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对猎豹的奔跑机构的骨骼肌肉系统的运动学模型及运动学特性进行了研究。基于已有数据,对猎豹的前后肢建立了机构模型,对其奔跑的运动过程进行仿真,计算并描述其趾端运动轨迹;结合骨骼肌肉的位置参数与已构建的运动学模型，对猎豹的骨肌坐标系统进行建模，对肌肉肌群的长度变化进行计算；进行骨肌坐标系统的运动仿真，并利用肌肉力计算模型，求解了猎豹前后肢各关节的力矩变化。基于已有解剖学数据对哺乳动物的高速运动特性从仿生学角度进行了分析，为高速奔跑机构仿生机理的实现提供了切实的数据支持，对猎豹高速奔跑的运动学特性进行了充分研究。
针对当前机械腿关节和动物腿关节之间、机械腿和动物腿之间的刚度曲线都有一定偏差的问题，提出了一种仿动物关节或腿刚度的机械腿结构设计方法。基于虚功原理和曲线插值法获得了动物关节或腿刚度曲线方程，并进行了Patran、Nastran、Adams联合仿真，提出了仿动物关节或腿刚度的机械腿结构设计方法及其优化方法。基于人体基本参数及人跳跃过程中腿刚度相关参数，进行了仿人腿踝关节刚度的机械腿结构实例设计和轻量化设计。仿真结果验证了该设计方法的有效性和可行性。
针对尿道括约肌功能障碍引起的重度尿失禁问题，设计了一种超声汽化蒸汽驱动的尿道阀。运用超声学、热力学和磁学理论建立了尿道阀的数学模型，通过仿真和实验研究了超声控制参数对尿道阀驱动特性的影响规律，通过实验研究了尿道阀的启闭特性。结果表明：尿道阀原理可行，数学模型简单有效；增大超声波的声强、辐射面积和频率，均可提高尿道阀的驱动特性；尿道阀的启闭特性良好。
研究了一种形状记忆合金（SMA）丝驱动的仿生波动鳍推进器。在分析墨鱼鳍肌肉结构和运动机制的基础上，建立了鳍波动运动学模型，研制了基于SMA丝驱动柔性鳍单元的仿生波动鳍推进器，并进行了试验研究。结果表明，仿生推进器能实现与墨鱼鳍相似的柔性运动，波幅和推进力随SMA丝的驱动脉冲宽度的增加而增大，鳍波动推进力呈周期性变化，瞬时推力在驱动脉冲宽度80 ms时达到最大值180mN。
为了设计出更好的高速列车座椅，提高乘客的乘坐舒适度，针对国内高速列车设计标准在生物力学方面缺乏明确规定的问题，建立了人体腰椎L1~L5的有限元模型，并对模型的合理性进行了实验和理论验证。对不同坐姿下的腰椎模型进行了静态和350km/h高速列车运行环境下的动力学分析，计算腰椎静态和外部激励作用下的结构响应情况，为高铁座椅的人机工程设计提供依据。
下颌骨肿瘤切除术后或下颌骨外伤后，均可造成下颌骨的缺损，从而导致语言和咀嚼功能障碍。游离腓骨瓣修复下颌骨的手术是目前最主流、最先进的下颌骨缺损修复方法，能最大限度恢复下颌骨的外形和功能，同时该手术比较复杂。为提高游离腓骨瓣和下颌骨缺损的匹配程度，采用定制化修复钛板设计和制造方法。通过采集分析病人CT数据，利用可视化和CAD技术设计出符合病人生理结构的修复体模型。利用快速原型技术制造出树脂模型用于手术指导，通过临床研究，该方法可节省手术时间，提高手术成功率。一例利用传统手术方法进行下颌骨缺损修复手术失败的病人，利用快速成型技术辅助成功的进行了二次手术。
通过对假肢膝关节系统的功能原理分析，提出了多种新型假肢膝关节结构方案，拟定了结构方案比较与选择的基本要求与准则，完成了结构设计与技术设计；结合运动仿真分析，确定了膝关节在主动屈曲时回转摆动缸的摆动范围，分析了下蹲过程中的机构力矩变化规律。设计与仿真的结果对于连骨式假肢膝关节设计、双足步行机器人开发有参考价值。
