I-1
BAB I
PENDAHULUAN
Bab ini akan menjelaskan mengenai latar belakang penelitian, rumusan masalah, tujuan dan manfaat penelitian, batasan masalah, asumsi serta sistematika penulisan yang digunakan dalam penyusunan laporan tugas akhir ini.
1.1. Latar Belakang
Amputasi pada bagian tangan dari tubuh seseorang sangat mempengaruhi produktifitas atau kapaistas orang tersebut dalam menangani suatu perkerjaan atau melakukan sesuatu kegiatan. Kelainan bentuk pada tangan dapat diakibatkan karena amputasi akibat kecelakaan kerja. Cedera, kelainan bentuk, atau cacat pada tangan dapat mempengaruhi fungsi tangan dan kualitas hidup seseorang (Brorrson, 2012).
Dibutuhkan suatu alternatif untuk mengembalikan fungsi tangan pada orang-orang yang mengalami amputasi. Prosthetic hand (tangan palsu) menjadi alternatif utama saat ini. Penelitian yang gencar dilakukan adalah Anthropometric
Prostetic Hand. Prosthetic merupakan cabang ilmu kesehatan yang berkonsentrasi
pada penggantian bagian tubuh yang hilang akibat amputasi (Brey, 2005).
Prosthetic hand dapat digerakkan dengan dua cara yaitu body-powered atau electrical motor powered. Body-powered prosthetic hand dioperasikan secara
manual dengan memanfaatkan gerakkan bagian tubuh tertentu yang disalurkan melalui kabel atau tali untuk dapat menggerakkan prosthetic hand. Sedangkan
electric motor powered prosthetic hand dioperasikan dengan menggerakkan
motor dengan memanfaatkan listrik dari tubuh agar dapat menggerakkan
prosthetic hand (Li, 2012).
Penelitian mengenai prosthetic hand dan myoelectric prosthetic hand berkembang di dunia. Terdapat beberapa perusahaan yang mampu membuat
prosthetic hand dengan fungsi yang mendekati tangan manusia. Perusahaan
tersebut antara lain Bebionic, Touchbionic, dan Ottobock. Prosthetic hand yang dibuat mampu beroperasi dengan fungsi mendekati tangan manusia, namun harga yang mahal menjadi kendala utama bagi konsumen apabila ingin menggunakan
I-2
Laboratorium P3 UNS telah mengembangkan prosthetic hand dengan konsep low-cost prosthetic hand. Pengembangan prosthetic hand pada labaoratorium ini berfokus pada body powered prosthetic hand. Penelitian dilakukan fokus pada mekanisme penggerakkan prosthetic hand, bahan pembuatan prosthetic hand, dan pengembangan jari-jari. Penelitian pada mekanisme penggerakkan dengan sistem bar telah dilakukan. Desain mekanisme penggerakkan jari tangan dengan 1-DOF pada anthropomorphic prosthetic hand telah dibuat (Witjaksono dkk., 2012). Desain tersebut telah dikembangkan dan dioptimalkan agar sistem bar pada rancangan jari dan ibu jari mampu bergerak secara natural (Prasetyo dkk., 2013). Desain konseptual dikembangkan, dimana
prosthetic hand dapat digerakkan dengan menggunakan tiga motor sebagai
aktuator (jari tengah, jari kelingking, dan jari manis) (Putranto dkk., 2014). Berdasarkan Purnamasari (2013) bahan yang tepat untuk pembuatan prosthetic
hand adalah PVC dipilih karena harganya terjangkau, ringan dan kuat.
Saat ini laboratorium P3 mulai melakukan penelitian mengenai myoelectric
prosthetic hand pada yaitu low-cost myoelecric prosthetic hand. Sinyal myoelectric digunakan untuk menggerakkan motor drive pada electrical motor powered prosthetic hand. Myoelectric prosthetic hand merupakan prosthetic hand
yang digerakkan oleh motor dengan memanfaatkan energi listrik yang dihasilkan dari dalam tubuh atau disebut sebagai sinyal myoelectric (Li, 2012).
Sinyal myoelectric merupakan sinyal yang berasal dari aktivitas gerakkan otot. Sebelum otot bergerak, sistem saraf mengirimkan sinyal berupa listrik dari otak. Saat listrik ini sampai pada serat-serat otot dalam jumlah dan besaran tertentu maka otot akan bergerak (Konrad, 2005). Otot-otot inilah yang menjadi sumber energi listrik untuk menggerakkan motor pada myoelectric prosthetic
hand. Sinyal myoelectric akan direkam dan dianalisis secara eksperimental.
Pendeteksian sinyal myoelectric dilakukan dengan elektroda yang diletakkan pada permukaan kulit. Metode ini disebut sebagai Electromyography (Konrad, 2005).
Terdapat perbedaan pada body powered prosthetic hand dengan myoelectric
prosthetic hand yaitu adanya sistem kontrol pada myoelectric prosthetic hand.
Kontrol dapat didesain saat sinyal myoelectric telah ditangkap. Informasi dari sinyal myoelectric dapat diperoleh apabila sinyal ini diolah. Dibutuhkan suatu cara
I-3
atau langkah untuk mendapatkan informasi dari sinyal myoelectric (Wang dkk., 2013)
Penelitian ini penting karena mengawali pembuatan sistem kontrol dalam pembuatan low-cost myoelectric prosthetic hand. Dibutuhkan suatu cara untuk menangkap sinyal myoelectric kemudian mengolahnya. Penelitian ini mengkaji suatu prosedur operasional penangkapan sinyal myoelectric. Kajian ini mengajukan langkah bagaimana sinyal myoelectric ditangkap, dengan apa sinyal
myoelectric ditangkap, dan bagaimana mengolah atau memproses sinyal myoelectric.
