具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

如附图1和附图2所示，一种悬浮减震发电背包，包括内层板7和外板6，内层板7通过肩带3组件穿戴在人体上肢，外板6与用于放置物品的中间连接件进行连接，内层板7和外板6之间通过减震发电机构进行竖向往复的滑动连接。

本发明的工作原理是：本方案的悬浮减震发电背包在使用时，通过肩带组件将该背包穿戴在人体上肢，而需要背负的重物则放置在与外板6连接的中间连接件处，当人体背上该背包行走时，人的重心会在竖向方向上往复移动，此时内层板7通过肩带3组件穿戴在人体上肢，可以近似认为内层板7跟随人体重心在竖向方向上共同往复移动，而外板6的运动趋势是由内层板7的运动经过减震发电机构的减震缓冲后得到的，也就是说人体的运动不会直接传递到放置有重物的外板6上，如当内层板7跟随人的重心向上移动时，此时位于内层板7与外板6竖向滑动路径上的减震发电机构一方面会将内层板7移动产生的部分冲击波进行吸收，从而使得经减震发电机构传递到外板6上的冲击波大大减小，使得外板6在该冲击波的作用下的向下移动幅度也大大减小，当内层板7跟随人的重心向下移动时，此时位于内层板7与外板6竖向滑动路径上的减震发电机构也会将内层板7移动产生的部分冲击波进行吸收，从而使得经减震发电机构传递到外板6上的冲击波也大大减小；另一方面，减震发电机构在人体运动过程中对内层板7和外板6相对竖向移动的能量进行吸收减震，吸收的能量还可以进一步经过该减震发电机构进行发电，实现将背包竖向运动的动力转换成电能的目的，而发出的电能可以外接用电设备进行照明或对电子设备进行充电，尤其适用于户外运动，行军作战或夜间行走等。

综上，本方案的背包在使用过程中，当人体运动时，人体仅仅是带动内层板7一起运动，放置重物的外板6与人体的运动进行了解耦，当人体在运动过程中重心向上或向下移动幅度较大时，经过减震发电机构的作用，使得放置有重物的外板6相对于地面的绝对运动始终很小甚至没有，从而减少了重物起伏造成的负重惯性冲击，达到省力和缓解肩部压力的作用；另一方面人体运动过程中背包竖向运动的能量被减震发电机构进一步吸收以用于发电，实现了能量的转换利用，由此，本方案能在运动过程中对背包相对人体肩部的运动进行减震，同时能够将背包竖向运动的动力转换成电能进行使用。

如附图3和附图4所示，在本实施例中，减震发电机构包括减震弹性件8、发电组件和滑轮系组件，减震弹性件8安装在内层板7和外板6的竖向滑动路径上，以使得内层板7和外板6相对竖向滑动时能够带动减震弹性件8伸长或缩短，滑轮系组件包括滑轮系和套设在滑轮系上的绳索19，绳索19还与发电组件连接，外板6相对内层板7竖向滑动时还能够带动滑轮系运动，以使得滑轮系上的绳索19运动并带动发电组件进行发电。具体的本方案减震弹性件8为弹簧。

这样，当人体背上该背包行走时，内层板7跟随人体的重心在竖向方向近似同步移动，使得内层板7与外板6之间产生相对的竖向滑动，此时位于内层板7和外板6竖向滑动路径上的减震弹性件8将通过伸长或缩短的方式对两者之间竖向滑动产生的冲击波进行吸收，从而使得最终传递到外板6上的冲击波大大减小，与放置有重物的储物袋1连接的外板6在整个运动过程中相对于地面的绝对运动幅度始终较小，由此就减小了重物起伏对人体肩部造成的冲击，大大缓解了人体肩部受到的压力。

