Dahu, a hiking shoe for a controlled prosthetic foot response

Among the prosthetic foot available on the market, Elastic Store And Release feet are the most versatile and thus the most used. These feet are designed to act as a spring and propel the user further, but, unlike running prosthesis, they feature a heel component, which makes these feet ideal also for daily use. When hiking with ESAR foot, users find particularly challenging the downhill walking, since the foot does not have an ankle system and propels the user down. Compensate the energy coming from the foot with the body results being extremely tiring, especially during long hikes. In addition to this, the hiking setup, characterized by the ESAR prosthetic foot, a foam cover, and the hiking shoe, features different elements that are not strictly needed. The objective of this graduation project is to give to the user the possibility to have more control over the foot by reducing the amount of energy released by the foot and make downhill walking more safe. Given the context, the design needs to be reliable and lightweight, thus passive solutions are preferred. To do so an ESAR-specific hiking shoe is developed. The shoe integrates an air chamber that acts as a dampener that can be activated by the user to slow down the response of the foot when walking downhill. The working principle is tested with the user and measured with a quantified test, showing potential for possible future implementations. Finally, the shoe is developed using topology optimization to design the midsole, to make the system lightweight and open the possibility to user customizations.

Tra i piedi protesici disponibili sul mercato, i piedi Elastic Store And Release sono i più versatili e quindi i più utilizzati. Questi piedini sono progettati per fungere da molla e spingere ulteriormente l'utente, ma, a differenza delle protesi da corsa, presentano una componente del tallone, che li rende ideali anche per l'uso quotidiano. Durante le escursioni con il piede ESAR, gli utenti trovano la camminata in discesa particolarmente impegnativa, poiché il piede non ha un sistema di caviglia e spinge l'utente verso il basso. Compensare l'energia proveniente dal piede con il corpo risulta essere estremamente tirante, soprattutto durante le lunghe camminate. Oltre a questo, la configurazione da escursionismo, caratterizzata dal piede protesico ESAR, una copertura in schiuma e la scarpa da trekking, presenta diversi elementi che non sono strettamente necessari. L'obiettivo di questo progetto di laurea è dare all'utente la possibilità di controllare la quantità di energia rilasciata dal piede e rendere la camminata in discesa più sicura e controllabile. Il design deve essere affidabile e leggero, quindi sono preferite soluzioni passive. Per fare ciò, viene sviluppata una scarpa da trekking specifica per ESAR. La scarpa integra una camera d'aria che funge da ammortizzatore attivabile dall'utente per rallentare la risposta del piede durante la camminata in discesa. Il principio di funzionamento viene testato con l'utente e misurato con un test quantificato, mostrando il potenziale per possibili implementazioni future. Infine, la scarpa viene sviluppata utilizzando l'ottimizzazione della topologia per progettare l'intersuola, per rendere il sistema più leggero e aprire la possibilità alle personalizzazioni dell'utente.