commit to user
V-1
BAB V ANALISIS DAN INTEPRETASI HASIL
Kajian gait dynamic dalam penelitian diwujudkan melalui formulasi Lagrange, yang menghasilkan nilai external work serta gaya dan torsi.
Karakteristik gait amputee dilihat berdasarkan komparasi nilai kuantitatif external work, serta komponen gaya dan torsi yang dihasilkan amputee pengguna
prosthetic endoskeletal sistem energy storing knee mekanisme 2 bar, antara kaki normal dengan kaki prosthetic, saat berjalan pada bidang miring. Melalui
karakteristik gait tersebut, kemampuan prosthetic dapat dinilai dalam menunjang aktifitas berjalan amputee pada bidang miring. Analisis hasil kajian gait dynamic
dalam menilai kemampuan prosthetic diuraikan pada sub bab berikut ini.
6.1 ANALISIS GERAKAN BERJALAN AMPUTEE
Penelitian dilakukan pada aktifitas berjalan menaiki dan menuruni bidang miring. Kajian gait dynamic melalui formulasi Lagrange diturunkan dalam tiap
fase gerakan yang merepresentasikan periode waktu yang berjalan dalam gait cycle. Penentuan fase gerakan didasarkan dari karakteristik yang terbentuk dari
setiap gerakan berjalan, mengacu pada siklus gerakan berjalan pada bidang datar berdasarkan Whittle 2007. Berdasarkan hal tersebut diperoleh delapan fase
gerakan yang terbentuk dalam satu gait cycle, baik saat menaiki dan menuruni bidang miring. Gait cycle pada bidang miring diambil pada scene dari gerakan
berjalan yang paling terlatih. Hal ini dilakukan karena amputee dalam penelitian ini baru dalam masa pelatihan berjalan menggunakan prosthetic. Analisis
dilakukan pada gerakan berjalan pada bidang miring untuk lebih mengetahui kontribusi prosthetic endoskeletal sistem energy storing knee mekanisme 2 bar
dalam menunjang aktifitas berjalan pada bidang miring.
6.2.1 Naik Permukaan Bidang Miring
Pada aktifitas berjalan naik permukaan bidang miring, terdapat delapan fase gerakan berjalan. Analisis kemampuan prosthetic pada gerakan berjalan
menaiki bidang miring dilakukan dengan membandingkan gerakan kaki antar fase berbeda yang menunjukkan karakteristik gerakan yang sama, sebagai berikut:
commit to user
V-2
1. Fase 1: Initial Contact dengan Fase 4: Terminal Stance
Initial contact merupakan periode awal dari gerakan berjalan. Pada bidang miring kaki prosthetic berada dalam kondisi plantarflexion menuju posisi flat
untuk menyesuaikan dengan medan berjalan, sedangkan kaki normal berada dalam posisi slight plantar flexion untuk memulai fase berdiri. Berkebalikan
dengan hal tersebut saat fase terminal stance, kaki normal dalam kondisi plantarflexion dan dalam posisi flat dengan medan berjalan sedangkan kaki
prosthetic dalam kondisi slight plantar flexion.
a b
Gambar 5.1 Gerakan kaki a fase initial contact b Fase terminal stance
Pada gambar 5.1 terlihat kedua fase tersebut memiliki pola gerakan yang sama. Perbedaan terlihat dari posisi kaki normal dalam fase terminal stance, knee
dalam posisi flexion menekuk dengan sudut yang jauh lebih besar apabila dibandingkan dengan kaki prosthetic yang ada dalam fase initial contact. Variabel
yang terbentuk dari fase initial contact fase 1 dan fase terminal stance fase 4, terdapat dalam tabel 5.1.
Tabel 5.1 Variabel pengukuran gerakan kaki saat fase initial contact
dan
terminal stance
Variabel Fase 1
Fase 4 Satuan
Kaki normal
Kaki Prosthetic
Kaki normal
Kaki Prosthetic
q 0.052
0.262 0.279
0.105 rad
q
1x
0.051 0.130
0.122 0.113
m q
1y
0.099 0.051
0.080 0.044
m q
2
1.414 1.545
1.466 1.431
rad
commit to user
V-3 Lanjutan tabel 5.1
q
3
1.518 1.798
2.007 1.484
rad q
4
1.571 1.571
1.571 1.571
rad
q
8.340 -0.336
-0.429 9.756
rads
1y
q
-0.559 -0.081
-0.131 -1.293
ms
1x
q
-0.114 -0.083
-0.133 -0.669
ms
2
q
0.309 -0.130
-0.092 0.381
rads
3
q
0.199 -0.187
-0.614 0.310
rads
4
q
0.177 0.147
0.354 0.177
rads
q
1.342 -0.019
-0.457 5.564
rads
2
1x
q
-0.231 -0.190
-0.102 -0.534
ms
2
1y
q
-0.225 -0.031
-0.014 -0.276
ms
2
2
q
3.104 -1.287
-2.399 4.580
rads
2 3
q
5.556 -1.855
-3.492 3.644
rads
2
4
q
2.408 0.956
2.117 2.604
rads
2
Berdasarkan input data pada tabel 5.1 dalam formulasi Lagrange diperoleh nilai torsi dan gaya pada masing-masing gerakan berjalan. Komparasi nilai torsi
dan gaya antara fase initial contact dan terminal stance, terdapat dalam gambar 5.2.
Gambar 5.2 Komparasi nilai torsi dan gaya antara fase initial contact dan terminal stance
0.0 0.2
0.4 0.6
0.8 1.0
1.2 1.4
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
T or
s i
Nm
Komparasi Torsi pada Ankle
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 1 Fase 2 Fase 3
Fase 4
-50 50
100 150
200
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
T o
r s
i N
m
Komparasi Torsi pada Knee
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 1 Fase 2 Fase 3 Fase 4
-10 10
20 30
40 50
60 70
80 90
100
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
T o
r s
i N
m
Komparasi Torsi pada Hip
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 1 Fase 2 Fase 3 Fase 4
100 200
300 400
500 600
700 800
900 1000
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
G a
y a
N
Komparasi Nilai Gaya
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 1 Fase 2 Fase 3 Fase 4
commit to user
V-4 Nilai torsi di ankle T
1
, knee T
2
, dan hip T
3
dipengaruhi oleh turunan Lagrange terhadap kecepatan di foot
q
, shank
2
q
, thigh
3
q , upper body
4
q
, percepatan di foot
q
, shank
2
q
, thigh
3
q , upper body
4
q
dan sudut yang terbentuk di foot q, shank q
2
, thigh q
3
dan upper body q
4
. Kemampuan prosthetic endoskeletal sistem energy storing knee mekanisme 2 bar
dalam mengakomodasi gerakan plantarflexion dan dorsiflexion pada ankle membuat amputee melangkah dengan lebih mudah menyesuaikan dengan medan
berjalan. Hal ini ditunjukkan dengan komparasi nilai torsi pada bagian ankle cukup stabil pada fase initial contact dan terminal stance. Nilai kecepatan dan
sudut yang terbentuk pada ankle kedua kaki menunjukkan nilai yang relatif sama, sehingga apabila dikomparasikan menghasilkan nilai torsi yaitu sebesar 1.002 Nm
pada kaki prosthetic fase initial contact dan 1.051 Nm pada kaki normal fase terminal stance. Begitu pula kondisi ankle kaki prosthetic pada fase terminal
stance yang mempunyai gerakan yang sama dengan ankle kaki normal pada fase initial contact menghasilkan nilai torsi yaitu 0.958 Nm pada kaki prosthetic dan
1.040 Nm pada kaki normal. Pada gambar 5.1, knee pada kaki prosthetic pada fase initial contact dalam
keadaan flexion begitu juga pada kaki normal, namun sudut yang tebentuk dalam gerakan knee q
3
kaki normal pada fase terminal stance lebih besar dari sudut knee q
3
kaki prosthetic pada initial contact. Sedangkan, kecepatan dan percepatan kaki prosthetic pada initial contact lebih besar dari kaki normal pada
fase terminal stance. Hal inilah yang menimbulkan adanya kestabilan nilai torsi pada knee apabila dibandingkan dengan gerakan yang sama yaitu 59.009 Nm pada
kaki prosthetic fase initial contact dan 55.219 Nm pada kaki normal fase terminal stance. Begitu pula, kaki prosthetic pada fase terminal stance menghasilkan nilai
torsi pada knee yang hampir sama dengan kaki normal fase initial contact. Pada gambar 5.1 terlihat pola gerakan kaki yang serupa, begitu pula variabel gerakan
dalam tabel 5.1 yang menunjukkan hasil pengukuran kecepatan dan sudut kaki yang hampir sama. Dari variabel tersebut dihasilkan nilai torsi pada knee kaki
prosthetic fase terminal stance sebesar 7.951 Nm dan kaki normal fase initial contact sebesar 24.081 Nm.
commit to user
V-5 Berdasarkan grafik pada gambar 5.2, terlihat komparasi nilai torsi pada hip
kaki prosthetic fase initial contact dan kaki normal fase terminal stance mempunyai range yang cukup besar yaitu masing-masing 52.071 Nm dan 82.524
Nm. Sedangkan pada kaki prosthetic fase terminal stance dan kaki normal fase initial contact mempunyai range yang kecil yaitu masing-masing 85.202 Nm dan
87.323 Nm. Pada fase terminal stance, kaki normal mempunyai variabel kecepatan
4
q
dan percepatan
4
q
pada hip joint yang lebih besar dari kaki prosthetic fase initial contact. Hal ini dikarenakan amputee dalam memposisikan
kaki saat mengayun pada fase sebelumnya fase mid stance lebih membebankan pada kaki normal. Berbeda dengan kaki prosthetic fase terminal stance dan kaki
normal fase initial contact yang mempunyai variabel kecepatan
4
q
dan percepatan
4
q
yang hampir serupa, selain itu pola gerakan yang terbentuk pun hampir sama dalam kedua fase gambar 5.2.
Gaya pada aktifitas berjalan amputee merupakan hasil resultan gaya pada sumbu x F
x
dan y F
y
. Nilai gaya dipengaruhi oleh turunan Lagrange terhadap kecepatan pada ankle
x
q
1
dan
y
q
1
, percepatan pada ankle
x
q
1
dan
y
q
1
dan perpindahan linear posisi ankle q
1x
dan q
1y
. Komparasi nilai gaya kaki prosthetic pada fase initial contact dan kaki normal fase terminal stance menunjukkan nilai
gaya sebesar 608.766 N pada kaki prosthetic dan 671.539 N pada kaki normal. Pada tabel 5.1 terlihat nilai kecepatan dan percepatan kaki prosthetic hampir sama
dengan kaki normal, ketika melakukan pola gerakan yang sama. Hal inilah yang menyebabkan gaya yang dibutuhkan pada kaki normal hampir sama dengan gaya
yang dibutuhkan kaki prosthetic. Begitu pula yang terjadi pada komparasi nilai gaya kaki prosthetic fase terminal stance dan kaki normal fase initial contact.
