1.1 设计的目的

人们生活水平不断提高,消费观念得到更新,我们可选择的休闲活动逐渐丰富,对健康也越发的重视。在这种大趋势之下,户外运动慢慢开始走进人们的生活。而在户外运动时,人们时常会长时间无法获得稳定的电能,各种问题也将随之而来。人们进行户外运动的环境为城市户外及野外，常在这些环境活动的受众群体主要有商务人士、户外运动爱好者、教学群体、旅游群体等处于旅行过程中的受众。常使用的且需要用到各种小型电子设备有手机、照相机、摄影机、掌上电脑、笔记本电脑等。

例如商务人士经常遇到在户外使用电子通讯、电脑等设备进行商业事宜交流的情况。根据调研，这类人群常有在联系生意的过程中手机、电脑、掌上电脑等设备没电的紧急情况，对于便携式的充供电产品存在较大的需求。教学群体需求情况主要集中在城市中学及大学的学生及教师。随着各地教学改革的推进，多媒体、机房等现代教学手段的应用，掌上电脑、笔记本电脑、教学扩音器、投影仪等各种电子设备逐渐走向课堂。但是教师在使用设备过程中常会遇到个别教室找不到充电电源，或是采取户外教学时，设备没电但却无处充电的问题。处于旅行过程中的受众，常使用的电子设备有照相机、摄影机、手机、掌上电脑、笔记本电脑等，这些设备中以手机、照相机、及摄像机的耗电速度最快，平均 1 ～ 2 天就得充电 1 次，在使用过程中亦常遇到设备需临时充电的情况。因此无法获得稳定的电力支持会限制户外活动人们出行的稳定性,阻碍户外活动拓展的广度;同时在对人身安全上而言,也许无法获得第一时间的救助。设计出一款能够有效的在户外运动过程中提供一定量稳定能源补充的设备是十分有必要的。

背包是户外运动的必需品，一方面作为人们户外出行时随身物品的盛容器，另一方面也可以作为适时充供电的背负式产品。众所周知，人体具有充沛的能量，通过机械装置可以将这些能量转变为电能存储起来。但现在日常见到的户外人体发电装置如手摇电筒，有很多的缺陷，使用者要专注于发电，且发电过程不连续。户外运动能量收集设备需要能够在较长时间内都持续发电，并最好在日常行走中实现。本选题的目的在于设计一种无外框架、无需重负载、对人体行走姿态影响较小、装置简洁、体积小、质量轻、利用人体在行走过程中背包与后背之间的相对晃动位移来收集能量的发电背包。实现把人体行走过程中的运动馈能转化为持续稳定的电能，供便携式电子设备使用。同时在背包的设计过程中，利用背包与人体之间产生的相位差原理，实现浮式减压功能。利用人机工程学、人体工效学等原理，合理的分配背负重力，减轻局部压力，降低背包对人体肩部产生的冲击载荷和疲劳损伤。

1.2 设计的意义

随着移动互联网时代带来的便携式智能设备性能的愈发强大，手机、照相机、平板电脑，笔记本电脑等数码电子产品已经成为我们户外出行必不可少的随身携带之物。这些电子产品，如今虽然达到了非常小巧的程度，但是在电池方面却没有太大突破。在户外出行时,人们时常会长时间无法获得稳定的电能,各种问题也将随之而来。可能会影响到人们的信息交流、商务办公、娱乐体验等。因此移动电源已经成为我们日常出行中不可或缺的工具。传统的便携式移动电源电能的容量和转化效率有限，重量方面迟迟没有达到更加轻巧化的突破。目前已有的太阳能充电背包受环境因素影响较大，在用户群体的针对性、自身通用性与保养清洗等方面还有欠缺。背包，作为大多数人们户外出行必备的装备之一，如何完善它的功能和舒适性以适应当今这个智能化时代让用户得到更好的体验？该选题的意义在于：设计一种具有持续发电和减压功能的背包，以增强户外运动者便携电子设备的续电能力，提高户外出行过程中的舒适性、便捷性。探索人体在运动过程中产生的馈能和供便携电子设备使用的稳定电能之间的转化机制和实现途径；调研总结户外出行群体的用户需求和用户体验流程；研究背包的功能趋势和智能化发展方向；通过对人体工程学和背负系统舒适性的研究实现背包背负重量的科学负重，从而合理的分配重力，有效减轻人体肩部等局部压力，缓解肌肉疲劳受损。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容