EKSPERIMEN KOMPARASI PROSTHETIC TANGAN BERDASARKAN PENGARUH DESAIN METACARPAL DAN PHALANX PHALANGEAL

Skripsi

Sebagai Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

GALIH EKA SANJAYA

I 0305032

JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2010

EKSPERIMEN KOMPARASI PROSTHETIC TANGAN BERDASARKAN PENGARUH DESAIN METACARPAL DAN PHALANX PHALANGEAL

Skripsi GALIH EKA SANJAYA

I 0305032

JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2010

LEMBAR PENGESAHAN

Judul Skripsi:

EKSPERIMEN KOMPARASI PROSTHETIC TANGAN BERDASARKAN PENGARUH DESAIN METACARPAL DAN PHALANX PHALANGEAL

Ditulis oleh: Galih Eka Sanjaya

I 0305032

Mengetahui,

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Ir. Lobes Herdiman, MT Ilham Priadythama, ST, MT NIP. 19641007 199702 1 001

NIP. 19801124 200812 1 002

Pembantu Dekan I Ketua Jurusan Fakultas Teknik

Teknik Industri

Ir. Noegroho Djarwanti, MT Ir. Lobes Herdiman, MT NIP. 19561112 198403 2 007 NIP. 19641007 199702 1 001

LEMBAR VALIDASI

Judul Skripsi:

EKSPERIMEN KOMPARASI PROSTHETIC TANGAN BERDASARKAN PENGARUH DESAIN METACARPAL DAN PHALANX PHALANGEAL

Ditulis oleh: Galih Eka Sanjaya

I 0305032

Telah disidangkan pada hari Jumat, 29 Januari 2010 Di Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, dengan

Dosen Penguji

1. Retno Wulan Damayanti, ST, MT NIP. 19800306 200501 2 002

2. Ir. Munifah, MSIE, MT NIP. 19560101 198601 2 001

Dosen Pembimbing

1. Ir. Lobes Herdiman, MT NIP. 19641007 199702 1 001

2. Ilham Priadythama, ST, MT

NIP. 19801124 200812 1 002

SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS KARYA ILMIAH

Saya mahasiswa Jurusan Teknik Industri UNS yang bertanda tangan dibawah ini, Nama

: Galih Eka Sanjaya NIM

: I 0305032 Judul TA : Eksperimen Komparasi Prosthetic Tangan Berdasarkan Pengaruh Desain Metacarpal dan Phalanx Phalangeal Menyatakan bahwa Tugas Akhir (TA) atau Skripsi yang saya susun tidak mencontoh atau melakukan plagiat dari karya tulis orang lain. Jika terbukti bahwa Tugas Akhir yang saya susun mencontoh atau melakukan plagiat dapat dinyatakan batal atau gelar Sarjana yang saya peroleh dengan sendirinya dibatalkan atau dicabut. Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya dan apabila dikemudian hari terbukti melakukan kebohongan maka saya sanggup menanggung segala konsekuensinya.

Surakarta, 5 Februari 2010

Galih Eka Sanjaya

I 0305032

SURAT PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH

Saya mahasiswa Jurusan Teknik Industri UNS yang bertanda tangan dibawah ini, Nama

: Galih Eka Sanjaya NIM

: I 0305032 Judul TA : Eksperimen Komparasi Prosthetic Tangan Berdasarkan Pengaruh Desain Metacarpal dan Phalanx Phalangeal Menyatakan bahwa Tugas Akhir (TA) atau Skripsi yang saya susun sebagai syarat lulus Sarjana S1 disusun secara bersama-sama dengan Pembimbing 1 dan Pembimbing 2. Bersamaan dengan syarat pernyataan ini bahwa hasil penelitian dari Tugas Akhir (TA) atau Skripsi yang saya susun bersedia digunakan untuk publikasi dari proceeding, jurnal, atau media penerbit lainnya baik di tingkat nasional maupun internasional sebagaimana mestinya yang merupakan bagian dari publikasi karya ilmiah Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya.

Surakarta, 5 Februari 2010

Galih Eka Sanjaya

I 0305032

ABSTRAK

Galih Eka Sanjaya, NIM : I0305032. EKSPERIMEN KOMPARASI PROSTHETIC

TANGAN BERDASARKAN PENGARUH DESAIN METACARPAL DAN PHALANX PHALANGEAL. Skripsi. Surakarta : Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Januari 2010.