另一方面，当内层板7和外板6之间产生相对滑动时，外板6还能够带动滑轮系进行运动，此时套设在滑轮系上的绳索19也会进行运动，而绳索19是与发电组件进行连接的，绳索19的运动可以进一步带动发电组件进行发电，由此实现将背包竖向运动的能量进一步吸收以用于发电，实现能量转换利用的目的。同时，采用滑轮系和绳索19将背包的竖向运动传递到发电组件的方式与传统的采用齿轮的结构方式相比，本方案滑轮系组件的结构形式的重量大大减小，线传动的方式也使得整个传动机构更加的简单轻便，从而使得整个背包的重量大大降低，使用舒适性大大提高。

在本实施例中，滑轮系包括定滑轮组和动滑轮组，定滑轮组转动连接在内层板7上，动滑轮组通过滑块13转动连接在外板6上，以使得外板6相对内层板7竖向滑动时能够通过滑块13带动动滑轮组同步移动。

这样，通过设置定滑轮组和动滑轮组，且定滑轮组转动连接在内层板7上，动滑轮组则转动连接在外板6上，当外板6相对内层板7竖向滑动时时，外板6能够带动动滑轮组同步移动，同时在使用时定滑轮组起到改变传动方向的效果，而动滑轮组则起到将外板6的竖向运动进行放大处理的效果，故动滑轮组和定滑轮组的结合使用，可以将外板6的竖向运动进行放大处理后并按特定的方向传递到发电组件处。

在本实施例中，定滑轮组包括第一定滑轮9，第一定滑轮9转动连接在内层板7上，动滑轮组包括第一动滑轮11，绳索19的一端固定在第一定滑轮9对应位置的内层板7上，绳索19的另一端依次跨越第一动滑轮11和第一定滑轮9后再与发电组件连接，以通过滑轮系组件将外板6的竖向运动进行放大处理后传递到发电组件处。

这样，通过设置第一定滑轮9和第一动滑轮11，并将绳索19依次跨越第一动滑轮11和第一定滑轮9后再与发电组件进行连接，这样可以实现将背包竖向运动的行程放大两倍后再通过绳索19传递到发电组件处，由此达到提高发电能量的目的。

在本实施例中，定滑轮组还包括第二定滑轮10，第一定滑轮9和第二定滑轮10大小相同且沿水平轴向方向分布，动滑轮组还包括第二动滑轮12，第一动滑轮11的尺寸小于第二动滑轮12的尺寸，且第一动滑轮11和第二动滑轮12沿水平竖向方向分布，绳索19的一端固定在第一定滑轮9对应位置的内层板7上，绳索19的另一端依次跨越第一动滑轮11、第一定滑轮9、第二动滑轮12和第二定滑轮10后再与发电组件连接，以通过滑轮系组件将外板6的竖向运动进行放大处理后传递到发电组件处。

这样，通过设置第二定滑轮10和第二动滑轮12，且第一定滑轮9和第二定滑轮10在轴向方向布置，第一动滑轮11和第二动滑轮12在竖向方向布置，然后将绳索19依次跨越第一动滑轮11、第一定滑轮9、第二动滑轮12和第二定滑轮10后再与发电组件进行连接，由此利用两个定滑轮实现方向的两次改变，两个动滑轮实现背包行程的四倍放大效果，由此实现进一步提高发电能量的目的。

在本实施例中，减震发电机构包括两组滑轮系组件，两组滑轮系组件在初始状态下对称设置在内层板7对角线的两端，以使得两组滑轮系组件在外板6竖向滑动时具有相反的运动方向。

这样，当背包的储物袋1中负有重物，人在行走时重心偏移背包会随着移动，当外板6相对内层板7向下移动时位于内层板7上方的滑轮系组件中的绳索19被向下拉伸，该拉伸的行程被上方的滑轮系放大处理后传递到发电组件；由于减震弹性件8在外板6向下时被拉伸，减震弹性件8给外板6弹力使得外板6向上移动，此时位于内层板7下方的绳索19被向上拉伸，该拉伸的行程被下方的滑轮系放大处理后传递到发电组件，在整个运动过程中，两组滑轮系组件中的绳索19形成一个闭合回路，在外板6竖向滑动时，一个滑轮系组件中的绳索19处于拉紧状态，另一个滑轮系组件中的绳索19则处于放松状态，两个绳索19共同作用在发电组件上。

