PERANCANGAN PROTOTYPE PROSTHETIC JARI TANGAN MENGGUNAKAN MEKANISME PENGGERAK SISTEM

(1)

commit to user

PERANCANGAN

PROTOTYPE

PROSTHETIC

JARI TANGAN

MENGGUNAKAN MEKANISME PENGGERAK SISTEM

CROSS CABLE

DAN SISTEM

CROSS BAR

Skripsi

Sebagai Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

DAVIT WITJAKSONO

I 1307005

JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

(2)

commit to user

PERANCANGAN

PROTOTYPE

PROSTHETIC

JARI TANGAN

MEKANISME PENGGERAK SISTEM

CROSS CABLE

DAN

SISTEM

CROSS BAR

Skripsi

DAVIT WITJAKSONO

I 1307005

JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

(3)

commit to user

vi

KATA PENGANTAR

Dengan segala kerendahan hati dan kebesaran jiwa, penulis panjatkan

puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan berkat rahmat

dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini seperti

yang diharapkan. Atas bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, penulis

mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Tuhan Yesus Kristus Yang Maha Kasih, selalu menjaga dan merawatku

hingga saat ini

2. Bapak dan ibu, kedua orang tua tercinta yang selalu memberikan dukungan

perhatian, kasih sayang, dan doa di setiap perjalanan hidupku.

3. Dina Setiawati, Abednego Danu Setiawan, Mesakh Dani Setiawan my lovely

brother and sister yang selalu ada untuk mendukung dalam segala hal dan

memberi motivasi untuk selalu siap dengan apapun yang terjadi.

4. Bapak Sugeng dan Ibu Wiwik, yang sudah menjadi orang tua keduaku, trima

kasih atas segalanya.

5. Keluarga besar yang tak henti-hentinya membantu dan mendukung serta

mendoakan sampai saat ini.

6. Bapak Dr. Cucuk Nur Rosyidi, ST, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Industri

atas segala fasilitas yang diberikan selama masa perkuliahan.

7. Bapak Ilham Priadythama, ST, MT dan Ibu Dr. Ir. Susy Susmartini, MSIE

selaku dosen pembimbing skripsi I dan dosen pembimbing skripsi II yang

selalu membimbing, memberikan wawasan dan motivasi selama penyusunan

laporan skripsi.

8. Ibu Azizah Aisyati, ST, MT dan Bapak Yusuf Priyandari, ST, MT selaku

dosen penguji skripsi I dan dosen penguji skripsi II yang memberikan kritik

dan saran untuk perbaikan laporan skripsi.

9. Bapak Azizah Aisyati, ST, MT selaku Pembimbing Akademis, atas segala

bimbingan dan nasehatnya selama ini.

10.Segenap Dosen-Dosen Teknik Industri Universitas Sebelas Maret atas

(4)

commit to user

vii

11.Tiwi yang telah banyak membantu dan memberikan informasi selama

penyusunan laporan skripsi ini.

12.Putri, Tiwi, Yulia, Yopi, Vincent, Indra yang bersedia menemani selama

pengerjaan alat.

13.David yang telah menjadi teman seperjuangan untuk mondar-mandir dan

bimbingan. !!

14.Sahabatku Mamet, yang sudah banyak direpotin untuk jadi tukang ojek dan

nemenin dalam kegiatan apapun selama kita kuliah dari awal semester.

15.Miftah dan Yopi, kalian teman yang hadir disaat-saat akhir.

16.Beny Putranto, kakak seperguruanku bertukar pengalaman hidup.

17.S-BMW, senang menjadi bagian dari kalian.

18.Silmie, trima kasih udah nitipin motornya yang sering aku pake...he...he..

19.Aris, trima kasih aku boleh numpang ditempatmu sementara.

20.Keluarga besar Laboratorium Perencanaan dan Perancangan Produk (P3)

angkatan 2007, Witjak, Putri, Indra, Taruna, Silmie, David, Amrina

terimakasih untuk segala sesuatu serta kebersamaannya selama ini. Semoga

persahabatan kita semakin erat. Hidup Evolution Soul of P3!!

21.Keluarga besar Laboratorium Perencanaan dan Perancangan Produk (P3)

angkatan 2008 dan 2009, terima kasih atas bantuannya.

22.Teman-teman seperjuangan di periode sidang yang sama Filina, David, Bobo,

Habibi, Dias, Wisnu, Bayu . R, Terima kasih untuk kebersamaan di depan

Jurusan, informasi-informasi, dan semua-muanya.

23.Aci, Beny, Filina, Indra, Yopi, Miftah, Catur, Bayu, David, Bobo, Desi,

Ajeng, Febri, Nanung, Salmet, Vincent, Diah, Monica, Rani, Amrina, Nurul,

Sally, Yustin, Zakiah, Pendy, Aris, Novita, Sustika, Mita, Siwi, Silmie, Putri,

Yulia. Keluarga besar nonreg yang saya banggakan. Trima kasih sudah

menjadi teman terdekatku disolo.

24.Teman-temanku angkatan 2007 di Teknik Industri yang tidak dapat disebutkan

satu persatu, atas segala warna hidup dan kenangan indah yang diberikan.

25.Seluruh keluarga besar Teknik Industri, yang tidak dapat disebutkan satu per

(5)

commit to user

viii

26.Semua pihak yang pernah aku pinjem laptopnya, nebeng ngeprint, dll selama

pengerjaan skripsi ini.

27.Semua pihak yang belum tertulis di atas, yang telah banyak membantu dalam

proses pengerjaan skripsi ini.

Akhir kata Penulis berharap semoga laporan skripsi ini dapat berguna bagi

Penulis pribadi, bagi Jurusan Teknik Industri dan untuk siapa saja yang

membutuhkan. Penulis menyadari bahwa penyusunan laporan ini masih jauh dari

sempurna karena segala keterbatasan yang ada. Oleh sebab itu, dengan segenap

kerendahan hati Penulis menerima saran dan kritik untuk perbaikan atas

kekurangan yang ada.

Surakarta, Agustus 2012

(6)

commit to user

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL i

LEMBAR PENGESAHAN ii

LEMBAR VALIDASI iii

SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS KARYA ILMIAH iv

SURAT PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH v

KATA PENGANTAR vi

ABSTRAK viii

ABSTRACT ix

DAFTAR ISI x

DAFTAR TABEL xiv

DAFTAR GAMBAR xvi

BAB I PENDAHULUAN I-1

1.1. Latar Belakang Penelitian I-1

1.2. Perumusan Masalah I-3

1.3. Tujuan Penelitian I-3

1.4. Manfaat Penelitian I-4

1.5. Batasan Masalah I-4

1.6. Asumsi Penelitian I-4

1.7. Sistematika Penulisan I-4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA II-1

2.1. Tangan Manusia II-1

2.1.1. Anatomi Tangan Manusia II-1

2.2. Prosthetic Tangan II-3

2.2.1. Jenis Prosthetic Tangan II-3

2.2.2. Perkembangan Prosthetic Tangan II-6

2.3. Konsep Dasar Prototype II-8

2.3.1. Esensi Dasar dan Type Prototype II-8

2.3.2. Kegunaan Prototype II-9

2.3.3. Prinsip Prototype II-9

(7)

commit to user

xi

2.5. Desain Eksperimen II-11

2.5.1. Factorial Eksperimen II-14

2.5.2. Randomize Block Design II-17

2.5.3. Uji Asumsi II-19

2.6. Penelitian Sebelumnya II-23

BAB III METODOLOGI PENELITIAN III-1

3.1 Identifikasi Masalah III-3

3.2 Pengumpulan Dan Pengolahan Data III-5

3.3 Analisis dan Kesimpulan III-10

3.4 Kesimpulan dan Saran III-10

BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA IV-1

4.1 Pengumpulan Data IV-1

4.1.1. Deskripsi Masalah Prosthetic Jari Tangan IV-1

4.1.2. Identifikasi Masalah Prosthetic Jari Tangan IV-2

4.2. Pengolahan Data IV-7

4.2.1. Tahap Functional Domain IV-8

4.2.2. Tahap Physical Domain IV-9

4.2.3. Tahap Process Domain IV-18

4.3. Uji Eksperimen IV-24

4.3.1. Tahap Pengujian Eksperimen IV-24

4.3.2. Perhitungan Gaya Tarik Dinamis Prototype Prosthetic Jari

Tangan

IV-27

4.3.3. Pengolahan Data Statistik IV-28

4.3.4. Uji Anova IV-41

4.3.5. Analisis Hasil Uji Variansi IV-53

BAB V ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL V-1

5.1 Analisis Hasil Penelitian

5.1.1 Perangkat link prosthetic jari tangan

5.1.2 Perangkat base prototypeprosthetic jari tangan

5.1.3 Perangkat sistem penggerak yang terdiri dari komponen

sistem penggerak cross cable dan komponen sistem

penggerak cross bar

V-1

V-2

V-3

(8)

commit to user

xii

5.1.4 Analisis Gaya Tarik Dinamis

5.1.5 Analisis Hasil Uji ANOVA

V-5

5.2. Interpretasi Hasil V-6

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN VI-1

6.1 Kesimpulan VI-1

6.2 Saran VI-2

(9)

commit to user

xiv

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Skema umum data sampel eksperimen faktorial menggunakan II-14

