commit to user
II - 24 E
total
= PE + KE
translasi
+ KE
rotasi
2 2
2 1
2 1
ω I
mv mgh
+ +
= ...............................................................2.10
2.4.4 Sintesis Pergerakan Manusia
Model matematika digunakan dalam menemukan solusi optimal gerakan manusia yang dianalogikan dalam suatu sistem benda jamak yang tersusun dari
stick diagrams pada setiap joint yang saling terhubung membentuk satu kesatuan. Perilaku dinamik dari sebuah sistem dinyatakan dalam besaran kinematik dan
kinetika. Pada penelitian ini perilaku dinamik dirumuskan melalui persamaan gerak Lagrange. Lagrange L dari suatu sistem dikatakan sebagai perbedaan
antara jumlah energi kinetik yang terjadi dalam sistem dan jumlah energi potensial dalam sistem Winter, 1990.
L = KE - PE....................................................................................2.11 Bentuk umum teori lagrange tentang gerak menyajikan semua bentuk gaya dan
torsi yang muncul dalam sistem. Persamaan umum gerak Lagrange terdapat dalam 2.12.
i i
i
Q q
L q
L dt
d =
∂ ∂
− ∂
∂ ⋅
..........................................................................2.12 dengan t menunjukkan waktu, q menunjukkan generalized coordinat dan Q
menunjukkan generalized force. Untuk setiap model persamaan, energi kinetik dan energi potensial dikalkulasikan dengan menggunakan masing-masing
koordinat dan turunan dari berbagai rigid body yang diasumsikan sebagai pusat massa.
2.5 PENELITIAN SEBELUMNYA
Primawati dan Wibowo 2010 melakukan penelitian mengenai kajian biomekanika dan fisiologi pada pengguna prosthetic bawah lutut dengan
memperhatikan fungsi ankle joint. Kedua penelitian ini bertujuan untuk
mengetahui desain prosthetic bawah lutut endoskeletal terbaik dengan menggunakan hasil pengukuran dari dua perspektif yang berbeda yakni
biomekanik dan fisiologis. Desain prosthetic bawah lutut yang dibahas pada kedua penelitian ini ada tiga jenis yaitu prosthetic eksoskeletal, endoskeletal
commit to user
II - 25
impor dan endoskeletal model pengembangan, dimana fokus perbedaan ketiga prosthetic tersebut terletak pada bagian ankle joint. Penelitian Primawati
menitikberatkan pada aspek fisiologis. Penelitian dilakukan dengan cara mengukur tingkat kelelahan, energi ekspenditur, kebutuhan kalori, dan VO
2
max. Amputee berjalan normal sejauh 12 meter dan berjalan pada treadmill sejauh 100 meter menggunakan 3 desain prosthetic bergantian dengan tiga kecepatan
berbeda 1,2 kmjam; 1,6 kmjam; dan 2 kmjam. Sedangkan penelitian Wibowo menitikberatkan pada kajian biomekanik dalam menganalisis jenis prosthetic yang
mampu memeberikan keseimbangan terbaik saat berjalan. Perhitungan gaya dan momen dilakukan berdasarkan data yang telah dikumpulkan pada masing-masing
fase gerakan pada waktu pengguna prosthetic bawah lutut menggunakan masing- masing model prosthetic secara bergantian. Perhitungan meliputi gaya dan
momen yang bekerja pada persendian hip, knee, dan ankle baik kaki normal maupun kaki prosthetic. Berdasarkan kedua penelitian ini diperoleh hasil bahwa
desain prosthetic endoskeletal model pengembangan memiliki keseimbangan gaya dan momen serta tingkat keluaran energi fisiologis yang lebih baik dari prosthetic
eksoskeletal maupun prosthetic endoskeletal import. Farahmand, Rezaeian, Narimani, dan Dinan 2006 melakukan kajian
mengenai analisis kinematis dan dinamis terhadap gaya berjalan amputee atas lutut. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengukur dan menganalisis variabel
spatio-temporal dan kinematika. Karakteristik gait dari lima transfemoral amputee dan lima subjek normal diukur dengan menggunakan videografi dan
force platform. Tubuh subjek dimodelkan pada bidang sagital 2D dibagi menjadi 8 segmen dan dianalisis dengan pendekatan kinematik dan dinamik. Momen hip
kaki amputee yang utuh lebih besar dari momen kaki normal 2,08 Nmkg dibanding 1,68 Nmkg dan momen lututnya juga 1,84 Nmkg dibanding 1,14
Nmkg. Sedangkan momen hip kaki teramputasi lebih rendah dari kaki normal 0,97 Nmkg dibanding 1,67Nmkg. Hasilnya, terdapat perbedaan yang signifikan
antara subjek amputee dan subjek normal, tetapi perbedaan antara kaki yang utuh dan kaki yang teramputasi tidak terlalu signifikan. Kinematik kaki utuh amputee
dan kaki orang normal hampir sama tetapi kaki yang teramputasi mempunyai lebih banyak keterbatasan gerak angular.