如附图5，在本实施例中，发电组件包括曲柄连杆单元和发电单元，曲柄连杆单元包括曲柄15和连杆16，曲柄15转动连接在内层板7上，在曲柄15的周向上分别开设有第一凹槽151和第二凹槽152，两组滑轮系组件中的绳索19分别连接在第一凹槽151和第二凹槽152处，以使得两组滑轮系组件中的绳索19运动时能够分别带动曲柄15向不同的方向转动，连杆16的一端转动连接在曲柄15上，且连杆16与曲柄15的连接点偏离曲柄15的转动中心点，连杆16远离其连接曲柄15的一端与发电单元连接，以将曲柄15的旋转运动转换为直线运动后传递到发电单元，发电单元包括直线电机17，直线电机17固定连接在内层板7上，且直线电机的电机轴171与连杆16连接，以使得连杆16能够带动直线电机的电机轴171进行直线运动。

这样，当背包的储物袋1中负有重物，人在行走时重心偏移背包会随着移动，当外板6相对内层板7向下移动时，外板6通过滑块13带动内层板7上方的动滑轮组向下移动，动滑轮组向下移动的同时也使得该滑轮系组件中的绳索19被向下拉伸，该拉伸的行程被上方的滑轮系放大处理四倍后传递到曲柄15处，曲柄连杆单元上的阻力也将放大四倍后反馈到滑轮系组件的运动上，此时曲柄15在上方滑轮系组件中的绳索19的作用下逆时针旋转，曲柄15逆时针旋转的动力通过连杆16进一步带动直线电机的电机轴171做竖直向下的直线移动，此时直线电机17将发出电能；同时，由于减震弹性件8在外板6向下时被拉伸，减震弹性件8给外板6弹力使得外板6向上移动，外板6向上移动的同时也将通过滑块13带动内层板7下方的动滑轮组向上移动，动滑轮组向上移动的同时也使得该滑轮系组件中的绳索19被向上拉伸，该拉伸的行程被下方的滑轮系放大处理四倍后也将传递到曲柄15处，曲柄连杆单元上的阻力也将放大四倍后反馈到滑轮系组件的运动上，此时曲柄15在下方滑轮系组件中的绳索19的作用下顺时针旋转，曲柄15顺时针旋转的动力通过连杆16进一步带动直线电机的电机轴171做竖直向上的直线移动，此时直线电机17也将发出电能。

在整个运动过程中，两组滑轮系组件中的绳索19形成一个闭合回路，在外板6竖向滑动时，一个滑轮系组件中的绳索19处于拉紧状态，另一个滑轮系组件中的绳索19则处于放松状态，两个绳索19共同作用在曲柄15上以带动曲柄15转动。因此，本方案的外板6无论是向上或向下的运动均能够被对应位置的滑轮系组件进行行程放大后传递给曲柄15并带动曲柄15转动，曲柄15转动进一步通过连杆16带动直线电机的电机轴171竖向直线运动，由此进一步提高发电能力。

如附图6所示，在本实施例中，发电组件还包括充电单元，充电单元包括整流模块、一级稳压模块、电源模块、二级稳压模块和USB接口模块，整流模块的电能输入端与直线电机17的电能输出端连接，以将直线电机17发出的电能进行整流处理，一级稳压模块的电能输入端与整流模块的电能输出端连接，以将经过整流模块整流处理后的电能进行一级稳压处理，电源模块的电能输入端与一级稳压模块的电能输出端连接，以将经过一级稳压模块稳压处理后的电能用来对电源模块进行充电，二级稳压模块的电能输入端与电源模块的电能输出端连接，以将电源模块的电能进行二级稳压处理，USB接口模块与二级稳压模块的电能输出端连接，以将经过二级稳压模块稳压处理后的电能向外部充电和用电设备供电。具体的，整流模块、一级稳压模块、电源模块、二级稳压模块和USB接口模块内部电路均采用现有技术相应的电路即可，故在本发明中不再对上述模块的具体电路结构进行说明。

