Progettazione di un banco prova per protesi transtibiale

Object of the present thesis is the design and the manufacture of a test bench for static and cyclic tests on trans-tibial prostheses. This project is a cooperation between Politecnico di Milano and INAIL (Italian Workers' Compensation Authority), which aims to create a tool to simulate the kinematics and dynamics of a pathological walking of an amputee patient, chosen by INAIL as typical of his category. The test bench is designed to reproduce the loading conditions on the prosthetic components, in particular addressing the attention to the liner. This element of the prosthesis, is indeed, in direct contact with the skin and of the amputee stump, thus it represent a main component defining the comfort sensation of the patient. The design choices are based on the gait analysis, performed on the patient at the INAIL in Budrio (BO). Through these analyses, it was possible to create a mathematical model for the reproduction of the kinematics, simplifying both the development of the mechanism and the control of the active parts, as motors and actuators.

In questo lavoro è descritta la progettazione e la realizzazione di un prototipo di banco prova in grado di svolgere test statici e ciclici su protesi di tipo trans-tibiale. L'ideazione e lo sviluppo di tale banco risponde alle esigenze progettuali ed ai limiti imposti da INAIL, con cui il Politecnico di Milano collabora per realizzare uno strumento in grado di simulare il cinematismo della camminata patologica di un paziente tipo scelto da INAIL e di riprodurne le dinamiche in gioco, con lo scopo di definire un modello standard da poter utilizzare per l'ottimizzazione di componenti per arti protesici, in particolare della cuffia. Questo elemento della protesi è infatti fondamentale per il confort del paziente. Le scelte costruttive si basano sull'analisi del movimento del soggetto, svolte presso il centro protesi INAIL di Budrio (BO), per cui è stato possibile realizzare un modello matematico in grado di replicare con buona approssimazione il cinematismo, semplificando sia lo sviluppo del meccanismo sia il controllo delle parti attive, quali motore ed attuatore.