Intelligent prosthetic knee joint damping cylinder motion performance test

The damping cylinder is one of the key components of intelligent leg prosthesis control. The control of the damping cylinder by the microprocessor can automatically adjust the gait symmetry of the prosthesis. Its dynamic working characteristics have an important influence on the performance of the prosthesis. This article introduces a device for testing the motion performance of such a damping cylinder. The device uses an active cylinder to push the tested damping cylinder to simulate the motion work. The single-chip microcomputer AT89C52 is used as the control unit to test a self-developed bidirectional electric-controlled pneumatic cylinder. Keywords: prosthesis; single-chip microcomputer; motion performance; damping cylinder Intelligent leg prosthesis is a very important research topic in the field of robotics and biomedical engineering. Since the early 1990s, Britain and Japan have taken the lead in integrating microelectronics technology, computer control technology and biomedical engineering technology, and have successively developed intelligent prostheses and put them into clinical application on a large scale. Typical products include IP, IP+ and NI-C111 [1]. The pneumatic damping cylinder of the prosthetic leg is based on the piston moving back and forth in the cylinder as the knee flexes and extends, pushing the gas through the throttle needle valve to form a damping force, which produces a control effect on the movement of the knee joint. By adjusting the flow rate of the throttle needle valve, the swing speed of the knee joint can be adjusted. Usually, throttle valves are provided in both the extension and flexion directions to adjust the movement speed of extension and flexion respectively to meet the walking requirements of different amputees. Since air is compressible, its flow rate will also increase with the increase of pressure. Therefore, when the walking speed increases, the pneumatic control device has a certain follow-up characteristic [2]. In the design of intelligent prosthetic legs, how to measure the swing speed of the prosthetic leg is a key issue. This device forms a prosthetic leg dynamic model through a transmission cylinder and a damping cylinder. The transmission cylinder provides power to simulate the inertial force of the lower leg on the damping cylinder, and the damping cylinder simulates the damping part of the knee joint of the prosthetic leg. Two gas flow control needle valves are provided in the damping cylinder. By adjusting the needle valves, the size of the gas damping force in the damping cylinder can be changed. The method of measuring speed is to sense the movement of the damping cylinder through the sensors loaded on both sides of the prosthetic leg, and then transmit the sensing signal of the sensor to the receiving end of the single-chip microcomputer. The single-chip microcomputer completes the speed measurement of the damping cylinder during movement and displays the measured results on the 4-digit digital tube. The single-chip microcomputer system also controls the movement of the needle valve. Through experiments, a corresponding relationship can be established between speed and air pressure. By summarizing this corresponding relationship, the movement law of the prosthetic leg pneumatic cylinder can be obtained. Finally, the needle valve of the damping cylinder is adjusted to change the movement speed of the intelligent prosthetic leg, so that the movement law of the prosthetic leg is close to the gait of normal people, thereby improving the movement performance of the prosthetic leg.