Студент ИТМО Максим Мягких разработал прототип «умного» рюкзака с функцией зарядки гаджетов. Устройство преобразует механическую энергию от движений во время ходьбы в электрическую. Дороги от дома на работу или обратно хватит, чтобы подзарядить телефон и сделать важный звонок или отправить СМС.
Снаружи корпуса расположен USB-разъем, к которому можно подключить мобильное устройство: телефон, часы или наушники. Конечно, на данном этапе не идет речи о полноценной зарядке устройств, однако прототип уже сможет подзарядить гаджет, когда необходимо срочно с кем-то связаться, — например, вызвать такси в позднее время или позвонить родным.
«Мы хотим предложить альтернативу пауэрбанку, потому что есть давняя проблема: его тоже нужно заряжать и необходимо проверять, взят ли он с собой. Наше устройство решает эти проблемы. Когда вы надеваете рюкзак, то не думаете, что внутри есть какой-то механизм, вы идете по своим делам. И ничего не нужно дополнительно заряжать», — подчеркивает автор проекта, студент факультета фотоники Университета ИТМО Максим Мягких.
В работе над проектом Максиму помогла команда из 7 школьников со всей России, отобранных для участия в проектной смене «Большие вызовы 2021» образовательного центра «Сириус». Подготовка чертежей, расчеты и сборка прототипа «умного» рюкзака заняли всего 25 дней.
«Принцип его работы основан на преобразовании механической энергии от колебательных движений во время ходьбы в электрическую. Внутри корпуса находится специальный элемент, названный нами “лифтом”, подвешенный на пружинах к верхней части рюкзака и способный перемещаться вверх и вниз при возникновении колебаний во время ходьбы. Механическую энергию этих колебаний мы преобразуем в электричество при помощи шаговых двигателей, которые выполняют в нашем устройстве функцию генераторов, — объясняет Максим Мягких. — Чем тяжелее "лифт", тем эффективнее работает "умный" рюкзак, поэтому в перспективе можно разместить пространство для полезного груза (личных вещей)».
Максим с командой изучили движения тела человека при ходьбе: каждый участник группы должен был пройтись с рюкзаком, в котором лежал телефон для измерения ускорения, которое испытывает аксессуар во время ходьбы с разной скоростью. Потом исследователи проанализировали получившиеся графики ускорения и рассчитали средний период шага для каждого стиля ходьбы. Для привычного темпа это порядка 2 Герц, то есть среднестатистический человек делает 2 шага в секунду. Эти данные помогли разработчикам рассчитать жесткость пружин, от которых и зависит период колебаний «лифта».
В будущем могут дорабатываться технические характеристики рюкзака и его внешний вид: материал, цвет, фактура корпуса. Первый прототип собран из фанеры. Отдельно может быть решен вопрос о внутреннем содержании рюкзака: автор отмечает, что после доработки в аксессуар можно будет положить привычные всем вещи для учебы или работы: бутылку с водой, канцелярские принадлежности, документы и т.д.
Аналогов у устройства в мире практически нет — производители либо предлагают громоздкие накладки на ногу, либо интегрируют элементы для зарядки в подошву обуви, что может быть не очень эффективно и ненадежно (обувь всегда сталкивается с агрессивной средой — влага, грязь). Также вмешательство в конструкцию обуви может навредить здоровью пользователя. Данная же система безопасна для потенциального потребителя — она не вредит осанке или моторике ходьбы. Также устройство не содержит элементов, которые будут подвергнуты сильным ударным нагрузкам, а следовательно, оно надежнее многих указанных аналогов.
Фото: Дмитрий Григорьев, ITMO.NEWS
Информация и фото предоставлены пресс-службой университета ИТМО
