非侵入式可穿戴虚拟传感系统三维步态检测与防摔策略研究

研究一种基于非侵入式虚拟传感器的可穿戴系统，对于人体下肢三维步态与运动姿势检测和步行防摔预测都具有重要的科学意义和实际价值。本项目旨在研究一种双传感器三维差分运算方法和一种关节内部非侵入式的三维虚拟传感器应用方法，并基于此理论，研究一套采用虚拟传感器的、无积分误差、测量精度高、应用传感器数量和种类少、操作简单、算法适于单片机系统运算、并且可实时获得人体下肢三维运动学与力学参数的传感器应用方法，从而推进现有的传感器应用技术，在关节三维解剖学坐标系下，动态评估与分析三维人体运动学与动力学参数，开发适合人体穿戴使用的可穿戴传感器测量与分析系统。本项目不仅为传感器的应用提出新的方法，也为人体生物医学信号检测、传感与建模技术向三维可应用阶段的发展起到推动作用，对评估人体下肢运动康复状况和防摔预测都有着及其重要的意义。

在老龄化问题日益加剧的社会背景下，本项目研究了一种双传感器三维差分运算方法，基于可穿戴传感系统对人体肢段定位进行动态评估；研究了一种基于非侵入式虚拟传感检测方式分析下肢关节运动学的新方法。开发了一套采用非解剖植入式的，无积分误差、测量精度高、应用传感器数量和种类少、并且操作简单的可穿戴式传感检测与分析系统，实时获得人体下肢三维运动学与力学参数，在关节三维解剖学坐标系下，动态评估与分析三维人体运动，从而推进现有传感器应用技术在人体检测方面的发展。还研究了下肢康复训练系统机械结构的设计与优化，给出适合下肢康复运动训练的机械结构，并基于下肢动力学检测分析，研究了站起康复训练机器人的控制方法。 本项目不仅为传感器在人体穿戴式应用方面提出新方法，也为人体生物医学信号检测、传感与建模技术向三维可应用阶段的发展起到推动作用，对人体下肢运动状况的检测评估与康复训练具有重要意义。