Nilai gaya keduanya hampir sama dilihat dari hasil pengukuran variabel saat berjalan menaiki bidang miring. Nilai gaya pada kaki prosthetic sedikit lebih kecil
yaitu 655.357 N daripada kaki normal sebesar 693.398 N.
commit to user
V-6
Gambar 5.3 Komparasi nilai external work antara fase initial contact dan terminal stance
Nilai external work yang terjadi pada kaki prosthetic pada fase initial contact sebesar 487.184 J dan kaki normal fase terminal stance sebesar 604.717 J.
Sedangkan komparasi nilai external work antara kaki prosthetic fase terminal stance sebesar 511.119 J dan kaki normal fase initial contact sebesar 590.322 J.
Komparasi kedua nilai tersebut menunjukkan range perbedaan yang tidak terlampau jauh antara kaki prosthetic dengan kaki normal. Nilai external work
dalam dua perbandingan gerakan dengan pola yang sama, menunjukkan hasil bahwa nilai external work pada kaki normal sedikit lebih tinggi dari kaki
prosthetic. Hal ini terlihat dari keempat komponen external work yaitu torsi pada ankle, torsi pada knee, torsi pada hip dan nilai gaya saat berjalan yang
menunjukkan nilai komponen yang lebih besar pada kaki normal. Dengan hasil yang demikian dapat dikatakan bahwa saat berada dalam fase initial contact dan
terminal stance kaki prosthetic telah mampu menyesuaikan pola gerakan dengan kaki normal. Namun demikian, amputee belum sepenuhnya berani membebankan
tubuhnya pada kaki prosthetic sehingga terlihat adanya range nilai external work saat pada kaki prosthetic yang lebih rendah dari kaki normal dalam kedua fase.
2. Fase 2: Loading Response dengan Fase 5: Pre Swing
Loading response merupakan fase lanjutan dari fase initial contact. Pada gambar 5.4 terlihat kondisi kaki yang tidak jauh berbeda dengan kondisi awal
dalam fase initial contact. Perbedaan dengan fase initial contact, pada fase ini terjadi sedikit pergerakan maju dimana kaki prosthetic melakukan kontak
sepenuhnya dengan medan berjalan pada bidang miring. Sedangkan pada kaki
100 200
300 400
500 600
700 800
900
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
Ex te
rn al
w o
rk J
Komparasi nilai external work
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 1 Fase 2 Fase 3
Fase 4
commit to user
V-7 normal kaki melakukan plantarflexion lanjutan sehingga tumpuan kaki berada
pada kaki bagian depan atau toe. Sebaliknya, pada fase pre swing kaki normal melakukan kontak sepenuhnya dengan medan berjalan pada bidang miring dan
kaki prosthetic bergerak plantarflexion. Komparasi nilai dilakukan pada kedua fase gerakan berjalan ini karena kedua fase ini memiliki karakteristik gerakan
yang sama hanya berkebalikan antara kaki normal dengan kaki prosthetic.
a b
Gambar 5.4 Gerakan kaki a Fase loading response b Fase pre swing
Pada gambar 5.4 terlihat kedua fase tersebut memiliki pola gerakan yang sama. Perbedaan terlihat dari posisi tubuh dalam fase pre swing, dimana tubuh
amputee terlihat sedikit miring apabila dilihat dari bidang sagital. Sedangkan gerakan kaki pada fase tersebut terlihat dibebankan pada kaki normal. Variabel
yang terbentuk dari fase loading response fase 2 dan fase pre swing fase 5, terdapat dalam tabel 5.2.
Tabel 5.2 Variabel pengukuran gerakan kaki saat fase loading response
dan
pre swing
Variabel Fase 2
Fase 5 Satuan
Kaki normal
Kaki Prosthetic
Kaki normal
Kaki Prosthetic
q 0.122
0.279 0.262
0.279 rad
q
1x
0.028 0.000
0.000 0.075
m q
1y
0.048 0.000
0.000 0.057
m q
2
1.169 1.641
1.553 1.396
rad q
3
1.518 1.676
1.868 1.571
rad q
4
1.571 1.571
1.571 1.571
rad
commit to user
V-8 Lanjutan tabel 5.2
q
4.473 1.072
1.016 8.099
rads
1y
q
-0.166 -0.026
-0.188 -0.568
ms
1x
q
0.836 0.091
0.178 0.759
ms
2
q
0.095 0.039
0.110 0.234
rads
3
q
0.102 -0.079
-0.187 0.190
rads
4
q
0.013 0.126
0.110 0.025
rads
q
7.931 0.121
0.205 5.210
rads
2
1x
q
-0.731 -0.008
-0.036 -0.319
ms
2
1y
q
0.368 0.028
0.057 0.426
ms
2
2
q
8.144 0.693
1.190 3.808
rads
2 3
q
-4.497 -2.058
-5.485 -2.855
rads
2
4
q
1.993 2.566
1.701 1.105
rads
2
Berdasarkan input data pada tabel 5.2 dalam formulasi Lagrange diperoleh nilai torsi dan gaya pada masing-masing gerakan berjalan. Komparasi nilai torsi
dan gaya antara fase loading response dan fase pre swing, terdapat dalam gambar 5.5.
Gambar 5.5 Komparasi nilai torsi dan gaya antara fase loading response dan pre swing
Nilai torsi di ankle T
1
, knee T
2
, dan hip T
3
dipengaruhi oleh turunan Lagrange terhadap kecepatan di foot q , shank
2
q
, thigh
3
q , upper
0.0 0.2
0.4 0.6
0.8 1.0
1.2 1.4
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
T or
s i
Nm
Komparasi Torsi pada Ankle
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 1 Fase 2 Fase 3
Fase 4
-50 50
100 150
200
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
T o
r s
i N
m
Komparasi Torsi pada Knee
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 1 Fase 2 Fase 3 Fase 4
-10 10
20 30
40 50
60 70
80 90
100
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
T o
r s
i N
m
Komparasi Torsi pada Hip
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 1 Fase 2 Fase 3 Fase 4
100 200
300 400
500 600
700 800
900 1000
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
G a
y a
N
Komparasi Nilai Gaya
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 1 Fase 2 Fase 3 Fase 4
commit to user
V-9 body
4
q
, percepatan di foot q , shank
2
q
, thigh
3
q , upper body
4
q
dan sudut yang terbentuk di foot q, shank q
2
, thigh q
3
dan upper body q
4
. Kondisi ankle dalam fase loading response dan pre swing cenderung sama dengan
kondisi ankle pada fase sebelumnya yaitu pada fase initial contact dan terminal stance. Hal ini menyebabkan nilai torsi pada ankle yang dihasilkan amputee pada
fase berjalan ini pun hampir menyerupai dengan nilai torsi pada ankle fase sebelumnya. Komparasi pada kedua fase menghasilkan nilai torsi yaitu sebesar
0.996 Nm pada kaki prosthetic fase loading response dan 1.049 Nm pada kaki normal fase pre swing. Begitu pula kondisi ankle kaki prosthetic pada fase pre
swing yang mempunyai gerakan yang sama dengan ankle kaki normal pada fase loading response menghasilkan nilai torsi yaitu 0.970 Nm pada kaki prosthetic
dan 1.017 Nm pada kaki normal. Berdasarkan kedua komparasi nilai tersebut dapat dikatakan bahwa ankle pada kaki prosthetic cukup stabil dan mampu
mengakomodasi gerakan berjalan amputee. Pada gambar 5.4 tampak kondisi tubuh amputee yang cenderung miring
pada fase pre swing. Hal ini mengindikasi bahwa tubuh dibebankan pada kaki normal pada fase tersebut. Sudut yang tebentuk dalam gerakan knee q
3
kaki normal pada fase pre swing lebih besar dari sudut knee q
3
kaki prosthetic pada loading response, begitu juga kecepatan dan percepatan
3
q dan
3
q untuk
memposisikan kaki, lebih cepat daripada kecepatan dan percepatan kaki prosthetic. Hal ini dikarenakan beban tubuh yang tertumpu pada kaki normal.
Perbedaan ini menimbulkan selisih nilai torsi pada knee yaitu sebesar -16.380 Nm pada kaki prosthetic fase loading response lebih kecil daripada kaki normal fase
pre swing yaitu 42.528 Nm. Berkebalikan dengan nilai komparasi yang pertama, nilai torsi pada knee kaki prosthetic fase pre swing sebesar 20.146 Nm lebih besar
dari nilai torsi pada knee kaki normal fase loading response sebesar -35.821 Nm. Kondisi ini dikarenakan variabel sudut serta kecepatan dan percepatan pada knee
kaki prosthetic saat bergerak dalam fase pre swing lebih besar daripada variabel pada kaki normal pada fase loading response.
Komparasi nilai torsi pada hip kaki prosthetic fase loading response dan kaki normal fase pre swing mempunyai range yang cukup besar yaitu masing-
masing 43.748 Nm dan 11.966 Nm. Pada fase loading response kaki prosthetic
commit to user
V-10 mempunyai variabel kecepatan
4
q
dan percepatan
4
q
pada hip joint yang lebih besar dari kaki normal fase pre swing. Sedangkan, pada kaki prosthetic fase
pre swing dan kaki normal fase loading response nilai torsi pada hip masing- masing 15.835 Nm dan 24.313 Nm. Kaki prosthetic fase pre swing mempunyai
variabel kecepatan
4
q
dan percepatan
4
q
pada hip joint yang lebih kecil dari kaki normal fase loading response.
Gaya pada aktifitas berjalan amputee merupakan hasil resultan gaya pada sumbu x F
x
dan y F
y
. Nilai gaya dipengaruhi oleh turunan Lagrange terhadap kecepatan pada ankle
x
q
1
dan
y
q
1
, percepatan pada ankle
x
q
1
dan
y
q
1
dan perpindahan linear posisi ankle q
1x
dan q
1y
. Nilai gaya kaki prosthetic pada fase loading response sebesar 679.844 N lebih kecil dari nilai gaya kaki normal fase
pre swing sebesar 885.844 N. Pada tabel 5.2 terlihat nilai percepatan dan kecepatan pada ankle kaki normal fase pre swing lebih besar dari kaki prosthetic.
Begitu pula halnya yang terjadi pada komparasi nilai gaya kaki prosthetic fase loading response dan kaki normal fase pre swing. Nilai gaya pada kaki prosthetic
sebesar 626.337 N dan pada kaki normal sebesar 710.644 N.
