周君涛，何永，蒋潇蓉，郁家耀，薛滨

(南京理工大学 机械工程学院，江苏 南京 210094)

0 引言

在战场上，士兵的主要目标是生存和作战，而负重能力的大小是决定士兵能否顺利实现这一目标的重要因素之一。士兵通常需要在负重的前提下，完成各种高难度的动作。

在进行一个时间较长、强度较高的行走时，士兵往往需要承载较大载荷。根据调查研究发现，士兵在负重20kg的前提下，行军20min后，吸氧量增加了33%，此时士兵的体能开始逐渐下降。当负重比较大时，执行某些高难度的军事任务会对士兵的身体造成伤害，降低军队作战能力。KNAPIK J J等[1]发现士兵在负重作业时，小腿及脚踝处易受伤，因此会降低移动能力和操作武器能力，削弱部队的作战能力，增加战斗伤亡的风险[2]。JENNINGS B M等[3]在调查研究中发现，在持续作战情况下，有80%的士兵由于负重过大，从而导致骨骼肌损伤，甚至无法正常行走。

为解决上述问题，本文设计了一款多功能携行装置，主要通过轮毂电机驱动，使用减震弹簧来实现携行具的稳定行驶，达到减轻人体负重的效果，并针对单兵携行装置运载炮弹行驶过程中的动力响应问题进行了建模分析研究。

1 携行装置的结构设计

单兵携行装置主要有两种设计方案：第一种是通过人机工程学方法对携行方式进行改进与创新，使得负载在人体上的受力分布更加合理，王义斌等[4]设计了用于实现负荷行走功能的下肢助力机械外骨骼；第二种是通过开发附加携带装置，用于携带重型的负载。……