，可以实现背负重物的减重缓震，使得背负更轻，提高人体效能；同时能够在行走、奔跑等人体重心上下起伏运动中，将部分生物机械能转换为电能进行能量收集与存储等，该背包结构紧凑、功能多样、调节便易、安全可靠，能有效减负缓震同时进行能量收集。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于摩擦生电的悬浮式能量收集与减负背包，主要包括背包本体、背包背带、与所述背包本体可拆卸连接的背包上板和与所述背包背带固定连接的背包底板，其特征在于，在所述背包上板和背包底板之间设有关于所述背包底板左右对称的减重缓冲单元、层式联动摩擦起电单元以及一对滑杆固定单元；

所述减重缓冲单元，包括由左导杆、右导杆、上横梁和下横梁固连而成的框架，以及上弹簧组和下弹簧组；所述左导杆和右导杆分别套设有与所述背包上板固定连接的上滑台和下滑台，各滑台可沿相应导杆方向上、下滑动；所述上弹簧组、下弹簧组各含有两根对称布置的弹簧，各弹簧一端分别系于相应横梁，各弹簧另一端分别系于所述背包上板；

一对所述滑杆固定单元对称分布于所述背包底板的左右两侧，各滑杆固定单元均分别包括固定于所述背包底板一侧的固定基台和分别通过缓冲弹簧安装于该固定基台的两个导杆固定座，且两导杆固定座位于相应的上、下滑台之间，两导杆固定座套设在相应导杆上，且与该导杆的相对位置保持不变；通过所述滑杆固定单元与减重缓冲单元的配合实现背包上板与背包底板之间运动的解耦；

所述层式联动摩擦起电单元，包括沿所述背包上板至背包底板方向依次层叠并交错设置的多个定子和动子，各动子两侧的定子上均设有电极片和摩擦层，在所述背包上板和靠近其一侧的定子之间设有一传动梁板；各定子均通过长螺柱和套设于该长螺柱上的压缩弹簧与所述背包底板固接，各动子均与所述传动梁板固接并随该传动梁板上下移动，该传动梁板与所述背包上板铰接；所述减重缓冲单元通过背包上板将作用力传递给层式联动摩擦起电单元，驱动该层式联动摩擦起电单元内的各动子之间彼此联动。

进一步地，各所述导杆固定座均分别包括固定于基台销轴的中部基片和对称固定于该中部基片两侧的卡瓣；各基台销轴上分别套设所述缓冲弹簧后安装于所述固定基台，两侧卡瓣的一端与所述中部基片固接，两侧卡瓣的另一端围合形成供相应导杆穿过且固定该导杆的固定部。

进一步地，所述层式联动摩擦起电单元中，各定子均包括一个基板，各基板的四角均设有供所述长螺柱穿过的通孔，位于最外侧的基板内侧设有所述电极片和完全覆盖该电极片的所述摩擦层，位于中部的基板两侧设有所述电极片和完全覆盖相应电极片的所述摩擦层；各动子两侧均间隔设有多个凸起结构，各凸起结构上分别粘附有所述摩擦层，且动子与定子间相对的两摩擦层的得失电子能力不同，各动子随所述传动梁板上下移动过程中相对的两摩擦层相互接触并摩擦。

进一步地，各所述电极片均分别由涂覆于相应基板上的栅格式不相连的两组电极组成，所有同侧相对的各组电极分别并联或串联汇总电流，同侧电极汇总的电流再分别作为电源输出端的正负端，对外接输出电路供能。

进一步地，各动子左右两侧分别设有一个动子连接块，分别通过长螺栓将位于同侧的动子连接块和所述传动梁板一端固接；所述传动梁板的中部通过销孔座与所述背包上板中部固接的销孔凸台相配合实现传动梁板与背包上板的铰接。

本发明所具有的功能和优势体现在：

该背包的背包本体与背包上板采用绳带系紧的可分离式方式连接，不仅限应用于背包领域，其他采用背负形式的应用也可采用该结构形式；背包结构能够实现在减重缓冲单元作用下减负缓震，具体为利用顶端和底端弹簧组和固定导杆组合使得背负重物在行走或奔跑等人体重心上下起伏的运动中能够与人体运动解耦，减少无用功，使得背负省力，缓释肩部压力；同时在联动摩擦起电单元作用下，基于摩擦起电和静电感应效应，实现将人体生物机械能转化为电能，进行能量收集与存储；背包整体结构紧凑、功能多样、调节便易、安全可靠，能有效减负缓震同时进行能量收集。

