人体躯干运动学研究有着重要的社会价值和经济价值。目前,可穿戴设备被广泛应用在这个领域,但此类研究对可穿戴设备的外观和功能有着特殊的需求。据此,本文主要介绍了一套针对监测人体躯干运动而设计的可穿戴传感系统的开发过程。首先根据人体运动学原理建立了人体躯干运动模型,规范了使用单个传感设备测量人体躯干摇摆角的实验方案;之后设计了可穿戴系统的硬件和软件系统,并提出了一种多传感器融合算法估算人体躯干摇摆角;最后设计实验对系统的实用性和算法的精度进行验证。通过建立人体躯干模型,研究并优化了传感器在人体的贴布方案,并借助光学运动捕捉系统对贴布方案进行测试。结果表明,站立时,单个传感器贴放在背侧T7至T8胸椎处可以得到躯干摇摆角的最佳估计值(误差为0.54度);行走时,最佳贴放位置为背侧T9至T10胸椎处(误差为1.02度)。测试结果为可穿戴传感系统的标定提供了依据。设计并完成了可穿戴传感系统的硬件模块和用户界面。设备的尺寸为22.5mm x 20.5mm x 14.9mm,采用硅橡胶封装,具有多传感器数据采集功能和无线传输功能,有效通信距离3米,连续工作时间大于一小时。用户界面包含实时接收、处理、储存和以图像的形式展示数据的功能。融合算法基于卡尔曼滤波器原理。设计运动学实验对算法精度进行验证。实验结果表明,算法在站立测试和行走测试中误差分别为1.33度和1.81度,小于2度的期望误差。本研究证明新的可穿戴传感系统已满足各项设计需求,可以应用到实际应用中,同时为人体运动学研究提供了更多可能性。