Doktorsvörn í vélaverkfræði - Heimir Tryggvason

Streymi

Doktorsefni: Heimir Tryggvason

Heiti ritgerðar: Notkun snjallefna í gervifætur - Breytileg stífni byggð á virkum efniseiginleikum
(Smart Material Prosthetic Ankle - Employing material properties for variable stiffness)

Andmælendur:
Dr. Peter G. Adamczyk, lektor við University of Wisconsin, Bandaríkjunum
Dr. Elliott J. Rouse, lektor við University of Michigan, Bandaríkjunum

Leiðbeinandi: Dr. Fjóla Jónsdóttir, prófessor við Iðnaðarverkfræði-, vélaverkfræði- og tölvunarfræðideild Háskóla Íslands

Einnig í doktorsnefnd:
Dr. Sigurður Brynjólfsson, prófessor við Iðnaðarverkfræði-, vélaverkfræði- og tölvunarfræðideild Háskóla Íslands
Dr. Sigrún Nanna Karlsdóttir, prófessor við Iðnaðarverkfræði-, vélaverkfræði- og tölvunarfræðideild Háskóla Íslands
Magnús Oddsson, rannsóknarverkfræðingur hjá Össuri hf.

Doktorsvörn stýrir: Dr. Rúnar Unnþórsson, prófessor og deildarforseti Iðnaðarverkfræði-, vélaverkfræði- og tölvunarfræðideildar Háskóla Íslands

Ágrip

Innblásturinn að þessari rannsókn er náttúrulegur breytileiki í stífni líffræðilegs ökkla við mismunandi hreyfingu. Markmiðið er að ná fram breytilegri stífni gervifótar í svörun við álagi með virkum efniseiginleikum snjallefna. Þessi ritgerð lýsir hönnun og gerð frumgerðar á kúplingu sem nýtir sérstaka skerþykkjandi efniseiginleika vökva (e. shear thickening fluids) sem felast í skyndilegri, ósamfelldri breytingu á seigju vökvans. Hraðaháð stífni næst með kerfi af hlið- og raðtengdri fjöðrun, þar sem kúplingin er notuð við yfirfærslu krafta í kerfinu. Þekkt hönnun á gervifæti er endurbætt með kúplingu sem breytir virkni fótarins. Stífni fótarins veltur þannig á hraða hreyfingar notandans, allt frá því að veita dempandi stuðning á mjög hægum gönguhraða, að því að veita fjaðrandi endurgjöf á venjulegum gönguhraða.
Mikilvægt markmið í hönnun gervifóta er að hámarka orkunýtni þeirra. Markmið þessarar vinnu er að hanna gervifót sem veitir mjúkan stuðning við hægar hreyfingar, án þess að fórna þeirri orkunýtni sem hjálpar notandanum í venjulegri göngu. Virkni gervifótarins var greind með einingaraðferð (e. FEM) til að greina breytur og stærðir sem notaðar eru í endurbættu hönnunina. Kúplingin var þróuð og eiginleikar hennar staðfestir með prófunum. Frumgerð gervifótar var hönnuð og smíðuð og hraðaháð stífni mæld. Ennfremur voru framkvæmdar notendaprófanir og göngugreining á mismunandi gönguhraða þar sem frumgerðin var borin saman við upprunalega gervifótinn. Niðurstöður prófana staðfestu hraðaháða stífni nýrrar hönnunar.

Um doktorsefnið

Heimir Tryggvason er fæddur 1977. Hann lauk B.Sc. gráðu í véla- og iðnaðarverkfræði frá Háskóla Íslands árið 2003 og M.Sc. gráðu í vélaverkfræði frá Danmarks Tekniske Universitet í Kaupmannahöfn árið 2004. Heimir hóf doktorsnám sitt við Háskóla Íslands, undir leiðsögn Fjólu Jónsdóttur prófessors, árið 2016.