CN102512270A - 假肢膝关节运动的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明假肢膝关节运动的控制方法，涉及假肢膝关节，步骤是：安装假肢膝关节的控制部件，包括四连杆膝上假肢膝关节本体和传感器部分，在气缸活塞运动至由支撑相到摆动相的分界位置安装一个霍尔传感器，在气缸活塞运动至假肢膝关节锁死位置安装另一个霍尔传感器；通过微控制器检测假肢穿带者的步态周期进而判断步行速度，通过霍尔传感器判定步态时相，通过微控制器控制气腔针阀开度，调整气缸缸体内产生的阻尼从而实现步速调整；最后让假肢穿带者正常行走，在摆动相，气腔针阀按照该步行速度下对应开度值运动，进入支撑期后，气腔针阀保持完全关闭，使阻尼达到最大值，然后将假肢膝关节锁死；克服了现有技术没有多轴假肢膝关节运动控制方法的缺点。
Description
技术领域
本发明的技术方案涉及假肢膝关节，具体地说是假肢膝关节运动的控制方法。
背景技术
对于下肢截肢者而言，安装具有代偿运动功能的假肢是恢复行动能力的重要手段。目前市场上现有的假肢膝关节产品的控制方法大多是通过调整假肢膝关节的阻力，即在假肢膝关节屈曲和伸展的方向上阻碍关节运动的力，来调整假肢膝关节的运动。调整假肢膝关节阻力的方法可以分为手动调节和自动调节两种方式。手动调节方式为通过手动方式改变膝上假肢膝关节的阻力，阻力调整之后，在一定状态下阻力保持近似恒定，步速单一，跟随性差，适应性较差；自动调节方式为通过机械结构或者电子装置等非人力手段来改变假肢膝关节的阻力，采用电子装置检测步态特征，根据一定的控制方法来自动调整假肢膝关节的阻力，可以随着步行状态的变化实时调整假肢膝关节阻尼来达到改进步态跟随性和对称性的作用，适应性较好。
多轴机构假肢膝关节指的是采用多个连杆相连接的方式来实现假肢膝关节的弯曲伸展功能，相对于传统的单轴假肢膝关节具有诸多的优势：a.假肢膝关节的瞬心并非固定，而是可以随假肢膝关节弯曲角的变化而变化，能有效地模拟正常人膝关节的运动；b.在摆动相能有效地缩短假肢的长度，避免与地面障碍物碰撞；c.能有效地提高支撑相的稳定性。但是现有技术中没有涉及针对多轴假肢膝关节运动的专门控制方法，也没有将信息源临界值的选取与步行速度相联系。CN 92112993.9公开了“在膝上假肢中控制人造膝关节动作的系统”，CN 200780016492.1公开了“具有可调阻尼的被动膝关节的控制”。这些现有技术都是基于对角度传感器的控制，没有涉及具体的多轴假肢膝关节运动的专门控制方法，也没有针对多轴假肢膝关节的角度信息获取的方法，并且将角度传感器应用于多轴关节又产生了转轴角度与假肢膝关节弯曲角度对应的双值问题，使问题变得复杂化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供假肢膝关节运动的控制方法，是一种基于霍尔传感器的在不同步速情况下具有可调阻尼的四连杆膝上假肢膝关节运动的控制方法，将信息源临界值的选取与步行速度相联系，克服了现有技术中没有多轴假肢膝关节运动的专门控制方法，也没有将信息源临界值的选取与步行速度相联系的缺点。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：假肢膝关节运动的控制方法，步骤如下：
第一步，安装假肢膝关节的控制部件