commit to user
II - 26
Farber dan Jacobson 1995 melakukan kajian mengenai prosthetic atas
lutut dengan sistem energy recovery. Penelitian ini dilakukan pada 32 pasien yang
berumur 17-82 tahun. Sebelumnya, pasien mayoritas menggunakan prosthetic dengan uniaxial knee, tiga pasien menggunakan 4-bar linkage, dan enam pasien
dipakaikan prosthetic baru dengan mekanisme 4-bar linkage. Hasil penelitian ini didapatkan koefisien energy recovery meningkat 30 dibandingkan dengan above
knee prosthetic konvensional. Konsumsi energi menurun 35 selama berjalan dengan prosthetic baru.
Above-knee prosthetic dengan energy storing didesain dengan menambahkan komponen mechanical spring pada bagian knee joint atau sering
juga disebut energy storing prosthetic knee. Mechanical spring digunakan untuk menyimpan tenaga pada saat kaki menekuk flexion yang diberikan oleh berat
tubuh pengguna lalu dilepaskan kembali agar knee joint dapat melakukan extension dengan mudah dan cepat. Desain prosthetic dengan energy storing ini
memberikan respon untuk melakukan extension dengan cepat sehingga sangat cocok digunakan pada amputee untuk melakukan aktivitas olahraga ekstrim,
misalnya panjat tebing dan bermain ski. Salah satu prosthetic energy storing yang mempunyai desain dengan mechanical spring coil-over spring ini
yaitu XT9 energy storing prosthetic knee yang diproduksi Symbiotechs USA.
Gambar 2.23 XT9 Energy storing prosthetic knee
Sumber: Symbiotechs USA, 2006
commit to user
III - 1
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Metodologi dalam penelitian kajian dynamic gait bagi pengguna prosthetic atas lutut endoskeletal sistem energy storing dengan mekanisme 2 bar dijelaskan
pada gambar 3.1.
Latar belakang Perumusan masalah
Penetapan tujuan dan manfaat penelitian
Studi literatur Pemodelan energy storing
menggunakan persamaan Lagrange Pengambilan data parameter yang diperlukan untuk perhitungan
menggunakan model pada 8 fase berjalan
Posisi sudut dengan electrogoniometer Rf
Kecepatan dan percepatan dengan CVMob
Dimensi dan massa prosthetic
Parameter lain dari penurunan model
Perhitungan external work dan komponen-komponennya torsi dan gaya eksternal pada kaki normal dan kaki prosthetic menggunakan prosthetic
endoskeletal sistem energy storing dengan mekanisme 2 bar
Kesimpulan dan saran Analisis dan interpretasi hasil komparasi keseimbangan tiap fase dan fase-fase
yang berlawanan pada kaki normal dan kaki prosthetic menggunakan prosthetic endoskeletal sistem energy storing dengan mekanisme 2 bar
Anthropometri amputee
Gambar 3.1 Metodologi penelitian