Penelitian lokal UNS telah mengembangkan tiga macam desain prototype tangan prosthetic yang berbeda. Yang pertama adalah tangan prosthetic yang memiliki sisi kosmetik rendah dengan sistem external stressing cable dan dengan dua phalanx. Yang kedua adalah tangan prosthetic sistem internal stressing cable dengan tiga phalanx dan dengan trapezium metacarpal . Desain tangan prosthetic yang ketiga sama dengan desain tangan prosthetic yang kedua, tetapi trapezium metacarpal diganti dengan link ibu jari dan juga terdapat penambahan sistem puli untuk memperhalus gerakan pada sistem kabel. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan tangan prosthetic yang terbaik, dilihat dari gaya tarik statis dan dinamis, dimana hal tersebut berhubungan dengan banyaknya tenaga yang kita gunakan dalam mengoperasikan tangan prosthetic.

Gaya tarik statis dan dinamis ditentukan dengan mengukur gaya tarik dari sistem kabel dengan menggunakan alat ukur force gauge. Pada penilaian gaya tarik statis, penelitian ini membutuhkan sebuah sistem pegas sebagai alat bantu dimana pegas tersebut ditekan sampai memberikan deformasi pegas pada saat tangan prosthetic dioperasikan. Sedangkan pada gaya tarik dinamis, gaya tarik diukur ketika jari tangan prosthetic digerakkan sesuai dengan enam gerakan dasar pemegangan tangan manusia. Semua tangan prosthetic diuji pada arah longitudinal axis dan sagital plane. Untuk meningkatkan keakuratan hasil, penelitian ini menggunakan factorial experiment randomized design untuk perbandingan gaya tarik dinamis.

Hasil evaluasi dari perbandingan tangan prosthetic menunjukkan bahwa tangan prosthetic pertama merupakan sistem terbaik dari hampir semua tes yang telah dilakukan karena memiliki lengan momen yang lebih panjang. Tetapi, dengan mempertimbangkan sisi kosmetik, desain tangan prosthetic yang ketiga merupakan desain terbaik dengan gaya tarik statis sebesar 11,32 Newton dan gaya tarik dinamis sebesar 24,226 Newton. Hasil ini menunjukkan bahwa dengan penambahan sistem puli, desain tangan prosthetic yang ketiga adalah tangan prosthetic kosmetik yang dapat memberikan performansi yang paling mendekati sistem terbaik secara teoritis, dalam hal ini sistem external stressing cable.

Kata kunci: tangan prosthetic, eksperimen komparasi, gaya tarik dinamis dan gaya tarik statis xx + 108 halaman; 31 gambar, 37 tabel; 8 lampiran

daftar pustaka : 14 (1984-2009)

ABSTRACT

Galih Eka Sanjaya, NIM : I0305032. HAND PROSTHETIC COMPARISON EXPERIMENT BASED ON METACARPAL AND PHALANX PHALANGEAL DESIGN IMPACT. Thesis. Surakarta : Industrial Engineering Department, Engineering Faculty, Sebelas Maret University, January 2010.

UNS local study already developed three different design of prosthetic hand prototype. The first is a low cosmetic prosthetic with an external stressing cable and with two phalanges. The second is internal stressing cable prosthetic with three phalanges and with trapezium metacarpal. Another one is same with the second, but the trapezium metacarpal is replaced by thumb’s link and also there is an additional pulley system to assure smooth movement of the cables. The research objective is to determine which prosthetic is the best, from static and dynamic pulling force point of view, which is related to how much we must exert to operate the prosthetic.

Both static and dynamic pulling force is determined by measuring the stressing force of the cable with force gauge. In static pulling force evaluation, this research built a spring system as supporting device to treat the pushing force which deforming the spring during operation. While for the dynamic pulling force evaluation, pulling force was measured when the finger was moving to catch six basic of human grasping. All of the prosthetic are tested both of sagital plane and longitudinal axis. To enhance the accuracy of the result, this result used a factorial experiment completely randomized design for dynamic pulling force comparison.