所用假肢膝关节的控制部件包括四连杆膝上假肢膝关节本体和传感器部分，其中四连杆膝上假肢膝关节本体由四连杆机构、气缸缸体、气缸活塞、内嵌于气缸活塞中的磁体、气腔针阀、步进电机和微控制器构成，传感器部分包括两个霍尔传感器、脚底压力传感器和角度传感器，四连杆膝上假肢膝关节本体按照公知的方法安装于假肢穿带者的肢体上，通过假肢穿带者携带的便携式信号采集盒采集假肢穿带者的步行速度和在不同步速下脚尖离地时刻的假肢膝关节弯曲角度即由支撑相向摆动相过渡时刻的角度的信息，并采用二次函数对采集的步行速度与脚尖离地时刻的假肢膝关节弯曲角度信息进行曲线拟合，得到步行速度与脚尖离地时刻假肢膝关节弯曲角度之间关系的计算公式：y＝-5.51x2+13.13x+37.88，该式中y为假肢膝关节弯曲角度，x为步行速度，然后根据假肢膝关节弯曲角度和气缸活塞位置的曲线关系计算出气缸活塞位置，气缸活塞位置与假肢膝关节弯曲角度关系的计算公式为y＝-0.22x2+5.78x+0.36，该式中y是气缸活塞位置，x是假肢膝关节弯曲角度，由此计算出在不同步行速度下脚尖离地时刻的假肢膝关节弯曲角度对应的气缸活塞的具体位置，即假肢穿带者在当前步行速度下脚尖离地时刻的气缸活塞位置，并以此位置作为假肢穿带者在该步行速度下由支撑相到摆动相控制的分界位置，也就是说此时气缸活塞运动至由支撑相到摆动相的分界位置，将此位置设为0mm，在此位置的气缸缸体外壁安装一个霍尔传感器，当假肢穿带者在同一步行速度下，假肢膝关节完全伸展时即假肢穿带者呈站立状态时的气缸活塞的位置作为假肢膝关节锁死位置，相对于上述0mm位置此位置设为21mm，在此位置的气缸缸体外壁安装另一个霍尔传感器，脚底压力传感器安置在假肢穿带者的前脚掌处，角度传感器安置在假肢膝关节转动轴处；
第二步，假肢膝关节运动的控制方法的设计
(2.1)通过微控制器检测假肢穿带者的步态周期进而判断步行速度
用内嵌于假肢膝关节外壁上的微控制器连续检测假肢穿带者的步态周期，并与微控制器中已存储的各段步速的周期临界值进行比较，从而判断步速的大小；
(2.2)通过霍尔传感器判定步态时相
通过安置在上述的0mm位置和21mm位置的气缸缸体外壁上的霍尔传感器分别判定人体步态的支撑相即从脚跟着地到脚尖离地的阶段和摆动相即从脚尖离地到脚跟着地的阶段；
(2.3)通过微控制器控制气腔针阀开度，调整气缸缸体内产生的阻尼从而实现步速调整
微控制器控制假肢膝关节的步进电机改变气腔针阀的开度，开度即推动气腔针阀运动的步进电机的运行步数，当测得假肢的步态周期大于周期临界值时，说明步速在减慢，取当前步态周期所对应的气腔针阀开度值作为步进电机的调整值，实现步速的下调，当测得假肢的步态周期小于周期临界值时，说明步速在加快，取当前步态周期所对应的气腔针阀开度值作为步进电机的调整值，实现步速的上升；气缸缸体内的阻尼是随着气腔针阀开度的变化而变化的，当气腔针阀开度减小时，气缸缸体内产生的阻尼增大；当气腔针阀开度增大时，气缸缸体内产生的阻尼减小；在支撑相时，阻尼调整至最大，在摆动相时，将气腔针阀开度调整至微控制器中已储存的相应步行速度下的值，这样在不同步行速度下气缸缸体内的阻尼也不同，假肢摆动速度也不同，达到步行速度调整的目的；通过调整气腔针阀开度找出假肢穿带者在不同步行速度下的最合适的气腔针阀开度值，建立步行速度与气腔针阀开度之间的对应的经验知识库；
第三步，假肢膝关节运动的控制方法的实施
在完成上述两步后，让假肢穿带者正常行走，在行走过程中，根据设计好的控制程序流程，首先检测步态时相，当气缸活塞运动至由支撑相到摆动相的分界位置即安装在0mm处的霍尔传感器的位置时，内嵌于气缸活塞中的磁体引起该霍尔传感器输出信号发生改变，即认为到达摆动相，气腔针阀按照该步行速度下对应的开度值运动；当气缸活塞运动至假肢膝关节锁死位置即安装在21mm处的霍尔传感器位置时，即认为假肢膝关节完全伸展进入支撑期，气腔针阀保持完全关闭，使阻尼达到最大值，然后将假肢膝关节锁死，提高支撑相稳定性。
