老年人易跌倒预警智能鞋、基于仿生的新概念载人登月着陆器、可以用脑电波控制肢体动作的“脑-机”康复机器人……11月1日，南京航空航天大学第八届“天宫杯”研究生创新实验竞赛举行，60余项年度最新的该校研究生创新作品角逐总额逾10万的奖金。
智能鞋让老人成为“不倒翁”
老人独自在家或者外出摔倒怎么办？这款名为“基于LSTM的步态识别老年人易跌倒预警智能鞋”的创新发明可以帮到你。“我们在鞋垫中内置监测足底8个点位的压力传感器，以及惯性陀螺仪。一旦鞋垫发生倾斜等状况，数据就会实时通过芯片将数据传输到配套的App上，并发出警报、发送摔跤地点定位，让老人的子女、家人可以及时了解到老人摔倒的情况，从而立刻采取救护措施。”项目组成员、该校航天学院2019级硕士生张浩然说。
据介绍，项目团队以无线微控制器为硬件核心，设计了一种小型步态数据采集系统，实现了对足底压力和足部运动加速度、角速度的采集。“这款鞋是专门为老年人设计的，有了这样的一双鞋，子女不用再担心老人在家中摔倒。我们还设计了预警功能，如果老人行走在比较颠簸、易摔倒的路段，App也会发出跌倒前的预警。”张浩然说。
微型飞行器变身“昆虫间谍”
现场展示的一个酷似昆虫形状的飞行器吸引了许多人的目光，项目组成员、该校航空学院的李人澍介绍，传统扑翼飞行器大多采用仿鸟式飞行，只能实现巡航飞行而不能实现定点悬停。项目组针对扑翼飞行器在需要定点悬停的特殊应用场景，研究了昆虫升力的产生原理、操控方式，设计出了这款仿生可悬停扑翼飞行器。
“微型飞行器与常规飞行器相比，具有体积小、隐蔽性好、质量轻、成本低、操作简单等特点，因此无论是在军事领域还是在民用领域，微型飞行器都有十分诱人的应用前景。”李人澍介绍，飞行器采用了高校的开合升力机制，相较于其他单扑翼飞行器来说，飞行效率更高，飞行时间更长，飞行器悬停状态也更稳定。
“脑机交互”让伤残病人站起来
脑机交互一直频繁出现在科幻电影中，该技术用脑电分析仪与视觉系统构建一个平台，以不同场景带来的不同情绪和脑电波的对应变化关系建立一个数据库，从而分析各种情绪对应的脑电波特征，然后逆向将这些脑电波设置为特定指令，并教给机器来识别，实现用意念控制机器。在现场，记者看到了一款可以用脑电波控制肢体动作的“脑-机”康复机器人。
“我们开发了一套完整的采集和处理脑电信号的算法，对采集到的信号建立数据库以进行离线训练。这款康复机器人可以对采集到的脑电信号滤除各种噪音和其他干扰，从中提取到有效的信号特征，转化为机器人的控制信号，从而帮助伤残病人基于自己的主动意图进行康复训练。”项目组成员、该校机电学院硕士生陈喜对记者说。
据悉，南航第八届“天宫杯”研究生创新实验竞赛共有63支创新队伍参赛，参赛项目涵盖航空航天、自动化控制、信息通信、材料化工、艺术创作等多个领域，涌现了众多充满想象力和极具创新性的创新作品。经过一年时间的精心培育，本次竞赛中4个培育项目的相关成果在前期已获得了第五届研究生未来飞行器创新大赛一等奖等省部级嘉奖。（作者：何佳芮 编辑：谢长美）