3 faktor dan dengan n observasi tiap sel

Tabel 2.2 Anova eksperimen faktorial 3 faktor desain acak sempurna II-17

Tabel 2.3 Susunan k x b untuk randomize blok design II-18

Tabel 2.4 Anova randomize block design II-19

Tabel 2.5 Skema umum daftar analisis ragam uji homogenitas II-22

Tabel 4.1 Permasalahan yang timbul pada desain prostheticjari tangan IV-5

mekanisme sistem penggerak cross cable dan cross bar

Tabel 4.2 Usulan perbaikan dan pengembangan pada prosthetic jari IV-6

tangan serta atribut perancangan

Tabel 4.3 Kebutuhan fungsional dalam pengembangan IV-8

Tabel 4.4 Kekuatan material IV-10

Tabel 4.5 Dimensi prosthetic jari tangan IV-12

Tabel 4.6 Hasil proses grinding komponen penyusun prosthetic jari IV-19

tangan

Tabel 4.7 Hasil proses grinding komponen penyusun prosthetic jari IV-22

tangan

Tabel 4.8 Data hasil pengujian eksperimen 1 IV-28

Tabel 4.10 Hasil pengukuran gaya tarik dinamis IV-30

Tabel 4.11 Perhitungan uji lilliefors gaya tarik dinamis IV-32

Tabel 4.12 Residual data antar level faktor pembebanan dan desain IV-33

Tabel 4.13 Uji levene dikelompokkan berdasarkan faktor pembebanan IV-34

Tabel 4.14 Residual data gaya tarik dinamis IV-34

Tabel 4.15 Hasil pengukuran gaya tarik dinamis IV-36

Tabel 4.16 Perhitungan uji lilliefors gaya tarik dinamis IV-38

(10)

commit to user

xv

Tabel 4.18 Uji levene dikelompokkan berdasarkan faktor pembebanan IV-40

Tabel 4.19 Residual data gaya tarik dinamis IV-40

Tabel 4.21 Hasil penjumlahan data hasil pengujian eksperimen 1 IV-43

Tabel 4.22 Anova untuk pengujian eksperimen 1 IV-44

(11)

commit to user

xvi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Struktur tulang pada tangan manusia II-2

Gambar 2.2 Joint pada tangan manusia II-2

Gambar 2.3 Passive prostheses II-4

Gambar 2.4 Body powered prostheses II-5

Gambar 2.5 Myoelectric devices II-6

Gambar 2.6 Prosthetic tangan kosmetik II-7

Gambar 2.7 Prosthetic tangan fungsional jenis prehensor dan hook II-7

Gambar 2.8 Prosthetic tangan kosmetik dan fungsional II-7

Gambar 2.9 Desain prosthetic jari tangan dengan sistem cable II-23

Gambar 2.10 Desain prosthetic jari tangan dengan sistem bar II-24

Gambar 3.1 Metodologi penelitian III-1

Gambar 4.1 (a) Struktur tangan manusia dan (b) struktur prosthetic

tangan IV-2

Gambar 4.2 Desain prosthetic jari tangan sistem cross cable IV-3

Gambar 4.3 Desain prosthetic jari tangan sistem cross bar IV-4

Gambar 4.4 Material bahan PVC yang digunakan untuk pembuatan

komponen prototipe prosthetic jari tangan IV-10

Gambar 4.5 Komponen joint prosthetic jari tangan IV-11

Gambar 4.6 Dimensi komponen joint prosthetic jari tangan IV-11

Gambar 4.7 Komponen poros penyangga IV-12

Gambar 4.8 Komponen link 1 prosthetic jari tangan IV-13

Gambar 4.9 Dimensi link 1 prosthetic jari tangan IV-14

Gambar 4.10 Komponen Prototype Link 2 prosthetic jari tangan IV-14

Gambar 4.12 Komponen Prototype Link 3 prosthetic jari tangan IV-15

Gambar 4.14 Komponen prototype base prosthetic jari tangan sistem

cable IV-16

Gambar 4.15 Dimensi base prosthetic jari tangan sistem cable IV-16

Gambar 4.16 Desain prosthetic jari tangan dengan sistem cable IV-17

(12)

commit to user

xvii

Gambar 4.18 Proses assembling pada bagian prosthetic jari tangan

prosthetic jari tangan sistem cable IV-20

Gambar 4.19 (a). Desain prosthetic jari tangan (sistem cable),

(b). prototype prosthetic jari tangan sistem cable IV-20

Gambar 4.20 Proses assembling pada bagian prosthetic jari tangan

prosthetic jari tangan sistem cross bar IV-23

Gambar 4.21 (a). Desain prosthetic jari tangan (sistem bar),

(b). prototype prosthetic jari tangan sistem bar IV-23

Gambar 4.22 Plot residual data gaya tarik dinamis IV-35

Gambar 4.23 Plot residual data gaya tarik dinamis IV-41

(13)

commit to user

I-1

BAB I

PENDAHULUAN

Ketiadaan salah satu alat gerak menjadi masalah khusus bagi seorang

manusia, akibatnya fungsi yang seharusnya dijalankan oleh organ tubuh tersebut

menjadi terganggu dan tidak dapat dilaksanakan, sehingga muncul alat bantu

pengganti bagian tubuh yang hilang yang disebut dengan prosthetic.

1.1 LATAR BELAKANG

Desain, pengembangan dan analisis prosthetic tangan robot masih menjadi

tema penelitian aktif di seluruh dunia setelah lebih dari dua puluh tahun sejak

model pertama diumumkan pada awal tahun 1980-an (Saliba dan axiax, 2007).

Perkembangan prosthetic tangan manusia pada umumnya sangat dibantu oleh

studi anatomi tubuh manusia. Pendekatan yang terbaik dalam merancang

prosthetic tangan adalah dengan mengadopsi bentuk serta sistem kerja yang ada

pada tangan manusia. Persyaratan mendasar dalam perancangan prosthetic tangan

adalah dengan menggunakan data antropometri tubuh manusia sebagai acuan

perancangan, sehingga prosthetic tangan diharapkan dapat disesuaikan dengan

bagian tubuh manusia, baik dalam aspek fisik maupun aspek fungsional pada

pengaplikasiannya (Zollo et al, 2007). Persyaratan umum dalam perancangan

prosthetic jari tangan manusia diantaranya, prosthetic jari tangan manusia

diharapkan memiliki berat yang ringan, namun cukup kuat. Selain itu, jari-jari

prosthetic tangan manusia memungkinkan untuk berada pada kondisi diam

ataupun saat melakukan gerakan. Ukuran prosthetic jari tangan manusia harus

serupa dengan ukuran jari tangan manusia normal, baik dalam ukuran panjang dan

ukuran lebarnya. Persyaratan umum yang terakhir yaitu, prosthetic jari tangan

manusia harus mampu mengirimkan kekuatan tertentu untuk melakukan gerakan

(Dechev, et al, 1999).

Prosthetic tangan manusia sebagai alat fungsional diharapkan mampu

menjalankan enam model gerakan dasar tangan manusia, yaitu cylindrical, lateral,

palmar, hook, tip, dan spherical. Enam model gerakan tersebut sangat dipengaruhi

oleh desain prosthetic jari tangan manusia, mekanisme sistem penggerak yang

(14)

commit to user

I-2

pada sistem penggerak (Martel dan Gini, 2007). Aspek fungsional prosthetic

tangan manusia yang paling penting adalah kemudahan dalam pengoperasiannya

dan memiliki gaya tarik yang rendah ketika digunakan dalam melakukan

penggenggaman objek benda (Wilmer Group, 2000).