The comparison evaluation shows that the first prosthetic is the best system for almost of the test thanks to longer moment radius. But, considering the cosmetics aspect, the third prosthetic is the true winner with 11,32 Newton of static pulling force and 24,226 Newton of dynamic pulling force. This result shows that with the additional pulley system, the third prosthetic is a cosmetics prosthetic which can perform close to the theoretically winner, external stressing cable.

Keywords : prosthetic hand, comparison experiment, dynamic and static pulling force xx + 108 p.; 31 pictures; 37 tables; 8 attachments

Reference: 39 (1994 - 2009)

KATA PENGANTAR

Assalamu ‘alaikum Wr.Wb Dengan segala kerendahan hati dan kebesaran jiwa, penulis panjatkan puji syukur kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini seperti yang diharapkan. Atas bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Allah SWT karena atas segala izin, rizki, dan rahmat-Nya penulis berhasil menyelesaikan Laporan Skripsi ini.

2. Ibu dan Bapakku yang selalu memberi dukungan dan doa yang tak pernah putus sehingga penulis berhasil menyelesaikan Laporan Skripsi ini. Semoga Allah selalu menyayangi Bapak dan Ibu.

3. Bapak Ir. Lobes Herdiman, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Industri Universitas Sebelas Maret dan dosen pembimbing skripsi I yang selalu memberikan ide, saran, dan nasehat dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

4. Bapak Ilham Priadythama, ST, MT selaku dosen pembimbing skripsi II yang selalu memberikan saran, dan perbaikan selama penyusunan tugas akhir ini.

5. Ibu Retno Wulan Damayanti, ST, MT dan Ibu Ir. Munifah, MSIE, MT selaku dosen penguji skripsi I dan dosen penguji skripsi II yang memberikan kritik dan saran saat seminar dan sidang tugas akhir.

6. Bapak Taufiq Rochman, STP, MT selaku Pembimbing Akademis, terimakasih atas segala bimbingan dan nasehat yang telah bapak sampaikan.

7. Seluruh dosen Teknik Industri yang telah mewariskan indahnya ilmu Teknik Industri kepada penulis.

8. Karyawan Teknik Industri Universitas Sebelas Maret, terima kasih atas segala dukungan dan bantuan yang diberikan selama kuliah.

9. Keluargaku tercinta terutama untuk kedua orang tua dan saudaraku, terima kasih banyak untuk segala dukungan dan doanya.

10. Teman-teman angkatan 2005 untuk segala kebersamaan baik dalam suka dan duka.

11. Semua pihak yang belum tertulis di atas, yang telah banyak membantu dalam proses pengerjaan tugas akhir ini.

Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi rekan-rekan mahasiswa maupun siapa saja yang membutuhkannya. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kata sempurna, dengan senang hati dan terbuka penulis menerima segala saran dan kritik demi kesempurnaan skripsi ini. Wassalamu ‘alaikum Wr.Wb