上述假肢膝关节运动的控制方法，所述控制程序流程是： 
上述假肢膝关节运动的控制方法，所述气缸缸体外壁安装的两个霍尔传感器，其安置方法是在假肢膝关节的气缸缸体外壁上有已设计好的两个凹槽，两个霍尔传感器正好分别嵌入两个凹槽中并使用固体胶固定。
上述假肢膝关节运动的控制方法，所涉及到的元器件均为本技术领域所公知的，并通过商购获得。其中，所用霍尔传感器的型号是3144型，所述便携式信号采集盒是由ThoughtTechnology公司生产的，所述微控制器以单片机MSP430F2274为核心。
本发明的有益效果是：人体步态时相分为如图7所示的支撑相和摆动相两个阶段。支撑相是指从脚跟着地到脚尖离地的阶段，摆动相是指从脚尖离地到脚跟着地的阶段。为了满足在不同截肢情况和不同步行习惯的假肢穿带者的步行要求，本发明方法采集其在不同步行速度下脚尖离地时刻的多轴机构假肢膝关节弯曲角度，即由支撑相向摆动相过渡时刻的假肢膝关节弯曲角度，并将采集到的离散值进行曲线拟合，得出在不同步行速度下，划分支撑相到摆动相的标准的四连杆机构假肢膝关节弯曲角度，并依据此四连杆机构假肢膝关节弯曲角度与假肢膝关节气缸缸体内气缸活塞位置的关系曲线，计算出气缸活塞的具体位置，并以此位置作为由支撑相到摆动相的分界位置，在此位置安装一个霍尔传感器，同时为了保证支撑相假肢膝关节的安全性，在假肢膝关节完全伸展即站立状态时的气缸活塞位置作为假肢膝关节锁死位置，在此处安装另一个霍尔传感器。本发明方法使用霍尔传感器大大简化了测量系统的检测难度，也避免了使用角度传感器而产生的转轴角度与假肢膝关节弯曲角度对应的双值问题以及角度传感器容易磨损的问题，同时也消除了转轴角度信号中的多值问题，再加上结合有效的控制方法，本发明方法将信息源临界值的选取与步行速度相联系，克服了现有技术中没有多轴假肢膝关节运动的专门控制方法，也没有将信息源临界值的选取与步行速度相联系的缺点，充分发挥了多轴机构假肢膝关节中的多轴机构的优势，提高了多轴假肢膝关节的性能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明假肢膝关节运动的控制方法中控制部件的传感器部分器件安置示意图。
图2是本发明假肢膝关节运动的控制方法中四连杆膝上假肢膝关节本体的结构示意图。
图3是本发明假肢膝关节运动的控制方法中的霍尔传感器3144型外形示意图。
图4是人体步态时相示意图。
图5是本发明实施例1中的假肢膝关节弯曲角度与气缸活塞位置的关系曲线图。
图6是本发明实施例1中的步行速度与脚尖离地时刻假肢膝关节弯曲角度之间的关系曲线图。
图7是本发明实施例1中的气缸活塞位置与步行速度的关系曲线图。
图8是本发明的控制程序流程图。
图中，1a.霍尔传感器，1b.霍尔传感器，2.脚底压力传感，3.角度传感器，4.四连杆机构，5.气缸缸体，6.气缸活塞，7.内嵌于气缸活塞中的磁体，8.气腔针阀，9.步进电机，10.微控制器。
具体实施方式
图1所示实施例表明，本发明假肢膝关节运动的控制方法中控制部件的传感器部分器件包括霍尔传感器1a、霍尔传感器1b、脚底压力传感器2和角度传感器3，一个霍尔传感器1a安装在气缸活塞6(图1中未能显示)运动至由支撑相到摆动相的分界位置的气缸缸体5的外壁上，另一个霍尔传感器1b安装在假肢膝关节完全伸展即站立状态时气缸活塞6(图1中未能显示)的位置对应的气缸缸体5的外壁上，脚底压力传感2安置在假肢穿带者的前脚掌处，角度传感器3安置在假肢膝关节转动轴处。
