KAJIAN TERHADAP PARAMETER SINYAL MIOLEKTRIK BERBASIS FREKUENSI DALAM MEMBEDAKAN GERAKAN PENGGENGGAMAN POWER GRIP DAN PRECISION GRIP

(1)

commit to user

KAJIAN TERHADAP PARAMETER SINYAL MIOLEKTRIK

BERBASIS FREKUENSI DALAM MEMBEDAKAN GERAKAN

PENGGENGGAMAN POWER GRIP DAN PRECISION GRIP

Tugas Akhir

ARDIAN DWI CAHYO

I 0311009

PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK INDUSTRI

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2016

(2)

commit to user

i

KAJIAN TERHADAP PARAMETER SINYAL MIOELEKTRIK

BERBASIS FREKUENSI DALAM MEMBEDAKAN GERAKAN

PENGGENGGAMAN POWER GRIP DAN PRECISION GRIP

Tugas Akhir

ARDIAN DWI CAHYO

I 0311009

PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK INDUSTRI

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

(3)

(4)

commit to user

(5)

commit to user

(6)

commit to user

v

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan skripsi dengan judul “Kajian Terhadap Parameter Sinyal Mioelektrik Berbasis Frekuensi Dalam Membedakan Gerakan Penggenggaman Power Grip dan Precision Grip”. Adapun

laporan skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat mendapatkan gelar Sarjana Teknik Industri Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret.

Laporan skripsi ini dapat terselesaikan berkat bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih sebesar-besarnya atas dukungan, bimbingan, nasihat, yang tak ternilai kepada pihak-pihak berikut.

1. Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya.

2. Papah dan Mamah tercinta yang selalu menemani dan memberikan dukungan, arahan, dorongan serta doa yang tulus dalam kerendahan hati mereka.

3. Keluarga yang selalu memberikan motivasi tiada henti.

4. Bapak Dr. Wahyudi Sutopo, S.T., M.Si. selaku Kepala Program Studi Sarjana Teknik Industri Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret.

5. Ibu Prof. Dr. Ir. Susy Susmartini, MSIE., dan Bapak Ilham Priadythama S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing yang telah berkenan memberikan ilmu, bimbingan, arahan, wejangan, nasihat, waktu, dan semua pelajaran.

6. Bapak Dr. Cucuk Nur Rosyidi, S.T., M.T., dan Bapak Taufik Rochman, S.TP., M.T. selaku dosen penguji yang telah berkenan memberikan arahan, kritik, saran, dan ilmu kepada penulis.

7. Ibu Prof. Dr. Ir. Susy Susmartini, MSIE. selaku dosen pembimbing akademis (PA) yang selalu memberikan nasihat, inspirasi dan pengarahan mengenai kuliah dan masa depan.

8. Bapak/Ibu Dosen Program Studi Sarjana Teknik Industri Universitas Sebelas Maret yang telah memberikan ilmu, motivasi, cerita, dan nasihat selama penulis mengikuti proses perkuliahan.

9. Mbak Yayuk, Mbak Tutik, Mbak Rina, dan Pak Agus selaku pengurus Tata Usaha (TU) jurusan Teknik Industri UNS, terima kasih atas segala bantuan

(7)

commit to user

vi

administrasi yang diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan segala urusan administrasi dengan mudah dan lancar.

10. Partner kerja “Mioelectric Signal!” terimakasi atas bantuan, support, dan waktunya saudara Agung Pamungkas. Jika tidak ada saudara mungkin tugas akhir yang saya kerjakan tidak selancar seperti saat ini. Saya ucapkan terimakasi yang hangat kepada saudara.

11. Rekan Seperjuangan “Kampung Inggris”: Albertus Suryadipa Inanda, Agung Pamungkas, Argadia Teguh Widodo, Catur Adi Prasetyo, Jihad Bagus Cahyadin dan Mega Aria Pratama. Atas waktu, kebersamaan dan kekonyolan kita semua! Semoga apa yang kita citakan dapat terwujud.

12. Rekan asisten Laboratorium Perencanaan dan Perancangan Produk (P3) 2011: Agung Pamungkas, Catur Adi Prasetio, Jihad Bagus Cahyadin, Petra Radite, Raksaka Ardy, Tara Ferdiana, dan Vicky Ganis untuk semua dukungan, kebersamaan, dan kerja sama untuk mengembangkan laboratorium.