Surakarta, Februari 2010

Penulis

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR

viii

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL

xiii

DAFTAR GAMBAR

DAFTAR ISTILAH

xvii

BAB I PENDAHULUAN

I-1

1.1 LATAR BELAKANG

I-1

1.2 PERUMUSAN MASALAH I-4

1.3 TUJUAN PENELITIAN

I-4

1.4 MANFAAT PENELITIAN

I-4

1.5 BATASAN MASALAH

I-4

1.6 ASUMSI PENELITIAN

I-5

1.7 SISTEMATIKA PENULISAN

I-5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

II-1

2.1 TANGAN MANUSIA II-1

2.1.1 Anatomi tangan manusia II-1

2.1.2 Gerakan Dasar Tangan Manusia II-3

2.2 PROSTHETIC TANGAN II-10

2.2.1 Jenis Prosthetic Tangan II-10

2.2.2 Perkembangan Prosthetic Tangan II-12

2.3 GAYA DAN PEGAS II-14

2.3.1 Gaya II-14

2.3.2 Pegas II-15

2.4 DESAIN EKSPERIMEN II-17

2.4.1 Factorial Experiment II-19

2.4.2 Uji Asumsi II-23

2.4.3 Uji Setelah Anova II-26

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

III-1

3.1 IDENTIFIKASI MASALAH III-2

3.2 PENGUMPULAN DATA III-4

3.2.1 Penentuan Teknik Desain Eksperimen III-4

3.2.2 Persiapan Alat dan Unit Eksperimen III-8

3.2.3 Pengukuran Aktual Gaya Trik Statis Jari Tangan Prosthetic

III-9

3.2.4 Pengukuran Aktual Gaya Tarik Dinamis Jari Tangan Prosthetic

III-10

3.3 PENGOLAHAN DATA III-10

3.3.1 Uji Asumsi III-10

3.3.2 Uji Signifikansi III-11

3.3.3 Uji Setelah Anova III-11

3.3.4 Pemilihan Desain Tangan Prosthetic Berdasarkan Nilai Gaya Tarik Statis dan Gaya Tarik Dinamis

III-11

3.4 ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL III-11

3.5 KESIMPULAN DAN SARAN III-11

BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

IV-1

4.1 PENGUMPULAN DATA IV-1

4.1.1 Desain Telapak Tangan Prosthetic IV-1

4.1.2 Penentuan Teknik Desain Eksperimen IV-11

4.1.3 Persiapan Alat dan Unit Eksperimen IV-11

4.1.4 Pengukuran Aktual Gaya Tarik Statis Jari Tangan

Prosthetic IV-12

4.1.5 Pengukuran Aktual Gaya Tarik Dinamis Jari Tangan Prosthetic

IV-16

4.2 PENGOLAHAN DATA IV-22

4.2.1 Uji Asumsi Dasar IV-22

4.2.2 Uji Anova IV-31

4.2.3 Uji Setelah Anova IV-39

4.2.4 Pemilihan Desain Tangan prosthetic Berdasarkan Nilai Gaya Tarik Statis dan Gaya Tarik Dinamis

IV-48

BAB V ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL

V-1

5.1 ANALISIS HASIL PENELITIAN V-1

5.1.1 Analisis Desain Tangan Prosthetic V-1

5.1.2 Analisis Gaya Tarik Statis V-3

5.1.3 Analisis Gaya Tarik Dinamis V-4

5.1.4 Analisis Uji Anova V-7

5.1.5 Analisis Uji Setelah Anova V-10

5.2 INTERPRETASI HASIL PENELITIAN V-11

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

VI-1

6.1 KESIMPULAN VI-1

6.2 SARAN VI-2 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Jenis-jenis pegas II-16 Tabel 2.2

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

II-20 Tabel 2.3

Anova eksperimen faktorial 3 faktor desain acak sempurna

II-23 Tabel 2.4

II-26 Tabel 3.1

Skema umum daftar analisis ragam uji homogenitas

Urutan eksperimen factorial experiment completely randomized design III-5 Tabel 3.2

Factorial experiment randomized block design III-6 Tabel 4.1

Spesifikasi berat komponen telapak tangan prosthetic (sistem external stressing cable)

IV-4 Tabel 4.2

Spesifikasi berat komponen telapak tangan prosthetic (sistem internal stressing cable tanpa puli)

IV-7 Tabel 4.3

Jumlah dan berat komponen yang digunakan dalam telapak tangan prosthetic

IV-10 Tabel 4.4

Gaya tarik pada alat bantu pegas IV-13 Tabel 4.5

Gaya tekan pada alat bantu pegas (F tekan ) IV-14 Tabel 4.6

Gaya tarik statis (F tarik statis ) IV-15 Tabel 4.7

Efisiensi gaya tarik statis pada masing-masing tangan prosthetic

IV-15 Tabel 4.8

Objek benda eksperimen IV-16 Tabel 4.9

Gaya tarikan kabel telapak tangan prosthetic pada arah longitudinal axis

IV-17 Tabel 4.10

Gaya tarikan kabel telapak tangan prosthetic pada arah sagital plane

IV-19 Tabel 4.11

Rekapitulasi data pengukuran gaya tarik dinamis pada tangan prosthetic

IV-21 Tabel 4.12

Perhitungan uji normalitas untuk perlakuan A 1 B 1 C 1 IV-23 Tabel 4.13

Rekapitulasi hasil uji normalitas dengan uji lilliefors

IV-25

Tabel 4.14

Nilai gaya tarik dinamis dikelompokkan berdasarkan model gerakan dasar tangan manusia

