commit to user
IV-41
4.4 PENGOLAHAN DATA
Pengolahan data dalam penelitian ini dilakukan untuk mengetahui kemampuan prosthetic endoskeletal sistem energy storing knee mekanisme 2 bar
dalam menunjang aktifitas berjalan amputee pada bidang miring. Melalui kajian gait dynamic ini kemampuan prosthetic dapat diketahui dari karakteristik gait
yang terbentuk. Karakteristik gait amputee dilihat berdasarkan komparasi nilai
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.
4.4.1 Pengukuran Data Hasil Penelitian Aktifitas Berjalan Amputee pada
Bidang Miring
Hasil penelitian berjalan pada bidang miring digunakan untuk mendapatkan data yang menjadi input analisis biomekanika. Data yang
didapatkan pada penelitian ini diantaranya data video penelitian dan data pengambilan sudut. Selanjutnya data ini diolah kembali utuk mendapatkan data
utama yang menjadi input permodelan Lagrange.
A. Pengukuran Sudut di setiap Fase Gerakan
Penentuan sudut kaki ditentukan pada segmen kaki meliputi hip, knee, ankle dan upper body baik pada kaki normal maupun kaki prosthetic. Pengukuran
ini bertujuan untuk mengetahui sudut pada masing-masing joint dimana pengukuran dilakukan dengan menggunakan electrogoniometer RF yang dipasang
pada masing-masing joint saat melakukan aktifitas berjalan. Rekapitulasi data pengukuran sudut tubuh amputee pengguna prosthetic endoskeletal sistem energy
storing prosthetic knee mekanisme 2 bar pada bidang naik dan turun permukaan bidang miring dapat dilihat pada tabel 4.7 dan 4.8
Tabel 4.7 Data sudut tubuh amputee saat naik permukaan bidang miring
Fase Time
Sudut pada Kaki Normal degree Sudut pada Kaki Prosthetic degree
Foot q
Shank q
2
Thigh q
3
Upper body
q
4
Foot q Shank
q
2
Thigh q
3
Upper body
q
4
1 17:16:54
3 81
87 90
15 100
103 90
2 17:16:54
7 67
87 90
16 94
96 90
3 17:16:55
13 77
121 90
16 91
94 90
4 17:16:55
16 84
115 90
6 82
85 90
commit to user
IV-42 Lanjutan tabel 4.7
5 17:16:55
15 89
107 90
16 80
90 90
6 17:16:56
15 87
92 90
2 77
106 90
7 17:16:58
16 91
91 90
13 100
109 90
8 17:16:58
4 81
84 90
16 100
102 90
Pengukuran sudut kaki amputee pada media naik permukaan bidang miring, menunjukkan fase gerakan berjalan dengan sudut kaki normal dan kaki
prosthetic yang kurang seimbang dalam menopang tubuh pengguna. Sudut pada foot ankle joint kaki prosthetic cukup mampu mengimbangi gerakan kaki
normal. Sedangkan, kondisi sudut pada bagian thigh dan shank kaki prosthetic pada aktifitas berjalan naik permukaan bidang miring, belum dapat mengimbangi
kaki normal dilihat dari perbedaan yang muncul diatara kedua komparasi sudut.
Tabel 4.8 Data sudut tubuh amputee saat turun permukaan bidang miring
Fase Time
Sudut pada Kaki Normal degree Sudut pada Kaki Prosthetic degree
Foot q
Shank q
2
Thigh q
3
Upper body
q
4
Foot q Shank
q
2
Thigh q
3
Upper body
q
4
1 17:17:07
31 53
102 90
16 91
92 90
2 17:17:08
42 58
99 90
16 90
90 90
3 17:17:09
20 96
98 90
16 86
86 90
4 17:17:09
16 88
88 90
32 68
92 90
5 17:17:10
16 90
91 90
42 59
100 90
6 17:17:10
16 86
86 90
23 70
93 90
7 17:17:10
16 74
93 90
12 99
98 90
8 17:17:10
31 55
96 90
16 91
90 90
Sama halnya dengan media naik permukaan bidang miring, pengukuran sudut kaki amputee pada media turun permukaan bidang miring, menunjukkan
fase gerakan berjalan dengan sudut kaki normal dan kaki prosthetic yang kurang seimbang dalam menopang tubuh pengguna. Sudut pada foot ankle joint dan
shank kaki prosthetic cukup mampu mengimbangi gerakan kaki normal. Sedangkan, kondisi sudut pada bagian thigh kaki prosthetic pada aktifitas berjalan
naik permukaan bidang miring, belum dapat mengimbangi kaki normal dilihat dari perbedaan yang muncul diatara kedua komparasi sudut.