Sanjaya (2009), dalam penelitiannya mendefinisikan gaya tarik pada

prosthetic tangan manusia merupakan gaya yang terjadi pada sistem gerak agar

prosthetic tangan manusia tersebut dapat bekerja, gaya tarik tersebut terdiri dari

gaya tarik dinamis dan gaya tarik statis. Gaya tarik dinamis adalah gaya yang

dibutuhkan untuk menggerakkan jari-jari prosthetic tangan manusia, sedangkan

gaya tarik statis merupakan gaya yang dibutuhkan untuk menahan objek benda

yang dipegang.

Terdapat dua mekanisme sistem penggerak pada desain prosthetic jari

tangan manusia yang digunakan dalam penelitian-penelitian yang telah dilakukan

sebelumnya, mekanisme sistem penggerak tersebut adalah sistem penggerak cross

cable dan cross bar. Sistem penggerak cross cable adalah sistem penggerak pada

desain prosthetic jari tangan manusia dengan menggunakan penarik berupa kabel

yang dirangkaikan pada desain prosthetic, sedangkan sistem penggerak cross bar

adalah sistem penggerak pada desain prosthetic jari tangan manusia dengan

menggunakan bar atau dapat juga disebut rigid link yang kemudian disusun dalam

desain prosthetic jari tangan manusia.

Beberapa penelitian dengan tema prosthetic jari tangan manusia telah

dilakukan, diantaranya adalah Saliba dan Axiax (2007), melakukan penelitian

mengenai desain prosthetic jari tangan manusia dengan menggunakan mekanisme

sistem penggerak cross cable. Desain ini mengadopsi struktur jari tangan manusia

yang terdiri dari tiga segmen ruas jari yaitu proximal phalanx, medial phalanx,

serta distal phalanx. Komponen cable dirangkaikan pada desain prosthetic jari

tangan tepatnya pada ujung komponen distal phalanx, kemudian komponen cable

dihubungkan pada komponen palm.Pada saat cable ditarik, maka cable menegang

sehingga komponen distal phalanx akan tertarik kemudian bergerak mengikuti

arah tarikan dari cable hingga membentuk gerakan flexi atau gerak jari menutup.

Beberapa kekurangan yang ada pada desain ini adalah belum memiliki sistem

(15)

commit to user

I-3

tarik untuk gerakan flexi atau gerak jari menutup. Penelitian yang selanjutnya

dilakukan oleh Dechev, et al (1999), desain prosthetic jari tangan sistem gerak

cross bar terdiri dari beberapa komponen bar atau dapat juga disebut rigid link

yang dirangkai dengan menggunakan komponen joint sebagai penghubung antar

bar. Sistem kerja pada desain prosthetic jari tangan sistem gerak cross bar

terletak pada rangkaian rigid link yang terhubung satu sama lain, sehingga saat

terjadi pergerakan pada salah satu segmen, maka rigid link yang ada pada tiap

segmen akan saling mendorong ataupun menarik. Beberapa kekurangan yang ada

pada desain ini adalah, pergerakan rigid link yang kaku mengakibatkan tidak

sempurnanya gerakan menutup dan membuka pada prosthetic jari tangan. Selain

itu dari aspek fisik desain prosthetic jari tangan tersebut kurang mencerminkan

bentuk tangan manusia, karena desain ini belum mengadopsi struktur jari tangan

manusia yang terdiri dari tiga segmen ruas jari yaitu proximal phalanx, medial

phalanx, serta distal phalanx.

Sepanjang studi literatur yang telah dilakukan, belum ditemukan publikasi

karya ilmiah yang memberikan alternatif solusi terhadap kekurangan yang

terdapat pada kedua desain tersebut. Untuk memperoleh gerakan flexi dan extensi

pada prosthetic jari tangan manusia sistem cross cable, perlu dilakukan perbaikan

terhadap jalur rangkaian cable. Perbaikan yang perlu dilakukan yaitu dengan

menambahkan jalur rangkaian cable untuk gerakan prosthetic jari tangan manusia

membuka. Kedua rangkaian cable dipasang bersilangan dengan memanfaatkan

komponen joint sebagai pembatas diantara kedua rangkaian cable tersebut. Selain

itu perlu ditambahkan pula komponen poros penyangga sebagai tempat tautan

cable antar phalanx, sehingga prosthetic jari tangan manusia sistem cable dapat

bergerak membuka atau menutup. Sedangkan untuk mengatasi permasalahan yang

terdapat pada prosthetic jari tangan manusia sistem cross bar yaitu dengan

melakukan perbaikan desain bar atau rigid link yang dapat diterapkan dan

disesuaikan dengan bentuk dan ukuran dari link prosthetic jari tangan manusia.

Berdasarkan alasan tersebut maka dalam penelitian kali ini, perlu

dilakukan perancangan prototype prosthetic jari tangan manusia yang mengadopsi

struktur jari tangan manusia dengan mengaplikasikan mekanisme cross bar dan

(16)

commit to user

I-4

terhadap kedua prototype prosthetic jari tangan manusia tersebut dengan

melakukan eksperimen untuk mencari gaya tarik dinamis terkecil yang dibutuhkan

oleh kedua prototype prosthetic jari tangan manusia dalam melakukan gerakan

flexi. Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat dijadikan rekomendasi

pengembangan penelitian tentang prosthetic tangan manusia fungsional

selanjutnya.

1.2 PERUMUSAN MASALAH

Berdasarkan latar belakang masalah di atas, maka permasalahan dalam

penelitian ini adalah “bagaimana merancang prototype prosthetic jari tangan

manusia yang mengadopsi struktur jari tangan manusia dengan mekanisme sistem

penggerak cross bar dan cross cable, kemudian melakukan eksperimen untuk

mencari gaya tarik dinamis terkecil yang dibutuhkan oleh kedua prototype

prosthetic jari tangan manusia dalam melakukan gerakan flexi”.

1.3 TUJUAN PENELITIAN

Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian tangan prosthetic, yaitu:

1. Membuat dua prototype rancangan prosthetic jari tangan manusia yang

masing-masing mengaplikasikan mekanisme sistem penggerak cross cable

dan sistem cross bar.

2. Mendapatkan besar gaya tarik dinamis yang dibutuhkan oleh kedua prototype

rancangan prosthetic jari tangan manusia yang masing-masing

mengaplikasikan mekanisme sistem penggerak cross cable dan sistem cross

bar, serta membandingkan besarnya gaya tarik dinamis prosthetic jari tangan

manusia yang digunakan untuk melakukan gerakan flexi.

1.4 MANFAAT PENELITIAN

Hasil eksperimen nantinya dapat melengkapi penelitian tentang prosthetic

tangan manusia fungsional yang telah ada, serta memberikan arahan rekomendasi

pengembangan penelitian tentang prosthetic tangan manusia fungsional

(17)

commit to user

I-5

1.5 BATASAN MASALAH

Batasan masalah dari penelitian mengenai studi kajian pengembangan

prosthetic jari tangan manusia, sebagai berikut:

1. Kriteria yang digunakan dalam membandingkan dua desain prosthetic jari

tangan manusia dengan dua jenis mekanisme sistem penggerak adalah besar

gaya tarik dinamis pada prosthetic jari tangan manusia yang digunakan untuk

melakukan gerakan flexi.

2. Pengukuran gaya tarik dinamis prosthetic jari tangan manusia, dilakukan

hanya terhadap prosthetic jari telunjuk.

3. Dimensi prosthetic jari tangan manusia menggunakan ukuran tangan manusia

berumur 21 tahun mengacu pada penelitian Saliba dan Axiax (2007).

4. Gaya tarik dinamis yang dihasilkan hanya berlaku terhadap bahan pembuat

prosthetic jari tangan manusia pada penelitian ini.

1.6 ASUMSI PENELITIAN

Dalam pengukuran aktual gaya tarik dinamis dan kecepatan respon

prosthetic jari tangan manusia dilakukan tanpa memperhitungkan gaya gesek yang

terdapat pada alat bantu sistem penarik.

