分析心率變異性(HRV)信號的傳統方法是通過計算其線性參數,包括時域和頻域參數來評價自主神經功能。HRV信號的本質是非線性的,并具有非線性動力學特性。Poincaré圖是一種非線性圖形法,能夠揭示信號中隱藏的現象。本研究分別利用HRV的線性參數和Poincaré圖參數在文字輸入實驗中進行自主神經功能評價。結果表明Poincaré圖是評價HRV水平的一種簡單且有效的非線性圖形法。
運動神經系統通過神經振蕩活動傳遞運動控制信息，從而引起相應肌肉的同步性振蕩活動并反映運動響應信息，然后反饋至大腦皮層，使其能夠感知肢體的狀態。這種同步振蕩活動可反映皮層肌肉功能耦合的連接信息。其中，耦合的強弱由多種因素決定，包括肌肉收縮的力量、注意力、運動意圖等，因此分析不同因素影響下的腦肌電信號同步耦合的強弱對運動功能評價及控制方法等研究有重要意義。針對腦肌電信號同步耦合的分析方法，本文主要介紹與比較了線性方法中的相干性分析和格蘭杰因果分析，以及非線性方法中的互信息以及傳遞熵，總結了各方法在腦肌電信號同步耦合的應用研究，以便于相關領域的科研工作者更系統地了解目前腦肌電信號同步耦合分析方法的研究進展。
目前臨床上常采用量表方法評估腦卒中患者的上肢功能，但這種方法存在耗時長、評估結果一致性差、需康復醫師參與度高等問題。為克服量表方法的短板，結合傳感器和機器學習算法的上肢功能智能評估系統成為了近年來的研究熱點之一。本文首先對常用的臨床上肢功能評估方法做了分析總結，隨后對近年來智能評估系統的研究進行了綜述，重點對智能評估系統中數據采集和數據處理部分使用的技術及其優缺點進行了分析總結，最后對目前智能評估系統面臨的挑戰和未來的發展方向展開討論，以期為相關領域的研究學者提供有價值的參考信息。
目前國內肢體殘疾者數量逐年攀升,人口老齡化趨勢明顯,為了提高他們的生活質量,本系統采用用戶的語音信號作為控制信息源,設計了一套基于語音識別技術的無障礙居家環境系統,包括中央控制平臺、語音識別模塊、執行終端節點等部分。通過將聲音識別控制技術、無線信息傳輸技術、嵌入式移動計算技術相結合,將居家環境中的燈具、電子鎖、報警器、電視機等電器設備通過無線網絡節點互聯為一個系統。經過系統測試在居家環境中語音控制的成功率在84%以上。
為在結構上減小機械臂的體積, 同時還減小電機噪音、輻射等不良因素對上肢功能障礙患者的影響, 本文提出了上肢康復機器人的中央驅動式傳動結構。利用Denavit-Hartenberg (D-H)表示法對中央驅動式上肢康復機器人進行運動學建模, 得到了其正、逆運動學方程。使用SolidWorks三維建模軟件進行三維建模, 并讓其在預設康復軌跡下進行運動仿真實驗, 得到了各關節的角度-時間曲線及機械臂手柄的位置-時間曲線。實驗結果表明, 機械臂手柄能在設定的康復軌跡下運動, 驗證了中央驅動式結構設計的合理性。同時, 由機械臂手柄位置信息通過逆運動學方程計算得到的各關節的角度-時間曲線與從實驗中得到的曲線最大誤差不到3°, 驗證了所得運動學方程的有效性。