附图说明

图1为本发明设计的摩擦生电式的能量收集与减负背包整体结构示意图；

图2为图1所示实施例的部分结构爆炸示意图；

图3为本实施例中减重缓冲单元左视面结构示意图；

图4为本实施例中减重缓冲单元正视面结构示意图；

图5为本实施例中减重缓冲单元的等轴侧结构示意图；

图6为本实施例中导杆固定单元固定于底板的左侧结构示意图；

图7为本实施例中导杆固定单元固定于底板的等轴侧结构示意图；

图8为本实施例中导杆固定单元结构爆炸示意图；

图9为本实施例中导杆固定单元和层式联动摩擦起电单元固定于背包底板的正视结构示意图；

图10为本实施例中导杆固定单元和层式联动摩擦起电单元固定于背包底板的等轴侧结构示意图；

图11为本实施例中联动摩擦起电单元的正视面爆炸结构示意图；

图12为本实施例中联动摩擦起电单元的等轴侧爆炸结构示意图；

图13为本实施例中栅格式不相连电极片的整体结构示意图；

图14为本实施例中栅格式不相连电极片的左侧面结构示意图；

图15为本实施例中栅格式不相连电极片的A-A剖面结构示意图；

在图1至图15中：

1.背包本体 2.背包背带 3.减重缓冲单元 4.层式联动摩擦起电单元 5.背包底板 6.左右导杆 7.上滑台 8.背包上板 9.下滑台 10.下横梁 11.下弹簧组 12.销孔凸台13.上弹簧组 14.弹簧固定座 15.带孔凸台 16.上横梁 17.开口销针 18.底板固定座 19.固定基台 20.导杆固定座 201.中部基片 202.卡瓣 203.基台销轴 21.缓冲弹簧 22.顶部基板 23.动子连接块 24.销孔座 25.传动梁板 26.压缩弹簧 27.长螺栓 28.橡胶块 29.顶动子 301.电极片 302.电极片 31.中部基板 32.长螺柱 33.底部基板 34.底动子 351.摩擦层 352.摩擦层 401.摩擦层 402.摩擦层 50.导杆固定单元 3011.电极 3012.电极

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-15，本发明提供一种技术方案：

本发明提出的一种基于摩擦生电的能量收集与减负背包，主要包括背包本体1、背包背带2、与所述背包本体1可拆卸连接的背包上板8(本实施例中将背包本体1通过绳带系紧在背包上板8，也可根据使用者需求更换不同容量或样式的背包本体1)、与所述背包背带2固定连接的背包底板5，以及安装于所述背包上板8和背包底板5之间的功能实现模块；所述背包本体1用以盛装物品，所述背包背带2优选为双肩带形式。通常情况下，背包本体1、背包背带2和功能实现模块组成一体联合使用。

所述功能实现模块包括关于背包底板5左右对称设置的减重缓冲单元3、层式联动摩擦起电单元4以及一对导杆固定单元50；其中：

所述减重缓冲单元3，参见图3～5，包括由左导杆、右导杆6、上横梁16和下横梁10围合而成的矩形框架(该框架的几何中心与背包上板8的几何中心重合)，以及用于减震省力的上弹簧组13和下弹簧组11；左导杆、右导杆6的两端均开有销孔且通过配套的开口销针17与上横梁16、下横梁10固定，左导杆和右导杆6均分别套设有固定于背包上板8左右两端的上滑台7和下滑台9，各滑台可沿相应导杆方向上、下滑动；上、下弹簧组各含有两根对称布置的弹簧，各弹簧的一端分别系于固定在相应横梁上的弹簧固定座14(上弹簧的顶端系于上横梁16上的弹簧固定座，下弹簧的底端系于下横梁10上的弹簧固定座，各弹簧固定座14分别通过螺钉与相应横梁固定)，各弹簧的另一端分别系于与背板上板8(焊接)的带孔凸台15；所述背包上板8焊接有销孔凸台12且可通过上下滑台7和9在左右导杆6上沿导杆方向上下滑动；