1.7 SISTEMATIKA PENULISAN

Sistematika penulisan dibuat agar dapat memudahkan pembahasan

penyelesaian masalah dalam penelitian ini. Penjelasan mengenai sistematika

penulisan, dapat dijelaskan pada sub bab berikut ini.

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini menguraikan berbagai hal mengenai latar belakang penelitian,

perumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan

masalah, asumsi-asumsi dan sistematika penulisan.

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini menguraikan teori-teori yang dipakai untuk mendukung

(18)

commit to user

I-6

Tinjauan pustaka diambil dari berbagai sumber yang berkaitan

langsung dengan permasalahan yang dibahas dalam penelitian.

BAB III : METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini berisi tahapan yang dilalui dalam penyelesaian masalah secara

umum yang berupa gambaran terstruktur dalam bentuk flowchart sesuai

dengan permasalahan yang ada mulai dari studi pendahuluan,

pengumpulan data sampai dengan pengolahan data dan analisis.

BAB IV : PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

Bab ini berisi data-data yang diperlukan untuk menyelesaikan masalah,

kemudian dilakukan pengolahan data secara bertahap.

BAB V : ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL

Bab ini memuat uraian analisis dan intepretasi dari hasil pengolahan

data yang telah dilakukan

BAB VI : KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini menguraikan target pencapaian dari tujuan penelitian dan

kesimpulan yang diperoleh dari pembahasan masalah. Bab ini juga

(19)

commit to user

II-1

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini menguraikan teori-teori yang diperlukan dalam mendukung

penelitian. Bagian pertama bab ini membahas tentang anatomi dan gerakan tangan

manusia untuk mengetahui prinsip dan fungsi dasar tangan manusia. Pengetahuan

mengenai pengembangan prosthetic tangan diperlukan guna menunjang

pembahasan masalah. Sedangkan pengetahuan mengenai konsep gaya dan pegas

diperlukan dalam proses pelaksanaan eksperimen. Teori-teori yang berkaitan

dengan konsep dasar desain eksperimen faktorial dan Anova diperlukan dalam

proses pengolahan data dan analisa.

2.1TANGAN MANUSIA

Tangan manusia merupakan salah satu anggota gerak tubuh manusia yang

penting dalam melakukan aktivitas sehari-hari. Tangan manusia berfungsi sebagai

alat penyeimbang dan pendukung tubuh (Tosberg, 1962).

2.1.1 Anatomi tangan manusia

Struktur penyusun tulang telapak tangan manusia terdiri dari banyak tulang

kecil yang disebut dengan bagian carpal, bagian metacarpal, dan bagian phalanx.

Tulang pada telapak tangan orang normal terdiri dari 27 tulang, yaitu delapan

tulang carpal, lima tulang metacarpal, dan 14 tulang phalanges. Pada bagian

tulang carpal, terdapat tulang-tulang kecil yang menyusun bagian tersebut, yaitu

tulang lunate, tulang triquetrum, tulang capitates, tulang scapoid, tulang

trapezium, dan tulang trapezoid. Pada bagian metacarpal, terdiri dari tulang

metacarpal untuk empat jari (jari telunjuk, jari tengah, jari manis, dan jari

kelingking) serta tulang metacarpal pollicis yang menghubungkan antara tulang

trapezium pada bagian carpal dengan phalanx distalis pada tulang ibu jari. Pada

bagian jari (jari telunjuk, jari tengah, jari manis, dan jari kelingking), terdapat tiga

tulang kecil yang menyusunnya, yaitu tulang phalanx proximalis, phalanx media,

dan phalanx distalis. Sedangkan pada ibu jari, komponen penyusun tulang jari

terdiri dari phalanx proximalis dan phalanx distalis. Struktur tulang pada tangan

(20)

commit to user

II-2

Gambar 2.1 Struktur tulang pada tangan manusia

Sumber: Papaioannaou, 2000

Pergelangan tangan terdiri dari 10 tulang carpal yang kecil tetapi dapat

dibagi berdasarkan fungsi menjadi radiocarpal dan mid-carpal joint. Radiocarpal

joint adalah artikulasi dimana seluruh gerakan tangan terjadi. Radiocarpal joint

meliputi ujung dari tulang radius dan dua tulang carpal (tulang scapoid dan

lunate), serta kontak yang minimal dengan tulang triquetrum. Ellipsoid joint ini

memberikan gerakan pada dua bidang: flexion-extension dan radial-ulnar flexion.

Gambar 2.2 Joint pada tangan manusia

(21)

commit to user

II-3

Pada tulang carpal terdapat dua baris utama, yaitu baris proximal dan baris

distal. Baris proximal terdiri dari tiga tulang carpal yang berperan dalam fungsi

joint dari pergelangan tangan (lunate, scaphoid, dan triquetrum) dan tulang

pisiform yang terdapat pada bagian tengah tangan. Pada baris distal, juga terdapat

empat tulang carpal, yaitu trapezium, trapezoid, capitates, dan hamate. Artikulasi

antara dua baris carpal disebut midcarpal joint, dan artikulasi antara sepasang

tulang carpal disebut intercarpal joint. Baris proximal lebih mudah bergerak

daripada baris distal.

Artikulasi carpometacarpal joint (CMC) menghubungkan tulang carpal

dengan masing-masing jari tangan melalui metacarpal. Masing-masing

metacarpal dan phalanx juga disebut sebagai sebuah ray. Terdapat beberapa

jumlah tulang dari ibu jari sampai jari kelingking, dengan ibu jari sebagai ray

pertama dan jari kelingking sebagai ray kelima. Artikulasi CMC adalah sebuah

joint yang memberikan gerakan yang lebih banyak pada ibu jari dan gerakan yang

lebih sedikit pada jari lainnya. CMC joint pada ray yang pertama (ibu jari), adalah

sebuah saddle joint yang terdiri dari artikulasi antara trapezium.

Metacarpophalangeal joint (MCP) adalah joint yang menghubungkan

antara metacarpal dengan tulang phalanges. MCP joint memungkinkan gerakan

pada dua bidang: flexion-extension dan abduction-adduction. Masing-masing jari

memiliki dua interphalangeal joint (IP), yaitu proximal interphalangeal (PIP) dan

distal interphalangeal (DIP). Ibu jari hanya memiliki satu IP joint karena hanya

memiliki dua phalanx, yaitu proximal dan distal phalanx (Hamill, 2009).

2.2PROSTHETIC TANGAN

Prosthetic merupakan alat bantu pengganti bagian tubuh manusia yang

hilang. Bentuk dan fungsi prosthetic disesuaikan dengan bagian tubuh yang

hilang. Penjelasan mengenai prosthetic tangan dapat dilihat pada sub bab, di

bawah ini.

2.2.1 Jenis Prosthetic Tangan

Ada beberapa jenis prosthetic tangan yang telah didesain selama ini.

Beberapa dari desain tangan prosthetic tersebut awalnya hanya berfungsi sebagai

(22)

commit to user

II-4

terbatas (Torsberg, 1962). Secara umum ada tiga kategori dalam prosthetic tangan,

yaitu passive prostheses, body powered prostheses, dan externally powered

prostheses/myoelectric devices (Herr, et.al, 2001).

1. Passive prostheses,

Passive prostheses adalah jenis pertama dari tangan prosthetic yang dibuat

pertama kali oleh Marcus Sergius pada perang Punik tahun 218-201 sebelum

Masehi. Tangan prosthetic ini mirip seperti sarung tangan atau baja pelindung

tangan, yang dibuat oleh ahli pembuat baju besi. Tangan palsu tersebut dibuat

tanpa menggunakan mesin yg dibuat oleh tenaga professional. Walaupun

sudah mempresentasikan tangan buatan manusia yang bagus, namun

kekurangannya adalah tidak bisa bergerak bebas layaknya tangan manusia

secara efektif dan alami.

Gambar 2.3 Passive prostheses

Sumber: Herr, et.al, 2001

Keuntungan dari passive prostheses adalah memiliki nilai kosmetik yang

tinggi, memiliki berat yang relatif ringan, pemeliharaan yang relatif mudah,

dan harganya yang murah.

2. Body powered prostheses,

Body powered prostheses ditemukan tahun 1812 ketika Peter Baliff, seorang

dokter gigi asal Berlin, menemukan sebuah “terminal device” yang

dioperasikan dengan mengikatkan tangan prosthetic dengan tubuh pasien.