Gambar 5.6 Komparasi nilai external work antara fase loading response dan pre swing
Nilai external work berasal dari komponen gaya dan torsi yang berlaku pada bagian segmen tubuh amputee. Nilai external work yang terjadi pada kaki
prosthetic pada fase loading reponse sebesar 608.064 J dan kaki normal fase pre swing sebesar 778.164 J. Nilai tersebut menunjukkan bahwa usaha yang dilakukan
pada kaki normal pada gerakan yang sama masih lebih tinggi daripada yang dilakukan kaki prosthetic. Komponen external work kaki prosthetic pada fase
loading response baik dalam torsi pada ankle, knee dan nilai gaya menunjukkan
100 200
300 400
500 600
700 800
900
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
Ex te
rn al
w o
rk J
Komparasi nilai external work
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 1 Fase 2 Fase 3
Fase 4
commit to user
V-11 hasil yang lebih kecil jika dibandingkan dengan kaki normal dalam fase pre
swing. Sedangkan komparasi nilai external work antara kaki prosthetic fase pre swing sebesar 603.311 J dan kaki normal fase loading response sebesar 616.693 J.
Pada komparasi ini menunjukkan range perbedaan yang tidak terlampau jauh antara kaki normal dengan kaki prosthetic. Hal ini terlihat dari keempat
komponen external work yaitu torsi pada ankle, knee dan hip serta nilai gaya saat berjalan menunjukkan nilai komponen yang lebih besar pada kaki normal dengan
range yang tidak jauh berbeda. Nilai external work dalam dua perbandingan gerakan dengan pola yang sama, menunjukkan hasil bahwa pada kaki normal nilai
external work lebih tinggi daripada kaki prosthetic. Amputee yang belum berani membebankan tubuhnya pada kaki prosthetic tampak dalam gambar 5.4,
menyebabkan nilai external work kaki normal lebih tinggi dari kaki prosthetic dalam dua komparasi gerakan dengan karakteristik yang sama.
3. Fase 3: Mid Stance dengan Fase 7: Mid Swing
Fase mid stance dan mid swing merupakan dua fase dalam gait cycle dalam kondisi single support. Fase mid stance merupakan periode dimana kaki
normal mengayun sedangkan kaki prosthetic berdiri menahan berat tubuh. Pada gambar 5.6 terlihat bahwa kaki normal bergerak dengan mengayunkan kaki ke
depan. Karakteristik gerakan yang sama pada fase mid swing, kaki normal menahan tubuh dan kaki prosthetic dalam kondisi mengayunkan kaki ke depan.
a b
Gambar 5.7 Gerakan kaki a Fase mid stance b Fase mid swing
commit to user
V-12 Pada gambar 5.7 terlihat kedua fase tersebut memiliki karakteristik
gerakan yang sama. Perbedaan terlihat dari posisi kaki normal dalam fase mid stance, knee dalam posisi flexion menekuk untuk mengayunkan kaki sedangkan
kaki prosthetic dalam fase mid swing mendorong kaki ke depan dengan melakukan extension. Variabel yang terbentuk dari fase mid stance fase 3
dan fase mid swing fase 7, terdapat dalam tabel 5.3.
Tabel 5.3 Variabel pengukuran gerakan kaki saat fase mid stance
dan
mid swing
Variabel Fase 3
Fase 7 Satuan
Kaki normal
Kaki Prosthetic
Kaki normal
Kaki Prosthetic
q 0.227
0.279 0.279
0.227 rad
q
1x
0.229 0.000
0.000 0.240
m q
1y
0.014 0.000
0.000 0.039
m q
2
1.344 1.588
1.588 1.745
rad q
3
2.112 1.641
1.588 1.902
rad q
4
1.571 1.571
1.571 1.571
rad
q
0.000 -0.009
-0.054 28.080
rads
1y
q
-0.009 0.002
0.016 -0.007
ms
1x
q
1.001 0.000
-0.085 2.841
ms
2
q
0.205 -0.130
-0.159 0.316
rads
3
q
-0.134 -0.095
-0.067 -0.089
rads
4
q
0.076 -0.097
-0.061 0.059
rads
q
17.633 -17.651
-13.569 11.603
rads
2
1x
q
-0.013 0.383
0.243 -0.003
ms
2
1y
q
1.360 -0.014
-0.018 1.065
ms
2
2
q
2.662 -1.833
-1.085 4.159
rads
2 3
q
-3.848 -1.285
-0.899 -1.276
rads
2
4
q
1.332 -2.336
-1.684 0.248
rads
2
Berdasarkan input data pada tabel 5.3 dalam formulasi Lagrange diperoleh nilai torsi dan gaya pada masing-masing gerakan berjalan. Komparasi nilai torsi
dan gaya antara fase mid stance dan mid swing terdapat dalam gambar 5.8.
commit to user
V-13
Gambar 5.8 Komparasi nilai torsi dan gaya antara fase mid stance dan mid swing
Nilai torsi di ankle T
1
, knee T
2
, dan hip T
3
dipengaruhi oleh turunan Lagrange terhadap kecepatan di foot
q
, shank
2
q
, thigh
3
q , upper body
4
q
, percepatan di foot q , shank
2
q
, thigh
3
q , upper body
4
q
dan sudut yang terbentuk di foot q, shank q
2
, thigh q
3
dan upper body q
4
. Pada fase mid stance bagian ankle kaki prosthetic dalam posisi dorsiflexion dan
menahan berat tubuh saat kaki normal dalam keadaan mengayun. Kondisi yang sama dilakukan oleh kaki normal dalam fase mid swing yang menjadi tumpuan
berat tubuh. Saat kaki prosthetic menahan tubuh amputee nilai torsi pada ankle sebesar 1.200 Nm. Nilai ini hampir setara dengan kondisi kaki normal dalam fase
mid swing yang menahan berat tubuh ampute yaitu sebesar 1.208 Nm. Kondisi ini menunjukkan kemampuan ankle prosthetic telah cukup baik mengakomodasi
gerakan berjalan amputee terutama ketika dalam kondisi single support atau hanya salah satu kaki yang bersentuhan dengan media berjalan. Ketidakstabilan
muncul ketika kaki prosthetic dalam fase mid swing dikomparasikan dengan kaki normal dalam fase mid stance, dimana keduanya berada dalam kondisi mengayun.
0.0 0.2
0.4 0.6
0.8 1.0
1.2 1.4
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
T or
s i
Nm
Komparasi Torsi pada Ankle
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 1 Fase 2 Fase 3
Fase 4
-50 50
100 150
200
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
T o
r s
i N
m
Komparasi Torsi pada Knee
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 1 Fase 2 Fase 3 Fase 4
-10 10
20 30
40 50
60 70
80 90
100
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
T o
r s
i N
m
Komparasi Torsi pada Hip
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 1 Fase 2 Fase 3 Fase 4
100 200
300 400
500 600
700 800
900 1000
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
G a
y a
N
Komparasi Nilai Gaya
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 1 Fase 2 Fase 3 Fase 4
commit to user
V-14 Kaki prosthetic dalam fase mid swing yang terdorong ke depan oleh tekanan
shank berada dalam keadaan netral sedangkan ayunan pada kaki normal dalam fase mid stance membuat ankle dalam kondisi dorsiflexion dan bersiap untuk
memposisikan pada media berjalan. Oleh karena itu, nilai torsi pada ankle kaki prosthetic sebesar 0.771 Nm jauh lebih kecil dari nilai torsi pada ankle kaki
normal sebesar 0.998 Nm. Pada gambar 5.7, bagian knee kaki prosthetic bergerak extension untuk
menahan tubuh amputee yang tertumpu pada kaki prosthetic. Begitu pula pada kaki normal fase mid swing yang berada dalam kondisi yang sama dengan kaki
prosthetic dalam fase mid stance. Hasil perhitungan berdasarkan input variabel dalam tabel 5.3 menunjukkan hasil torsi knee kaki prosthetic sebesar 123.487 Nm
lebih kecil dari torsi knee kaki normal fase mid swing yaitu sebesar 186.035 Nm. Hal ini terjadi karena kaki normal memposisikan kaki lebih cepat daripada kaki
prosthetic. Terlihat dalam tabel 5.3 nilai sudut q
3
dan kecepatan
3
q pada knee kaki normal lebih besar daripada kaki prosthetic. Sedangkan saat kaki mengayun,
komparasi nilai kaki prosthetic dalam fase mid swing dengan kaki normal pada fase mid stance menunjukan hasil 152.709 Nm pada kaki prosthetic dan 121.970
Nm pada kaki normal. Berdasarkan gambar 5.7 nampak kedua kaki yang mengayun mempunyai pola gerakan yang berbeda. Kaki normal mengayunkan
kaki dengan memberikan rotasi pada segmen betis sehingga knee terlihat menekuk. Sedangkan kaki prosthetic mengayun dengan mendorong kaki ke
depan. Gerakan extension yang cepat dari kaki prosthetic akibat adanya mekanisme penyimpanan energi, menyebabkan torsi pada kaki prosthetic lebih
besar kaki normal. Nilai torsi pada hip kaki prosthetic fase mid stance hampir sama dengan
nilai torsi pada kaki normal fase mid swing yaitu masing-masing 4.255 Nm dan -0.067 Nm. Hal ini terjadi karena posisi hip dalam kedua gerakan ini hampir
sama yang dapat dilihat dari variabel kecepatan
4
q
dan percepatan
4
q
pada hip joint dalam tabel 5.3 pada kedua fase. Sedangkan pada kaki prosthetic fase
mid swing dan kaki normal fase mid stance komparasi nilai keduanya masing- masing 64.030 Nm dan 34.718 Nm. Kaki prosthetic fase terminal stance ketika
mengayun mempunyai variabel kecepatan
4
q
dan percepatan
4
q
yang lebih
commit to user
V-15 besar daripada kaki normal fase initial contact sehingga nilai torsi pada hip kaki
prosthetic fase mid swing lebih besar dari kaki normal fase mid stance. Gaya pada aktifitas berjalan amputee merupakan hasil resultan gaya pada
sumbu x F
x
dan y F
y
. Nilai gaya dipengaruhi oleh turunan Lagrange terhadap kecepatan pada ankle
x
q
1
dan
y
q
1
, percepatan pada ankle
x
q
1
dan
y
q
1
dan perpindahan linear posisi ankle q
1x
dan q
1y
. Pada komparasi antara kaki prosthetic pada fase mid stance dengan kaki normal pada fase mid swing
menghasilkan gaya masing-masing 921.404 N dan 906.132. Nilai gaya pada saat menahan tubuh, pada kedua kaki menunjukkan hasil yang hampir sama. Berbeda
dengan nilai komparasi kedua, saat kaki mengayun. Kaki prosthetic melakukan ayunan dengan posisi tubuh yang tampak miring gambar 5.7 sehingga tumpuan
beban sepenuhnya berada pada bagian kiri dari tubuh, atau pada kaki normal. Hal ini menyebabkan gaya pada kaki prosthetic yaitu sebesar 534.769 N akan lebih
kecil dari gaya pada kaki normal 768.017 N sebesar.