一对所述导杆固定单元50对称分布于所述背包底板5的左右两侧，参见图6～8，各导杆固定单元50均分别包括1个通过螺栓固定于背包底板5一侧(左侧或右侧)的固定基台19和分别通过缓冲弹簧21安装于该固定基台19的两个导杆固定座20，且两导杆固定座20位于相应的上、下滑台之间，两导杆固定座20套设在相应导杆6上，且与该导杆的相对位置保持不变。优选地，两个导杆固定座20结构相同，均分别包括通过螺钉固定于基台销轴203的中部基片201和对称固定于该中部基片两侧的卡瓣202；各基台销轴203上分别套设所述缓冲弹簧21后通过螺栓旋紧安装于固定基台19，两侧卡瓣202的一端与中部基片201固接，两侧卡瓣202的另一端围合形成供相应导杆6穿过且固定该导杆的固定部，两侧的卡瓣202通过螺栓旋紧方式来实现相应导杆6的固定。通过所述导杆固定单元50使得所述左右导杆6相对背包底板5固定不变，进而使得所述上、下弹簧组13和11一端固定不变，另一端可随着背包上板8沿导杆6方向作上下移动，最终配合减重缓冲单元3实现背包上板8与背包底板5之间运动的解耦；

所述层式联动摩擦起电单元4，参见图9～12，包括沿所述背包上板8至背包底板5方向依次层叠并交错设置的多个定子和动子，各动子两侧的定子上均设有电极片和摩擦层，在背包上板8和靠近其一侧的定子之间设有一传动梁板25。各定子均通过长螺柱32和套设于该长螺柱32上的压缩弹簧26与背包底板5固接。各动子左右两侧分别设有一个动子连接块23，分别通过长螺栓27将位于同侧的动子连接块23和传动梁板25一端固接，实现所有动子随传动梁板25的上下同步移动，传动梁板25的中部通过销孔座24与背包上板8中部焊接的销孔凸台12相配合实现传动梁板25与背包上板8的铰接。减重缓冲单元3通过背包上板8将作用力传递给层式联动摩擦起电单元4，驱动该层式联动摩擦起电单元4内的各动子之间彼此联动。本实施例中，层式联动摩擦起电单元4含有三个定子和两个动子(即顶动子29和底动子34)，各定子均包括一个基板，各基板的四角均设有供长螺柱32穿过的通孔，各长螺柱32分别套设压缩弹簧26，并与固定于背包底板5上的底板固定座18固定连接，位于最外侧的顶部基板22、底部基板33内侧分别贴设电极片301、电极片302和完全覆盖相应电极片301、302的摩擦层401、402，位于中部的基板31(中部基板的个数可根据发电量需求设置1～3个，理论上，中部基板越多，获得的电能则越多，但相应的会增加本背包的整体重量，本实施例设有1个中部基板)两侧分别贴设电极片301、302和完全覆盖相应电极片301、302的摩擦层401、402；各动子两侧均间隔设有多个凸起结构，各凸起结构上分别粘附有摩擦层，且动子与定子间相对的两摩擦层的得失电子能力不同，各动子随传动梁板25上下移动过程中相对的两摩擦层相互接触并摩擦；需要说明的是：单个动子两侧摩擦层的得失电子能力相同或不同，本实施例中，单个动子两侧摩擦层的得失电子能力相同，如附图标记351、352所示；单个动子同侧摩擦层的得失电子能力相同，且该侧摩擦层与其相对的定子上的摩擦层的得失电子能力不同，以保证动子在随传动梁板25运动过程中，动子与定子上的摩擦层相互接触并摩擦产生电子(相对设置的摩擦层401和351可选取《纳米摩擦发电机》(王中林等著，科学出版社，2017年3月出版)第9页、表1.1中所列举的材料，优选摩擦电序列差异较大的两种材料分别作为摩擦层401和351，如可选用乙基纤维素-聚二甲基硅氧烷，尼龙-聚四氟乙烯，乙基纤维素-聚酰亚胺等等；本实施例中，摩擦层401采用尼龙薄膜，摩擦层351采用聚氯乙烯薄膜，两者的位置可调换；相对设置的摩擦层402和352参照上述原则选取)。各电极片(以电极片301为例)均分别由涂覆于相应基板上的栅格式不相连的电极3011、3012组成，参见图13～15，各基板采用绝缘材料(如亚克力板或PCB板)制成，各电极片的电极材料相同，优选铜电极，且两电极3011和电极3012均与相应的摩擦层401贴合。所有(电极片)同侧相对的电极分别并联(并联时同侧电极直接对外输出)或串联(串联时同侧电极首尾连接再对外输出)汇总电流，同侧电极汇总的电流再分别作为电源输出端的正负端，对外接输出电路供能。进一步地，长螺栓27与靠近背包上板8设置的动子连接块23之间设有橡胶块28，通过调整长螺栓27的旋紧程度来改变动子与所有电极片的压紧程度，进而提高电能输出效率。