Body powered prostheses dioperasikan dengan mengikatkan tubuh dengan

pundak dan dijalankan dengan biscapula adduction (melingkar di punggung

dan pundak). Tangan prosthetic ini memungkinkan untuk bisa dioperasikan

karena ada alat untuk ‘membalikkan lengan’ atau proprosepsi untuk

mengarahkan dimana alat tersebut diposisikan untuk “bolak balik” dan untuk

(23)

commit to user

II-5

Namun masalahnya untuk menjalankan alat ini harus menggunakan tali

pengikat. Untuk mengenakan dan mengangkat peralatan ini agak sulit karena

mengganggu pakaian yg dikenakan. Jadi penggunaan alat ini kurang efektif

karena juga sulit untuk digerakkan.

Gambar 2.4 Body powered prostheses

Sistem kabel pada body powered prostheses ada dua macam, yaitu voluntary

open dan voluntary closing (Torsberg, 1962). Pada sistem voluntary open,

kondisi awal jari tangan prosthetic dalam keadaan menutup, kemudian kabel

pada sistem tangan prosthetic ditarik sehingga jari tangan prosthetic

membuka. Sedangkan pada sistem voluntary closing, kondisi awal jari tangan

prosthetic dalam keadaan membuka, kemudian kabel pada sistem tangan

prosthetic ditarik sehingga jari tangan prosthetic menutup.

Keuntungan dari body powered prostheses adalah memiliki tingkat reliabilitas

yang tinggi, bisa digunakan dalam berbagai kondisi lingkungan (basah, kotor,

dan berdebu), dan memiliki berat yang ringan.

3. Myoelectric devices,

Myoelectric devices adalah tangan prosthetic listrik yang ditemukan tahun

1948 oleh Rehold Reiner. Jenis ini menggunakan sensor untuk mendeteksi,

biasanya tangan prosthetic ini menggunakan sistem penerimaan syaraf melalui

elektromiografik untuk mengoperasikan motor elektrik di dalam tangan

prosthetic tersebut. Dan bisa juga untuk mengoperasikan komponen

pergelangan tangan dan siku. Aktifitas Elektromiografik (EMG) sebenarnya

(24)

commit to user

II-6

selama proses pergerakan otot. Dengan menggunakan permukaan elektroda,

dapat memungkinkan untuk mengukur perbedaan potensi terhadap kulit

disekitar daerah teramputasi.

Gambar 2.5 Myoelectric devices

Keuntungan dari myoelectric devices adalah mampu mengkombinasikan dua

fungsi utama tangan prosthetic (fungsi kosmetik dan alat fungsional), mampu

digunakan dalam berbagai macam posisi, dan mudah dalam pengoperasian.

2.2.2 Perkembangan Prosthetic Tangan

Pada dasarnya perkembangan tangan prosthetic dapat dibagi menjadi tiga,

yaitu perkembangan prosthetic kosmetik, perkembangan prosthetic fungsional,

dan perkembangan prosthetic gabungan dari keduanya. Perkembangan telapak

tangan prosthetic kosmetik terus menerus dilakukan hingga saat ini, untuk

memenuhi tujuan utama prosthtetic, yaitu menyediakan alat pengganti bagian

tubuh yang hilang dan memenuhi kebutuhan pasien beserta fungsinya.

Prosthetic kosmetik pertama kali ditemukan pada tahun 2500 sebelum

masehi dengan penemuan jari kaki palsu. Kemudian pada saat perang Punic di

tahun 218-201 sebelum Masehi, Markus Sergius membuat prosthetic kosmetik

(25)

commit to user

II-7

Gambar 2.6 Prosthetic tangan kosmetik

Prosthetic fungsional pertama kali dibuat oleh Gotz Von Berlichingen pada

tahun 1508. Bentuk dari prosthetic tangan ini tidak menyerupai tangan manusia,

meskipun dapat menjalankan beberapa fungsi tangan. Contoh prosthetic tangan

fungsional adalah tangan jenis prehensor dan hook.

Gambar 2.7 Prosthetic tangan fungsional jenis prehensor dan hook

Prosthetic tangan kosmetik dan fungsional memiliki bentuk yang sudah

menyerupai tangan manusia dan mampu menjalankan enam dasar gerakan

pemegangan meliputi gerakan spherical, cylindrical, hook, tip, lateral, dan

palmar. Perkembangan prosthetic tangan kosmetik dan fungsional di luar negeri

jauh lebih maju dibandingkan prosthetic tangan buatan Indonesia saat ini. Jerman

telah mengembangkan prosthetic tangan yang dikombinasikan dengan teknologi

robot (humanoid) sejak tahun1980-an hingga saat ini.

Gambar 2.8 Prosthetic tangan kosmetik dan fungsional

(26)

commit to user

II-8 2.3KONSEP DASAR PROTOTYPE

Kajian mengenai pengembangan suatu produk memerlukan konsep dasar

yang berkaitan dengan prototype. Berikut ini dijelaskan lebih jauh mengenai

pengertian dari prototype, kegunaan prototype, dan prinsip dasar prototype.

2.3.1 Esensi Dasar dan Tipe Prototype

Definisi prototype adalah sebuah penaksiran produk melalui satu atau lebih

dimensi yang menjadi perhatian (Ulrich and Epinger, 2001). Meskipun kamus

mendefinisikan prototype hanya sebagai sebuah kata benda, dalam praktek

pengembangan produk, kata tersebut digunakan sebagai kata benda, kata kerja,

dan kata sifat. Berdasarkan definisi tersebut, setiap wujud yang memperlihatkan

sedikitnya satu aspek produk yang menarik bagi tim pengembangan produk dapat

ditampilkan sebagai sebuah prototype.

Prototype dapat diklasifikasikan menjadi dua dimensi. Dimensi pertama

membagi prototype menjadi dua yaitu prototype fisik dan prototype analitik.

Prototype fisik merupakan benda nyata yang dibuat untuk memperkirakan produk.

Aspek-aspek dari produk yang diminati oleh tim pengembangan secara nyata

dibuat menjadi suatu benda untuk pengujian dan percobaan. Prototype analitik

adalah lawan dari prototype fisik yang hanya menampilkan produk yang tidak

nyata, biasanya dalam bentuk matematis. Contoh prototype analitik meliputi

simulasi komputer, model komputer, geometrik tiga dimensi atau dua dimensi,

dan sistem persamaan penulisan pada kertas komputer.

Dimensi kedua juga mengklasifikasikan prototype menjadi dua, yaitu

prototype menyeluruh dan prototype terfokus. Prototype menyeluruh

mengimplementasikan sebagian besar atau semua atribut dari produk. Prototype

menyeluruh diberikan kepada pelanggan untuk mengidentifikasi dari desain

sebelum memutuskan diproduksi. Berlawanan dengan prototype menyeluruh,

prototype terfokus hanya mengimplementasikan satu atau sedikit sekali atribut

produk. Perlu dicatat bahwa prototype terfokus merupakan prototype fisik

maupun analitik, namun untuk produk fisik, prototype menyeluruh pada

(27)

commit to user

II-9 2.3.2 Kegunaan Prototype

Terkait proyek pengembangan produk, prototype digunakan untuk tiga

tujuan (Ulrich and Epinger, 2001), yaitu:

1. Pembelajaran, yang mana prototype sering digunakan untuk menjawab dua

tipe pertanyaan “Akankah dapat bekerja ?” dan “Sejauh mana dapat

memenuhi kebutuhan pelanggan?”. Pada saat harus menjawab pertanyaan

tersebut, prototype diperlakukan sebagai alat pembelajaran.

2. Komunikasi, yaitu prototype memperkaya komunikasi dengan manajemen

puncak, penjual, mitra, pelanggan dan investor. Hal ini benar karena sebuah

gambaran, alat, tampilan tiga dimensi dari produk lebih mudah dimengerti

daripada sebuah penggambaran verbal, bahkan sebuah sketsa produk

sekalipun.

3. Penggabungan, yang mana prototype digunakan untuk memastikan bahwa

komponen-komponen dan subsistem-subsistem dari produk bekerja bersamaan

seperti yang diharapkan. Prototype fisik menyeluruh paling efektif sebagai

alat penggabung dalam proyek pengembangan produk karena prototype ini

membutuhkan perakitan dan keberhubungan fisik dari seluruh bagian dan

yang membentuk sebuah produk.

