Luận văn Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo khớp mắt cá chân bằng cơ cấu mềm cho người khuyết tật (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo khớp mắt cá chân bằng cơ cấu mềm cho người khuyết tật (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN KHIỂN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHỚP MẮT CÁ CHÂN BẰNG CƠ CẤU MỀM CHO NGƯỜI KHUYẾT TẬT NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 S KC 0 0 4 0 0 6 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2013
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN KHIỂN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHỚP MẮT CÁ CHÂN BẰNG CƠ CẤU MỀM CHO NGƯỜI KHUYẾT TẬT NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 05/2013
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN KHIỂN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHỚP MẮT CÁ CHÂN BẰNG CƠ CẤU MỀM CHO NGƯỜI KHUYẾT TẬT NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 Hướng dẫn khoa học: TS PHẠM HUY TUÂN Tp. Hồ Chí Minh, tháng 05/2013
4. CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. Phạm Huy Tuân (Ghi rõ họ, tên, chức danh khoa học, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 1: (Ghi rõ họ, tên,, chức danh khoa học, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 2: (Ghi rõ họ, tên, chức danh khoa học, học vị và chữ ký) Luận văn thạc sĩ được bảo vệ trước HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT, Ngày 03 tháng 05 năm 2013
5. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC Họ và Tên: Nguyễn Văn Khiển Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 10/07/1983 Nơi sinh: Hà Nội Địa chỉ liên lạc: 47 Cao Lỗ, Phường 4, Quận 8, TP.HCM Điện thoại: 0977446847 Email: dongpho05@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 1. Đại học Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo: Nơi học: Địa chỉ: Ngành học: 2. Cao học Hệ đào tạo: chính quy Thời gian đào tạo: năm 2011-2013 Nơi học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Địa chỉ: 01-Võ Văn Ngân, P. Linh Chiểu, Q. Thủ Đức, Tphcm. Ngành học: Chế Tạo Máy III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Công việc đảm Thời gian Nơi công tác nhiệm Tổng công ty công nghiệp 11/2009 – 08/2010 Nhân viên kỹ thuật ô tô Việt Nam Trường trung cấp kỹ thuật 08/2010 đến nay Giáo viên cơ khí và nghiệp vụ Nam Sài Gòn Trang i
6. IV. CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI [1] Pham Huy Tuan and Nguyen Van Khien, “A monolithic flexural – based prosthetic for amputee,” The 2012 International Conference on Green Technology and Sustainable Development (GTSD2012), 29th September 2012, Ho Chi Minh University of Technical Education. [2] Pham Huy-Tuan, Nguyen Van-Khien, “A Monolithic Flexural-Based Prosthetic Foot For Amputee” Journal of Engineering Technology and Education, National Kaohsiung University of Applied Sciences, Vol. 9, 2013, pp. 461-467. [3] Huy-Tuan Pham, Van-Khien Nguyen and Van-Trinh Mai, “Shape optimization and fabrication of a parametric curved-segments prosthetic foot for amputee,” Journal of Biomechanical Engineering, (submitted) Trang ii
7. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tp. Hồ Chí Minh, ngày 14 tháng 04 năm 2013 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Trang iii
8. LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô giáo trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh đã giảng dạy em trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu tại trường. Cảm ơn quý Thầy, Cô Phòng Đào tạo sau đại học và Khoa Cơ Khí Máy trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh. Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và chân thành đối với Thầy - TS. Phạm Huy Tuân đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp. Cảm ơn thầy Th.S. Nguyễn Văn Sơn (Khoa Cơ Khí Máy) đã giúp đỡ em trong việc chế tạo trên máy CNC ở Trung Tâm Công Nghệ Cao. Cảm ơn cô Th.S. Vƣơng Thị Ngọc Hân (Phòng thí nghiệm cơ học, Khoa xây dựng dân dụng và Cơ học Ứng dụng) với sự giúp đỡ của cô trong việc đo độ cứng và biến dạng. Cảm ơn anh Mai Văn Trình Giám đốc Trung Tâm Chỉnh Hình và Phục Hồi Chức Năng TP.HCM đã giúp đỡ cho em thực hiện kiểm nghiệm trực tiếp trên bệnh nhân. Cảm ơn sự hỗ trợ tài chính từ Phòng Quản lý Khoa học và Quan hệ Quốc tế trường ĐH SPKT TP.HCM, Mã số đề tài T2013-35TĐ. Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã ủng hộ, động viên và truyền cảm hứng cho em hoàn thành tốt luận văn này. Trang iv
9. TÓM TẮT Luận văn này tập trung nghiên cứu một loại khớp mắt cá chân giả mới bằng cơ cấu mềm dùng cho người khuyết tật. Mặc dù các sản phẩm chân giả đàn hồi đang được thương mại rộng rãi trên thị trường, các sản phẩn này vẫn chưa thực sự tận dụng triệt để các ưu điểm của nhóm cơ cấu mềm. Các thiết kế trong nghiên cứu này sẽ giúp giảm chi phí chế tạo và lắp ráp nhưng vẫn duy trì sự linh hoạt của chân giả như chân thật đây là đặc điểm quan trọng để cải thiện dáng đi cho người khuyết tật. Tác giả đã xây dựng một giải thuật tối ưu hóa hình dạng và kích thước dựa trên thuật toán di truyền và mô phỏng số để tìm ra thiết kế phù hợp. Sản phẩm mẫu có độ cứng, năng lượng lưu trữ và biến dạng được điều chỉnh dễ dàng với các phương pháp thiết kế đã đề xuất. Kết quả nghiên cứu này tác giả đã chế tạo và kiểm nghiệm thành công. Từ khoá: Cơ cấu mềm, chân giả, lưu trữ năng lượng đàn hồi, cụt, dáng đi. Trang v
10. ABSTRACT A new type of compliant prosthetic ankle-foot for amputee is developed. While current elastic energy storage and return feet have been widely commercialized, those designs still haven’t fully taken advantage of compliant mechanisms. The design in this research would help to reduce the fabrication and assembly cost but still preserves the flexibility which is the key characteristic to improve amputee gait. A shape and size optimization scheme via genetic algorithm and finite element method is undertaken to design the device. Model stiffness and levels of energy stored, deformation could be easily regulated with the proposed design methodology. In order to confirm the effectiveness of the device, prototypes of the device are fabricated using a simple milling process and are successfully validated by experiments. The ease of fabrication possibilities for this monolithic design is another benefit over some current commercial products which require for troublesome assembly procedures. KEYWORDS: compliant mechanism, prosthetic foot, elastic energy storage, amputee, gait. Trang vi
11. MỤC LỤC Trang tựa. Trang Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân. i Lời cam đoan. iii Cảm tạ. iv Tóm tắt. v Mục lục. vii Danh sách các chữ viết tắt. ix Danh sách các hình. x Danh sách các bảng. xii Chƣơng 1: TỔNG QUAN. 1 1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố. 1 1.2 Mục đích của đề tài. 7 1.3 Nhiệm vụ của đề tài và đối tượng nghiên cứu, giới hạn đề tài. 7 1.3.1 Nhiệm vụ của đề tài. 7 1.3.2 Đối tượng nghiên cứu của đề tài. 8 1.3.3 Giới hạn của đề tài. 8 1.4 Phương pháp nghiên cứu. 8 Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT. 9 2.1 Đường cong tham số Bezier. 9 2.1.1 Biểu diễn đường cong Bezier. 9 2.1.2 Các tính chất của đường cong Bezier. 14 Trang vii