图2所示实施例表明，本发明假肢膝关节运动的控制方法中的四连杆膝上假肢膝关节本体由四连杆机构4、气缸缸体5、气缸活塞6、内嵌于气缸活塞中的磁体7、气腔针阀8、步进电机9和微控制器10构成。霍尔传感器1a和霍尔传感器1b分别贴在气缸缸体5的外壁相对于气缸活塞6的不同位置，其安置方法是在假肢膝关节的气缸缸体5外壁上有已设计好的两个凹槽(图2中未能显示)，霍尔传感器1a和霍尔传感器1b正好分别嵌入两个凹槽中并使用固体胶固定，微控制器10内嵌于假肢膝关节外壁上并用螺钉固定，正好覆盖在两个霍尔传感器上方。
图3所示实施例表明，本发明假肢膝关节运动的控制方法中所用霍尔传感器的型号是3144型，其三个引脚从左到右依次是电源端VCC、输出端OUT和接地端GAND。
图4表明，人体步态时相分为支撑相和摆动相两个阶段：支撑相是指从脚跟着地到脚尖离地的阶段，摆动相是指从脚尖离地到脚跟着地的阶段。
实施例1
四连杆膝上假肢膝关节的假肢穿带者的情况为：男，23岁，身高170cm，体重62kg，穿戴假肢膝关节3年。
该假肢穿带者的假肢膝关节运动的控制方法，步骤如下：
第一步，安装假肢膝关节的控制部件
所用四连杆膝上假肢膝关节本体的构造为上述图2所示实施例，包括四连杆机构4、气缸缸体5、气缸活塞6、内嵌于气缸活塞中的磁体7、气腔针阀8、步进电机9和微控制器10。
四连杆膝上假肢膝关节本体按照公知的方法安装于假肢穿带者的肢体上，通过假肢穿带者携带的便携式Thought Technology公司的信号采集盒采集假肢穿带者的步行速度和在当前步速下脚尖离地时刻的假肢膝关节弯曲角度即由支撑相向摆动相过渡时刻的角度的信息，并采用二次函数对采集的步行速度与脚尖离地时刻的假肢膝关节弯曲角度信息进行曲线拟合，绘制出如图6所示的本实施例的步行速度与脚尖离地时刻假肢膝关节弯曲角度之间的关系曲线图，并由此得到步行速度与脚尖离地时刻假肢膝关节弯曲角度之间关系的计算公式：y＝-5.51x2+13.13x+37.88，该式中y为假肢膝关节弯曲角度，x为步行速度，然后根据假肢膝关节弯曲角度和气缸活塞6位置的曲线关系(见图5所示的本实施例的假肢膝关节弯曲角度与气缸活塞位置的关系曲线图)计算出气缸活塞6位置，气缸活塞6位置与假肢膝关节弯曲角度的关系计算公式为y＝-0.22x2+5.78x+0.36，该式中y是气缸活塞位置，x是假肢膝关节弯曲角度，由此计算出在不同步行速度下脚尖离地时刻的假肢膝关节弯曲角度对应的气缸活塞6的具体位置，即假肢穿带者在当前步行速度下脚尖离地时刻的气缸活塞6位置，并以此位置作为假肢穿带者在该步行速度下由支撑相到摆动相控制的分界位置，也就是说此时气缸活塞6运动至由支撑相到摆动相的分界位置，将此位置设为0mm，在此位置的气缸缸体5外壁安装一个霍尔传感器1a，当假肢穿带者在同一步行速度下，假肢膝关节完全伸展时即假肢穿带者呈站立状态时的气缸活塞6的位置作为假肢膝关节锁死位置，相对于上述0mm位置此位置设为21mm，在此位置的气缸缸体5外壁安装另一个霍尔传感器1b，脚底压力传感器2安置在假肢穿带者的前脚掌处，角度传感器3安置在假肢膝关节转动轴处。