这样，由于人体运动过程的状态是不断发生变化的，故直线电机17发出的电能也是不稳定的，这部分电能需要使用前必须经过相关的整流稳压处理，本方案将直线电机17发出的电能先经整流模块进行整流处理，整流处理后的电能再进一步经一级稳压模块进行稳压处理，经过一级稳压处理后的电能可直接用于向电源模块充电，电源模块输出的电能进一步经二级稳压模块稳压处理后输出到USB接口模块，利用USB接口模块则可直接向外部的充电设备和用电设备进行供电，以此来满足人们户外活动、行军作战、夜间行走等对于电能需求的场合。

在本实施例中，在内层板7的轴向两侧对称设有两个减震弹性件8，在内层板7的轴向两侧还对称设有两个竖向设置的导轨14，导轨14上沿竖向方向滑动连接有两个滑块13，滑块13固定连接在外板6上，两组滑轮系组件中的动滑轮组分别固定连接在对应侧的导轨14上靠近该组定滑轮组的滑块13上，且减震弹性件8的固定端固定连接在对应位置的内层板7上，减震弹性件8的伸缩端固定连接在对应侧导轨14上靠近减震弹性件8的滑块13上。

这样，利用轴向设置的两个减震弹性件8可以提高减震效果，通过设置导轨14，利用导轨14对滑块13的移动进行导向，进而对动滑轮组的移动进行导向，同时，减震弹性件8的伸缩端固定连接在对应侧导轨14靠近减震弹性件8的滑块13上，可以利用减震弹性件8对外板6进行复位。

在本实施例中，肩带3组件采用帆布材料制成，肩带3组件包括肩带3、腰带4和背部连接件2，背包连接件用于与人体背部直接接触并与内层板7连接，肩带3上设有长度调节装置，腰带4上设有方便穿脱的卡扣5。

这样，肩带3组件采用帆布材料制成，且背包连接件用于与人体背部直接接触，可以提高整个背部穿戴的舒适性，同时肩带3上的长度调节装置和腰带4上的卡扣5可以满足不同人体的穿戴需求。

在本实施例中，内层板7采用高密度海绵板制成，且在内层板7上还开设有多个减重孔。在第一凹槽151和第二凹槽152处分别设有第一杆件和第二杆件，两组滑轮系组件中的绳索19分别连接在第一杆件和第二杆件上。在内层板7上用于安装第一定滑轮9的位置还设有一个羊角钉，绳索19与第一杆件或第二杆件连接的另一端固定连接在羊角钉上。在内层板7上还设有充电安装块18，充电单元设置在充电安装块18内。

在本实施例中，中间连接件为储物袋1，储物袋1连接在外板上；

或中间连接件为置物杆，置物杆向后伸出以用于直接放置重物；

或中间连接件为置物板，置物板通过合页与外板转动连接。

这样，当中间连接件采用储物袋1时，可以直接将重物放置在储物袋1内，储物袋1的形式可以满足多种类型重物的放置需求，尤其适合多种物品的放置需求，当中间连接件为置物杆或置物板时，适合单个大件重物的放置需求，同时置物板通过合页与外板转动连接还可以实现在不使用时将置物板进行折叠的目的。具体使用时，可以根据需要选择不同的中间连接件。在本具体实施例中，中间连接件采用储物袋1的结构形式。

本方案的悬浮减震发电背包完整的工作流程为：

本方案的悬浮减震发电背包在使用时，先将两侧的肩带3穿戴在人体肩部，然后通过肩带3上的长度调节装置将肩带3调整到适宜的长度，再利用腰带4上的卡扣5将腰带4穿戴在人体腰部位置，由此完成将背包穿戴在人体上肢的目的，然后再将重物放置在储物袋1内即可。