B. Pengukuran Perpindahan Linear di setiap Fase Gerakan
Pengukuran perpindahan linear dilakukan pada jarak antara dua point gerakan dalam satu siklus berjalan saat amputee melakukan aktifitas berjalan pada
commit to user
IV-43 bidang naik dan turun permukaan bidang miring. Pengukuran dilakukan dengan
software AutoCad 2004 untuk mengetahui besarnya perpindahan gerakan antar fase berjalan. Bagian ankle joint digunakan sebagai referensi titik perpindahan
linear pada gerakan berjalan. Berikut rekapitulasi data pengukuran perpindahan linear pada media naik dan turun permukaan bidang miring.
Tabel 4.9 Perpindahan linear amputee saat naik permukaan bidang miring
Fase Perpindahan pada kaki
normal m Perpindahan pada kaki
prosthetic m q
1x
q
1y
q
1x
q
1y
1 0.05094
0.09939 0.12954
0.05109 2
0.02826 0.04758
3 0.52902
0.11427 4
0.12228 0.08037
0.1134 0.0441
5 0.07515
0.05697 6
0.31359 0.05952
7 0.24024
0.03858 8
0.05094 0.09939
0.12954 0.05109
Tabel 4.10 Perpindahan linear amputee saat turun permukaan
bidang miring
Fase Perpindahan pada kaki
normal m Perpindahan pada kaki
prosthetic m q
1x
q
1y
q
1x
q
1y
1 0.06945
0.054 0.0243
0.07086 2
0.07191 0.01788
3 0.47172
0.15138 4
0.06675 0.08406
0.05541 0.04752
5 0.04641
0.02862 6
0.1167 0.0675
7 0.477
0.12363 8
0.06945 0.054
0.0243 0.07086
Berdasarkan tabel 4.9 dan 4.10 di atas, terdapat kesamaan model gerakan berjalan pada setiap fase. Kaki berada pada kondisi diam flat dalam suatu
permukaan pada fase 5-6-7 untuk kaki normal dan pada fase 2-3 untuk kaki prosthetic.
commit to user
IV-44 C.
Pengukuran Kecepatan dan Percepatan di setiap Fase Gerakan
Pengukuran kecepatan dan percepatan segmen tubuh dilakukan dengan menggunakan software CV Mob berdasarkan input video dokumentasi aktifitas
gerakan berjalan amputee pada bidang miring menggunakan prosthetic endoskeletal sistem energy storing prosthetic knee mekanisme 2 bar. Pengambilan
data CV Mob dilakukan pada segmen tubuh amputee, baik pada kaki normal maupun kaki prosthetic. Adapun point pengukuran kecepatan dan percepatan
segmen tubuh diambil pada center of mass foot, ankle joint, center of mass shank, knee joint, center of mass thigh, hip joint, dan center of mass upper body, baik
pada kaki normal maupun kaki prosthetic. Hasil pengukuran dengan software CV Mob merupakan kecepatan dan percepatan linear pada bagian segmen tubuh yang
menjadi poin pengukuran. Tabel 4.11 dan 4.12 berikut ini menampilkan hasil rekapitulasi data output pengukuran kecepatan dan percepatan pada center of mass
foot dan ankle joint kaki prosthetic saat naik permukaan bidang miring.
Tabel 4.11 Kecepatan dan percepatan pada center of mass foot kaki prosthetic saat naik permukaan bidang miring
Fase Frame
Time Vel
Acce X
ΔX Y
ΔY fase 1
134 134
0.052 0.016
228.795 468.886
135 135
0.036 0.002
228.796 0.001
468.884 -0.002
fase 2 147
147 0.093
0.01 228.581
468.594 148
148 0.115
0.013 228.486
-0.095 468.39
-0.204 fase 3
158 158
0.388 3.788
241.798 457.111
159 159
0.001 1.894
241.808 0.01
457.122 0.011
fase 4 178
178 0.589
0.273 230.161
454.892 179
179 1.476
0.597 230.091
-0.07 453.108
-1.784 fase 5
183 183
1.028 0.476
229.783 447.102
184 184
0.869 0.559
229.719 -0.064
445.366 -1.736
fase 6 191
191 3.989
1.222 238.125
429.135 192
192 4.391
1.294 241.321
3.196 425.968
-3.167 fase 7
201 201
2.818 1.186
276.879 423.763
202 202
3.013 1.245
282.906 6.027
423.813 0.05
fase 8 243
243 0.523
0.261 297.357
427.361 244
244 0.532
0.249 296.293
-1.064 427.425
0.064
commit to user
IV-45
Tabel 4.12 Kecepatan dan percepatan pada ankle joint kaki prosthetic saat naik permukaan bidang miring
Fase Frame
Time Vel
Acce X
ΔX Y
ΔY fase 1
134 134
0.17 0.038
228.738 457.503
135 135
0.097 0.037
228.74 0.002
457.502 -0.001
fase 2 147
147 0.084
0.012 229.195
457.068 148
148 0.095
0.029 229.219
0.024 456.881
-0.187 fase 3
158 158
0.444 1.583
235.698 450.251
159 159
0.002 0.383
235.7 0.002
450.247 -0.004
fase 4 178
178 0.574
0.241 224.486
448.045 179
179 1.456
0.601 224.669
0.183 446.277
-1.768 fase 5
183 183
1.038 0.52
224.999 440.055
184 184
0.948 0.532
225.198 0.199
438.172 -1.883
fase 6 191
191 3.974
1.171 235.124
421.678 192
192 4.26
1.199 238.328
3.204 418.718
-2.96 fase 7
201 201
2.475 1.207
272.176 417.241
202 202
2.841 1.065
277.859 5.683
417.441 0.2
fase 8 243
243 0.472
0.185 283.916
422.048 244
244 0.466
0.217 282.986
-0.93 422.009
-0.039
Rekapitulasi data kecepatan dan percepatan hasil pengukuran dengan software CV Mob untuk bagian segmen tubuh lainnya terdapat dalam lampiran 3.