Gambar 5.9 Komparasi nilai external work antara fase mid stance dan mid swing
Komparasi nilai external work yang terjadi pada kaki prosthetic pada fase mid stance sebesar 834.592 J dan kaki normal fase mid swing sebesar 811.752 J
gambar 5.9. Dari kedua nilai tersebut terlihat bahwa kaki prosthetic melakukan usaha yang hampir sama dengan kaki normal saat posisi kaki menahan beban dari
tubuh amputee atau dalam kondisi single support. Komponen eksternal work dari kedua komparasi ini menunjukkan nilai yang hampir sama juga, sehingga secara
keseluruhan menghasilkan nilai eksternal work yang nilainya cukup stabil dalam kedua gerakan dengan karakteristik yang sama ini. Sedangkan komparasi nilai
external work antara kaki prosthetic fase mid swing sebesar 436.829 J dan kaki
100 200
300 400
500 600
700 800
900
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
Ex te
rn al
w o
rk J
Komparasi nilai external work
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 1 Fase 2 Fase 3
Fase 4
commit to user
V-16 normal fase mid stance sebesar 759.554 J. Pada komparasi gerakan ini
menunjukkan range perbedaan yang cukup jauh antara kaki prosthetic dengan kaki normal. Nilai external work dalam perbandingan gerakan tersebut
menunjukkan hasil bahwa pada kaki normal nilai external work lebih tinggi daripada kaki prosthetic. Pada kaki prosthetic untuk mengayunkan kaki dibantu
dengan mekanisme penyimpanan energi pada kaki prosthetic sehingga dalam mengayun tidak dibutuhkan gaya yang besar. Dengan hasil yang demikian dapat
dikatakan bahwa saat berada dalam kondisi mengayun kaki prosthetic belum mampu menyesuaikan pola gerakan dengan kaki normal. Hal ini ini mungkin
terjadi karena belum sempurnanya mekanisme penyimpanan energi pada kaki prosthetic sbehingga terjadi extension yang cukup cepat saat tubuh memberi
tekanan pada bagian shank kaki prosthetic.
4. Fase 4: Terminal Stance dengan Fase 8: Terminal Swing
Fase terminal stance merupakan waktu dimana tumit kaki prosthetic mulai terangkat dari landasan dan bersiap untuk fase swing dalam gait cycle, sedangkan
kaki normal telah mencapai landasan dari kondisi swing pada fase sebelumnya. Sebaliknya pada fase terminal swing, kaki normal dalam kondisi plantarflexion
atau tumit terangkat dari landasan, sedangkan kaki prosthetic telah mencapai landasan dari kondisi swing pada fase sebelumnya.
a b
Gambar 5.10 Gerakan kaki a Fase terminal stance b Fase terminal swing
commit to user
V-17 Pada gambar 5.10 terlihat kedua fase tersebut memiliki pola gerakan yang
sama. Perbedaan terlihat dari posisi kaki normal dalam fase terminal stance, knee dalam posisi flexion menekuk dengan sudut yang jauh lebih besar apabila
dibandingkan dengan kaki prosthetic yang ada dalam fase terminal swing. Variabel yang terbentuk dari fase terminal stance fase 4 dan fase terminal swing
fase 8, terdapat dalam tabel 5.4.
Tabel 5.4 Variabel pengukuran gerakan kaki saat fase terminal stance
dan
terminal swing
Variabel Fase 4
Fase 8 Satuan
Kaki normal
Kaki Prosthetic
Kaki normal
Kaki Prosthetic
q 0.279
0.105 0.070
0.279 rad
q
1x
0.122 0.113
0.051 0.130
m q
1y
0.080 0.044
0.099 0.051
m q
2
1.466 1.431
1.414 1.745
rad q
3
2.007 1.484
1.466 1.780
rad q
4
1.571 1.571
1.571 1.571
rad
q
-0.429 13.756
5.405 -4.958
rads
1y
q
0.131 -1.293
-0.066 0.461
ms
1x
q
0.133 -0.669
-0.106 0.070
ms
2
q
-0.092 0.381
0.088 -0.052
rads
3
q
0.614 0.310
0.047 1.171
rads
4
q
0.354 0.177
0.229 0.118
rads
q
-0.457 5.564
3.812 -2.321
rads
2
1x
q
0.102 -0.534
-0.540 0.215
ms
2
1y
q
0.014 -0.276
-0.875 0.033
ms
2
2
q
-2.399 4.580
2.046 -0.589
rads
2 3
q
-3.492 3.644
5.143 -1.687
rads
2
4
q
2.117 1.604
2.513 0.829
rads
2
Berdasarkan input data pada tabel 5.4 dalam formulasi Lagrange diperoleh nilai torsi dan gaya pada masing-masing gerakan berjalan. Komparasi nilai torsi
dan gaya fase terminal swing dengan terminal stance terdapat dalam gambar 5.11.
commit to user
V-18
Gambar 5.11 Komparasi nilai torsi dan gaya antara fase terminal stance dan terminal swing
Nilai torsi di ankle T
1
, knee T
2
, dan hip T
3
dipengaruhi oleh turunan Lagrange terhadap kecepatan di foot
q
, shank
2
q
, thigh
3
q , upper body
4
q
, percepatan di foot q , shank
2
q
, thigh
3
q , upper body
4
q
dan sudut yang terbentuk di foot q, shank q
2
, thigh q
3
dan upper body q
4
. Kemampuan prosthetic endoskeletal sistem energy storing knee mekanisme 2 bar
dalam mengakomodasi gerakan plantarflexion dan dorsiflexion pada ankle membuat amputee melangkah dengan lebih mudah menyesuaikan dengan medan
berjalan bidang dengan kemiringan 15 . Hal ini ditunjukkan dengan komparasi
nilai torsi pada bagian ankle cukup stabil pada fase terminal stance dan terminal swing. Nilai kecepatan dan sudut yang terbentuk antara kedua kaki menunjukkan
nilai yang relatif sama, sehingga apabila dikomparasikan menghasilkan nilai torsi yaitu sebesar 0.958 Nm pada kaki prosthetic fase terminal stance dan 0.940 Nm
pada kaki normal fase terminal swing. Begitu pula kondisi ankle kaki prosthetic pada fase terminal swing yang mempunyai gerakan yang sama dengan ankle kaki
0.0 0.2
0.4 0.6
0.8 1.0
1.2 1.4
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
T o
r s
i Nm
Komparasi Torsi pada Ankle
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 8 Fase 2 Fase 3
Fase 4
-50 50
100 150
200
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
T o
r s
i N
m
Komparasi Torsi pada Knee
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 8 Fase 2 Fase 3 Fase 4
-20 20
40 60
80 100
120 140
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
T o
r s
i N
m
Komparasi Torsi pada Hip
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 8 Fase 2 Fase 3 Fase 4
100 200
300 400
500 600
700 800
900 1000
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
G a
y a
N
Komparasi Nilai Gaya
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 8 Fase 2 Fase 3 Fase 4
commit to user
V-19 normal pada fase terminal stance menghasilkan nilai torsi yaitu 1.029 Nm pada
kaki prosthetic dan 1.051 Nm pada kaki normal. Kondisi knee fase terminal stance pada kaki prosthetic menghasilkan nilai
torsi lebih rendah daripada nilai torsi pada kaki normal fase terminal swing. Pada tabel 5.4 yang menunjukkan hasil pengukuran kecepatan dan sudut kaki yang
pada knee kaki normal lebih besar dari kaki prosthetic. Dari variabel tersebut dihasilkan nilai torsi pada knee kaki prosthetic fase terminal stance sebesar 7.951
Nm dan kaki normal fase terminal swing sebesar 54.366 Nm. Terlihat dalam gambar 5.10, knee pada kaki normal pada fase terminal stance dalam keadaan
flexion begitu juga pada kaki prosthetic fase terminal swing. Sudut yang terbentuk dalam gerakan knee q
3
kaki normal pada fase terminal stance lebih besar dari sudut knee q
3
kaki prosthetic pada terminal swing. Namun kecepatan dan percepatan kaki prosthetic pada terminal swing mampu mengimbangi kecepatan
bergerak kaki normal, sehingga selisih nilai torsi pada knee tidak terlampau besar yaitu 51.225 Nm pada kaki prosthetic fase initial contact dan 55.219 Nm pada
kaki normal fase terminal stance. Berdasarkan grafik pada gambar 5.11, komparasi nilai torsi pada hip kaki
prosthetic fase terminal stance dan kaki normal fase terminal swing menghasilkan nilai masing-masing 85.202 Nm dan 125.864 Nm. Sedangkan pada kaki
prosthetic fase terminal swing dan kaki normal fase terminal stance mempunyai range yang cukup besar yaitu masing-masing 45.225 Nm dan 82.524 Nm.
Pada fase terminal stance kaki normal mempunyai variabel kecepatan
4
q
dan percepatan
4
q
pada hip joint yang lebih besar dari kaki prosthetic fase terminal swing. Hal ini dikarenakan amputee dalam memposisikan kaki saat mengayun
pada fase sebelumnya lebih membebankan pada kaki normal. Sama halnya dengan kaki normal fase terminal swing yang mempunyai variabel kecepatan
4
q
dan percepatan
4
q
yang lebih tinggi dari kaki prosthetic fase terminal stance. Gaya pada aktifitas berjalan amputee merupakan hasil resultan gaya pada
sumbu x F
x
dan y F
y
. Nilai gaya dipengaruhi oleh turunan Lagrange terhadap kecepatan pada ankle
x
q
1
dan
y
q
1
, percepatan pada ankle
x
q
1
dan
y
q
1
dan perpindahan linear posisi ankle q
1x
dan q
1y
. Komparasi nilai gaya kaki prosthetic
commit to user
V-20 pada fase terminal stance dan kaki normal fase terminal swing menunjukkan nilai
gaya yang hampir sama bila dibandingkan dengan kaki prosthetic yaitu sebesar 655.357 N, sedangkan pada normal kaki 640.326 N. Begitu pula yang terjadi pada
komparasi nilai gaya kaki prosthetic fase terminal swing dan kaki normal fase terminal stance. Nilai gaya pada kaki prosthetic sedikit lebih kecil yaitu 603.222
N dan pada kaki normal sebesar 671.539 N. Saat kaki melangkah kaki normal cenderung mempunyai lebar langkah yang lebih kecil jika dibandingkan dengan
kaki prosthetic. Pada tabel 5.4 terlihat nilai perpindahan linear pada kaki normal yang lebih kecil dari kaki prosthetic ketika melakukan pola gerakan yang sama.
Langkah pada kaki prosthetic dibantu dengan adanya mekanisme penyimpanan energi pada prosthetic, tekanan dari shank prosthetic menyebabkan kaki
melakukan extension lebih cepat. Hal ini yang menyebabkan gaya yang dibutuhkan kaki normal lebih besar dari gaya yang dibutuhkan kaki prosthetic.
Gambar 5.12 Komparasi nilai external work antara fase initial contact dan terminal stance
Nilai external work yang terjadi pada kaki prosthetic pada fase terminal stance sebesar 511.119 J dan kaki normal fase terminal swing sebesar 463. 322 J.