2.3.3 Prinsip Prototype

Beberapa prinsip berguna sebagai pemandu keputusan tentang prototype

selama pengembangan produk. Prinsip-prinsip ini menunjukkan tentang

keputusan-keputusan terhadap tipe prototype mana yang harus dibuat (Ulrich and

Epinger, 2001). Penjelasan mengenai prinsip pengembangan prototype, yaitu:

1. Prototype analitik umumnya lebih fleksibel dibandingkan prototype fisik.

Prototype analitik merupakan perkiraan matematis dari produk, maka secara

umum akan mengandung beberapa parameter yang bervariasi untuk

menampilkan rancangan alternatif. Mengubah parameter dalam prototype

analitik lebih mudah dibandingkan mengubah sebuah atribut prototype fisik,

selain itu prototype analitik mengijinkan perubahan yang besar. Untuk alasan

(28)

commit to user

II-10

2. Prototype fisik dibutuhkan untuk menemukan fenomena yang tidak diduga.

Seringkali prototype fisik tidak relevan pada produk akhir dan muncul

pengganggu selama pengujian prototype fisik, namun dari beberapa hal yang

ditemukan secara kebetulan juga tampak pada produk akhir. Pada kasus ini,

prototype fisik dapat dimanfaatkan sebagai alat untuk mendeteksi fenomena

yang mengganggu dan tidak dapat diduga yang mungkin timbul pada produk

akhir. Sebaliknya, pada rototype analitik tidak pernah dapat mengungkapkan

fenomena yang bukan merupakan bagian model analitik pokok dari prototype.

Untuk alasan ini setidaknya satu prototype fisik hampir selalu dibuat dalam

usaha pengembangan produk.

Sebuah prototype dapat mengurangi resiko iterasi yang merugikan.

Keuntungan yang dapat diperkirakan dari prototype dalam mengurangi resiko

harus ditimbang dengan waktu dan uang yang dibutuhkan untuk membuat dan

mengevaluasi prototype. Produk-produk dengan resiko tinggi atau yang tidak

pasti, produk dengan biaya kegagalan tinggi, teknologi baru, atau produk yang

bersifat revolusioner, akan diuntungkan dengan adanya prototype. Sebaliknya,

produk dengan biaya kegagalan rendah dan dengan teknologi yang sudah ada

hanya memperoleh keuntungan pengurangan resiko yang kecil dari pembuatan

prototype ini.

2.4GAYA

Eksperimen pada tangan prosthetic memerlukan konsep dasar mengenai

gaya. Gaya (force) dinyatakan dalam percepatan yang dialami oleh suatu benda

standar bila diletakkan dalam lingkungan tertentu yang sesuai (Physics, 1999).

Gaya dapat menyebabkan suatu benda bergerak dengan arah dan percepatan

tertentu. Hukum Newton berhubungan erat dengan adanya gaya pada suatu benda.

a. Hukum Newton pertama,

Hukum Newton pertama muncul sebagai hasil jawaban pemikiran Galileo

mengenai masalah gerak dan penyebabnya. Bunyi dari pernyataan hukum

Newton pertama adalah “setiap benda akan tetap berada dalam keadaan diam

atau bergerak lurus beraturan kecuali jika ia dipaksa untuk mengubah

(29)

commit to user

II-11

hukum Newton pertama ini memberikan pernyataan tentang kerangka acuan

pada suatu benda.

b. Hukum Newton kedua,

Hukum Newton kedua berhubungan dengan gaya dan percepatan suatu benda.

Suatu gaya total yang bekerja pada sebuah benda dapat membuat kelajuan

benda tersebut bertambah, atau jika gaya total berlawanan arah dengan gerak,

maka gaya itu akan mengurangi kelajuan. Bunyi dari pernyataan hukum

Newton yang kedua adalah “percepatan sebuah benda berbanding lurus

dengan gaya total yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan

massanya. Arah percepatan searah dengan gaya total yang diberikan”.

Pernyataan tersebut dapat disimbolkan sebagai:

m F

a=

å

………persamaan 2.1

dimana a menyatakan percepatan, m untuk massa dan ΣF untuk gaya total. F

menyatakan gaya, sehingga ΣF bermakna jumlah vektor dari semua gaya yang

bekerja pada benda.

c. Hukum Newton ketiga,

Pernyataan hukum Newton ketiga dikembangkan dari hukum Newton kedua,

yaitu berdasarkan pengamatan bahwa suatu gaya yang diterapkan pada setiap

benda adalah gaya yang diberikan oleh benda lain. Bunyi dari pernyataan

hukum Newton yang ketiga adalah “kapanpun sebuah benda melakukan gaya

pada benda kedua, benda yang kedua melakukan sebuah gaya yang sama dan

berlawanan pada yang pertama”. Hukum ini kadang-kadang berbunyi sebagai

“terhadap setiap aksi ada suatu reaksi yang sama dan berlawanan”. Hal

tersebut berlaku secara sempurna, tapi untuk menghindari kesalahan akan

sangat penting untuk mengingat bahwa gaya aksi dan gaya reaksi bekerja pada

benda yang berbeda.

2.5DESAIN EKSPERIMEN

Desain eksperimen merupakan langkah-langkah lengkap yang perlu diambil

(30)

commit to user

II-12

dapat diperoleh sehingga akan membawa kepada analisis objektif dan kesimpulan

yang berlaku untuk persoalan yang sedang dibahas. (Sudjana, 1995).

Beberapa istilah atau pengertian yang perlu diketahui dalam desain

eksperimen (Sudjana, 1985 ; Montgomery, 1997):

a. Experimental unit (unit eksperimen)

Objek eksperimen dimana nilai-nilai variabel respon diukur.

b. Variabel respon(effect)

Disebut juga dependent variable atau ukuran performansi, yaitu output yang

ingin diukur dalam eksperimen.

c. Faktor

Disebut juga independent variable atau variabel bebas, yaitu input yang

nilainya akan diubah-ubah dalam eksperimen.

d. Level (taraf)

Merupakan nilai-nilai atau klasifikasi-klasifikasi dari sebuah faktor. Taraf

(levels) faktor dinyatakan dengan bilangan 1, 2, 3 dan seterusnya. Misalkan

dalam sebuah penelitian terdapat faktor-faktor :

a = jenis kelamin

b = cara mengajar

Selanjutnya taraf untuk faktor a adalah 1 menyatakan laki-laki, 2 menyatakan

perempuan (a1 , a2). Bila cara mengajar ada tiga, maka dituliskan dengan b1,

b2, dan b3.

e. Treatment (perlakuan)

Sekumpulan kondisi eksperimen yang akan digunakan terhadap unit

eksperimen dalam ruang lingkup desain yang dipilih. Perlakuan merupakan

kombinasi level-level dari seluruh faktor yang ingin diuji dalam eksperimen.

f. Replikasi

Pengulangan eksperimen dasar yang bertujuan untuk menghasilkan taksiran

yang lebih akurat terhadap efek rata-rata suatu faktor ataupun terhadap

kekeliruan eksperimen.

g. Faktor Pembatas/ Blok (Restrictions)

Sering disebut juga sebagai variabel kontrol (dalam Statistik Multivariat).

(31)

commit to user

II-13

tidak ingin diuji pengaruhnya oleh eksperimenter karena tidak termasuk ke

dalam tujuan studi.

h. Randomisasi

Yaitu cara mengacak unit-unit eksperimen untuk dialokasikan pada

eksperimen. Metode randomisasi yang dipakai dan cara mengkombinasikan

level-level dari fakor yan berbeda menentukan jenis disain eksperimen yang

akan terbentuk.

i. Kekeliruan eksperimen

Merupakan kegagalan daripada dua unit eksperimen identik yang dikenai

perlakuan untuk memberi hasil yang sama.

Langkah-langkah dalam setiap proyek eksperimen secara garis besar terdiri

atas tiga tahapan, yaitu planning phase, design phase dan analysis phase. (Hicks,

1993).

1. Planning Phase

Tahapan dalam planning phase adalah :

a. Membuat problem statement sejelas-jelasnya.

b. Menentukan variabel bebas (dependent variables), yaitu efek yang ingin

diukur, sering disebut sebagai kriteria atau ukuran performansi.

c. Menentukan independent variables.

d. Menentukan level-level yang akan diuji, tentukan sifatnya, yaitu : · Kualitatif atau kuantitatif ?