13. Keluarga besar Teknik Industri angkatan 2011, terimakasih atas doa, dukungan, semangat, kebersamaan, keceriaan, dan kerja sama dalam menyelesaikan tugas kuliah dan praktikum. Hope we will see each others again when we all have reach our dreams, Guys.

14. Rekan asisten P3 2012 dan 2013 terima kasih atas kerja sama dan kekompakan kalian, semoga ke depannya P3 semakin maju dan berkembang. 15. Teman-teman indekos alfistha 1, atas waktu, kebersamaan, kekonyolan, dan

keseruan kita. Saya ucapkan terima kasih yang hangat kepada kalian.

16. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, terima kasih atas segala bantuan, doa, semangat, dan motivasi yang telah diberikan.

Penulis menyadari bahwa laporan skripsi ini masih jauh dari sempurna dan banyak memiliki kekurangan. Oleh karena itu penulis membuka diri atas segala kritik, masukan dan saran yang membangun. Semoga laporan skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca sekalian.

Surakarta, Januari 2016

(8)

commit to user

vii

ABSTRAK

Ardian Dwi Cahyo, NIM: I0311009.KAJIAN TERHADAP PARAMETER SINYAL

MIOELEKTRIK BERBASIS FREKUENSI DALAM MEMBEDAKAN GERAKAN PENGGENGGAMAN POWER GRIP DAN PRECISION GRIP.

Skripsi. Surakarta: Program Studi Sarjana Teknik Industri Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Januari 2016.

Pada penelitian ini, dilakukan pembedaan antara gerakan penggenggaman power grip dan precision grip dengan mengkaji karakteristik sinyal mioelektrik. Lima subjek laki-laki dengan kondisi yang sehat diikutsertakan sebagai responden. Setiap subjek diminta untuk melakukan penggenggaman cylindrical dan lateral. kedua tipe penggenggaman tersebut dipilih untuk mewakili power grip dan precision grip. Sinyal mioelekrik ditangkap melalui rangkaian single channel AD620, selanjutnya didokumentasikan dengan software DFSS3 real time analyzer. Selanjutnya nilai parameter Mean Frequency (MNF), Median Frequency (MDF),

Peak Frequency (PKF), Mean Power (MNP), Total Power (TTP) and Spectral

Moment (SM) ditentukan. Uji T berpasangan dilakukan dalam rangka memberi

keyakinan bahwa terdapat hasil yang signifikan. Parameter frequency spectral pattern (FSP) juga ditampilkan dengan melakukan ploting data ke dalam scatter plot. Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa parameter MNF, MDF, MNP, TTP and SM dapat digunakan sebagai pembeda gerakan power grip dan precision grip sementara PKF tidak. Parameter frequency spectral pattern (FSP) juga dapat digunakan sebagai pembeda antara gerakan power grip dan precision grip pada frekuensi 2,5 KHz – 5 KHz dengan melihat dari koefisien persamaan kuadrad.

Kata kunci: sinyal mioelektrik, power grip, precision grip, pembedaan genggaman, parameter berbasis frekuensi.

xx + 116 halaman; 19 tabel; 87 gambar Daftar Pustaka: 29 (1986-2015)

(9)

commit to user

viii

ABSTRACT

Ardian Dwi Cahyo, Student ID No: I0311009.POWER GRIP AND PRECISION GRIP

DISTINGUISHING THROUGH FREQUENCY BASED PARAMTER OF

MYOELECTRIC SIGNAL FEATURES. Undergraduate Thesis. Surakarta:

Industrial Engineering Department, Faculty of Engineering, Universitas Sebelas Maret, January 2016.

Recognizing human hand grasp through myoelectric signal is very challenging task. In this research, we try to distinguish between the power grip and precision grip by presenting the characteristic of myoelectric signal. Five male with health physical condition were involved. Each of them was asked to perform the cylindrical and lateral grasp. Both type of grasp was selected to represent the power grip and precision grip respectively. The signal was captured using a bipotential single channel AD620 device module. After that we collected the frequency parameter data by considering its peak value. Based on that data, we then determined the Mean Frequency (MNF), Median Frequency (MDF), Peak

Frequency (PKF), Mean Power (MNP), Total Power (TTP) and Spectral Moment

(SM). T-test was performed to assure the significance of the result. The frequency spectral pattern (FSP) was shown by plotting the data into scatter plot. From the research, it can be conclude MNF, MDF, MNP, TTP and SM can be use to distinguish power grip and precision grip. Those parameter is considered significant according to the T-test. However, PKF is doesn’t. the frequency spectral patternT(FSP) can also be used to distinguish between the power grip and precision grip, particularly in 2,5 KHz- 5 KHz by considering the coefficient quadratic equation.