Sedangkan komparasi nilai external work antara kaki prosthetic fase terminal swing sebesar 488.184 J dan kaki normal fase terminal stance sebesar 604.717 J.
Pada kedua komparasi nilai tersebut menunjukkan range perbedaan yang tidak terlampau jauh antara kaki normal dengan kaki prosthetic. Hal ini terlihat dari
keempat komponen external work yaitu torsi pada ankle, torsi pada knee, torsi pada hip dan nilai gaya saat berjalan yang menunjukkan nilai komponen yang
lebih besar pada kaki normal. Dengan hasil yang demikian dapat dikatakan bahwa saat berada dalam fase terminal stance dan terminal swing kaki prosthetic telah
100 200
300 400
500 600
700 800
900
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
Ex te
rna l w
o rk
J
Komparasi nilai external work
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 8 Fase 2 Fase 3
Fase 4
commit to user
V-21 mampu menyesuaikan pola gerakan dengan kaki normal. Namun demikian,
amputee belum sepenuhnya berani membebankan tubuhnya pada kaki prosthetic sehingga terlihat adanya range nilai external work pada kaki prosthetic yang lebih
rendah dari kaki normal.
6.2.2 Turun Permukaan Bidang Miring
Pada aktifitas berjalan turun permukaan bidang miring, terdapat delapan fase gerakan berjalan. Analisis kemampuan prosthetic pada gerakan berjalan
menaiki bidang miring dilakukan dengan membandingkan gerakan kaki antar fase berbeda yang menunjukkan karakteristik gerakan yang sama, sebagai berikut:
1. Fase 1: Initial Contact dengan Fase 4: Terminal stance
Fase gerakan yang pertama dari cycle gait diawali dari fase berdiri, yaitu initial contact. Saat turun permukaan bidang miring, kaki prosthetic berada dalam
kondisi plantarflexion menuju posisi flat untuk menyesuaikan dengan medan berjalan, sedangkan kaki normal berada dalam posisi slight plantar flexion untuk
memulai fase berdiri. Fase terminal stance mempunyai karakteristik gerakan kaki yang berkebalikan dengan fase initial contact, dimana kaki normal dalam kondisi
plantarflexion dan dalam posisi flat dengan medan berjalan sedangkan kaki prosthetic dalam kondisi slight plantar flexion.
a b
Gambar 5.13 Gerakan kaki a fase initial contact b Fase terminal stance
Pada gambar 5.13 terlihat kedua fase tersebut memiliki pola gerakan yang sama. Posisi knee kaki prosthetic pada fase initial contact, dalam posisi extension
commit to user
V-22 memanjang sedangkan kaki normal dalam posisi flexion menekuk, begitu pula
dengan kondisi kaki pada fase terminal stance. Variabel pengukuran pada fase initial contact fase 1 dan fase terminal stance fase 4, terdapat dalam tabel 5.5.
Tabel 5.5 Variabel pengukuran gerakan kaki saat fase initial contact
dan
terminal stance
Variabel Fase 1
Fase 4 Satuan
Kaki normal
Kaki Prosthetic
Kaki normal
Kaki Prosthetic
q 0.541
0.279 0.279
0.559 rad
q
1x
0.069 0.024
0.067 0.055
m q
1y
0.054 0.071
0.084 0.048
m q
2
0.925 1.588
1.536 1.187
rad q
3
1.780 1.606
1.536 1.606
rad q
4
1.571 1.571
1.571 1.571
rad
q
0.708 0.149
0.124 0.466
rads
1y
q
-0.003 -0.0097
-0.001 -0.0079
ms
1x
q
0.013 -0.0025
-0.029 0.0514
ms
2
q
0.115 0.056
0.078 0.147
rads
3
q
0.068 0.111
0.132 0.063
rads
4
q
0.143 0.011
0.017 0.072
rads
q
0.755 1.370
1.558 0.932
rads
2
1x
q
-0.015 -0.2275
-0.783 -0.0168
ms
2
1y
q
0.302 -0.0588
-0.151 0.1097
ms
2
2
q
0.498 1.170
2.310 0.862
rads
2 3
q
0.360 0.782
1.076 0.459
rads
2
4
q
1.677 6.341
3.247 0.583
rads
2
Berdasarkan input data pada tabel 5.5 dalam formulasi Lagrange diperoleh nilai torsi dan gaya pada masing-masing gerakan berjalan. Komparasi nilai torsi
dan gaya fase initial contact dan terminal stance,terdapat dalam gambar 5.14.
Gambar 5.14 Komparasi nilai torsi dan gaya antara fase initial contact dan terminal stance
0.0 0.2
0.4 0.6
0.8 1.0
1.2
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
T o
r s
i Nm
Komparasi Torsi pada Ankle
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 1 Fase 2 Fase 3
Fase 4
5 10
15 20
25 30
35
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
T o
r s
i N
m
Komparasi Torsi pada Knee
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 1 Fase 2 Fase 3 Fase 4
commit to user
V-23
Gambar 5.14 Komparasi nilai torsi dan gaya antara fase initial contact dan terminal stance lanjutan
Nilai torsi di ankle T
1
, knee T
2
, dan hip T
3
dipengaruhi oleh turunan Lagrange terhadap kecepatan di foot
q
, shank
2
q
, thigh
3
q , upper body
4
q
, percepatan di foot
q
, shank
2
q
, thigh
3
q , upper body
4
q
dan sudut yang terbentuk di foot q, shank q
2
, thigh q
3
dan upper body q
4
. Pada gambar 5.14 dapat dilihat komparasi nilai torsi pada ankle yang hampir sama. Hal
ini terlihat dari karakteristik dan pola gerakan dalam kedua fase berjalan yang hampir serupa gambar 5.13 dimana menghasilkan nilai variabel yang tidak jauh
berbeda. Nilai torsi pada ankle kaki prosthetic fase initial contact sebesar 0.983 Nm dan pada kaki normal fase terminal stance sebesar 0.949 Nm. Pada komparasi
gerakan kedua, nilai torsi pada ankle kaki prosthetic fase terminal stance sebesar 0.921 Nm dan pada kaki normal fase initial contact sebesar 0.952 Nm. Hal ini
menunjukkan bahwa prosthetic terutama dalam komponen ankle joint, mampu mengakomodasi gerakan berjalan yang serupa dengan kaki normal dalam fase
initial contact dan terminal stance. Pada gambar 5.13, posisi knee kaki prosthetic pada fase initial contact,
dalam posisi extension memanjang sedangkan kaki normal dalam posisi flexion menekuk. Begitu pula dengan kondisi kaki pada fase terminal stance, knee kaki
prosthetic dalam posisi flexion menekuk sedangkan knee kaki normal pada fase initial contact, dalam posisi extension memanjang. Komparasi nilai torsi pada
knee dalam gambar 5.14 menunjukkan hasil nilai torsi pada knee kaki prosthetic tidak jauh berbeda dari nilai torsi pada knee kaki normal. Pada komparasi nilai
kaki prosthetic fase initial contact dengan kaki normal fase terminal stance
5 10
15 20
25 30
35 40
45 50
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
T o
r s
i N
m
Komparasi Torsi pada Hip
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 1 Fase 2 Fase 3 Fase 4
100 200
300 400
500 600
700 800
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
G a
y a
N
Komparasi Nilai Gaya
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 1 Fase 2 Fase 3 Fase 4
commit to user
V-24 menghasilkan nilai torsi sebesar 16.863 Nm pada kaki prosthetic dan sebesar
19.15 Nm pada kaki normal. Dari hasil ini terlihat bahwa knee kaki prosthetic mampu mengimbangi gerakan kaki normal dalam gerakan pada fase initial
contact. Sedangkan pada komparasi kaki prosthetic fase terminal stance dengan kaki normal fase initial contact menghasilkan nilai torsi sebesar 18.155 Nm pada
kaki prosthetic dan sebesar 21.27 Nm pada kaki normal. Hasil pada komparasi ini juga mengahsilkan nilai torsi pada knee yang tidak terlampau jauh. Nilai torsi
pada knee kaki normal sedikit lebih tinggi dikarenakan dalam menyesuaikan dengan gerakan pada kaki prosthetic pada fase initial contact, knee kaki normal
menekuk dengan sudut yang lebih besar daripada pada kaki prosthetic. Hal ini dilakukan karena amputee belum berani menumpukan beban yang terlalu besar
pada kaki prosthetic. Besarnya komparasi nilai torsi pada hip juga menunjukkan hasil yang tidak
berbeda jauh. Nilai torsi pada kaki prosthetic fase initial contact sebesar 17.622 Nm dan pada kaki normal fase terminal stance sebesar 19.864 Nm. Posisi tubuh
yang terbentuk pada kedua kaki dalam gambar 5.13 tampak sama, sehingga gerakan kaki yang terbentuk pun hampir sama. Hal ini juga terlihat dari variabel
pengukuran yang terbentuk dalam kedua kaki. Begitu pula yang terjadi saat kaki prosthetic dalam fase terminal stance dibandingkan dengan kaki normal pada fase
initial contact. Nilai torsi hip pada kaki prosthetic fase terminal stance sebesar 23.386 Nm dan pada kaki normal fase initial contact sebesar 18.917 Nm.
Gaya pada aktifitas berjalan amputee merupakan hasil resultan gaya pada sumbu x F
x
dan y F
y
. Nilai gaya dipengaruhi oleh turunan Lagrange terhadap kecepatan pada ankle
x
q
1
dan
y
q
1
, percepatan pada ankle
x
q
1
dan
y
q
1
dan perpindahan linear posisi ankle q
1x
dan q
1y
. Pada gerakan yang sama antara kaki prosthetic dalam fase terminal stance dibandingkan dengan kaki normal pada fase
initial contact, nilai gaya tidak jauh berbeda yaitu sebesar 588.679 N pada kaki prosthetic dan 623.413 N pada kaki normal. Kondisi yang sama juga terjadi dalam
komparasi antara kaki prosthetic dalam fase terminal stance dibandingkan dengan kaki normal pada fase initial contact. Nilai gaya pada kaki prosthetic fase
terminal stance sebesar 629.75 N dan pada kaki normal fase initial contact sebesar 638.741 N. Pada tabel 5.5 terlihat dalam kedua komparasi mempunyai
commit to user
V-25 gerakan yang serupa dilihat dari besarnya perpindahan linear yang terjadi dalam
kedua komparasi gerakan. Hal inilah yang mengindikasikan perbedaan besar gaya yang digunakan untuk menggerakkan kaki pada fase initial contact dengan fase
terminal stance yang tidak jauh berbeda.
