• knee
• prostheses

“Multi-body dynamic simulation: identification of impact parameters for a knee prostheses”

ABSTRACT

This final thesis work has been developed within the framework of the Socrates Project supported by the UE, in collaboration with the Delft Mechanical, Maritime and Materials Engineering Faculty – Technische Universiteit (TU) Delft, in cooperation with the Dynamic department, Engineering Dynamic Section.

The research on prostheses is a field of Biomedical-Robotic Engineering in fast and continuous growth. Researchers are currently working to improve the mechanical characteristics of prostheses to allow people with an amputation to achieve a good quality of life.

In the University of Delft the prostheses research is focused on the development of new knee prostheses in cooperation with the Otto-Bock Healthcare company, a German company specialized in leg prostheses development. The prostheses that has been studied in this research is the model 3R60, a knee prostheses manufactured by this company.

The aim of this research is the design of a multi-body mathematical model that represents the human act of walking with the prostheses in a realistic way.

The main objective has been to study and model the impact of the shin against the knee, and to compare the results obtained from an experimental study with the results of the mathematical model. In the experiment the movement of the shin was represented around the knee by the design of a suitable support structure for the knee prostheses 3R60. The mathematical model was developed accordingly to predict the behaviour of the experimental set-up. In this way the impact problem of the shin against the knee was solved.


“Simulazione dinamica di un modello multi-corpi: identificazione dei parametri di impatto per una protesi di ginocchio”

SOMMARIO

La presente tesi di laurea è stata svolta nell’ambito del Progetto Socrates patrocinato dalla UE, in collaborazione con l’Università di Ingegneria Meccanica, Marittima e dei Materiali di Delft–Technische Universiteit Delft (TUD), cooperando con il Dipartimento di Dinamica, Engineering Dynamic Section.

La ricerca sulle protesi è un settore di studio di Ingegneria Biomedica-Robotica in continuo e rapido sviluppo. Persone coinvolte nella ricerca accademica stanno cercando migliorare le caratteristiche delle protesi in modo tale da aiutare gli individui colpiti da un’amputazione e permettere loro di avere un buon stile di vita.

All’università di Delft la ricerca sulle protesi si fonda sullo sviluppo di nuove protesi di ginocchio in collaborazione con la società Otto Bock Healthcare, compagnia tedesca specializzata nello sviluppo di protesi di arti inferiori. La protesi utilizzata per questo studio di ricerca è il modello 3R60, fornito dalla compagnia tedesca.

Lo scopo di questa ricerca è la progettazione di un modello matematico multi-corpi che rappresenti, in maniera realistica,la deambulazione umana di un individuo munito di protesi.

Il problema assegnato è stato quello di studiare l’impatto della tibia sul ginocchio confrontando i risultati ottenuti da uno studio sperimentale con i risultati ottenuti dal modello matematico. Nell’esperimento si è cercato di rappresentare il movimento della tibia attorno al ginocchio costruendo un’opportuna struttura di sostegno per la protesi di ginocchio 3R60. Il modello matematico è stato sviluppato in modo tale da riprodurre l’esperimento. Il problema dell’impatto della tibia sul ginocchio è stato in questo modo risolto.