Key Words: myoelectric signal, power grip, precision grip, distinguishing grasping type, frequency –based parameter

xx + 116 pages; 19 tables; 87 figures References: 29 (1986-2015)

(10)

commit to user

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

LEMBAR PENGESAHAN ... ii

SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS KARYA ILMIAH ... iii

SURAT PERTANYAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH ... iv

KATA PENGANTAR ... v

ABSTRAK ... vii

ABSTRACT ...viii

DAFTAR ISI ... ix

DAFTAR TABEL ... xiii

DAFTAR GAMBAR ... xv

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ... I-1 1.2 Perumusan Masalah ... I-5 1.3 Tujuan ... I-5 1.4 Manfaat ... I-5 1.5 Batasan Masalah ... I-6 1.6 Asumsi ... I-6 1.7 Sistematika Penulisan ... I-6

BAB II LANDASAN TEORI

2.1Otot Lengan Bawah Manusia ... II-1 2.2Sinyal Myoelektrik ... II-6 2.3Prosthetic Hand... II-7 2.4Jenis Prosthetic Hand... II-7 2.5Myoelektrik Prosthetic Hand ... II-9 2.5.1 Elemen Standar Myoelektrik Prosthetic Hand…….…... II-10 2.5.2 Pilihan Terminal Device ... II-11 2.5.3 Pilihan Kontrol Myoelectric Prosthetic Hand... II-11 2.6Gerakan Penggenggaman Tangan Manusia ... II-11 2.6.1 Definisi Gerakan Penggenggaman ... II-11 2.6.2 Taksonomi Gerakan Penggenggaman Tangan

(11)

commit to user

x

Manusia ... .II-11 2.7 Kegiatan Sehari-hari (Activities Daily Living/ADL) ... II-18 2.8 Gerakan Tangan Berdasarkan Kegiatan Sehari-hari (ADL)….….II-19 2.9 Instrumentasi Penangkap Sinyal Myoelektrik ... II-21 2.9.1 Elektroda Permukaan Ag/AgCl ... II-21 2.9.2 Penguat Diferensial Instrumentasi AD620 ... II-21 2.10 Klasifikasi dan Pengenalan Sinyal Myoelektrik ... II-23 2.11 FFT ………II-24 2.12 Parameter Sinyal Myoelektrik Berbasis Frekuensi ... II-25 2.13 Uji T Berpasangan (Paired t Test) ... II-26

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Identifikasi Awal ... III-2 3.1.1 Studi Pustaka ... III-2 3.1.2 Identifikasi Masalah ... III-2 3.1.3 Perumusan Masalah ... III-2 3.1.4 Penentuan Tujuan Penelitian ... III-2 3.2 Pengumpulan Data ... III-3 3.2.1 Persiapan Responden ... III-3 3.2.2 Persiapan Instrumentasi Penangkap Sinyal ... III-4 3.2.3 Merangkai Instrumentasi Penangkap Sinya

Myoelektrik ... III-9 3.2.4 Kalibrasi Instrumentasi Penangkap Sinyal ... III-9 3.2.5 Tahap Persiapan Penangkapan dan Pengolahan Sinyal ... III-13 3.2.6 Penangkapan dan Pengolahan Sinyal Myoelektrik

dengan Instrumentasi ... III-14

3.3 Pengolahan Data... III-16 3.4 Analisis dan Intepretasi Hasil... III-17 3.5 Hasil ... III-17

(12)

commit to user

xi

BAB IV PENGUMPAN DAN PENGOLAHAN DATA

4.1 Pengumpulan Data ... IV-1 4.1.1 Responden Penelitian ... IV-1 4.1.2 Deskripsi Alat Penangkap Sinyal ... IV-1 4.1.3 Hasil Penangkapan Sinyal ... IV-3 4.2 Pengolahan Data ... IV-9 4.2.1 Pengolahan Data Subjek 1 ... IV-10 4.2.2 Pengolahan Data Subjek 2 ... IV-22 4.2.3 Pengolahan Data Subjek 3 ... IV-31 4.2.4 Pengolahan Data Subjek 4 ... IV-39 4.2.5 Pengolahan Data Subjek 5 ... IV-47

