老年人易跌倒預警智能鞋、基於仿生的新概念載人登月著陸器、可以用腦電波控制肢體動作的“腦-機”康復機器人……11月1日，南京航空航天大學第八屆“天宮杯”研究生創新實驗競賽舉行，60餘項年度最新的該校研究生創新作品角逐總額逾10萬的獎金。

智能鞋讓老人成為“不倒翁”

老人獨自在家或者外出摔倒怎麼辦？這款名為“基於LSTM的步態識別老年人易跌倒預警智能鞋”的創新發明可以幫到你。“我們在鞋墊中內置監測足底8個點位的壓力傳感器，以及慣性陀螺儀。一旦鞋墊發生傾斜等狀況，數據就會實時通過芯片將數據傳輸到配套的App上，併發出警報、發送摔跤地點定位，讓老人的子女、家人可以及時瞭解到老人摔倒的情況，從而立刻採取救護措施。”項目組成員、該校航天學院2019級碩士生張浩然說。

據介紹，項目團隊以無線微控制器為硬件核心，設計了一種小型步態數據採集系統，實現了對足底壓力和足部運動加速度、角速度的採集。“這款鞋是專門為老年人設計的，有了這樣的一雙鞋，子女不用再擔心老人在家中摔倒。我們還設計了預警功能，如果老人行走在比較顛簸、易摔倒的路段，App也會發出跌倒前的預警。”張浩然說。

微型飛行器變身“昆蟲間諜”

現場展示的一個酷似昆蟲形狀的飛行器吸引了許多人的目光，項目組成員、該校航空學院的李人澍介紹，傳統撲翼飛行器大多采用仿鳥式飛行，只能實現巡航飛行而不能實現定點懸停。項目組針對撲翼飛行器在需要定點懸停的特殊應用場景，研究了昆蟲升力的產生原理、操控方式，設計出了這款仿生可懸停撲翼飛行器。

“微型飛行器與常規飛行器相比，具有體積小、隱蔽性好、質量輕、成本低、操作簡單等特點，因此無論是在軍事領域還是在民用領域，微型飛行器都有十分誘人的應用前景。”李人澍介紹，飛行器採用了高校的開合升力機制，相較於其他單撲翼飛行器來說，飛行效率更高，飛行時間更長，飛行器懸停狀態也更穩定。

“腦機交互”讓傷殘病人站起來

腦機交互一直頻繁出現在科幻電影中，該技術用腦電分析儀與視覺系統構建一個平臺，以不同場景帶來的不同情緒和腦電波的對應變化關係建立一個數據庫，從而分析各種情緒對應的腦電波特徵，然後逆向將這些腦電波設置為特定指令，並教給機器來識別，實現用意念控制機器。在現場，記者看到了一款可以用腦電波控制肢體動作的“腦-機”康復機器人。

“我們開發了一套完整的採集和處理腦電信號的算法，對採集到的信號建立數據庫以進行離線訓練。這款康復機器人可以對採集到的腦電信號濾除各種噪音和其他干擾，從中提取到有效的信號特徵，轉化為機器人的控制信號，從而幫助傷殘病人基於自己的主動意圖進行康復訓練。”項目組成員、該校機電學院碩士生陳喜對記者說。

據悉，南航第八屆“天宮杯”研究生創新實驗競賽共有63支創新隊伍參賽，參賽項目涵蓋航空航天、自動化控制、信息通信、材料化工、藝術創作等多個領域，湧現了眾多充滿想象力和極具創新性的創新作品。經過一年時間的精心培育，本次競賽中4個培育項目的相關成果在前期已獲得了第五屆研究生未來飛行器創新大賽一等獎等省部級嘉獎。