上述控制部件中的传感器部分安装的位置如上述实施例1所示，一个霍尔传感器1a安装在气缸活塞6运动至由支撑相到摆动相的分界位置的气缸缸体5外壁的凹槽中并使用固体胶粘贴固定，另一个霍尔传感器1b安装在假肢膝关节完全伸展即站立状态时气缸活塞6的位置对应的气缸缸体5外壁的凹槽中并使用固体胶粘贴固定，脚底压力传感2安置在假肢穿带者的前脚掌处，角度传感器3安置在假肢膝关节转动轴处，微控制器10内嵌于假肢膝关节外壁上并用螺钉固定，正好覆盖在两个霍尔传感器上方。
本实施例中，霍尔传感器具体的安装位置计算如下：
步行速度与假肢膝关节弯曲角度之间关系的计算公式：y＝-5.51x2+13.13x+37.88，
假肢膝关节弯曲角度与气缸活塞位置关系的计算公式为y＝-0.22x2+5.78x+0.36
下面是测得的一些数据：
| 步行速度(米/秒) | 0.4 | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.8 | 0.9 |
| 假肢膝关节弯曲角度(度) | 42.2 | 43 | 43.7 | 44.3 | 44.8 | 45.2 |
| 气缸活塞位置(毫米) | 20.95 | 21.16 | 21.4 | 21.65 | 21.8 | 21.95 |
由此计算出气缸活塞6的具体位置，即假肢穿带者在当前步行速度下脚尖离地时刻的气缸活塞6位置，并以此位置作为假肢穿带者在该步行速度下由支撑相到摆动相控制的分界位置，也就是说此时气缸活塞6运动至由支撑相到摆动相的分界位置，将此位置设为0mm，在此位置的气缸缸体5外壁安装一个霍尔传感器1a，当假肢穿带者在同一步行速度下，假肢膝关节完全伸展时即假肢穿带者呈站立状态时的气缸活塞6的位置作为假肢膝关节锁死位置，相对于上述0mm位置此位置设为21mm，在此位置的气缸缸体5外壁安装另一个霍尔传感器1b。
将由上面两个公式计算出的步行速度和气缸活塞6位置的信息经Excel画成曲线关系图，见图7本实施例的气缸活塞位置与步行速度的关系曲线图，从图7中可看出，不同速度下脚尖离地时刻气缸活塞6位置基本不变。
由本实施例可见，由于假肢穿带者步速过快会对大腿残端造成相当大的压力，一般都有一个步行速度的上限，假肢穿带者步行速度能够达到的上限为1m/s。当步行速度范围为0.4m/s～1.0m/s时，脚尖离地时刻的假肢膝关节弯曲角度的范围是43°～45.5°，经计算得到的气缸活塞位置的范围是21mm～22mm。由此可看出，脚尖离地时刻假肢膝关节弯曲角度变化范围非常小，而相对应的气缸活塞6位置变化更小，可忽略不计，可以认为是固定不变的，因此，取平均值(21+22)/2≈21mm作为霍尔传感器1b的位置。霍尔传感器1b的位置即假肢膝关节完全伸展时的气缸活塞6位置，也就是气缸活塞6的初始位置。
第二步，假肢膝关节运动的控制方法的设计
(2.1)通过微控制器10检测假肢穿带者的步态周期进而判断步行速度
用内嵌于假肢膝关节外壁上的以单片机MSP430F2274为核心微控制器10连续检测假肢穿带者的步态周期，并与微控制器中已存储的各段步速的周期临界值进行比较，从而判断步速的大小；
(2.2)通过霍尔传感器1a和1b判定步态时相
通过安置在上述的0mm位置的气缸缸体5外壁上的霍尔传感器1a和21mm位置的气缸缸体5外壁上的霍尔传感器1b分别判定人体步态的支撑相即从脚跟着地到脚尖离地的阶段和摆动相即从脚尖离地到脚跟着地的阶段；
(2.3)通过微控制器10控制气腔针阀8开度，调整气缸缸体5内产生的阻尼从而实现步速调整