Penelitian-penelitian mengenai penangkapan dan pengolahan sinyal
myoelectric telah dilakukan. Pengambilan informasi sinyal myoelectric dilakukan
dengan menggunakan elektroda yang diletakkan di permukaan otot pada bagian tangan yang tersisa akibat amputasi, kemudian sinyal diperbesar dengan smart
apmlifier yang dilengkapi low pass filter, sinyal ditangkap diolah dengan
memanfaatkan pola sampul sinyal yang dibandingkan dengan pola balok sinyal (Franti dkk., 2012). Selain menggunakan amplifier dan filter (module),
microcontroller PIC18F452 digunakan untuk penangkapan informasi dari sinyal myoelectric(Gini dkk., 2012). Pendekatan dengan software dan hardware juga
dapat dilakukan untuk melakukan penangkapan atau pengambilan informasi sinyal myoelectric, hardware berfungsi untuk menyimpan sinyal myoelectric yang terekam dan dapat disimpan dalam format tertentu yang selanjutnya data yang tersimpan dapat diolah dengan software matlab (Patil dkk., 2013). Kualitas sinyal
myoelectric sangat bergantung pada perbesaran (amplifier) dan filter dari
instrumen yang digunakan (Wang dkk., 2013).
Penelitian ini penting karena memberikan suatu acuan penangkapan sinyal
myoelectric berbasis module AD620. AD620 merupakan instrumen amplifier
sinyal yang membutuhkan supply daya rendah untuk penggunaannya, memiliki akurasi tinggi. Sinyal myoelectric ditangkap oleh elektroda yang diletakkan di permukaan kulit selanjutnya diperbesar oleh AD620. Sinyal yang diperbesar selanjutnya ditampilkan dalam software True Real Time Analyzer (True RTA).
Sinyal yang ditangkap dengan elektroda permukaan merupakan sinyal
I-4
bertugas menggerakkan bagian tangan yang berbeda, yaitu otot yang menggerakkan ibu jari, telunjuk jari dan tiga jari lainnya.
Sinyal yang telah ditangkap akan ditampilkan kekuatan sinyalnya dengan algoritma tertentu dan diubah dalam grafik dengan microcontroller on board arduino. Microcontroller onboard arduino merupakan hardware yang dilengkapi
software untuk melakukan pemrograman (memberi instruksi/perintah) yang
berfungsi sebagai otak sistem kontrol.
1.2. Rumusan Masalah
Mengacu pada latar belakang yang telah disampaikan penelitian ini akan mengkaji bagaimana prosedur operasional dalam menangkap sinyal myoelectric. dan bagaimana pengujian prosedur operasional dilakukan.
1.3. Tujuan Penelitian
Sesuai dengan latar belakang yang telah disampaikan diatas, tujuan penelitian ini antara lain:
1. Mengkaji berbagai prosedur penangkapan sinyal myoelectric sebagai dasar untuk mengajukan prosedur operasional dengan konsep low-cost
prosthetic hand yang mudah dioperasikan dan sederhana.
2. Melakukan pengujian terhadap prosedur operasional yang diusulkan.
1.4. Manfaat Penelitian
Sedangkan manfaat dilakukannya penelitian ini adalah Memberikan dasar acuan penangkapan sinyal myoelectric yang kedepannya dapat dimanfaatkan untuk pembuatan sistem kontrol pada prosthetic hand.
1.5. Batasan Masalah
Agar terfokus dan terarah maka penelitian ini perlu dibatasi. Adapaun batasan penelitian yang digunakan antara lain:
1. Subjek yang digunakan adalah orang normal dengan anggota gerak atas lengkap dan normal. Agar prosthetic hand berfungsi sama atau mendekati tangan orang normal saat digunakan oleh penderita amputasi.
I-5
2. Penelitian ini dilakukan pada prosthetic hand dengan jenis amputasi
transradial amputee (amputasi pada pergelangan tangan).
3. Pengujian dilakukan pada lima jenis gerakkan dasar penggenggaman yaitu cylindrical grasp, hook grasp, lateral grasp, spherical grasp, dan
tip grasp.
1.6. Asumsi
Asumsi yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Massa otot pada diri setiap subjek dianggap sama.
2. Subjek dianggap terlatih dalam melakukan penggenggaman antara lain
cylindrical grasp, spherical grasp, tip grasp, lateral grasp, dan hook grasp.
1.7. Sistematika Penulisan
Sistematika yang digunakan dalam penulisan laporan penelitian tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini menjelaskan mengenai latar belakang penelitian, perumusan masalah, tujuan penelitian dan manfaat penelitian, batasan masalah, asumsi, dan sistematika penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini menjelaskan mengenai teori-teori yang digunakan sebagai landasan dasar yang mendukung penelitian serta sebagai acuan perhitungan dan analisis secara teoritis.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini berisi alur dan tahapan secara umum yang dilakukan dalam penelitian dari tahap awal hingga akhir. Tahapan penelitian disajikan dalam gambaran terstruktur berupa flowchart (diagram alir) sesuai dengan permasalahan yang ada dalam penelitian.
I-6
BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA
Bab ini berisi data-data yang diperoleh dan diperlukan untuk diolah secara bertahap dalam menylesaikan masalah dan kemudian dilakukan analisis sesuai dengan metodologi yang digunakan.
BAB V ANALISIS DAN INTEPRETASI HASIL
Bab ini menjelaskan uraian analisis dari hasil penguraian data dan pengolahan data yang telah dilakuakan.
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini menjelaskan kesimpulan dari hasil analisis yang telah dilakukan, dan digunakan untuk menjawab tujuan penelitian dari hasil analisis yang telah dilakukan, serta berisi saran-saran yang dapat digunakan sebagai pertimbangan dalam penelitian selanjutnya.