12. 2.2 Lý thuyết cơ cấu mềm. 15 2.2.1 Định nghĩa 15 2.2.2 Ưu nhược điểm. 16 2.2.3 Một số cơ cấu mềm thông dụng. 17 2.3 Giải thuật di truyền. 19 Chƣơng 3: PHƢƠNG HƢỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP. 26 3.1 Yêu cầu đặt ra. 26 3.2 Phương án thiết kế. 26 3.2.1 Phương án 1. 26 3.2.2 Phương án 2. 27 3.2.3 Lựa chọn phương án. 28 3.3 Cở sở lựa chọn vật liệu. 28 Chƣơng 4: THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN. 29 4.1 Nguyên lý hoạt động của khớp mắt cá chân. 29 4.2 Thiết kế. 32 4.3 Tính toán tối ưu hóa. 36 4.4 Mô phỏng. 38 Chƣơng 5: CHẾ TẠO - THỰC NGHIỆM. 44 5.1 Vật liệu. 44 5.2 Chế tạo. 45 5.3 Thực nghiệm. 50 5.4 Thử nghiệm thực tế trên bệnh nhân. 54 Chƣơng 6: KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ. 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 57 PHỤ LỤC Trang viii
13. DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ESAR : Elastic energy storage and return FEM: Finite Element Method: Phần tử hữu hạn FF: Foot Flat HO: Heel Only POM: Polyoxymethylene TO: Toe Only Trang ix
14. DANH MỤC CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1: Bàn chân với khớp mắt cá đặc và gót chân đàn hồi 4 Hình 1.2: Bàn chân có khớp một trục 4 Hình 1.3: Bàn chân có khớp đa trục. 5 Hình 1.4: Bàn chân Cacbon 6 Hình 2.1: Các dạng đường Bezier 11 Hình 2.2: Đồ thị hàm cơ sở của đường cong Bezier bậc ba 12 Hình 2.3: Một số cơ cấu cứng truyền thống (a) cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền, (b) cơ cấu kìm cộng lực. 15 Hình 2.4: Kìm cộng lực bằng cơ cấu mềm 16 Hình 2.5: Cơ cấu dẫn động với độ phân giải micro 17 Hình 2.6: Hình ảnh “quả bóng trên đỉnh đồi” mô phỏng cho nguyên lý cơ cấu song ổn định. . 19 Hình 2.7: Một dạng cơ cấu mềm song ổn định (a) vị trí ổn định ban đầu, (b) vị trí ổn định thứ hai 19 Hình 2.8: Một thế hệ mới được hình thành qua pha chọn lọc và pha tái tổ hợp 22 Hình 3.1: Mô hình khớp mắt cá chân bằng các chi tiết lắp ráp 26 Hình 3.2: Khớp mắt cá chân giả nguyên khối bằng vật liệu đàn hồi 27 Hình 4.1: Chân giả cụt dưới gối 29 Hình 4.2: Các giai đoạn chính trong một chu kỳ bước đi với bàn chân đàn hồi (ESAR). 30 Hình 4.3: (a) Một sơ đồ cơ cấu mềm mắt cá chân, (b) Kích thước rằng buộc đối với không gian thiết kế. 33 Hình 4.4: Mô hình lưới phần tử dạng thanh sử dụng trong FEM 36 Hình 4.5: Đồ thị phân bố dân số của nhiều thế hệ trong quá trình tối ưu hóa 38 Trang x
15. Hình 4.6: Mô phỏng ba trường hợp: Chạm gót (a),Tiếp xúc bàn (b) và Nhấc mũi(c). 40 Hình 4.7: Đồ thị biểu diễn lực, biến dạng, độ cứng của Tiếp xúc bàn, Chạm gót và Nhấc mũi. 41 Hình 4.8: Đồ thị biểu diễn năng lượng và biến dạng của Chạm gót (a), Tiếp xúc bàn (b), Nhấc mũi (c). 42 Hình 5.1: Bản vẽ thiết kế 2D bằng AUTOCAD. 45 Hình 5.2: Bản vẽ thiết kế 3D bằng Inventer 46 Hình 5.3: Sản phẩm thu được khi gia công trên máy phay CNC. 47 Hình 5.4: Mô hình kết nối với núm liên kết 47 Hình 5.5: Quy trình chế tạo vỏ chân giả 48 Hình 5.6: Sản phẩm chân giả hoàn thiện, các chi tiết đã được lắp ráp với nhau 49 Hình 5.7: Mô hình gá đặt khớp mắt cá chân giả vào máy trong thực nghiệm 51 Hình 5.8: Mô hình gá đặt khớp mắt cá chân giả vào máy có gia tải 52 Hình 5.9: Đồ thị quan hệ giữa khối lượng và biến dạng 52 Trang xi
16. DANH MỤC CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 1: Giá trị tối ưu của các biến thiết kế 37 Trang xii
17. CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nƣớc đã công bố. 1.1.1 Các loại chân giả [12] 1.1.1.1 Trong nƣớc Trước khi tìm hiểu về những sản phẩm đương đại ta nhìn nhận lại một số sản phẩm truyền thống đã được sản xuất ở Việt Nam. a. Chân giả bằng da gò và ổ mỏm cụt bằng da gò Loại chân giả này có thể được xuất hiện vào đầu thế kỷ 19, sau chân giả gỗ và cùng thời với chân giả nhôm. Nó được gọi là chân giả bằng da nhưng thực chất những chi tiết ổn định, chịu tải, chịu mài mòn đều được gia cố bằng kim loại. Phần lớn được ứng dụng cho mỏm cụt vùng cổ chân và bàn chân. Loại da thường dùng là loại da đế bò thuộc bằng tananh (chất làm ổn định và chống phân huỷ da là chất được chiết xuất từ thực vật). Ưu điểm: Trọng lượng nhẹ, dễ tạo dáng, định hình khi thoát nước, thấm không khí, thấm mồ hôi gây cảm giác mát mẻ cho mỏm cụt; không dị ứng với mỏm cụt nên không cần mỏm cụt phụ; trong quá trình sử dụng ổ mỏm cụt, mỏm cụt tự ôm form và rất dễ sửa chữa, thay đổi kích thước. Nhược điểm: Độ bền vững kém, biến dạng khi gặp nước. b. Chân giả bằng gỗ và ổ mỏm cụt bằng gỗ Chân giả bằng gỗ phải được xem như loại chân giả xuất hiện sớm nhất, theo dạng chân cà kheo. Nhưng cũng phải đến đầu thế kỷ 20 người ta mới khai thác hết những ưu điểm vốn có của gỗ trong chế tạo chân giả. Là sản phẩm sẵn có trong thiên nhiên, rất Trang 1
18. thuận lợi trong việc chế tạo trước ở dạng bán thành phẩm, thuận lợi trong công nghệ dóng hàng theo không gian 3 chiều. Gỗ dẫn điện, dẫn nhiệt kém, không có dị ứng với cơ thể người, đặc biệt là có cảm giác mát mẻ đối với mỏm cụt. Trong công nghệ chế tạo gỗ dễ tạo hình, dễ thay đổi kích thước, khi đi chân giả ít phát tiếng kêu. Nhược điểm lớn nhất của gỗ là thấm thoát nước nên có sự giãn nở gây hiện tượng nứt vỡ, mục. Tuy nhiên cho đến nay người ta vẫn cho rằng chân giả bằng gỗ có nhiều ưu điểm hơn hẳn các vật liệu nhân tạo khác, thậm chí còn được coi là loại sản phẩm cao cấp. c. Chân giả làm bằng hợp kim nhẹ Chân giả hợp kim ra đời rất sớm, nhưng hợp kim nhôm được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực chỉnh hình lại là đầu thế kỷ thứ 20. Chân giả nhôm kết hợp với thép thể hiện sự hơn hẳn về độ bền sử dụng và làm đơn giản công nghệ chế tạo. Nhưng nó cũng bộc lộ rất nhiều nhược điểm: Nhôm là vật liệu dẫn điện, dẫn nhiệt tốt cộng thêm sự không thích nghi khi tiếp xúc với cơ thể nên phải có ổ mỏm cụt phụ. Trong quá trình sử dụng thường phát ra tiếng kêu. Có hiện tượng khớp giả (chuyển động đồng thời) do sự kém chặt chẽ và chính xác giữa mỏm cụt với ổ mỏm cụt và giữa ổ mỏm cụt với chân giả. Cục sở hữu trí tuệ vừa cấp bằng sáng chế số 5673 cho TS Phan Văn An, Trung tâm công nghệ vật liệu với sản phẩm ống chân giả composite cacbon. Chân giả bằng nhựa composite cacbon được chế tạo từ loại vật liệu gồm hai lớp sợi cacbon bện chéo kết hợp với 4 - 6 lớp sợi bazan cùng một loại nhựa tổng hợp. Nhờ vậy chân giả này có ống chân nhẹ, độ bền cao và chịu lực tốt. Cấu tạo khớp gối có độ nảy, độ văng tốt hơn và do có lò xo nên dễ dàng lắp ráp, hỏng bộ phận nào thay bộ phận đó. 1.1.1.2 Ngoài nƣớc Chân giả Proprio của Trường đại học Johns Hopkins Mỹ. Thiết bị của chân giả này sử dụng các cảm biến, các bộ vi xử lý và điều khiển theo trí thông minh nhân tạo để đo các chuyển động theo chế độ thời gian thực; phản hồi thông tin về cách thức chuyển Trang 2