IV-26 Tabel 4.15

Selisih absolut data gaya tarik dinamis dengan rata- ratanya dikelompokkan berdasarkan model gerakan dasar tangan manusia

IV-27 Tabel 4.16

Hasil uji homogenitas data gaya tarik dinamis, dikelompokkan berdasarkan model gerakan dasar tangan manusia

IV-28 Tabel 4.17

Hasil uji homogenitas data gaya tarik dinamis, dikelompokkan berdasarkan arah sumbu gerakan tangan prosthetic

IV-28 Tabel 4.18

Hasil uji homogenitas data gaya tarik dinamis, dikelompokkan berdasarkan desain tangan prosthetic

IV-29 Tabel 4.19

Residual data gaya tarik dinamis IV-30 Tabel 4.20

Anova untuk nilai gaya tarik dinamis IV-34 Tabel 4.21

Hasil perhitungan anova gaya tarik dinamis IV-37 Tabel 4.22

Hasil perhitungan SPSS anova gaya tarik dinamis IV-38 Tabel 4.23

Rata-rata gaya tarik dinamis eksperimen dikelompokkan berdasarkan desain tangan prosthetic

IV-40 Tabel 4.24

Rata-rata gaya tarik dinamis eksperimen dikelompokkan berdasarkan model gerakan tangan manusia

IV-42 Tabel 4.25

Rata-rata gaya tarik dinamis eksperimen dikelompokkan berdasarkan treatment faktor A dan faktor C

IV-44 Tabel 4.26

Rata-rata gaya tarik dinamis eksperimen dikelompokkan berdasarkan treatment faktor A dan faktor C

IV-46 Tabel 5.1

Rekapitulasi selisih gaya tarik pada arah longitudinal axis dan sagital plane

V-3 Tabel 5.2

V-6 Tabel 5.3

Rata-rata gaya tarik dinamis pada arah longitudinal axis

V-7 Tabel 5.4

Rata-rata gaya tarik dinamis pada arah sagital plane

Rangkuman hasil uji homogenitas V-8 Tabel 5.5

Rekapitulasi hasil analisis variansi terhadap gaya tarik dinamis

V-10

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Struktur tulang pada tangan manusia II-2 Gambar 2.2 Joint pada tulang manusia

II-2 Gambar 2.3 Perbedaaan jenis pemegangan power grip dan precision grip

II-4 Gambar 2.4 Model gerakan tangan cylindrical

II-5 Gambar 2.5 Model gerakan tangan lateral

II-5 Gambar 2.6 Model gerakan tangan palmar

II-6 Gambar 2.7 Model gerakan tangan hook

II-6 Gambar 2.8 Model gerakan tangan tip

II-7 Gambar 2.9 Model gerakan tangan spherical

II-7 Gambar 2.10 Bidang cardinal tubuh

II-8 Gambar 2.11 Contoh gerakan pada bidang sagital

II-9 Gambar 2.12 Contoh gerakan pada bidang frontal

II-9 Gambar 2.13 Contoh gerakan pada bidang transverse

II-9 Gambar 2.14 Passive prostheses

II-10 Gambar 2.15 Body powered prostheses

II-11 Gambar 2.16 Myoelectric devices II-12

Gambar 2.17 Prosthetic tangan kosmetik II-13 Gambar 2.18 Prosthetic tangan fungsional jenis prehensor dan hook

II-13 Gambar 2.19 Prosthetic tangan kosmetik dan fungsional

II-14 Gambar 2.20 Pegas ulir tekan

II-16 Gambar 3.1 Metodologi penelitian

III-1 Gambar 3.2 Tangan prosthetic dalam kondisi voluntary closing

III-9 Gambar 4.1 Deskripsi pengembangan telapak tangan prosthetic (sistem external stressing cable )

IV-1 Gambar 4.2 Proses assembling pada bagian metacarpal telapak tangan prosthetic (sistem external stressing cable)

IV-2 Gambar 4.3 Desain jari tangan prosthetic (sistem external stressing cable )