本实施例的工作原理，叙述如下：

当背包被使用时，将双肩伸入两侧背包背带2，背包本体1内装入重物。如果重物过重需要更换刚度更大的下弹簧组11和上弹簧组13，以足够撑起重物。随后，当人背着背包进行行走或奔跑等人体重心上下起伏的运动时，左右导杆6固定不动，背包本体1在下弹簧组11和上弹簧组13作用下会随着背包上板8一起通过上下滑台7和9沿左右导杆6的方向作上下起伏运动，能够使得背包本体1与人体运动解耦，即可以实现背包本体1相对背包底板5作相对运动，其相对地面的绝对运动很小或没有。具体为，当人在向前迈步时，由双直立支撑状态变为双交叉支撑状态，人体重心会随着迈步的同时瞬间下降，人体重心先于背包相对地面降低。又由于背包本体1通过背包上板8与下弹簧组11和上弹簧组13相连，下弹簧组11和上弹簧组13的另一端分别系于固定于上横梁16和下横梁10的弹簧固定座14，这样下弹簧组11和上弹簧组13的一端固定一端自由。此时，上弹簧13被拉伸的距离会变小，弹簧长度变小，而下弹簧组11会被压缩的距离也会变小，弹簧长度变长，上弹簧组13变小的距离与下弹簧组11变长的距离之和来完全或部分抵消背包本体下行的绝对位移，因此最终反映在背包本体1上为，其相对于地面的绝对下行位移很小或为零，而人体重心上移的过程与上述描述相反，但结论相同，因此，当人体进行行走或奔跑等重心上下浮动的运动时，背包本体1与背包底板5相对运动，背包本体1相对地面呈现为“悬浮静止”或“微小浮动”状态，人体没有或很小对背包负载作无用功，达到背负省力，减负缓震，缓释肩部压力的目标。

同时，人体进行行走或奔跑等重心上下浮动的运动时，背包本体1与背包底板5的相对运动，会通过连接于背包上板1上销孔凸台12的销孔座24和与销孔座24连接的传动梁板25传递给联动摩擦起电单元4以作为机械能的能量输入。具体为，背包上板1通过上下滑台7和9在左右导杆6上沿导杆6方向作上下往复运动，由于背包上板1上销孔凸台12与螺钉连接于传动梁板25上的销孔座24相连，而传动梁板25通过长螺栓27和动子连接块23与顶动子29和底动子34固连，故可实现背包上板8与顶动子29和底动子34联动同步。顶动子29的凸起结构和底动子34的凸起结构上都粘附有聚氯乙烯薄膜，聚氯乙烯薄膜易得电子，摩擦时呈现负电状态，通过长螺柱32和套设于长螺柱32上的压缩弹簧26固连于底板固定座18的顶部基板22的下侧面、中间基板31的双侧面和底部基板33的上侧面分别安装有电极片301和电极片302，且电极片301和电极片302上分别完全贴附有一层尼龙薄膜，尼龙薄膜易失电子，摩擦时呈现正电状态。通过长螺柱32的螺栓旋紧程度来调节顶部基板22、中间基板31与底部基板33之间的距离，实现与顶动子29和底动子34的压紧或松开，以调节电能的输出功率。当背包本体1与背包底板5相互滑动时，与背包本体1相连的背包上板8会通过销孔座24、传动梁板25和连接有长螺栓27的动子连接块23来带动顶动子29与底动子34一起上下同步联动，进而实现粘附于顶动子29和底动子34上总共为四层的聚氯乙烯薄膜在粘附于电极片上总共为四层的尼龙薄膜上相对滑动摩擦，得失电子能力不同的聚氯乙烯薄膜和尼龙薄膜相互摩擦产生正负电子，并随着摩擦的持续进行，电子持续产生并最终达到饱和，聚氯乙烯薄膜上带负电，尼龙薄膜带正电，于是两种薄膜之间形成电场，随着薄膜间相互滑动，其间的电场也在跟着变化，于是在电极片的栅格式(常见的电极片布设形式包括矩形栅格式和盘状栅格式，本发明中采用矩形栅格式，使得矩形栅格式长度方向与背包本体1与背包底板5相对位移方向一致，且能够保证动子凸起结构同时与同一电极相接触摩擦以提高输出特性)不相连铜电极3011和铜电极3012的两电极之间静电感应出变化的电动势，当将两个电极通过外接负载的形式相连后，两电极之间就会产生电流，于是可以实现给电容器充电以存储电能进行能量收集与转化。因此，通过层叠式联动摩擦起电单元4能够将人体行走或奔跑等运动的部分生物机械能转化为电能，实现能量的收集与存储。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“上下”、“左右”“一侧”、“双侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“固连”、“固接”、“粘附”、“涂覆”、“贴设”、“焊接”、“旋紧”等术语应做广义理解，例如，可以是固连连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连等，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种基于摩擦生电的悬浮式能量收集与减负背包，主要包括背包本体、背包背带、与所述背包本体可拆卸连接的背包上板和与所述背包背带固定连接的背包底板，其特征在于，在所述背包上板和背包底板之间设有关于所述背包底板左右对称的减重缓冲单元、层式联动摩擦起电单元以及一对滑杆固定单元；