19. động và các góc cần quay của các khớp nhân tạo tới cơ cấu chấp hành phù hợp với chuyển động của người sử dụng. Ngoài ra thiết bị này còn sử dụng công nghệ BlueTooth, có thể truyền dữ liệu tới bộ vi xử lý để điều khiển chân di chuyển theo cách tự nhiên nhất. Proprio cũng có thể nhớ chính xác cách di chuyển lên cầu thang, xuống dốc, đồng thời có thể học được nhiều cách di chuyển ở nhiều địa hình khác nhau và ghi nhớ lại. Để tạo các chân tay giả loại mới này, các nhà khoa học đã ứng dụng nhiều tiến bộ trong khá nhiều lĩnh vực khoa học khác nhau như hệ thống năng lượng, robot, khoa học thần kinh, công nghệ cảm biến và cơ cấu chấp hành, nhưng giá thành quá cao. Một nghiên cứu, phát minh mới của các nhà khoa học đến từ trường Đại học Vanderbilt, Nashville, Mỹ sẽ là giải pháp hữu ích giúp cho những người tàn tật có được dáng đi tự nhiên như người bình thường. Nó được trang bị bộ cảm biến để theo dõi những chuyển động của người sử dụng. Bên cạnh đó, nó cũng sử dụng bộ vi xử lý đã được lập trình để dự đoán những việc mà người dùng đang cố gắng để thực hiện và điều khiển thiết bị này theo những cách thuận tiện nhất cho sự di chuyển. Những tiến bộ của công nghệ hiện nay đã tạo điều kiện thuận lợi để các kỹ sư thuộc trường Đại học Vanderbilt chế tạo một thiết bị nặng khoảng 9 pounds, nhẹ hơn nhiều so với những chiếc chân giả hiện nay, và có thể hoạt động liên tục trong 3 ngày, tương đương 13 – 14 km một lần sạc. Đồng thời, thiết bị này cũng giảm đáng kể lượng tiếng ồn phát ra. Một trong những tính năng nổi bật mà các kỹ sư đã trang bị thêm cho thiết bị mới này là khả năng chống vấp ngã nhờ vào bộ cảm biến sinh học. Bộ chân giả Computer Leg, còn gọi là C - Leg, có giá đến 15.000 euro, do công ty Otto Bock HealthCare, Đức sản xuất, có thể phân tích thời gian thực tế hoạt động của đùi để tác động đến cử động của đầu gối và mắt cá chân giả nhằm giúp cả hai cử động nhuần nhuyễn nhờ được trang bị những kích thủy lực siêu nhỏ. Được đưa vào sử dụng từ cuối năm 2005 cho những người bị mất chân (phía trên đầu gối). Trang 3
20. 1.1.2 Các loại bàn chân giả [12] 1.1.2.1 Bàn chân với khớp mắt cá đặc và gót chân đàn hồi Hình 1.1: Bàn chân với khớp mắt cá đặc và gót chân đàn hồi Tên của bàn chân được đặt đúng với đặc điểm của nó bàn chân với khớp mắt cá đặc và gót chân đàn hồi được. Được thiết kế đơn giản với một lõi bằng gỗ, composite hay bằng nhựa cứng, được đúc bên ngoài là vật liệu xốp, đàn hồi (PU, cao su) theo hình dáng thẩm mỹ của bàn chân. Về chức năng của bàn chân thì rất hạn chế so với các bàn chân khác, nhưng bù lại với thiết kế đơn giản và giá thành thấp nên được sử dụng nhiều ở các nước đang phát triển. 1.1.2.2 Bàn chân có khớp một trục Hình 1.2: Bàn chân có khớp một trục Bàn chân có khớp một trục được thiết kế với hai phần riêng biệt. Khớp cổ chân thường được đúc bằng các vật liệu có độ bền cao như hợp kim nhôm, titan hay cũng có thể bằng thép, inox. Phần bàn chân có lõi gỗ hoặc composite được đúc từ những vật liệu xốp mềm (PU) giúp bàn chân có tính thẩm mỹ hơn. Trang 4
21. Bàn chân một trục có khả năng chuyển động theo hướng gấp gan và gấp mu bàn chân một cách thụ động nó giúp người sử dụng chân giả có được sự tiếp đất êm ái và bước đi nhịp nhàng. Nhược điểm của bàn chân một trục là trọng lượng nặng và cần bảo dưỡng thường xuyên. 1.1.2.3 Bàn chân có khớp đa trục Hình 1.3: Bàn chân có khớp đa trục Thường được chế tạo với hai trục chuyển động là gấp gan, gấp mu và nghiêng trong, nghiêng ngoài, hai chuyển động này cho phép người đi chân giả di chuyển thoải mái trên địa hình không bằng phẳng, giúp người đi chân giả giữ thăng bằng tốt hơn, ngoài ưu điểm trên bàn chân có khớp đa trục thường có trọng lượng nặng hơn. Bàn chân có khớp đa trục truyền thống đã được sử dụng một thời gian dài nhưng với sự phát triển của kỹ thuật và đầu tư nghiên cứu chúng đã dần được thay thế bằng các loại bàn chân có tính ưu việt hơn như bàn chân carbon có độ linh hoạt và trọng lượng nhẹ hơn. Trang 5