IV-3 Gambar 4.4 Deskripsi pengembangan telapak tangan prosthetic (sistem IV-3 Gambar 4.4 Deskripsi pengembangan telapak tangan prosthetic (sistem

IV-6 Gambar 4.6 Desain jari tangan prosthetic (sistem internal stressing cable ) tanpa sistem puli

IV-6 Gambar 4.7 Deskripsi pengembangan telapak tangan prosthetic (sistem external stressing cable ) dengan sistem puli

IV-8 Gambar 4.8 Komponen rangka metacarpal, penghubung jari, dan metacarpal policis telapak tangan prosthetic

IV-9 Gambar 4.9 Desain jari telapak tangan prosthetic IV-9

Gambar 4.10 Alat bantu pegas IV-12 Gambar 4.11 Plot nilai gaya tarik pegas pada alat bantu pegas

IV-13 Gambar 4.12 Pengukuran aktual gaya tarik statis tangan prosthetic pada arah longitudinal axis dan sagital plane

IV-14 Gambar 4.13 Pengujian model gerakan cylindrical, spherical, hook, tip,

lateral , dan palmar telapak tangan prosthetic pada arah

longitudinal axis IV-17 Gambar 4.14 Pengujian model gerakan cylindrical, spherical, hook, tip,

lateral , dan palmar telapak tangan prosthetic pada arah

sagital plane IV-19 Gambar 4.15 Normal probability plot dan histogram data observasi pada perlakuan A 1 B 1 C 1 IV-24 Gambar 4.16 Plot residual data gaya tarik dinamis

IV-31 Gambar 4.17 Gaya tarik statis tangan prosthetic pada arah longitudinal axis IV-49 Gambar 4.18 Gaya tarik statis tangan prosthetic pada arah sagital plane

IV-49 Gambar 5.1 Jarak antara kabel dengan pusat joint jari tangan prosthetic (r)

V-4

DAFTAR ISTILAH

Abduction = Melenturkan otot menjauhi sumbu tubuh (kanan-kiri) Adduction

= Melenturkan otot mendekati sumbu tubuh (kanan-kiri)

B Belt

= Sabuk pada prosthetic

C Cable system

= Penggunaan sistem kabel semi otomatis pada

prosthetic

Carpometacarpal joint = Sendi yang menghubungkan tulang carpal dengan masing-masing jari tangan melalui metacarpal Capitates

= Tulang kecil yang menyusun bagian metacarpal Carpal

= Bagian tulang penyusun telapak tangan Cosmetic appeal

= Penampilan luar tangan prosthetic Comfort

Cylindrical = Gerakan pemegangan dimana benda kerja berada pada poros antara jari-jari tangan dan ditahan oleh ibu jari, umumnya benda yang dipegang pada gerakan ini berupa benda tabung

D Dorsal

= Titik hubungan antara ibu jari dengan metacarpal

pollicis

Distal = Jenis baris dalam tulang carpal yang terdiri dari trapezium, trapezoid, capitates, dan hamate

E Extension

= Melenturkan otot menjauhi sumbu tubuh (depan-

belakang)

Eksternal stressing cable = Letak sistem kabel tangan prosthetic yang berada di

luar jari tangan prosthetic

Flexion = Melenturkan otot mendekati sumbu tubuh (depan-

Force gauge = Alat yang digunakan untuk mengetahui besarnya gaya tarikan yang diperlukan untuk membuka jari-jari pada protoype tangan prosthetic

G Grasp

= Tangan memegang benda

Gloves

= Sarung tangan

H Hook

= Gerakan dimana keempat jari menahan beban yang

dilakukan secara vertikal

Hamate = Tulang kecil yang menyusun bagian metacarpal

I Interphalangeal joint

= Sendi yang menghubungkan antar phalanx pada jari

tangan

Intercarpal joint = Artikulasi antara sepasang tulang carpal Internal stressing cable

= Letak sistem kabel tangan prosthetic yang berada di

dalam jari tangan prosthetic

J Joint

= Sendi

L Lateral

= Gerakan pemegangan dimana benda kerja berada dalam apitan antara ibu jari tangan dengan jari telunjuk pada posisi kedua jari mengarah ke depan sedangkan ketiga jari mengarah ke belakang, gerakan ini digunakan ketika memegang benda dengan dimensi yang tipis