· Fixed atau random ?

e. Tentukan cara bagaimana level-level dari beberapa faktor akan

dikombinasikan (khusus untuk eksperimen dua faktor atau lebih).

2. Design Phase

Tahapan dalam design phase adalah :

a. Menentukan jumlah observasi yang diambil.

b. Menentukan urutan eksperimen (urutan pengambilan data).

c. Menentukan metode randomisasi.

d. Menentukan model matematik yang menjelaskan variabel respon.

(32)

commit to user

II-14 3. Analysis Phase

Tahapan dalam analysis phase adalah :

a. Pengumpulan dan pemrosesan data.

b. Menghitung nilai statistik-statistik uji yang dipakai.

c. Menginterpretasikan hasil eksperimen.

2.5.1 Factorial Experiment

Eksperimen faktorial digunakan bilamana jumlah faktor yang akan diuji

lebih dari satu. Eksperimen faktorial adalah eksperimen dimana semua (hampir

semua) taraf (levels) sebuah faktor tertentu dikombinasikan dengan semua

(hampir semua) taraf (levels) faktor lainnya yang terdapat dalam eksperimen.

(Sudjana, 1985).

Di dalam eksperimen faktorial, bisa terjadi hasilnya dipengaruhi oleh lebih

dari satu faktor, atau dikatakan terjadi interaksi antar faktor. Secara umum

interaksi didefinisikan sebagai ‘perubahan dalam sebuah faktor mengakibatkan

perubahan nilai respon, yang berbeda pada tiap taraf untuk faktor lainnya, maka

antara kedua faktor itu terdapat interaksi’ (Sudjana, 1985).

Skema umum data sampel untuk desain eksperimen dapat dilihat pada Tabel

(33)

commit to user

II-15

Tabel 2.1 Skema umum data sampel eksperimen faktorial menggunakan 3 faktor dan dengan n observasi tiap sel

Faktor C Faktor B Faktor A Jumlah

Adapun model matematik yang digunakan untuk pengujian data eksperimen

yang menggunakan dua faktor dan satu blok adalah sebagai berikut :

Yijkm = m + Ai + Bj + ABij + Ck+ ACik +BCjk + ABCijk+ em(ijk) ……..2.2

dengan;

Yijkm : variabel respon

Ai : faktor desain tangan prosthetic

(34)

commit to user

Berdasarkan model persamaan (2.1), maka untuk keperluan Anova dihitung

harga-harga (Hicks, 1993) sebagai berikut :

· Jumlah kuadrat total (SStotal) :

· Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam interaksi taraf ke-ij

(35)

commit to user

dengan nilai-nilai perhitungan dalam bentuk diatas adalah sebagaimana tabel 2.3.

Pada kolom terakhir tabel 2.3, untuk menghitung harga F yang digunakan sebagai

alat pengujian statistik, maka perlu diketahui model mana yang diambil. Model

yang dimaksud ditentukan oleh sifat tiap faktor, apakah tetap atau acak. Model

tetap menunjukkan di dalam eksperimen terdapat hanya m buah perlakuan,

sedangkan model acak menunjukkan bahwa dilakukan pengambilan m buah

(36)

commit to user

II-18

Tabel 2.2 Anova eksperimen faktorial 3 faktor desain acak sempurna

Sumber

Randomize block design yaitu pemisahan himpunan-himpunan satuan

percobaan yang agak homogen dan kemudian secara acak dikenakan perlakuan

pada satuan-satuan tersebut. Randomize block design digunakan untuk

memperkecil galat percobaan, karena satuan-satuan dalam suatu blok mempunyai

sifat-sifat yang lebih bersamaan daripada diblok yang berlainan. (Walpole dan

Myers, 1995).

Skema umum data sampel untuk desain eksperimen dapat dilihat pada Tabel

2.3 di bawah ini.

Tabel 2.3 Susunan k x b untuk randomize blok design

(37)

commit to user

II-19 dengan;

ŷi : rataan pengamatan untuk perlakuan ke i

ŷ.j : rataan pengamatan untuk perlakuan ke j ŷ.. : rataan keseluruhan bk pengamatan

Ti : jumlah pengamatan untuk perlakuan ke i

T..j : jumlah pengamatan dalam blok ke j

T.. : jumlah keseluruhan bk pengamatan

Berdasarkan model, maka untuk keperluan Anova dihitung harga-harga

(Walpole dan Myers, 1995) sebagai berikut :

1) FK (Faktor Koreksi) :

3) Jumlah kuadrat faktor pembebanan (SSA) :

å

Jumla h_Kuadrat FK ...……... persamaan 2.13

4) Jumlah kuadrat faktor desain prosthetic jari tangan (SSB) :

å

Jumla hKuadrat FK ...……... persamaan 2.14

5) Jumlah kuadrat interaksi antara faktor A dan B (SSAxB) :

FK

Jumla h _{...persamaan 2.15}

6) Jumlah kuadrat error (SSE) :

(38)

commit to user

II-20

Tabel 2.4 Anova randomize block design

Sumber

Apabila menggunakan analisis variansi sebagai alat analisa data eksperimen,

maka seharusnya sebelum data diolah, terlebih dahulu dilakukan uji

asumsi-asumsi Anova berupa uji homogenitas variansi, dan independensi, terhadap data

hasil eksperimen.

1. Uji Normalitas

Untuk memeriksa apakah populasi berdistribusi normal atau tidak, dapat

ditempuh uji normalitas dengan menggunakan metode lilliefors

(kolmogorov-smirnov yang dimodifikasi), atau dengan normalprobability –plot.

Pemilihan uji lilliefors sebagai alat uji normalitas didasarkan oleh :

a. Uji lilliefors adalah uji kolmogorov-smirnov yang telah dimodifikasi dan

secara khusus berguna untuk melakukan uji normalitas bilamana mean dan

variansi tidak diketahui, tetapi merupakan estimasi dari data (sampel). Uji

kolmogorov-smirnov masih bersifat umum karena berguna untuk

membandingkan fungsi distribusi kumulatif data observasi dari sebuah

variabel dengan sebuah distribusi teoritis, yang mungkin bersifat normal,

seragam, poisson, atau exponential.

b. Uji lilliefors sangat tepat digunakan untuk data kontinu, jumlahnya kurang

dari 50 data, dan data tidak disusun dalam bentuk interval (bentuk frekuensi).

Apabila data tidak bersifat seperti di atas maka uji yang tepat untuk digunakan

(39)

commit to user

II-21

c. Uji lilliefors terdapat di software SPSS yang akan membantu mempermudah

proses pengujian data sekaligus bisa mengecek hasil perhitungan secara

manual.

Langkah-langkah perhitungan uji lilliefors (Wijaya, 2000) sebagai berikut:

a. Urutkan data dari yang terkecil sampai terbesar.

b. Hitung rata-rata (x) dan standar deviasi (s) data tersebut.

c. Transformasikan data tersebut menjadi nilai baku (z).

(

x x

)

s

z_i = _i- / ...persamaan 2.19

dimana xi = nilai pengamatan ke-i

x = rata-rata

s_{= standar deviasi}

d. Dari nilai baku (z), tentukan nilai probabilitasnya P(z) berdasarkan sebaran

normal baku, sebagai probabilitas pengamatan. Gunakan tabel standar luas

wilayah di bawah kurva normal, atau dengan bantuan Ms. Excel dengan

f. Tentukan nilai maksimum dari selisih absolut P(z) dan P(x) yaitu

maks | P(z) - P(x)| , sebagai nilai L hitung.

g. Tentukan nilai maksimum dari selisih absolut P(xi-1) dan P(z) yaitu

maks | P(xi-1) - P(z) |

Tahap berikutnya adalah menganalisis apakah data observasi dalam

beberapa kali replikasi berdistribusi normal. Hipotesis yang diajukan adalah :

H0 : data observasi berasal dari populasi yang berdistribusi normal

(40)

commit to user

II-22

Taraf nyata yang dipilih a = 0.05, dengan wilayah kritik Lhitung > La(k-1) .

Apabila nilai Lhitung < Ltabel , maka terima H0 dan simpulkan bahwa data

observasi berasal dari populasi yang berdistribusi normal.