BAB V ANALISIS DAN INTEPRETASI HASIL

5.1 Analisis Proses penangkapan Sinyal ... V-1 5.2 Analisis Parameter Sinyal Mioelektrik Berbasis Frekuensi ... V-2 5.2.1 Parameter Mean Frequency (MNF) ... V-2 5.2.2 Parameter Median Frequency (MDF) ... V-3 5.2.3 Parameter Peak Frequency (PKF) ... V-3 5.2.4 Parameter Mean Power (MNP) ... V-4 5.2.5 Parameter Total Power (TTP) ... V-5 5.2.6 Parameter Spectral Moment 1 (SM 1) ... V-5 5.2.7 Parameter Spectral Moment 2 (SM 2) ... V-5 5.2.8 Parameter Spectral Moment 3 (SM 3) ... V-6 5.2.9 Parameter Frequency Spectral Pattern (FSP) ... V-6

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan ... VI-1 6.2 Saran ... VI-2

(13)

commit to user

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Data Responden Penelitian ... IV-1

Tabel 4.2. Data Hasil Penangkapan Sinyal Gerakan Penggenggaman

Cylindrical ... IV-3

Cylindrical (Lanjutan) ... IV-4

Lateral ... IV-6

Lateral (Lanjutan) ... IV-7

Tabel 4.10. Rekapitulasi Uji Kenormalan Data Parameter Subjek 1 ... IV-18

Tabel 4.11. Rekapitulasi Uji T Berpasangan Data Parameter Subjek 1 ... IV-19

(14)

commit to user

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Palmaris Longus ... II-1

Gambar 2.2. Flextor Carpi Ulnaris... II-1

Gambar 2.3. Flextor Carpi Radialis ... II-1

Gambar 2.4. Pronator Teres ... II-1

Gambar 2.5. Flextor Digitorium Superficialis ... II-2

Gambar 2.6. Flextor Digitorium Profondus ... II-2

Gambar 2.7. Brachioradialis ... II-3

Gambar 2.8. Extensor Carpi Radialis Longus... II-3

Gambar 2.9. Extensor Carpi Radialis Brevis ... II-3

Gambar 2.10. Extensor Digitorium ... II-3

Gambar 2.11. Extensor Digiminimi ... II-3

Gambar 2.12. Extensor Carpi Ulnaris ... II-3

Gambar 2.13. Ancomeous Muscle ... II-4

Gambar 2.14. Supinator Muscle ... II-4

Gambar 2.15. Abductor Policis Longus ... II-4

Gambar 2.16. Extensor Policis Brevis ... II-4

Gambar 2.17. Extensor Policis Longus ... II-4

Gambar 2.18. Extensor Indicis ... II-4

Gambar 2.19. Schematic Drawing ... II-5

Gambar 2.20. Schematic Drawing Deep ... II-5

Gambar 2.21. Posisi Otot Ekstensor Pada Lengan Tangan

(Schematic Drawing) ... II-6

Gambar 2.22. Body Powered Prosthetic Hand ... II-8

Gambar 2.23. System Hybrid Prosthetic ... II-9

Gambar 2.24. Elemen Elektirk Myoelectric Prosthetic Hand ... II-10

Gambar 2.25. Elemen Mekanik Myoelectric Prosthetic Hand ... II-10

Gambar 2.26. Klasifikasi Penggenggaman Berdasarkan Schesinger ... II-12

Gambar 2.27. Kategori “Grip Involving No Tumb” pada Klasifikasi Kamakura.

Kolom Kanan Menggambarkan Area Kontak Tangan Dengan Objek Sedangkan Gambar Lainnya Dalam Satu Baris

(15)

commit to user

xvi

Menunjukan Penggenggaman Dari Berbagai Sudut

Pandang ... II-13

Gambar 2.28. Kategori “Power Grip” pada Klasifikasi Kamakura. Kolom Kanan

Menggambarkan Area Kontak Tangan Dengan Objek Sedangkan Gambar Lainnya Dalam Satu Baris Menunjukan Penggenggaman Dari Berbagai Sudut Pandang ... II-14