Gambar 5.15 Komparasi nilai external work antara fase initial contact dan terminal stance
Nilai external work berasal dari komponen gaya dan torsi yang berlaku pada bagian segmen tubuh amputee. Nilai external work yang terjadi pada kaki
prosthetic pada fase initial contact sebesar 490.827 J dan kaki normal fase terminal stance sebesar 510.953 J. Sedangkan komparasi nilai external work
antara kaki prosthetic fase terminal stance sebesar 575.605 J dan kaki normal fase initial contact sebesar 559.233 J. Komponen gaya dan torsi pada segmen tubuh
saat bergerak menjadi penyusun nilai external work yang dihasilkan amputee saat menuruni bidang miring. Pada fase initial contact dan terminal stance nilai torsi
pada ankle, knee dan hip serta nilai gaya menunjukkan hasil yang cukup stabil apabila dibandingkan dengan kaki normal pada gerakan yang sama. Berdasarkan
hasil tersebut komparasi nilai external work yang muncul pada kaki prosthetic menghasilkan nilai yang tidak jauh berbeda apabila dibandingkan dengan kaki
normal. Hal ini menunjukkan bahwa prosthetic telah berkinerja baik pada fase initial contact dan loading reponse saat menuruni bidang miring.
2. Fase 2: Loading response dengan Fase 5: Pre Swing
Pada fase loading response kondisi kaki tidak jauh berbeda dengan kondisi pada fase initial contact. Perbedaan dengan fase initial contact, pada fase ini
terjadi sedikit pergerakan maju dimana kaki prosthetic melakukan kontak
100 200
300 400
500 600
700
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
T it
le
Komparasi nilai external work
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 1 Fase 2 Fase 3
Fase 4
commit to user
V-26 sepenuhnya dengan medan berjalan pada bidang miring. Sedangkan pada kaki
normal kaki melakukan plantarflexion lanjutan sehingga tumpuan kaki berada pada kaki bagian depan atau toe. Sebaliknya, pada fase pre swing kaki normal
melakukan kontak sepenuhnya dengan medan berjalan pada bidang miring dan kaki prosthetic bergerak plantarflexion. Komparasi nilai dilakukan pada kedua
fase gerakan berjalan ini karena kedua fase ini memiliki karakteristik gerakan yang sama hanya berkebalikan antara kaki normal dengan kaki prosthetic.
a b
Gambar 5.16 Gerakan kaki a Fase loading response b Fase pre swing
Pada gambar 5.16 terlihat kedua fase tersebut memiliki pola gerakan yang sama. Saat kaki prosthetic pada fase loading response dalan kondisi extension,
kaki normal pada fase pre swing juga berada dalam gerakan yang sama. Begitu pula ketika kaki normal dalam fase loading response dalam kondisi flexion, kaki
prosthetic dalam fase pre swing melakukan gerakan yang sama. Variabel yang terbentuk dari fase loading response fase 2 dan fase pre swing fase 5, terdapat
dalam tabel 5.6.
Tabel 5.6 Variabel pengukuran gerakan kaki saat fase loading response
dan
pre swing
Variabel Fase 2
Fase 5 Satuan
Kaki normal
Kaki Prosthetic
Kaki normal
Kaki Prosthetic
q
0.733 0.279
0.279 0.733
rad q
1x
0.072 0.000
0.000 0.046
m q
1y
0.018 0.000
0.000 0.029
m q
2
1.012 1.571
1.571 1.030
rad
commit to user
V-27 Lanjutan tabel 5.6
q
3
1.728 1.571
1.571 1.745
rad q
4
1.571 1.571
1.571 1.571
rad
q
-0.643 -0.214
-0.895 -0.438
rads
1y
q
0.011 0.0166
0.008 0.0333
ms
1x
q
0.082 -0.0038
-0.006 0.0346
ms
2
q
-0.126 0.087
0.098 -0.143
rads
3
q
-0.074 0.149
0.096 -0.054
rads
4
q
-0.025 0.180
0.152 -0.088
rads
q
-6.719 -2.544
-3.541 -1.053
rads
2
1x
q
0.134 0.1481
0.283 0.0846
ms
2
1y
q
0.100 -0.0344
-0.023 0.0879
ms
2
2
q
-3.787 0.147
0.399 -0.455
rads
2 3
q
-1.143 1.440
2.533 -0.389
rads
2
4
q
-0.511 2.370
1.330 -1.522
rads
2
Berdasarkan input data pada tabel 5.6 dalam formulasi Lagrange diperoleh nilai torsi dan gaya pada masing-masing gerakan berjalan. Komparasi nilai torsi
dan gaya antara fase loading response dan fase pre swing, terdapat dalam gambar 5.17.
Gambar 5.17 Komparasi nilai torsi dan gaya antara fase loading response dan pre swing
0.0 0.2
0.4 0.6
0.8 1.0
1.2
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
T o
r s
i Nm
Komparasi Torsi pada Ankle
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 1 Fase 2 Fase 3
Fase 4
5 10
15 20
25 30
35
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
T o
r s
i N
m
Komparasi Torsi pada Knee
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 1 Fase 2 Fase 3 Fase 4
5 10
15 20
25 30
35 40
45 50
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
T o
r s
i N
m
Komparasi Torsi pada Hip
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 1 Fase 2 Fase 3 Fase 4
100 200
300 400
500 600
700 800
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
G a
y a
N
Komparasi Nilai Gaya
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 1 Fase 2 Fase 3 Fase 4
commit to user
V-28 Nilai torsi di ankle T
1
, knee T
2
, dan hip T
3
dipengaruhi oleh turunan Lagrange terhadap kecepatan di foot
q
, shank
2
q
, thigh
3
q , upper body
4
q
, percepatan di foot
q
, shank
2
q
, thigh
3
q , upper body
4
q
dan sudut yang terbentuk di foot q, shank q
2
, thigh q
3
dan upper body q
4
. Sama halnya pada aktifitas menaiki bidang miring, saat amputee melakukan aktifitas
menuruni bidang miring kondisi kaki pada fase loading response cenderung sama dengan fase sebelumnya fase initial contact. Begitu pula pada fase pre swing,
kaki menunjukkan pola gerakan yang hampir sama dengan fase terminal stance. Pada fase lanjutan ini hanya terjadi pergerakan maju dari bagian tumit kaki
normal fase loading response dan kaki prosthetic fase pre swing. Selain itu terjadi pula tekanan pada telapak kaki prosthetic fase loading response dan kaki
normal fase pre swing sehingga kaki melakukan kontak sepenuhnya dengan media berjalan.
Komparasi nilai torsi pada ankle kaki prosthetic fase loading response dengan kaki normal fase pre swing yang melakukan gerakan yang sama
menghasilkan nilai torsi masing-masing 1.077 Nm pada kaki prosthetic dan 1.089 Nm pada kaki normal. Sedangkan, nilai komparasi torsi pada ankle kaki prosthetic
fase pre swing dengan kaki normal pada fase loading response menunjukkan hasil 0.835 Nm pada kaki prosthetic dan 0.895 Nm pada kaki normal. Dari gambar 5.17
terlihat bahwa dalam dua komparasi gerakan yang sama tersebut, menghasilkan nilai torsi pada ankle yang tidak jauh berbeda.
Pada bagian knee kaki prosthetic pada fase loading response menghasilkan nilai torsi 12.737 Nm sedangkan pada kaki normal fase pre swing menghasilakan
nilai torsi 13.44 Nm. Dilihat dari variabel yang terbentuk dalam kedua gerakan kaki pada tabel 5.6, menunjukkan hasil yang hampir sama sehingga nilai torsi
yang dihasilkan pada kedua kaki tidak berbeda jauh. Sedangkan saat kaki prosthetic pada fase pre swing dibandingkan dengan kaki normal pada fase
loading response nilai torsi pada knee masing-masing sebesar 16.606 Nm pada kaki prosthetic dan 19.149 Nm pada kaki normal. Perbedaan nilai torsi dalam
kedua kaki ini tidak terlalu besar. Berdasarkan gambar 5.16 terlihat pada fase pre swing, knee kaki normal dalam posisi extension dimana beban tubuh mulai
berpindah pada kaki normal. Sedangkan saat pada fase loading response tumpuan
commit to user
V-29 yang seharusnya sudah mulai berpindah pada kaki prosthetic, masih terlihat
ditahan oleh kaki normal, sehingga pada kaki prosthetic masih sedikit terlihat menekuk. Hal inilah yang menyebabkan nilai torsi pada knee kaki prosthetic jauh
lebih kecil daripada nilai knee pada kaki normal. Komparasi nilai torsi pada hip kaki prosthetic fase loading response
sebesar 12.414 Nm dan pada kaki normal fase pre swing sebesar 6.217 Nm. Hal ini terjadi karena variabel kecepatan dan percepatan pada hip kaki prosthetic jauh
lebih tinggi dari hip pada kaki normal. Sedangkan nilai torsi pada hip kaki prosthetic fase pre swing sebesar 4.076 Nm dan pada kaki normal fase loading
response sebesar 18.54 Nm. Apabila dilihat dalam tabel 5.6 variabel kecepatan dan percepatan pada hip kaki normal fase loading response lebih besar, sehingga
nilai torsi pada hip kaki normal fase loading response lebih besar dari kaki prosthetic dalam fase pre swing.
Gaya pada aktifitas berjalan amputee merupakan hasil resultan gaya pada sumbu x F
x
dan y F
y
. Nilai gaya dipengaruhi oleh turunan Lagrange terhadap kecepatan pada ankle
x
q
1
dan
y
q
1
, percepatan pada ankle
x
q
1
dan
y
q
1
dan perpindahan linear posisi ankle q
1x
dan q
1y
. Komparasi nilai gaya kaki prosthetic pada fase loading response dan kaki normal fase pre swing menunjukkan nilai
gaya yang lebih tinggi pada kaki normal yaitu sebesar 609.901 N, sedangkan pada kaki prosthetic 400.775 N. Pada tabel 5.6 terlihat nilai percepatan dan kecepatan
pada ankle kaki normal fase pre swing lebih besar dari kaki prosthetic. Hal ini dilakukan untuk memposisikan kaki normal lebih cepat dalam menjaga kestabilan
kaki pada fase pre swing. Sedangkan nilai gaya yang dikomparasikan antara kaki prosthetic fase pre swing dengan kaki normal fase loading response menghasilkan
nilai yang hampir sama yaitu 615.671 N pada kaki prosthetic dan 617.063 N pada kaki normal.
commit to user
V-30
Gambar 5.18 Komparasi nilai external work antara fase loading response dan pre swing
Nilai external work berasal dari komponen gaya dan torsi yang berlaku pada bagian segmen tubuh amputee. Komponen gaya merupakan variabel yang
memberikan input besar bagi nilai external work yang dihasilkan tubuh amputee ketika berjalan. Sehingga pola yang muncul dalam komparasi nilai gaya hampir
sama dengan komparasi nilai external work. Nilai external work yang terjadi pada kaki prosthetic pada fase loading reponse sebesar 360.082 J dan kaki normal fase
pre swing sebesar 548.555 J. Sedangkan komparasi nilai external work antara kaki prosthetic fase pre swing sebesar 539.72 J dan kaki normal fase loading response
sebesar 547.226 J.