2. Uji homogenitas

Uji homogenitas bertujuan menguji apakah variansi error dari tiap level atau

perlakuan bernilai sama. Alat uji yang sering dipakai adalah uji bartlett. Namun

uji bartlett dapat dilakukan setelah uji normalitas terlampaui. Untuk menghindari

adanya kesulitan dalam urutan proses pengolahan, maka alat uji yang dipilih

adalah uji levene test. Uji levene dilakukan dengan menggunakan analisis ragam

terhadap selisih absolut dari setiap nilai pengamatan dalam sampel dengan

rata-rata sampel yang bersangkutan.

Prosedur uji homogenitas levene (Wijaya, 2000) sebagai berikut :

a. Kelompokkan data berdasarkan faktor yang akan diuji.

b. Hitung selisih absolut nilai pengamatan terhadap rata-ratanya pada tiap level.

c. Hitung nilai-nilai berikut ini :

· Faktor Koreksi (FK) =

(

xi

)

n

Nilai-nilai hasil perhitungan di atas dapat dirangkum dalam sebuah daftar

(41)

commit to user

II-23

Tabel 2.5 Skema umum daftar analisis ragam uji homogenitas

Sumber

Keragaman Db JK KT F

Faktor _f _{JK(Faktor) JK(Faktor) / db}

) (

error KT

faktor KT

Error _n-1-f _JKE _{JKE / db}

Total _n-1 _JKT

Sumber : Sudjana, 1985

d. Hipotesis yang diajukan adalah :

H0 : s12 =s22 =s32 =s42 =s52 =s62

H1 : Ragam seluruh level faktor tidak semuanya sama

e. Taraf nyata yang dipilih adalah α = 0.01

f. Wilayah kritik : F > F α (v1 ; v2) atau F > F0.01 (5 ; 168)

3. Uji independensi

Salah satu upaya mencapai sifat independen adalah dengan melakukan

pengacakan terhadap observasi. Namun demikian, jika masalah acak ini diragukan

maka dapat dilakukan pengujian dengan cara memplot residual versus urutan

pengambilan observasinya. Hasil plot tersebut akan memperlihatkan ada tidaknya

pola tertentu. Jika ada pola tertentu, berarti ada korelasi antar residual atau error

tidak independen. Apabila hal tersebut terjadi, berarti pengacakan urutan

eksperimen tidak benar (eksperimen tidak terurut secara acak).

2.6PENELITIAN SEBELUMNYA

Penelitian mengenai pengembangan prosthetic tangan didukung oleh

beberapa penelitian sebelumnya, baik yang dicapai oleh peneliti dalam negeri

maupun penelitian yang dicapai dari luar negeri untuk penelitian dengan kajian

yang sama. Penelitian yang dilakukan ini lebih mengutamakan pada bagaimana

prosthetic tangan kosmetik dapat memenuhi syarat fungsional secara baik dalam

melakukan aktivitas enam model gerakan tangan.

Penelitian desain prosthetic jari tangan (sistem cable) dilakukan Dechev,

et all, (1999). Hasil desain prosthetic jari tangan dapat dilihat pada gambar 2.9

(42)

commit to user

II-24

Gambar 2.9 Desain prosthetic jari tangan dengan sistem cable

Sumber: Dechev, et all, (1999)

Prosthetic jari tangan terdiri dari tiga link, yaitu phalanx proximal, medial

phalanx, dan distal phalanx. Setiap link juga memiliki joint yang digunakan

sebagai komponen penghubung antara komponen phalanx proximalis dan

komponen medial phalanx serta komponen medial phalanx dengan komponen

distal phalanx. Untuk sistem penggerak pada desain ini menggunakan sistem

kabel yang dipasang pada setiap link dengan ketentuan sambungan pada phalanx

proximal dihubungkan dengan distal phalanx, kemudian medial phalanx

dihubungkan dengan phalanx base. Dimensi untuk prosthetic jari tangan didesain

menggunakan bank data antropometri jari tangan manusia. Sistem penggerak

menggunakan kabel menghubungkan komponen link yang berperan sebagai

ruas-ruas jari pada tangan, dengan menautkan tali kabel pada poros penyangga yang

terdapat pada setiap ruas jari yang seluruh rangkaian kabelnya terpusat pada tuas

penarik, sehingga pada saat terjadi penarikan kabel pada ujung tuas penarik, maka

kabel yang menghubungkan antara komponen tuas penarik dengan jari akan

menegang dan jari akan membuka atau menutup.

Tabel 2.6 menerangkan mengenai fitur desain prosthetic jari tangan sistem

(43)

commit to user

II-25

Tabel 2.6 Fitur desain prosthetic jari tangan sistem cable hasil penelitian Dechev, et all, (1999)

FITUR DESAIN KETERANGAN

Terdiri dari 3 Phalanx: Proximal Phalanx, Medial Phalanx, dan Distal Phalanx

Terdapat komponen joint sebagai penghubung antar Phalanx

Menggunakan pipa silinder aluminium sebagai tempat sistem cable

Penambahan komponen basesebagai pengganti fungsi telapak tangan Menggunakan tali atau cableuntuk sistem penggeraknya

Menerapkan pola 1 jalur lintasan cable untuk gerakan flexi

Komponen Phalanx menggunakan material bahan aluminium Komponen joint menggunakan material bahan aluminium Komponen pipa silinder menggunakan material bahan aluminium Komponen base menggunakan material bahan aluminium Sistem penggerak menggunakan material bahan berupa tali nylon Atribut Desain Dapat melakukan gerakan flexi

Material Bahan Desain Link

Sistem Penggerak

Kelebihan dari sistem ini adalah, dapat menghasilkan gerakan link yang

maksimal pada saat melakukan gerakan pemegangan, hal ini disebabkan karena

kabel yang digunakan bersifat fleksible sehingga tidak ada pembatasan gerak yang

kaku terhadap link. Keterbatasan sistem ini terdapat pada komponen jari yang

tidak stabil dalam menahan kekuatan untuk melakukan gerakan pemegangan, hal

ini dipengaruhi oleh kelenturan kabel yang digunakan, sehingga saat kabel mulai

mengendur, maka regangan pada tali akan menurun.

Penelitian desain prosthetic jari tangan (sistem bar) dilakukan Dechev, et

all, (1999). Hasil desain prosthetic jari tangan dapat dilihat pada gambar 2.10

dibawah ini.

Gambar 2.10 Desain prosthetic jari tangan dengan sistem bar

Sumber: Dechev, et all, (1999)

Prosthetic jari tangan terdiri dari enam link, yaitu untuk link 1, 2, dan 3

adalah phalanx proximal, medial phalanx, dan distal phalanx, sedangkan untuk

(44)

commit to user

II-26

sebagai sistem penggerak. Setiap link juga memiliki revolute joint yang

digunakan sebagai komponen penghubung antar link. Dimensi untuk prosthetic

jari tangan didesain menggunakan bank data antropometri jari tangan manusia.

Tabel 2.7 menerangkan mengenai fitur desain prosthetic jari tangan sistem bar

hasil penelitian Dechev, et al, 1999.

Tabel 2.7 Fitur desain prosthetic jari tangan sistem cable hasil penelitian Dechev, et al, 1999

FITUR DESAIN KETERANGAN

Terdiri dari 6 rigid link saling terhubung hingga membentuk suatu rangkaian

Terdapat komponen joint sebagai penghubung antar rigid link

Sistem Penggerak Memanfaatkan rangkaian rigid link untuk mendapatkan gerakan menarik atau mendorong

Komponen rigid link menggunakan material bahan aluminium Komponen joint menggunakan material bahan aluminium Atribut Desain Dapat melakukan gerakan flexi dan extensi

Material Bahan Desain Link

Desain ini banyak digunakan karena dirasa lebih menyerupai desain

tangan manusia normal, yaitu dengan tiga phalanx utama seperti phalanx

proximal, phalanx medial, serta phalanx distal yang mekanismenya sama seperti

ruas-ruas jari tangan pada umunya. Selain itu, dengan sifat kekakuan yang

dimiliki oleh bar tersebut, gerakan yang terjadi cenderung lebih stabil. Namun

desain ini memiliki keterbatasan, dimana pergerakan link yang kaku

mengakibatkan tidak sempurnanya gerakan pemegangan. Selain itu, dari sudut

pandang kosmetik, desain ini kurang mampu mencerminkan bentuk tangan

manusia normal.

Pada tahun 2007, Saliba dan Axiax dari University of Malta, melakukan

penelitian tentang desain prosthetic jari tangan dengan menggunakan mekanisme