Hasil pengukuran pada tabel 4.11 dan 4.12, selanjutnya digunakan untuk menentukan besarnya kecepatan linear pada setiap segmen dengan menentukan
besarnya kecepatan linear segmen dari center of mass relatif terhadap joint pada setiap segmen. Berikut contoh perhitungan kecepatan linear segmen foot q fase 1
kaki prosthetic naik permukaan bidang miring.
Displacement Δ
segmen
Δ
com
– Δ
joint
= 0.001 – 0.002
= -0.001 Δ
segmen
Δ
com
– Δ
joint
= -0.002 – -0.001
= -0.001 θ
0.001 -
0.001 -
= 45
commit to user
IV-46
Kecepatan linear V
qx
= V
com
θ = 0.036 cos 45
= 0.0189 V
qy
= V
com
θ = 0. 036 sin 45
= 0.0306 Vq =
2 2
0.0306 0.0189
= 0.036
0.036 -
= Vq
Perhitungan kecepatan dan percepatan pada segmen tubuh lainnya dilakukan dengan pendekatan yang sama. Berikut rekapitulasi data pengukuran kecepatan
linear tubuh saat naik permukaan bidang miring.
Tabel 4.13 Kecepatan linear segmen tubuh saat naik permukaan
bidang miring
Fase Kec Linear pada Kaki Normal ms
Kec Linear pada Kaki Prosthetic ms q
q
2
q
3
q
4
q q
2
q
3
q
4
1 1.002
0.070 0.028
0.093 -0.036
-0.030 -0.059
0.077 2
0.480 0.022
-0.029 0.013
0.115 -0.009
-0.025 0.058
3 1.748
0.047 -0.038
0.040 -0.001
-0.030 -0.030
-0.051 4
-0.046 -0.021
-0.174 0.186
1.476 0.088
0.098 0.093
5 0.109
-0.025 -0.053
0.066 0.869
0.054 -0.060
0.068 6
0.050 0.029
0.018 0.018
-4.391 -0.322
-0.271 -0.071
7 -0.006
-0.036 -0.019
-0.032 3.013
0.073 -0.028
0.031 8
0.580 0.020
0.013 0.015
-0.532 -0.012
-0.054 0.062
Rekapitulasi data kecepatan dan percepatan linear segmen tubuh lainnya baik pada media naik permukaan dan turun permukaan bidang miring terdapat dalam
lampiran 4.
Tabel 4.13 di atas menunjukkan data kecepatan linear segmen tubuh
berdasarkan hasil pengukuran software CV Mob. Output ini kemudian ditransformasikan ke dalam bentuk rotasional untuk mendapatkan nilai kecepatan
sudut dan percepatan sudut pada setiap segmen, karena pada dasarnya segmen tubuh bergerak secara rotasional relatif terhadap pusat persendian joint. Hasil
kecepatan dan percepatan rotasional inilah yang menjadi input dalam permodelan Lagrange. Berikut contoh perhitungan kecepatan sudut segmen tubuh.
commit to user
IV-47 1.
Kecepatan sudut q fase 1 kaki prosthetic
= -0.0034 rads 2.
Kecepatan sudut q
4
fase 8 kaki prosthetic
= 0.0012 rads Rekapitulasi data pengukuran kecepatan sudut segmen tubuh saat amputee
melakukan aktifitas berjalan pada media naik permukaan bidang miring, terdapat dalam tabel 4.14.