Gambar 2.29. Kategori “Intermediete Grip” pada Klasifikasi Kamakura. Kolom Kanan Menggambarkan Area Kontak Tangan Dengan Objek Sedangkan Gambar Lainnya Dalam Satu Baris Menunjukan Penggenggaman Dari Berbagai Sudut Pandang ... II-15

Gambar 2.30. Kategori “Precision Grip” pada Klasifikasi Kamakura. Kolom Kanan Menggambarkan Area Kontak Tangan Dengan Objek Sedangkan Gambar Lainnya Dalam Satu Baris Menunjukan Penggenggaman Dari Berbagai Sudut Pandang ... II-16

Gambar 2.31. Taksonomi Gerakan Penggenggaman Cutkosky ... II-17

Gambar 2.32. Taksonomi Gerakan Penggenggaman Felix ... II-18

Gambar 2.33. Aktivitas Kegiatan Sehari-hari ... II-19

Gambar 2.34. Frekuensi Jenis Gerakan Penggenggaman Pada Pembantu

Rumah Tangga ... II-20

Gambar 2.35. Frekuensi Jenis Gerakan Penggenggaman Pada

Mekanik Manufaktur ... II-20

Gambar 2.36. Hubungan Besar Hambatan dengan Perbesaran yang

Dihasilkan oleh AD620 ... II-22

Gambar 2.36. Keterangan Kaki pada AD620 ... II-22

Gambar 3.1. Flowchar Penelitian ... III-2

Gambar 3.2. Blok Diagram Pengumpulan Data ... III-3

Gambar 3.3. Peletakan Elektroda pada Otot Belly ... III-5

Gambar 3.4. Peletakan Elektroda Positif ... III-6

Gambar 3.5. Peletakan Elektroda Negatif ... III-6

Gambar 3.6. AD620 dan Papan Sirkuit ... III-7

Gambar 3.7. Potensiometer ... III-7

(16)

commit to user

xvii

Gambar 3.9. AD620 ... III-8

Gambar 3.10. Kabel Input ... III-8

Gambar 3.11. Function Generator... III-8

Gambar 3.12. Osiloskop ... III-8

Gambar 3.13. Diagram Blok Alat Penangkap Sinyal Mioelektrik ... III-9

Gambar 3.14. Instrumetasi Penangkap Sinyal ... III-9

Gambar 3.15. Blok Diagram Proses Kalibrasi Tahap 1 ... III-10

Gambar 3.18. Permukaan Tangan yang Dibersihkan ... III-14

Gambar 3.19. Alkohol 70% ... III-14

Gambar 3.20. Gerakan Cylindrical dan Lateral ... III-15

Gambar 4.1. Blok Diagram Rangkaian Penangkap Sinyal ... IV-2

Gambar 4.2. Rangkaian Penangkap Sinyal ... IV-2

Gambar 4.3. Nilai MNF Cylindrical dan Lateral Subjek 1 ... IV-10

Gambar 4.4. Nilai MDF Cylindrical dan Lateral Subjek 1 ... IV-11

Gambar 4.5. Nilai PKF Cylindrical dan Lateral Subjek 1 ... IV-12

Gambar 4.6. Nilai MNP Cylindrical dan Lateral Subjek 1 ... IV-13

Gambar 4.7. Nilai TTP Cylindrical dan Lateral Subjek 1 ... IV-14

Gambar 4.8. Nilai SM 1 Cylindrical dan Lateral Subjek 1 ... IV-15

Gambar 4.11. FSP Cylindrical dan Lateral Subjek 1 (23 Hz-25KHz) ... IV-19

Gambar 4.12. FSP Cylindrical dan Lateral Subjek 1 (23 Hz-250 Hz) ... IV-20

Gambar 4.15. FSP Cylindrical dan Lateral Subjek 1 (23 Hz-1 KHz) ... IV-21

Gambar 4.16. FSP Cylindrical dan Lateral Subjek 1 (23 Hz-1,5 KHz) ... IV-21

Gambar 4.17. FSP Cylindrical dan Lateral Subjek 1 (23 Hz-2,5KHz) ... IV-21

Gambar 4.18. FSP Cylindrical dan Lateral Subjek 1 (2,5 Hz- 5 KHz) ... IV-22

(17)

commit to user

xviii

Gambar 4.36. FSP Cylindrical dan Lateral Subjek 2 (10 KHz-15 KHz) .... IV-31

(18)

commit to user

xix

(19)

commit to user

xx