当人体背负该背包进行行走时，人的重心会在竖向方向上往复移动，此时内层板7通过肩带组件穿戴在人体上肢，可以近似认为内层板7跟随人体重心在竖向方向上共同往复移动，而外板6的运动趋势是由内层板的运动经过减震弹性件8的减震缓冲后得到的，即此时内层板7和外板6之间将产生相对的竖向滑动，如当外板6相对内层板7向下移动时，此时位于内层板7和外板6竖向滑动路径上的减震弹性件8将被压缩，同时外板6向下移动时还将通过滑块13带动动滑轮组同步向下移动，此时位于内层板7左上侧的滑轮系中的绳索被向下拉伸，且该绳索被拉伸的行程经过定滑轮组的四倍放大后传递到曲柄处，曲柄15在左上方滑轮系组件中的绳索的作用下逆时针旋转，曲柄15逆时针旋转的动力通过连杆进一步带动直线电机17的电机轴做竖直向下的直线移动，此时直线电机17将发出电能，直线电机17发出的电能再进一步经整流模块和一级稳压模块处理后对电源模块进行充电，同时电源模块输出的电能进一步经二级稳压模块稳压处理后输出到USB接口模块以直接用于对外部充电和用电设备进行供电；当外板6沿内层板7向下移动时，减震弹性件8在外板6的作用下被压缩，故此时减震弹性件8将给予外板6向上的作用力，当外板6沿内层板7向下移动到一定距离时，外板6在减震弹性件8的作用下将沿内层板7向上移动，外板6向上移动的同时也将通过滑块带动内层板7右下方的动滑轮组向上移动，该动滑轮组向上移动的同时也使得该滑轮系组件中的绳索被向上拉伸，该拉伸的行程被下方的定滑轮系放大处理四倍后也将传递到曲柄15处，此时曲柄15在下方滑轮系组件中的绳索的作用下顺时针旋转，曲柄顺时针旋转的动力通过连杆进一步带动直线电机17的电机轴做竖直向上的直线移动，此时直线电机17也将发出电能，直线电机17发出的电能再进一步经整流模块和一级稳压模块处理后对电源模块进行充电，同时电源模块输出的电能进一步经二级稳压模块稳压处理后输出到USB接口模块以直接用于对外部充电和用电设备进行供电，由此，本方案在人体运动的整个过程中，无论外板相对内层板是向上运动还是向下运动，外板的运动行程均能被放大后传递给曲柄，并通过曲柄进一步带动直线电机的电机轴进行运动发电，由此本方案不仅能在运动过程中对背包相对人体肩部的运动进行减震，同时能够将背包竖向运动的动力转换成电能进行使用。

本发明整体采用更轻质的材料，使得整个背包的重量减轻，能够减少人体运动过程中的负担。本发明采用了直线电机17进行发电，结构更简单。本发明采用滑轮系组件来放大行程及阻尼，把外板6上下移动的行程放大四倍到直线电机17上，并将曲柄连杆单元上的阻力放大四倍。本发明采用线传动的方式，使得整个传动机构更加简单轻便，整个背包的重量也大大减轻。本发明中曲柄连杆机构，通过绳索19的方式与滑轮系相连，将大行程的直线运动转化为小行程的往复运动，让背包的上下运动能完全传输给直线发电机，产生能量，从而提高发电能量。本发明通过在运动的过程中发电，减少了能量的损失。本发明的背包在步行时直线电机17每分钟可以实现60次的往复运动，发电稳定功率大于1W，步行时的发电效率为70%；跑步时直线电机17每分钟可以实现60次的往复运动，稳定功率大于2W，跑步时的发电效率为85%。本发明可适用于人们户外活动（如针对人们户外活动如骑行、春游时用电困难）、野外作业（如军人或者野外工作者在远离电网的地方需要用电处理任务）和日常生活（如在上班上学路上为智能设备充电）等多种场景下的使用，适用范围广。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。