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摘要人体平衡功能在人体众多生理机能中起着举足轻重的作用，具备良好的平衡能力是正常生活的基本条件。平衡能力训练是康复工程重要研究领域，交互系统在训练过程中对平衡能力的提升至关重要。本文制定了一种康复训练和人机交互策略，并基于足底力与姿态信息研制了一种可提供多维反馈的平衡能力训练交互系统。<br>　　首先，制定了平衡能力康复训练和人机交互策略。分析了人体骨骼结构、人体足部结构及其生物力学原理，表明人体足弓存在三向传递力特性，由此将人体足部划分为足跟区、脚掌内侧区和脚掌外侧区三个分区。讨论了人体站立平衡调节机制和主要的平衡能力评定方法，确定双腿站立、单腿站立、高抬腿站立及“叶问蹲”作为交互系统中的训练动作，并完成动作数据采集。进而制定了本文的平衡能力康复训练策略，并以虚实结合交互范式为主，结合交互控制信号、心理学因素以及游戏化康复理论制定了康复训练系统的人机交互策略。<br>　　其次，研制了基于足底力与姿态信息的平衡能力康复训练与测量系统。对足底力测量装置的机械结构开展了设计、加工和装配。选取并布置了24个压力传感器采集足底力信号，并对其进行了标定。对姿态数据采集装置开展了主要器件选型，确定了基于四元数的三阶近似姿态更新方法。<br>　　再次，设计开发了平衡能力康复训练交互软件。针对静态平衡能力、主动性平衡能力和反应性平衡能力的训练要求对应设计了严肃游戏、丛林漫步游戏和太空遨游游戏。以人体大腿部姿态信息和足底力信息为交互控制信号，设计了虚拟场景、虚拟对象运动控制、传感器数据实时曲线图等视觉反馈，以及背景音乐、语音引导、语音纠错等听觉反馈。提出了一种基于粒子群算法优化支持向量机的跌倒检测方法，识别准确率可达到97.5%。制定了本文的训练结果评价规则，选取压力中心轨迹运动平均速度和压力中心轨迹面积两个参数作为交互系统平衡能力评估指标。<br>　　最后，完成了交互系统的实验研究。开展了交互训练时长探究试验，据试验结果制定了4级康复训练目标。进行了多项功能验证实验，包括压力传感器和姿态传感器测试、人体下肢动作识别测试、跌倒检测报警测试、训练结果评价与平衡评估功能测试以及交互软件系统的性能测试。结果表明，交互系统的传感器信号输入稳定，交互手段多样，交互逻辑合理，能够基本满足平衡能力康复训练的人机交互需求。