Link

= Hubungan

Longitudinal axis = Arah sumbu tubuh manusia dalam sumbu-z Lunate

= Tulang kecil yang menyusun bagian metacarpal M Metacarpal

= Susunan tulang pada bagian telapak tangan sebagai rumah untuk jari telunjuk, jari tengah, jari manis, dan jari kelingking

Metacarpal pollicis = Susunan tulang pada bagian telapak tangan sebagai

rumah untuk ibu jari

Metacarpophalangeal joint = Sendi yang menghubungkan antara metacarpal dengan

tulang phalanges

Midcarpal joint = Sendi antara dua baris tulang carpal Myoelectric

= Jenis prosthetic yang menerapkan system otomasi

dengan syaraf manusia

O Otto Bock

= Perusahaan yang bergerak di bidang orthotic- prosthetic yang berbasis di Jerman

P Palmar

= gerakan dimana benda kerja berada di antara jari telunjuk dan ditahan oleh ibu jari dengan arah gerakan semua jari ke tengah, gerakan ini mirip dengan gerakan lateral

Phalanx phalangeal

= Jari tangan prosthetic

Phalanx proximalis = Bagian tulang pada jari tangan yang berhubungan

dengan telapak tangan

Phalanx media = Bagian tulang pada jari tangan yang berhubungan dengan phalanx proximalis (ruas jari tengah) Phalanx distalis

= Bagian tulang pada jari tangan yang berhubungan dengan phalanx media (ujung jari) Power grip

= Jenis pemegangan yang membutuhkan kekuatan jari Precision grip

= Jenis pemegangan yang membutuhkan ketelitian tinggi Prosthetic

= Alat ganti tubuh untuk bagian tubuh yang hilang Proximal

= Jenis baris dalam tulang carpal yang terdiri dari lunate,

scaphoid, dan triquetrum

R Radius

= Tulang pada bagian lengan bawah sebelah kanan Radiocarpal joint

= Sendi dimana seluruh gerakan tangan terjadi S Sagital plane

= Arah tubuh dengan posisi dari belakang ke depan

(dalam sumbu-y)

Scapoid = Tulang kecil yang menyusun bagian metacarpal Spherical

= Gerakan pemegangan dengan benda kerja ditahan oleh = Gerakan pemegangan dengan benda kerja ditahan oleh

T Tip

= Gerakan dimana benda ditahan dengan menggunakan ibu jari tangan dan jari telunjuk, gerakan ini mirip dengan gerakan lateral dan palmar

Trapezium = Tulang kecil yang menyusun bagian metacarpal

pollicis

Trapezoid = Tulang kecil yang menyusun bagian metacarpal Trapeziometacarpal

= Sendi yang menghubungkan antara metacarpal dengan

metacarpal pollicis

Triquetrum = Tulang kecil yang menyusun bagian metacarpal Thumb

= Ibu jari tangan

Ulna = Tulang pada bagian lengan bawah sebelah kiri Upper limb prosthetic

= Alat ganti tubuh untuk bagian atas tubuh

Voluntary closing = Sistem penarikan kabel tangan prosthetic dimana kondisi normal tangan prosthetic dalam keadaan membuka

Voluntary open = Sistem penarikan kabel tangan prosthetic dimana kondisi normal tangan prosthetic dalam keadaan menutup

BAB I PENDAHULUAN

Pada bab ini diuraikan beberapa hal pokok mengenai penelitian ini, yaitu latar belakang penelitian, perumusan masalah, tujuan dan manfaat penelitian, batasan masalah dan asumsi, serta sistematika pembahasan.

1.1 LATAR BELAKANG

Tangan manusia merupakan salah satu anggota gerak tubuh manusia yang penting dalam melakukan aktivitas sehari-hari. Tangan manusia berfungsi sebagai alat penyeimbang dan pendukung tubuh (Tosberg, 1962). Ketiadaan tangan menyebabkan terganggunya fungsi organ tubuh, sehingga muncul alat bantu pengganti bagian tubuh yang hilang yang disebut dengan prosthetic. Prosthetic tangan memiliki dua fungsi yaitu sebagai kosmetik dan sebagai alat fungsional. Prosthetic tangan yang berfungsi sebagai kosmetik bentuknya menyerupai tangan asli, namun tidak dapat berfungsi sebagaimana tangan normal (Weir, et.al, 2001). Sedangkan prosthetic tangan sebagai alat fungsional, diharapkan mampu menjalankan enam model gerakan dasar tangan manusia, yaitu cylindrical, lateral, palmar , hook, tip, dan spherical (Martel dan Gini, 2007).