3. Fase 3: Mid Stance dengan Fase 7: Mid Swing
Fase mid stance mempunyai pola gerakan yang sama dengan fase mid swing. Pada fase mid stance kaki normal mengayun sedangkan kaki prosthetic
berdiri menahan berat tubuh. Gambar 5.19 di bawah ini terlihat bahwa kaki normal melakukan gerakan maju dengan mengayunkan kaki ke depan. Dengan
karakteristik gerakan yang sama pada fase mid swing kaki normal menahan tubuh saat kaki prosthetic dalam kondisi mengayunkan kaki ke depan.
100 200
300 400
500 600
700
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
T it
le
Komparasi nilai external work
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 1 Fase 2 Fase 3
Fase 4
commit to user
V-31
a b
Gambar 5.19 Gerakan kaki a Fase mid stance b Fase mid swing
Pada gambar 5.19 terlihat kedua fase tersebut memiliki karakteristik gerakan yang sama. Perbedaan terlihat dari posisi kaki normal dalam fase mid
stance, knee dalam posisi memanjang untuk mengayunkan kaki dan meraih landasan bidang berjalan sedangkan kaki prosthetic yang ada dalam fase mid
swing mendorong kaki ke depan dengan melakukan extension. Variabel yang terbentuk dari fase mid stance fase 3 dan fase mid swing fase 7, terdapat
dalam tabel 5.7.
Tabel 5.7 Variabel pengukuran gerakan kaki saat fase mid stance
dan
mid swing
Variabel Fase 3
Fase 7 Satuan
Kaki normal
Kaki Prosthetic
Kaki normal
Kaki Prosthetic
q 0.349
0.279 0.279
0.209 rad
q
1x
0.472 0.000
0.000 0.477
m q
1y
0.151 0.000
0.000 0.224
m q
2
1.676 1.501
1.292 1.728
rad q
3
1.710 1.501
1.623 1. 728
rad q
4
1.571 1.571
1.571 1.571
rad
q
-7.922 0.322
0.193 -6.179
rads
1y
q
0.263 -0.0310
-0.036 0.480
ms
1x
q
-0.267 -0.0003
-0.037 -0.3368
ms
2
q
0.441 -0.143
-0.432 1.447
rads
3
q
-0.054 0.269
0.109 -0.139
rads
4
q
0.025 0.191
1.989 0.024
rads
q
-1.159 3.551
4.678 -5.561
rads
2
commit to user
V-32 Lanjutan tabel 5.7
1x
q
-0.646 -0.2370
-0.206 0.4295
ms
2
1y
q
-3.634 -0.0020
0.003 -3.0089
ms
2
2
q
0.743 -0.780
-4.541 1.318
rads
2 3
q
-0.155 1.586
4.392 -0.975
rads
2
4
q
0.018 2.334
0.457 0.063
rads
2
Berdasarkan input data pada tabel 5.7 dalam formulasi Lagrange diperoleh nilai torsi dan gaya pada masing-masing gerakan berjalan. Komparasi nilai torsi
dan gaya antara fase mid stance dan mid swing terdapat dalam gambar 5.20.
Gambar 5.20 Komparasi nilai torsi dan gaya antara fase mid stance dan mid swing
Nilai torsi di ankle T
1
, knee T
2
, dan hip T
3
dipengaruhi oleh turunan Lagrange terhadap kecepatan di foot
q
, shank
2
q
, thigh
3
q , upper body
4
q
, percepatan di foot
q
, shank
2
q
, thigh
3
q , upper body
4
q
dan sudut yang terbentuk di foot q, shank q
2
, thigh q
3
dan upper body q
4
. Berdasarkan grafik pada gambar 5.20 nilai torsi pada ankle kaki prosthetic fase
mid stance dengan kaki normal fase mid swing menunjukkan nilai torsi yang hampir sama. Apabila dilihat dari variabel pengukuran pada ankle q, q dan q
,
0.0 0.2
0.4 0.6
0.8 1.0
1.2
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
T o
r s
i Nm
Komparasi Torsi pada Ankle
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 1 Fase 2 Fase 3
Fase 4
5 10
15 20
25 30
35
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
T o
r s
i N
m
Komparasi Torsi pada Knee
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 1 Fase 2 Fase 3 Fase 4
5 10
15 20
25 30
35 40
45 50
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
T o
r s
i N
m
Komparasi Torsi pada Hip
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 1 Fase 2 Fase 3 Fase 4
100 200
300 400
500 600
700 800
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
G a
y a
N
Komparasi Nilai Gaya
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 1 Fase 2 Fase 3 Fase 4
commit to user
V-33 kedua komparasi tersebut menghasilkan nilai variabel yang tidak jauh berbeda.
Nilai torsi pada ankle kaki prosthetic sebesar 1.01 Nm dan nilai ankle kaki normal sebesar 1.015 Nm. Gerakan ankle pada kedua kaki berada dalam posisi
dorsiflexion menyesuaikan dengan kemiringan bidang. Fleksibilitas pada bagian ankle menyebabkan adanya kestabilan yang cukup pada bagian ankle dalam
memberikan mobilitas gerakan kaki amputee. Saat posisi kaki mengayun yaitu kaki prosthetic pada fase mid swing dan kaki normal dalam fase mid stance,
terjadi ketidakstabilan. Nilai torsi pada ankle kaki prosthetic fase mid swing sebesar 1.002 Nm dan pada ankle kaki normal fase mid stance sebesar 0.687 Nm.
Perbedaan ini terlihat dari gerakan berjalan amputee pada gambar 5.19. Pada gambar tersebut nampak kaki prosthetic mengayun dengan ankle dalam posisi
normal. Variabel kecepatan dan percepatan
q
dan
q
pada ankle kaki prosthetic lebih besar dari ankle pada kaki normal dikarenakan ankle kaki prosthetic
terdorong oleh ayunan yang cepat dari bagian shank. Sedangkan kaki normal bergerak plantarflexion, bersiap untuk bergerak mencapai landasan berjalan
dengan kemiringan 15 , sehingga nilai torsi pada ankle kaki prosthetic pada fase
mid swing lebih besar dari nilai ankle pada kaki normal dalam fase mid stance. Knee kaki prosthetic pada fase mid stance dalam gambar 5.19 terlihat
dalam posisi extension sedangkan pada kaki normal knee terlihat dalam posisi sidikit menekuk untuk menahan gerakan pada kaki prosthetic. Sudut yang
terbentuk pada knee q
3
kaki normal lebih tinggi dari sudut yang terbentuk dalam knee kaki prosthetic. Perbedaan ini menyebabkan nilai torsi pada knee kaki
normal pada fase mid swing akan menghasilkan nilai yang lebih tinggi yaitu sebesar 32.683 Nm jika dibandingkan dengan torsi pada ankle kaki prosthetic
dalam fase mid stance sebesar 20.678 Nm. Sedangkan komparasi nilai kaki prosthetic dalam fase mid swing dengan kaki normal pada fase mid stance
menunjukan hasil 24.368 Nm pada kaki prosthetic dan 23.552 Nm pada kaki normal. Berdasarkan gambar 5.19 nampak kedua kaki yang mengayun
mempunyai pola gerakan yang berbeda. Perbedaan ini terlihat dari ayunan kaki prosthetic yang lebih tinggi daripada ayunan pada kaki normal. Meskipun sudut
yang terbentuk pada kaki prosthetic lebih besar dari sudut pada kaki normal, namun nilai kecepatan dan percepatan kaki normal lebih tinggi jika dibandingkan
commit to user
V-34 dengan kaki prosthetic. Gerakan inilah yang menyebabkan torsi pada knee kaki
normal tidak berbeda jauh dengan kaki prosthetic. Nilai torsi pada hip kaki prosthetic fase mid stance sebesar 45.705 Nm,
sedangkan nilai torsi pada kaki normal fase mid swing sebesar 19.701 Nm. Pada komparasi ini terlihat adanya perbedaan nilai torsi pada bagian hip. Variabel
kecepatan
4
q
dan percepatan
4
q
yang terdapat pada kaki prosthetic fase mid stance jauh lebih besar daripada kecepatan dan percepatan pada kaki normal fase
mid swing. Hal inilah yang menyebabkan komparasi nilai torsi pada hip dalam kedua gerakan berjalan ini menjadi cukup besar. Sedangkan pada kaki prosthetic
fase mid swing dan kaki normal fase mid stance komparasi nilai torsi keduanya tidak terlampau jauh yaitu masing-masing 20.074 Nm dan 21.843 Nm. Kaki
prosthetic fase mid swing dan kaki normal fase mid stance yang mempunyai variabel kecepatan
4
q
dan percepatan
4
q
yang hampir serupa, sehingga nilai torsi pada hip tidak terlampau jauh berbeda.
Gaya pada aktifitas berjalan amputee merupakan hasil resultan gaya pada sumbu x F
x
dan y F
y
. Nilai gaya dipengaruhi oleh turunan Lagrange terhadap kecepatan pada ankle
x
q
1
dan
y
q
1
, percepatan pada ankle
x
q
1
dan
y
q
1
dan perpindahan linear posisi ankle q
1x
dan q
1y
. Pada gambar 5.17 terlihat bahwa gerakan kaki normal pada fase mid swing dengan bagian knee yang menekuk akan
membutuhkan gaya yang lebih besar dari kaki prosthetic fase mid stance yang dalam posisi extension lurus. Hal ini terbukti dari gaya yang dibutuhkan kaki
normal pada fase mid swing lebih besar daripada gaya yang dibutuhkan kaki prosthetic dalam fase mid stance. Gaya yang dibutuhkan untuk menahan tubuh
ketika kaki yang lainnya melayang sebesar 553.456 N pada kaki prosthetic dan 750.511 N pada kaki normal. Pada posisi mengayun gaya yang dibutuhkan kaki
normal dalam fase mid stance sebesar 383.974 N dan kaki prosthetic dalam fase mid swing sebesar 718.047 N. Nilai gaya yang dibutuhkan kaki prosthetic ketika
mengayun jauh lebih besar dari nilai gaya yang dibutuhkan kaki normal. Hal ini dikarenakan sulitnya amputee untuk mengayun sekaligus memposisikan kaki saat
menuruni bidang miring dengan sudut kemiringan 15 .
commit to user
V-35
Gambar 5.21 Komparasi nilai external work antara fase mid stance dan mid swing
Nilai external work berasal dari komponen gaya dan torsi yang berlaku pada bagian segmen tubuh amputee. Pada gambar 5.21 komparasi nilai external
work yang terjadi pada kaki prosthetic pada fase mid stance sebesar 500.876 J dan kaki normal fase mid swing sebesar 629.199 J. Sedangkan komparasi nilai
external work antara kaki prosthetic fase mid swing sebesar 571.148 J dan kaki normal fase mid stance sebesar 410.625 J. Nilai external work dalam kedua
komparasi gerakan tersebut menunjukkan hasil bahwa terdapat perbedaan yang cukup signifikan. Hal ini terlihat dari keempat komponen external work yaitu torsi
pada ankle, torsi pada knee, torsi pada hip dan nilai gaya saat berjalan. Saat kaki menahan tubuh ketika kaki lainnya melakukan ayunan nilai external work kaki
prosthetic jauh lebih rendah, sedangkan ketika kaki prosthetic mengayun nilai external work pada kaki prosthetic tersebut akan menghasilkan nilai yang lebih
tinggi. Fase mid stance dan mid swing merupakan dua fase dimana salah satu kaki mengayun dan kaki lainnya menahan berat tubuh ketika berjalan. Dari hasil
perhitungan ini diketahui bahwa saat mengayun kaki prosthetic membutuhkan gaya yang besar walaupun sudah ada mekanisme penyimpanan energi dalam knee
prosthetic. Hal ini terjadi karena amputee masih cukup sulit untuk memposisikan kaki terhadap bidang dengan kemiringan 15
. Sedangkan ketika kaki prosthetic menahan beban, nilai external work pada kaki prosthetic akan lebih kecil dari kaki
normal. Kondisi ini mengindikasi bahwa amputee belum sepenuhnya berani mebebankan tubuh pada kaki prosthetic.
