1无可替代的工具
交通运输实现了不同目的地之间人员、物资的转移，在现代社会发展中起到了不可替代的作用。随着科技的不断发展，铁路、飞机、轮船等运输方式不断提高运输的效率。但是，人工运输始终以其独特的适应能力延续了上千年。
古今中外，人工运输的实现方式有多种形式：头、手、背、脚。印度、孟加拉国和非洲草原上的女性用头运送水、粮食等物资；用手搬运这种方式只适合距离短、负载轻的场合；用背运输在崎岖的山路、拥挤的菜市场用途广泛，但运量有限；用脚运输会改变人体正常行走的姿态，增加能量的消耗。
图1（原创图片，侵权必究）
扁担运输最早可以追溯到公元前年的古埃及，中国最早出现在汉代（公元前年-公元年）。直到现在，扁担在东亚国家中（中国、越南）仍然是一种普遍的人工运输方式。国内外研究学者对扁担运输的研究层出不穷，研究的重点集中在扁担的材料、行走的步态等是如何提高扁担负重的效率。扁担作为一种工具，可以轻松的协助搬运人体重量1/3的重物，而不过多的消耗额外的能量。
图2（原创图片，侵权必究）
2延续千年的秘密
在年，发表在Nature上的一篇文章提出一种弹性背包的概念，该弹性背包的作用原理与扁担的工作原理相似，即通过使用具有弹性、阻尼特性的元件连接人体与重物，将原有的固接设定为弹性连接，实现垂直方向上人体与重物的运动解耦，此种设计完美的使人将扁担穿在了身上。弹性背包的运动可视作受迫振动，其运动过程可由状态空间方程描述，仿真的结果如下图中所示。
图3（原创）
3穿在身上的智能扁担
我们团队前期自研了一款弹性背包，对于规整地面上的恒定速度行走而言，弹性背包确实是可以减少能量的消耗和对人肩部的冲击。但相同的设备在崎岖路或者变速运动等场景使用时，弹性背包的振动变的毫无规律，甚至使人体难以维持负重行走时的平衡。
熟练的扁担工在使用扁担之前会实现感受一下扁担在特定负载下的柔软程度，再决定是否更换更硬或更软的扁担，而扁担对不同地形的适应性完全取决于扁担工的自我调节能力。现有的弹性背包研究中，弹性绳材料的选择等效于软硬程度不用的扁担的选择，一旦确定，弹性背包所适用的负载重量、振动频率、振动幅度随之确定。
图4（原创）
我们团队研究人员以提高弹性背包的自适应能力为目标，引入可调空气阻尼器，实现弹性背包振动过程中的阻尼可调，依据人体对不同地形、不同速度在步态、姿态上的反应，控制调节空气阻尼器阻尼，提高弹性背包对不同地形、不同使用者、不同速度的适应能力。
扁担，这个延续千年的古老工具，时至今日依然发挥着智慧的光芒。劳动人民的智慧可能悄无声息，但其中蕴含的无穷原理值得每一个科研人员深入研究。
参考文献
[1]BinZhangetal.PilotStudyofaHoverBackpackwithTunableAirDamperforDecouplingLoadandHuman[C].IEEE/ASMEInternationalConferenceonAdvancedIntelligentMechatronics,Boston,USA,July6-10,.
[2]TongLietal.Understandingthemechanicsandbalancecontrolofthecarryingpolethroughmodelingandsimulation[J].PLOSONE.June7,.
[3]LawrenceC.Romeetal.Rubberbandsreducethecostofcarryingloads[J].Nature,.
