跌倒目前已成为导致我国老年人伤害死亡的首要因素[1]。据世界卫生报告,跌倒过程中最严重的是对髋骨的损伤,由于老年人骨质强度相对较低,所以髋骨的损伤是致残致死的重要因素。因此对老人髋骨防护研究具有非常重要的意义。针对跌倒防护问题,结合生物力学对跌倒机理进行研究。本文主要研究的跌倒形式为正向跌倒和侧向跌倒,通过简化建立人体多刚体跌倒模型,然后采用Kane方法分别对人体正向跌倒和侧向跌倒建立人体多刚体模型方程,最后结合Ali Erkan Engin实验确定的人体主要关节力矩与转角的关系,求解Kane方程,得出在跌倒过程中各个简化关节的角度及角速度的变化。根据Kane方程求解结果计算出当人体跌倒时,髋骨处所受到的理论冲击应力为2.439MPa。本文设计一种主被动混合方式的跌倒缓冲方案,即充气气囊和橡胶缓冲的广义弹簧,其以腰带方式系于人体腰部两侧,缓冲广义弹簧由超弹性橡胶模型与基于CV法的充气气囊数学模型组成,为分析所设计的广义弹簧缓冲效率,将建立的单体人体模型与髋骨处模型分别进行在有无缓冲隔振情况下的有限元跌倒碰撞仿真,获取经过充气气囊和橡胶复合缓冲后的压力以及速度变化响应,通过对缓冲仿真结果进行分析,评估复合系统的缓冲能力。结果表明:单体人体跌倒模型,经过气囊橡胶缓冲其最大碰撞冲击应力值为1.611MPa,缓冲效率达到35.13%。髋骨处模型,经过气囊橡胶缓冲其最大碰撞冲击应力值为1.549MPa,缓冲效率达到40.22%。由此在人体跌倒过程中橡胶和气囊混合能够有效减缓跌倒碰撞冲击,可以有效减轻老人因跌倒所受的伤害。另外就跌倒检测控制问题,设计了一种模块化跌倒检测控制系统,系统由STM32F103ZET6作为主控芯片,同时集成了MPU6050加速度与陀螺仪传感器模块、NEO-6MGPS定位模块、SIM800C通讯报警模块以及蜂鸣器、指示灯等辅助元器件。本文并分别从硬件系统、软件程序、功能实现与实验验证四个方面进行设计,通过分析结果表明:所设计的跌倒检测控制系统跌倒判定准确率达94.5%,验证了跌倒检测控制系统的可靠性与有效性。