100 200
300 400
500 600
700
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
T it
le
Komparasi nilai external work
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 1 Fase 2 Fase 3
Fase 4
commit to user
V-36
4. Fase 4: Terminal Stance dengan Fase 8: Terminal Swing
Fase terminal stance merupakan waktu dimana tumit kaki prosthetic mulai terangkat dari landasan dan bersiap untuk fase swing dalam gait cycle, sedangkan
kaki normal telah mencapai landasan dari kondisi swing pada fase sebelumnya. Sebaliknya pada fase terminal swing, kaki normal dalam kondisi plantarflexion
atau tumit terangkat dari landasan, sedangkan kaki prosthetic telah mencapai landasan dari kondisi swing pada fase sebelumnya.
a b
Gambar 5.22 Gerakan kaki a Fase terminal stance b Fase terminal swing
Pada gambar 5.22 terlihat kedua fase tersebut memiliki pola gerakan yang sama. Posisi kaki prosthetic dalam fase terminal stance, knee dalam posisi flexion
menekuk sama dengan kondisi kaki prosthetic yang ada dalam fase terminal swing. Variabel yang terbentuk dari fase terminal stance fase 4 dan fase terminal
swing fase 8, terdapat dalam tabel 5.8.
Tabel 5.8 Variabel pengukuran gerakan kaki saat fase terminal stance
dan
terminal swing
Variabel Fase 4
Fase 8 Satuan
Kaki normal
Kaki Prosthetic
Kaki normal
Kaki Prosthetic
q 0.279
0.559 0.541
0.279 rad
q
1x
0.067 0.055
0.069 0.024
m q
1y
0.084 0.048
0.054 0.071
m q
2
1.536 1.187
0.960 1.588
rad q
3
1.536 1.606
1.676 1.571
rad q
4
1.571 1.571
1.571 1.571
rad
commit to user
V-37 Lanjutan tabel 5.8
q
0.524 0.466
0.454 0.867
rads
1y
q
-0.016 -0.0079
-0.008 -0.0486
ms
1x
q
-0.029 0.0514
0.045 -0.0610
ms
2
q
0.278 0.147
0.392 0.277
rads
3
q
0.132 -0.063
-0.123 0.076
rads
4
q
0.117 -0.072
-0.333 0.105
rads
q
5.758 0.932
0.473 4.439
rads
2
1x
q
-0.783 -0.0168
-0.058 -0.2127
ms
2
1y
q
-0.151 0.1097
0.320 0.2666
ms
2
2
q
2.310 0.862
1.035 1.543
rads
2 3
q
1.376 -0.459
-2.240 1.076
rads
2
4
q
0.347 -0.583
-0.937 -0.852
rads
2
Berdasarkan input data pada tabel 5.8 dalam formulasi Lagrange diperoleh nilai torsi dan gaya pada masing-masing gerakan berjalan. Komparasi nilai torsi
dan gaya fase terminal swing dengan terminal stance terdapat dalam gambar 5.23.
Gambar 5.23 Komparasi nilai torsi dan gaya antara fase terminal stance dan terminal swing
Nilai torsi di ankle T
1
, knee T
2
, dan hip T
3
dipengaruhi oleh turunan Lagrange terhadap kecepatan di foot
q
, shank
2
q
, thigh
3
q , upper
0.0 0.2
0.4 0.6
0.8
1.0 1.2
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
T o
r s
i Nm
Komparasi Torsi pada Ankle
Kaki prosthetic
Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 8 Fase 2 Fase 3
Fase 4
5 10
15 20
25 30
35
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
T o
r s
i N
m
Komparasi Torsi pada Knee
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 8 Fase 2 Fase 3 Fase 4
5 10
15 20
25 30
35 40
45 50
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
T o
r s
i N
m
Komparasi Torsi pada Hip
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 8 Fase 2 Fase 3 Fase 4
200 400
600 800
1000 1200
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
G a
y a
N
Komparasi Nilai Gaya
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 8 Fase 2 Fase 3 Fase 4
commit to user
V-38 body
4
q
, percepatan di foot q , shank
2
q
, thigh
3
q , upper body
4
q
dan sudut yang terbentuk di foot q, shank q
2
, thigh q
3
dan upper body q
4
. Kemampuan prosthetic endoskeletal sistem energy storing knee mekanisme 2 bar
dalam mengakomodasi gerakan plantarflexion dan dorsiflexion pada ankle membuat amputee melangkah dengan lebih mudah menyesuaikan dengan medan
berjalan. Hal ini ditunjukkan dengan komparasi nilai torsi pada bagian ankle cukup stabil pada fase terminal stance dan terminal swing. Nilai kecepatan dan
sudut yang terbentuk antara kedua kaki menunjukkan nilai yang relatif sama, sehingga apabila dikomparasikan menghasilkan nilai torsi yaitu sebesar 0.921 Nm
pada kaki prosthetic fase terminal stance dan 0.907 Nm pada kaki normal fase terminal swing. Begitu pula kondisi ankle kaki prosthetic pada fase terminal
swing yang mempunyai gerakan yang sama dengan ankle kaki normal pada fase terminal stance menghasilkan nilai torsi yaitu 1.002 Nm pada kaki prosthetic dan
0.949 Nm pada kaki normal. Nilai torsi pada knee kaki prosthetic fase terminal stance sebesar 18.155
Nm dan kaki normal fase terminal swing sebesar 10.405 Nm. Nilai torsi pada knee kaki prosthetic fase terminal stance lebih besar dari nilai knee kaki normal
dikarenakan variabel kecepatan dan percepatan pada kaki prosthetic yang jauh lebih besar daripada kaki normal dalam fase terminal swing. Pada gambar 5.22
terlihat pola gerakan kaki yang serupa, namun kecepatan dan percepatan pada kaki prosthetic yang jauh lebih besar daripada kaki normal sehingga nilai torsi
pada knee kaki prosthetic akan menghasilkan nilai yang lebih besar. Sedangkan nilai komparasi pada knee kaki kaki prosthetic fase terminal swing sebesar 12.422
Nm dan pada kaki normal fase terminal stance sebesar 19.15 Nm. Dalam tabel 5.8 menunjukkan hasil pengukuran kecepatan dan percepatan kaki normal fase
terminal stance lebih besar dari kaki prosthetic fase terminal swing, sehingga hasil pengukuran torsi pada knee kaki normal akan lebih besar.
Berdasarkan grafik pada gambar 5.23, terlihat komparasi nilai torsi pada hip kaki prosthetic fase terminal stance dan kaki normal fase terminal swing
mempunyai range yang cukup besar yaitu masing-masing 23.386 Nm dan 7.141 Nm. Sedangkan pada kaki prosthetic fase terminal swing dan kaki normal fase
terminal stance hampir sama yaitu masing-masing 14.523 Nm dan 19.864 Nm.
commit to user
V-39 Pada fase terminal stance kaki prosthetic mempunyai variabel kecepatan
4
q
dan percepatan
4
q
pada hip joint yang lebih besar dari kaki normal fase terminal swing. Berbeda dengan kaki prosthetic fase terminal stance dan kaki normal fase
terminal swing yang mempunyai variabel kecepatan
4
q
dan percepatan
4
q
yang hampir sama, selain itu pola gerakan yang terbentuk pun hampir sama dalam kedua fase gambar 5.22.
Gaya pada aktifitas berjalan amputee merupakan hasil resultan gaya pada sumbu x F
x
dan y F
y
. Nilai gaya dipengaruhi oleh turunan Lagrange terhadap kecepatan pada ankle
x
q
1
dan
y
q
1
, percepatan pada ankle
x
q
1
dan
y
q
1
dan perpindahan linear posisi ankle q
1x
dan q
1y
. Komparasi nilai gaya kaki prosthetic pada fase terminal stance dan kaki normal fase terminal swing menunjukkan nilai
gaya yang hampir sama bila dibandingkan dengan kaki prosthetic yaitu sebesar 629.750 N, sedangkan pada kaki normal 627.678 N. Begitu pula yang terjadi pada
komparasi nilai gaya kaki prosthetic fase terminal swing dan kaki normal fase terminal stance. Nilai gaya pada keduanya hampir sama dilihat dari hasil
pengukuran variabel saat berjalan menuruni bidang miring. Nilai gaya pada kaki prosthetic sedikit lebih kecil yaitu 599.350 N dan pada kaki normal sebesar
623.413 N.
Gambar 5.24 Komparasi nilai external work antara fase terminal stance dan terminal swing
Nilai external work yang terjadi pada kaki prosthetic pada fase terminal stance sebesar 575.547 J dan kaki normal fase terminal swing sebesar 560.159 J.
Sedangkan komparasi nilai external work antara kaki prosthetic fase terminal swing sebesar 500.625 J dan kaki normal fase terminal stance sebesar 510.953 J.
100 200
300 400
500 600
700
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
Fase 5 Fase 7
Fase 8
T it
le
Komparasi nilai external work
Kaki prosthetic Fase 4 Fase 5 Fase 7 Fase 8 Fase 2 Fase 3
Fase 4
commit to user
V-40 Pada kedua komparasi nilai tersebut menunjukkan range perbedaan yang tidak
terlampau jauh antara kaki normal dengan kaki prosthetic. Hal ini terlihat dari keempat komponen external work yaitu torsi pada ankle, torsi pada knee, torsi
pada hip dan nilai gaya saat berjalan menuruni bidang miring. Dengan hasil yang demikian dapat dikatakan bahwa saat berada dalam fase terminal stance dan
terminal swing kaki prosthetic telah mampu menyesuaikan pola gerakan dengan kaki normal.
6.2 INTEPRESTASI HASIL