人體動作和路況的快速準確識別是實現智能假肢自主控制的基礎與前提。本文提出了一種基于假肢（下肢）慣導信號的高斯混合模型（GMM）和隱馬爾可夫模型（HMM）融合的人體動作和路況識別方法。首先，使用慣性傳感器采集膝關節處 x、y 和 z 軸方向上的加速度、角度和角速度信號，然后用時間窗截取信號段并用小波包變換消除信號的抖動噪聲；接著對預處理后的信號進行快速傅里葉變換，提取其系數作為特征值；隨后對特征進行主成分分析（PCA），去除冗余信息；最后采用高斯混合模型和隱馬爾可夫模型進行假肢動作和路況識別。試驗結果表明，本文方法對常規的動作（散步、跑步、騎行、上坡、下坡、上樓梯和下樓梯）的識別率分別達到 96.25%、92.5%、96.25%、91.25%、93.75%、88.75% 和 90%。同等試驗條件下，將本文方法與常規的支持向量機（SVM）識別方法進行比較，結果顯示本文方法的識別率明顯較高。本文研究結果或可為智能假肢的監測和控制提供新的思路和途徑。
智能膝關節對膝上截肢患者生理步態的實現具有重要的影響。通過分析正常人生理步態，設計新型液壓阻尼膝關節結構，提出站立相和擺動相的訓練方法。并利用下肢功能模擬與測評裝置，對設計膝關節進行模擬測試，確定假肢膝關節控制目標為擺動相最大彎曲角度介于 60～70°。在 0.8、1.2、1.8 m/s 三種行走速度下，所設計膝關節阻尼器閥門閉合度為 0% 時，擺動相最大彎曲角度分別為（86±2）°、（91±3）°、（97±3）°，閉合度發生變化時，最大擺動彎曲角度均可調整到 60～70° 之間，且所需閥門閉合度百分比分別為 25%、40%、70%，揭示了智能膝關節實現生理步態阻尼調整的規律。
提出并設計一種用于下肢智能假肢的步態仿真模擬與評測系統的軟硬件平臺，從而可通過機器測試代替人體穿戴測試，定量分析智能膝關節假肢的穿戴對稱性效果。通過全身三維步態與運動分析系統儀器采集成年人的關節角度和步幅等步態數據，提取模擬步態特征曲線，通過相應關節擬合步態曲線實驗，驗證測試平臺的可行性，然后將所研發智能膝關節假肢穿戴在假肢測評系統上，定量分析步態對稱效果。結果表明所研發智能膝關節不同速度下的步態對稱性無明顯差異，均可超過 88%，假肢步態仿真模擬與評測對下肢智能假肢的功能模擬和評測具有良好的效果。
傳統髖離斷假肢轉動中心常置于接受腔前下方而與健康側髖關節轉動中心位置不對稱，導致假肢運動與健康下肢運動對稱性差；且多數為被動關節，需要依靠截肢者代償提髖動作實現假肢運動，同樣的行走運動相比正常人需要多消耗 2～3 倍的能量。本文提出一種基于遠程運動中心（RCM）機構的動力髖離斷假肢（HDPs）。采用雙平行四邊形設計方法，以機構的最小尺寸為目標，利用遺傳算法進行尺寸優化，實現了假肢旋轉中心與健康側下肢旋轉中心相對稱；通過分析人體行走過程中髖關節力矩和角度關系曲線，控制系統鏡像健康側下肢運動參數，利用并聯驅動器系統為假肢提供助力。在建立的 SolidWorks、ADAMS 虛擬樣機聯合仿真平臺上進行髖離斷假肢的運動仿真并得到變化曲線，通過與健康下肢、傳統假肢量化對比，分析設計方案的科學性。結果顯示，本設計能夠實現預期的效果，設計方案具有可行性。
通過對青年人足底壓力中心線變化規律的研究,找到足底壓力中心線與步態穩定性、平衡性之間的關聯性。本文分析了基于足印幀技術的足底壓力分布幾何中心和壓力中心的測試原理和計算方法,并推導了二者在和兩個方向的計算公式。同時我們利用該測試原理采集了131名青年人正常速度行走時的足底壓力,并重點分析了其中14人的足底壓力中心線和幾何中心線,為建立青年人正常行走步態的時間、空間和力學參數等數據庫提供了參考數據,得到了行走時測試對象足底的幾何中心線和壓力中心線變化規律,分析認為正常人行走時幾何中心線和壓力中心線間存在差異。壓力中心軌跡揭示足運動穩定性,足底壓力中心線的長度變化和橫向變化可用于各類人群的足底壓力研究、臨床足疾診斷與和手術效果評判。