Balo thông minh giúp giảm gánh nặng khi di chuyển

Nguyên mẫu balo mới sử dụng bộ giảm chấn điện từ để giúp người đeo mang vác nhẹ nhàng hơn.

Với những người thường xuyên mang balo nặng khi đi học, đi làm hay leo núi, cảm giác nặng nề và mệt mỏi là điều không thể tránh khỏi. Tuy nhiên, các nhà khoa học tại Trung Quốc vừa giới thiệu một nguyên mẫu balo có thể làm thay đổi trải nghiệm ấy: một chiếc balo có khả năng giảm thiểu đáng kể lực quán tính theo phương thẳng đứng - nguyên nhân khiến hành lý trong balo trở nên nặng hơn khi người dùng di chuyển.

Giảm cảm giác nặng nhờ triệt tiêu chuyển động lên xuống

Thông thường, khi bạn bước đi, hành lý bên trong balo sẽ di chuyển lên xuống, tạo thêm lực va chạm với phần đáy và thành balo, khiến người mang cảm thấy như đang mang trọng lượng nặng hơn thực tế. Dù không thể thay đổi cân nặng thật của đồ vật, việc giảm lực tác động khi di chuyển là chìa khóa để tạo cảm giác nhẹ hơn.

Tiến sĩ Yanhe Zhu - Phó Giám đốc Phòng thí nghiệm quốc gia về Robot và Hệ thống tại Đại học Kỹ thuật Harbin (Trung Quốc) - đã cùng các cộng sự phát triển một nguyên mẫu balo nhằm khắc phục hiện tượng này.

“Chiếc balo có thể triệt tiêu lực chuyển động theo phương thẳng đứng chính là giải pháp cho vấn đề đau đầu của những ai phải mang vác nặng mỗi ngày, từ dân công sở, người leo núi đến vận động viên chạy bộ,” ông Zhu chia sẻ. “Nếu một sản phẩm có thể giảm bớt gánh nặng đồng thời mang lại sự thoải mái và linh hoạt, chắc chắn sẽ rất được ưa chuộng.”

Thiết kế cơ chế treo mới không cần nhiều năng lượng

Trên thị trường đã có một số mẫu balo sử dụng động cơ để giảm chuyển động của hành lý bên trong, nhưng chúng tiêu tốn nhiều năng lượng. Trong khi đó, nhóm của ông Zhu phát triển một thiết kế gần như không tiêu tốn năng lượng, mang tên "balo giảm chấn gần như không độ cứng" (quasi-zero stiffness and controlled damping backpack).

Cơ chế hoạt động bên trong balo sử dụng hai hệ thống lực đối xứng, gồm lò xo và thanh xoay, để giữ cân bằng cho hành lý. Để ngăn va đập khi hành lý xô vào thành balo, một động cơ sẽ điều chỉnh thiết bị giảm chấn điện từ một cách linh hoạt. Khi hành lý bắt đầu dịch chuyển về phía thành balo, thiết bị giảm chấn sẽ điều tiết kịp thời để triệt tiêu chuyển động, tránh va đập và giúp hành lý gần như đứng yên so với mặt đất.

Điểm đặc biệt là năng lượng sinh ra từ cơ chế giảm chấn sẽ được tái sử dụng cho động cơ, nên hệ thống chỉ cần cung cấp điện cho bộ vi điều khiển - tiết kiệm năng lượng hơn rất nhiều so với các thiết kế hiện có.

Trí tuệ nhân tạo “học” cách thích nghi theo chuyển động người dùng

Không chỉ vậy, nhóm nghiên cứu còn tích hợp thuật toán học máy giúp balo "học" cách thích nghi và phản ứng thông minh với chuyển động của người dùng khi bước đi.

Trong các thí nghiệm, các tình nguyện viên được yêu cầu mang một balo thông thường và nguyên mẫu balo mới khi đi bộ trên máy chạy bộ với các tốc độ khác nhau. Kết quả được công bố vào ngày 14/11 trên tạp chí IEEE Robotics and Automation Letters cho thấy: balo mới giúp giảm tiêu hao năng lượng của người dùng hơn 11% so với balo thông thường.

Đáng chú ý, ở tốc độ đi nhanh, lực quán tính theo phương thẳng đứng bên trong balo mới giảm hơn 85% - tức hành lý gần như đứng yên trong lúc người dùng di chuyển. Ngoài ra, hệ thống cũng tự động điều chỉnh khi người dùng cúi người, giúp hành lý không va chạm vào phần cuối của hệ thống trượt bên trong.

Tiềm năng thương mại rộng mở

Ông Zhu cho biết nhóm nghiên cứu đang rất quan tâm đến việc thương mại hóa sản phẩm. “Bước tiếp theo, chúng tôi sẽ tích hợp thêm các thuật toán thông minh để balo có thể thích ứng với nhiều dạng chuyển động phức tạp hơn như nhảy,” ông cho biết. Nhóm cũng đang khám phá khả năng thu hồi năng lượng khi động cơ hoạt động ở chế độ phát điện, qua đó vừa điều chỉnh chuyển động hành lý, vừa tiết kiệm năng lượng.

Nếu thành công, đây có thể là một trong những cải tiến đáng giá nhất trong lĩnh vực thiết kế balo, mang lại sự nhẹ nhàng thực sự cho những đôi vai vốn luôn phải gánh vác nặng nề.

Theo IEEE Spectrum