随着社会压力的与日俱增,越来越多的上班族及学生群体长时间保持不良的姿态,长期保持异常姿态往往容易引发脊椎疾病和身体的慢性疲劳。可穿戴电子技术的引入及应用可实现对姿态异常的早期监测及干预治疗。人的肢体活动,不仅提供生物机械能,还包含丰富的运动信息,有效收集肢体运动的生物机械能,并结合可穿戴电子技术有望实现自供电的人肢体关节和脊椎的传感和监测,基于摩擦纳米发电机（TENG）的自驱动传感技术提供了有效的解决方案。本文利用柔性电路板（FPCB）加工工艺和成熟的3D打印技术,以光栅独立层式TENG为基本工作原理,设计了一种具有高精度、高耐久性和低滞后性的可伸缩、可穿戴自驱动传感装置,通过收集人体关节活动的生物机械能,并将其转化为电信号,实现了对肢体的主动式传感及脊椎的动态监测。论文的主要研究内容如下:（1）从理论上研究了基于滑动栅格结构式TENG传感器件的原理、输出电压以及最小分辨率性质。仿真分析了不同电极宽度分别为0.3 mm 0.5mm 0.7 mm和0.9 mm时传感器件的输出特性。结果表明,在相邻电极间隙不变的情况下,电极宽度越宽的传感器其输出电压越大。优化设计后制备的传感器件具有8 V/mm的拉伸灵敏度,最小分辨率为0.6 mm,以及极佳的滞后性和超高耐久性（超过12万个有效工作周期）。（2）将器件分别固定在光学平台及脊椎体表上进行拉伸稳定性测试,在不同温湿度（温度范围:10°C-50°C;湿度范围:40%-90%）环境下进行电气性能表征及位移变化量检测。测量结果表明器件具有强抗环境干扰能力和适宜的可穿戴性。另外,采用峰值计数算法和半数字化测量手段实现了高分辨率传感和抗干扰能力的优化。（3）通过对受试者肢体活动的测量分析,验证了该可穿戴自驱动传感器具有对手腕、手肘、膝关节、脚踝等关节活动实时传感的能力。通过高精度、高线性度的电位器的嵌入整合,构建了矢量姿态监测系统并实现了对脊椎弯曲的动态监测。超过十名受试者的脊椎测试结果展示了所开发的姿态监测系统的有效性及可行性。本论文发展了一种结构简单、轻巧、类似徽章卷轴的可穿戴自驱动传感器及系统,可应用于肢体传感和脊椎监测,将有助于病患的肢体康复训练,同时降低人们因长期不良姿势所引发的脊椎疾病风险。