2、基于体域传感器网络的马术治疗分析与评估

    马术治疗（Hippotherapy），又称治疗性骑马（Therapeutic Horse Riding），近年来有诸多研究报道了该疗法对脑瘫患者的康复有显著疗效。美国马术治疗协会将马术治疗定义为：以马作为一种治疗工具使用，在马术治疗师的指导下，利用马的规律性运动模式及人马互动的所有活动，针对各种功能障碍和神经肌肉疾患患者的躯体、心理、认知、社会化及行为障碍进行治疗的一种康复治疗手段，它是为了实现最终的功能性康复目标所实施的全面整体康复训练项目中举足轻重的一部分。 马术治疗已用于治疗神经性疾病，诸如自闭症、脑性瘫痪、关节炎、多发性硬化症、颅脑损伤、中风、脊髓损伤、行为障碍等。然而，马术治疗不仅仅单纯地提高运动功能，还会影响心理、认知、社会、行为和交流能力，是一种全方位的治疗手段。但是，目前，由于数据获取相对困难，评估方法单一制约了其进一步的发展。

    本研究借助体感网技术，通过在骑手和马的关键部位布置惯性传感器，采集了马术运动过程中的运动信息，通过数据融合方法，进行运动学分析。同时通过对存在运动功能障碍的儿童病患在参与马术治疗前后的康复情况进行统计，验证马术治疗的有效性。

1、基于微惯性传感器的行人导航方法和系统

    基于MEMS技术的惯性传感器（Inertial Measurement Unit，IMU）具有体积小、质量轻、成本低等优点，成为穿戴式行人导航系统的理想选择。基于MEMS IMU的行人导航系统是在传统捷联式惯性导航系统的基础上，利用人体行走时足部运动的周期特性，通过零速校正算法，实现行人导航的误差校正。行人导航系统主要用于确定行人的实时方位、速度和位置，并记录行人的行走轨迹，实现行人定位和导航的功能。

    为了充分利用人体行走时的周期特性，IMU传感器固联于行人的足部，用于采集人体的行走数据。便携式上位机对采集到的行走数据进行存储和处理，并可将行人的相关位置信息传输给现场或远程的监控中心，以使监控中心能够监测行人的位置变化情况。IMU传感器与上位机之间可以通过有线和无线的通信方式进行数据传输。

2、三维步态分析系统

    人的步行过程包含大量的人体运动学信息。步态分析在很多领域例如运动康复医学、双足机器人控制和步态识别领域都有很重要的意义。传统的步态测量借助秒表和米尺使用目测方法以及足印法得到步态的信息，人为因素造成的误差非常大。为了更精确地测量人行走过程中的步长、步速、步频和步行时相划分，本研究使用惯性测量单元并结合无线传感器网络（ZigBee）设计实现了三维步态分析系统。该系统直接测量人在步行过程中下肢的加速度和角速度变化，通过无线网络传送到上位机。在上位机软件中，通过数字滤波、阈值检测、传感器数据融合得到被测者的三维步态参数，最后将结果存储在数据库并显示在上位机界面。

无线智能救援头盔系统

    无线智能救援头盔系统由头盔终端、中继以及现场救援指挥中心监控系统三部分组成。其中头盔终端以ARM11为主板搭载了音视频采集、GPS、毒害气体传感器、无线网卡等设备，在主板中运行Linux系统和OLSR路由协议。该智能救援头盔在基础网络设施损坏的情况下，通过Ad Hoc无线自组网将救灾现场信息实时传递到后方指挥中心，同时通过RTP流媒体传输协议，提供所有头盔终端之间，头盔终端与救援指挥中心主机之间的实时语音通信。智能救援头盔系统解放了救援队员的双手，同时不受通信基站的限制，增加了救援的效率。

仿生蛇形机器人

    与传统的轮式和腿式机器人相比，仿生蛇形机器人具有重心低、稳定性好等优点，移动时身体与地面接触产生的压力均匀且比较小，有望代替或部分代替操作人员在灾难后易塌陷的危险环境中执行搜索和救援工作。仿生蛇形机器人的主要研究工作包括三部分：蛇形机器人样机的机械结构设计、步态模型的分析和运动规划的控制实现。

    实验室设计的蛇形机器人样机由10个2自由度的模块化关节单元链接而成，利用垂直分布在旋转环上的锥齿轮组使得关节部分可以实现俯仰方向和偏航方向的对称摆动。为了便于安装电路器件以及减轻蛇身的重量，连杆单位部分设计了四个分布均匀的孔洞。在每一个连杆单元的圆周加入了被动轮来模仿蛇的腹鳞，以满足蛇体运动时横纵方向上摩擦系数不同的特性，这有利于蜿蜒步态的实现。