微控制器10控制假肢膝关节的步进电机9改变气腔针阀8的开度，开度即推动气腔针阀8运动的步进电机9的运行步数，当测得假肢的步态周期大于周期临界值时，说明步速在减慢，取当前周期所对应的气腔针阀8开度值作为步进电机9的调整值，实现步速的下调，当测得假肢的步态周期小于周期临界值时，说明步速在加快，取当前周期所对应的气腔针阀8开度值作为步进电机9的调整值，实现步速的上升；气缸缸体5内的阻尼是随着气腔针阀8开度的变化而变化的，当气腔针阀8开度减小时，气缸缸体5内产生的阻尼增大；当气腔针阀8开度增大时，气缸缸体5内产生的阻尼减小；在支撑相时，阻尼调整至最大，在摆动相时，将气腔针阀8开度调整至微控制器10中已储存的相应步行速度下的值，这样在不同步行速度下气缸缸体5内的阻尼也不同，假肢摆动速度也不同，达到步行速度调整的目的；通过调整气腔针阀8开度找出假肢穿带者在不同步行速度下的最合适的气腔针阀8开度值，建立步行速度与气腔针阀8开度之间的对应的经验知识库；
本实施例中，将步行速度分为慢、中、快三档，取1.75s/步为慢速步态与中速步态的周期临界值，取1.45s/步为中速步态与快速步态的周期临界值，经调整得到与之相对应的气腔针阀8开度分别为4、22、35，并将这些数据作为经验知识库。其中慢速步态的范围是＜1.7km/h，中速步态范围是1.7km/h～2.6km/h，快速步态范围是2.7km/h～3.5km/h。当周期临界值大于1.75s/步，则步行速度属于慢速，气腔针阀8开度设为4；当周期临界值在1.75s/步和1.45s/步之间时，步行速度为中速，气腔针阀8开度调为22；当周期临界值小于1.45s/步时，步行速度为快速，气腔针阀8开度调为35。
第三步，假肢膝关节运动的控制方法的实施
在完成上述两步后，让假肢穿带者正常行走，在行走过程中，根据设计好的如图8所示的控制程序流程，首先检测步态时相，当气缸活塞6运动至由支撑相到摆动相的分界位置即安装在0mm处的霍尔传感器1a的位置时，内嵌于气缸活塞中的磁体7引起该霍尔传感器1a的输出信号发生改变，即认为到达摆动相，气腔针阀8按照该步行速度下对应的开度值运动；当气缸活塞5运动至假肢膝关节锁死位置即安装在21mm处的霍尔传感器1b位置时，即认为假肢膝关节完全伸展进入支撑期，气腔针阀8保持完全关闭，使阻尼达到最大值，然后将假肢膝关节锁死，提高支撑相稳定性。
图8所示的控制程序流程是：
上述实施例中，所涉及到的元器件均为本技术领域所公知的，并通过商购获得。其中，所用霍尔传感器的型号是3144型，所述便携式信号采集盒是由Thought Technology公司生产的，所述微控制器以单片机MSP430F2274为核心。
Claims (3)
1.假肢膝关节运动的控制方法，其特征在于步骤如下：
第一步，安装假肢膝关节的控制部件
所用假肢膝关节的控制部件包括四连杆膝上假肢膝关节本体和传感器部分，其中四连杆膝上假肢膝关节本体由四连杆机构、气缸缸体、气缸活塞、内嵌于气缸活塞中的磁体、气腔针阀、步进电机和微控制器构成，传感器部分包括两个霍尔传感器、脚底压力传感器和角度传感器，四连杆膝上假肢膝关节本体按照公知的方法安装于假肢穿带者的肢体上，通过假肢穿带者携带的便携式信号采集盒采集假肢穿带者的步行速度和在不同步速下脚尖离地时刻的假肢膝关节弯曲角度即由支撑相向摆动相过渡时刻的角度的信息，并采用二次函数对采集的步行速度与脚尖离地时刻的假肢膝关节弯曲角度信息进行曲线拟合，得到步行速度与脚尖离地时刻假肢膝关节弯曲角度之间关系的计算公式：y＝-5.51x2+13.13x+37.88，该式中y为假肢膝关节弯曲角度，x为步行速度，然后根据假肢膝关节弯曲角度和气缸活塞位置的曲线关系计算