Optymalizacja właściwości mechanicznych protezy stopy
[ 1 ] Instytut Technologii Materiałów, Wydział Inżynierii Mechanicznej, Politechnika Poznańska | [ P ] employee
[ 1 ] Instytut Mechaniki Stosowanej, Wydział Inżynierii Mechanicznej, Politechnika Poznańska | [ P ] employee
[ 1 ] Instytut Mechaniki Stosowanej, Wydział Inżynierii Mechanicznej, Politechnika Poznańska | [ P ] employee
EN Design Optimization of Prosthetic Foot Mechanics
polish
- optymalizacja
- proteza stopy
- metoda elementów skończonych
- chód
- stopa
- optimization
- prosthetic foot
- finite element method
- gait
- foot
PL Niniejsza praca poświęcona jest analizie procesu projektowania protez stóp z zastosowaniem algorytmów obliczeniowych i materiałów auksetycznych. Omówiono anatomię stopy, biomechanikę chodu oraz wymagania stawiane protezom. Przeprowadzono przegląd literatury dotyczący zastosowania algorytmów optymalizacyjnych w projektowaniu i analizie biomechanicznej protez. Opracowano proces projektowy z użyciem modeli chodu opartych na metodzie elementów skończonych, uwzględniających indywidualne cechy pacjenta. Zastosowano optymalizacyjne algorytmy genetyczne i inspirowane zachowaniem wirusów do doboru parametrów materiałowych i generowania geometrii protezy. Porównano wyniki uzyskane dla różnych modeli i materiałów w poszczególnych fazach chodu. Wykazano, że zastosowanie zaawansowanych algorytmów oraz materiałów auksetycznych zwiększa komfort, funkcjonalność i efektywność protez, przyczyniając się do poprawy jakości życia pacjentów po amputacji kończyn dolnych.
EN Within the scope of this work, the design process of foot prostheses was analyzed using computational algorithms and auxetic materials. The study discusses the anatomy of the foot, gait biomechanics, and the requirements for prosthetic design. A literature review was conducted on the application of optimization algorithms in the design and biomechanical analysis of prostheses. A design process was developed using gait models based on the finite element method, taking into account the individual characteristics of the patient. Optimization algorithms, including genetic and virus-inspired methods, were applied to select material parameters and generate the prosthesis geometry. The results obtained for different models and materials across various gait phases were compared. The findings demonstrate that the use of advanced algorithms and auxetic materials enhances the comfort, functionality, and efficiency of prostheses, contributing to an improved quality of life for patients after lower-limb amputation.
114
mechanical engineering
public
Paweł Baranowski
Warszawa, Polska
05.07.2025
polish
public
Tomasz Garbowski
Poznań, Polska
07.08.2025
polish
public
Dariusz M. Perkowski
Białystok, Polska
04.09.2025
polish
public
dissertation before defense
Poznań, Polska
12.12.2025