所述减重缓冲单元，包括由左导杆、右导杆、上横梁和下横梁固连而成的框架，以及上弹簧组和下弹簧组；所述左导杆和右导杆分别套设有与所述背包上板固定连接的上滑台和下滑台，各滑台可沿相应导杆方向上、下滑动；所述上弹簧组、下弹簧组各含有两根对称布置的弹簧，各弹簧一端分别系于相应横梁，各弹簧另一端分别系于所述背包上板；

一对所述滑杆固定单元对称分布于所述背包底板的左右两侧，各滑杆固定单元均分别包括固定于所述背包底板一侧的固定基台和分别通过缓冲弹簧安装于该固定基台的两个导杆固定座，且两导杆固定座位于相应的上、下滑台之间，两导杆固定座套设在相应导杆上，且与该导杆的相对位置保持不变；通过所述滑杆固定单元与减重缓冲单元的配合实现背包上板与背包底板之间运动的解耦；

所述层式联动摩擦起电单元，包括沿所述背包上板至背包底板方向依次层叠并交错设置的多个定子和动子，各动子两侧的定子上均设有电极片和摩擦层，在所述背包上板和靠近其一侧的定子之间设有一传动梁板；各定子均通过长螺柱和套设于该长螺柱上的压缩弹簧与所述背包底板固接，各动子均与所述传动梁板固接并随该传动梁板上下移动，该传动梁板与所述背包上板铰接；所述减重缓冲单元通过背包上板将作用力传递给层式联动摩擦起电单元，驱动该层式联动摩擦起电单元内的各动子之间彼此联动。

2.根据权利要求1所述的悬浮式能量收集与减负背包，其特征在于，各所述导杆固定座均分别包括固定于基台销轴的中部基片和对称固定于该中部基片两侧的卡瓣；各基台销轴上分别套设所述缓冲弹簧后安装于所述固定基台，两侧卡瓣的一端与所述中部基片固接，两侧卡瓣的另一端围合形成供相应导杆穿过且固定该导杆的固定部。

3.根据权利要求1所述的悬浮式能量收集与减负背包，其特征在于，所述层式联动摩擦起电单元中，各定子均包括一个基板，各基板的四角均设有供所述长螺柱穿过的通孔，位于最外侧的基板内侧设有所述电极片和完全覆盖该电极片的所述摩擦层，位于中部的基板两侧设有所述电极片和完全覆盖相应电极片的所述摩擦层；各动子两侧均间隔设有多个凸起结构，各凸起结构上分别粘附有所述摩擦层，且动子与定子间相对的两摩擦层的得失电子能力不同，各动子随所述传动梁板上下移动过程中相对的两摩擦层相互接触并摩擦。

4.根据权利要求3所述的悬浮式能量收集与减负背包，其特征在于，各所述电极片均分别由涂覆于相应基板上的栅格式不相连的两组电极组成，所有同侧相对的各组电极分别并联或串联汇总电流，同侧电极汇总的电流再分别作为电源输出端的正负端，对外接输出电路供能。

5.根据权利要求4所述的悬浮式能量收集与减负背包，其特征在于，各所述电极片内的电极均为铜电极。

6.根据权利要求3所述的悬浮式能量收集与减负背包，其特征在于，各动子左右两侧分别设有一个动子连接块，分别通过长螺栓将位于同侧的动子连接块和所述传动梁板一端固接；所述传动梁板的中部通过销孔座与所述背包上板中部固接的销孔凸台相配合实现传动梁板与背包上板的铰接。

7.根据权利要求6所述的悬浮式能量收集与减负背包，其特征在于，所述长螺栓与靠近背包上板设置的动子连接块之间设有橡胶块，通过调整长螺栓的旋紧程度来改变动子与所有电极片的压紧程度。

8.根据权利要求3～7中任意一项所述的悬浮式能量收集与减负背包，其特征在于，位于中部的基板个数为1～3个。