出气缸活塞位置，气缸活塞位置与假肢膝关节弯曲角度关系的计算公式为y＝-0.22x2+5.78x+0.36，该式中y是气缸活塞位置，x是假肢膝关节弯曲角度，由此计算出在不同步行速度下脚尖离地时刻的假肢膝关节弯曲角度对应的气缸活塞的具体位置，即假肢穿带者在当前步行速度下脚尖离地时刻的气缸活塞位置，并以此位置作为假肢穿带者在该步行速度下由支撑相到摆动相控制的分界位置，也就是说此时气缸活塞运动至由支撑相到摆动相的分界位置，将此位置设为0mm，在此位置的气缸缸体外壁安装一个霍尔传感器，当假肢穿带者在同一步行速度下，假肢膝关节完全伸展时即假肢穿带者呈站立状态时的气缸活塞的位置作为假肢膝关节锁死位置，相对于上述0mm位置此位置设为21mm，在此位置的气缸缸体外壁安装另一个霍尔传感器，脚底压力传感器安置在假肢穿带者的前脚掌处，角度传感器安置在假肢膝关节转动轴处；
第二步，假肢膝关节运动的控制方法的设计
(2.1)通过微控制器检测假肢穿带者的步态周期进而判断步行速度
用内嵌于假肢膝关节外壁上的微控制器连续检测假肢穿带者的步态周期，并与微控制器中已存储的各段步速的周期临界值进行比较，从而判断步速的大小；
(2.2)通过霍尔传感器判定步态时相
通过安置在上述的0mm位置和21mm位置的气缸缸体外壁上的霍尔传感器分别判定人体步态的支撑相即从脚跟着地到脚尖离地的阶段和摆动相即从脚尖离地到脚跟着地的阶段；
(2.3)通过微控制器控制气腔针阀开度，调整气缸缸体内产生的阻尼从而实现步速调整
微控制器控制假肢膝关节的步进电机改变气腔针阀的开度，开度即推动气腔针阀运动的步进电机的运行步数，当测得假肢的步态周期大于周期临界值时，说明步速在减慢，取当前步态周期所对应的气腔针阀开度值作为步进电机的调整值，实现步速的下调，当测得假肢的步态周期小于周期临界值时，说明步速在加快，取当前步态周期所对应的气腔针阀开度值作为步进电机的调整值，实现步速的上升；气缸缸体内的阻尼是随着气腔针阀开度的变化而变化的，当气腔针阀开度减小时，气缸缸体内产生的阻尼增大；当气腔针阀开度增大时，气缸缸体内产生的阻尼减小；在支撑相时，阻尼调整至最大，在摆动相时，将气腔针阀开度调整至微控制器中已储存的相应步行速度下的值，这样在不同步行速度下气缸缸体内的阻尼也不同，假肢摆动速度也不同，达到步行速度调整的目的；通过调整气腔针阀开度找出假肢穿带者在不同步行速度下的最合适的气腔针阀开度值，建立步行速度与气腔针阀开度之间的对应的经验知识库；
第三步，假肢膝关节运动的控制方法的实施
在完成上述两步后，让假肢穿带者正常行走，在行走过程中，根据设计好的控制程序流程，首先检测步态时相，当气缸活塞运动至由支撑相到摆动相的分界位置即安装在0mm处的霍尔传感器的位置时，内嵌于气缸活塞中的磁体引起该霍尔传感器输出信号发生改变，即认为到达摆动相，气腔针阀按照该步行速度下对应的开度值运动；当气缸活塞运动至假肢膝关节锁死位置即安装在21mm处的霍尔传感器位置时，即认为假肢膝关节完全伸展进入支撑期，气腔针阀保持完全关闭，使阻尼达到最大值，然后将假肢膝关节锁死，提高支撑相稳定性。
2.权利要求1所述假肢膝关节运动的控制方法，所述控制程序流程是：
3.权利要求1所述假肢膝关节运动的控制方法，所述气缸缸体外壁安装的两个霍尔传感器，其安置方法是在假肢膝关节的气缸缸体外壁上有已设计好的两个凹槽，两个霍尔传感器正好分别嵌入两个凹槽中并使用固体胶固定。
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