Tabel 4.14 Kecepatan sudut segmen tubuh saat naik permukaan
bidang miring
Fase Kec. Sudut pada Kaki Normal rads Kec. Sudut pada Kaki Prosthetic rads
q q
2
q
3
q
4
q q
2
q
3
q
4
1 0.093
0.003 0.001
0.002 -0.003
-0.001 -0.002
0.001 2
0.045 0.001
-0.001 0.000
0.011 0.000
-0.001 0.001
3 0.163
0.002 -0.001
0.001 0.000
-0.001 -0.001
-0.001 4
-0.004 -0.001
-0.006 0.004
0.138 0.004
0.003 0.002
5 0.010
-0.001 -0.002
0.001 0.081
0.002 -0.002
0.001 6
0.005 0.001
0.001 0.000
-0.409 -0.014
-0.009 -0.001
7 -0.001
-0.002 -0.001
-0.001 0.281
0.003 -0.001
0.001 8
0.054 0.001
0.000 0.000
-0.050 -0.001
-0.002 0.001
Perhitungan segmen tubuh lainnya dilakukan dengan menggunakan metode yang sama. Metode ini juga berlaku pada pengukuran percepatan sudut
baik pada data aktifitas berjalan pada media naik maupun turun permukaan bidang miring. Hasil pengukuran kecepatan dan percepatan sudut segmen tubuh amputee
ditampilkan pada lampiran 5.
commit to user
IV-48 4.4.2
Pengukuran Nilai External Work serta Komponen Gaya dan Torsi Gerakan Berjalan pada Bidang Miring
External work, gaya dan torsi merupakan komponen pengukuran yang dicari berdasarkan permodelan Lagrange yang digunakan dalam mengukur
kemampuan prosthetic endoskeletal sistem energy storing prosthetic knee mekanisme 2 bar dalam mengakomodasi aktifitas berjalan pada bidang miring.
External work merupakan kerja yang dihasilkan dari perubahan energi mekanik pada center of mass COM dalam menghasilkan pergerakan yang terjadi pada
tubuh.
A. Pengukuran Nilai External Work pada Saat Naik permukaan bidang
miring
Permodelan Lagrange disusun berdasarkan karakteristik gerakan berjalan amputee pada bidang miring. Input permodelan dinamis merupakan hasil
pengumpulan data dan pengolahan data aktifitas gerakan berjalan amputee, terhadap sejumlah variabel yang digunakan dalam menyusun permodelan gerakan
berjalan. Penentuan nilai external work serta komponen gaya dan torsi dilakukan pada delapan fase gerakan saat amputee berjalan pada media naik permukaan
bidang miring.
1. Naik Permukaan Bidang Miring Fase 1: Initial Contact
Kemampuan prosthetic dapat dinilai dari besarnya external work kedua kaki baik kaki normal dan kaki prosthetic dalam mendukung tubuh saat berpindah
posisi. Berikut tabulasi data variabel dan parameter pengukuran yang menjadi input dalam permodelan Lagrange fase initial contact.
Tabel 4.15 Variabel dan parameter pengukuran fase initial contact saat naik permukaan bidang miring
Variabel dan
Parameter Nilai
Satuan Variabel
dan Parameter
Nilai Satuan
Kaki Kiri Normal
Kaki Kanan Prosthetic
Kaki Kiri Normal
Kaki Kanan Prosthetic
m
1
1.039 0.992
kg
3
q
0.099 -0.187
rads m
2
3.200 1.550
kg
4
q
0.177 0.147
rads m
3
7.438 6.269
kg q
1.342
-0.019 rads
2
m
4
51.022 51.022
kg
1x
q
-0.231 0.0194
ms
2
I
1
0.012 0.011
kg.m
2
1y
q
-0.225 0.0315
ms
2
I
2
0.165 0.083
kg.m
2 2
q
3.104 -1.287
rads
2
commit to user
IV-49 Lanjutan tabel 4.15
I
3
0.598 0.626
kg.m
2
3
q
5.556 -1.855
rads
2
I
4
14.055 14.055
kg.m
2 4
q
2.408 0.956
rads
2
q 0.052
0.262 rad
L
1
0.250 0.250
m q
1x
0.051 0.130
m r
1
0.107 0.107
m q
1y
0.099 0.051
m L
2
0.400 0.407
m q
2
1.414 1.745
rad r
2
0.227 0.231
m q
3
1.518 1.798
rad L
3
0.500 0.500
m q
4
1.571 1.571
rad r
3
0.284 0.316
m q
9.340 -0.336
rads r
4
0.525 0.525
m
1x
q
-0.559 0.0510
ms k
1 1
-
1y
q
-0.114 0.0825
ms g
9.800 9.800
ms
2 2
q
0.309 -0.130
rads
Tabulasi nilai variabel dan parameter di atas digunakan sebagi input dalam pengukuran external work serta komponen gaya dan torsi pada fase initial contact,
sebagai berikut:
a. Kaki prosthetic kaki biru