Sistem pengoperasian prosthetic tangan produksi dalam negeri masih menggunakan sistem kabel (cable system). Sistem kabel pada prosthetic tangan terdapat dua macam, yaitu sistem external stressing cable dan sistem internal stressing cable . Cara kerja sistem external stressing cable dan sistem internal stressing cable hampir sama, yaitu dengan menarik kabel pada tangan prosthetic yang dihubungkan pada belt yang tersambung ke bahu pengguna. Ketika pengguna menggerakkan sistem kabel, maka ibu jari pada tangan prosthetic membuka atau menutup. Perbedaannya hanya terletak pada posisi kabel, dimana pada sistem external stressing cable terletak di luar jari tangan prosthetic, sedangkan pada sistem internal stressing cable terletak di dalam jari tangan prosthetic .

Berdasarkan penelitian Wilmer Group pada Delft University of Technology, Belanda (2000), desain upper limb prosthetic yang baik harus memiliki tiga kriteria utama, yaitu cosmetic appeal, comfort, dan control. Cosmetic appeal Berdasarkan penelitian Wilmer Group pada Delft University of Technology, Belanda (2000), desain upper limb prosthetic yang baik harus memiliki tiga kriteria utama, yaitu cosmetic appeal, comfort, dan control. Cosmetic appeal

Salah satu kriteria desain tangan prosthetic yang baik adalah kemudahan dalam pengoperasiannya. Kemudahan pengoperasian tersebut dapat dilihat dari besarnya gaya tarik yang dibutuhkan tangan prosthetic ketika melakukan gerakan pemegangan. Gaya tarik merupakan gaya yang dibutuhkan untuk menarik kabel dari sistem kabel yang ada dalam tangan prosthetic agar tangan tersebut dapat bekerja. Gaya tarik tersebut terdiri dari dua macam, yaitu gaya tarik dinamis dan gaya tarik statis. Gaya tarik dinamis merupakan gaya yang dibutuhkan tangan prosthetic dalam kaitannya untuk menggerakkan jari-jari tangan prosthetic sesuai dengan model gerakan tangan manusia. Sedangkan gaya tarik statis merupakan gaya yang dibutuhkan tangan prosthetic dalam kaitannya untuk menekan objek benda yang dipegang. Tangan prosthetic yang baik harus memberikan gaya tarik dinamis serta gaya tarik statis yang minimum ketika dioperasikan. Dalam hal ini desain tangan prosthetic memegang peranan penting. Pada saat pengoperasian untuk melakukan enam gerakan dasar tangan manusia, kebutuhan gaya tarik dinamis dan gaya tarik statis untuk setiap desain bisa berbeda.

Rajiv Doshi, Clement Yeh, dan Maurice LeBlanc dari Palo Alto Healthcare System, Palo Alto melakukan kajian mengenai The design and development of a gloveless endoskeletal prosthetic hand pada tahun 1998 diperoleh hasil bahwa desain jari tangan endoskeletal dengan tiga joint membutuhkan input gaya yang lebih rendah 12% - 24% dalam memegang objek dibandingkan dengan jari tangan prosthetic dengan dua joint yang dikembangkan sebelumnya oleh Otto Bock dan Army Prosthetics Research Laboratory (APRL). Penggunaan tiga joint pada jari, membuat area pemegangan objek lebih luas dan pergerakan jari juga lebih realistic . Namun, kelemahan dari desain ini adalah variabilitas pemegangan objek masih rendah karena desain ibu jari yang masih pasif.

Penelitian ini dilakukan terhadap tiga jenis desain tangan prosthetic yang dikembangkan oleh Agung S, Herdiman L, dan Theresia A. Perbedaan desain tangan prosthetic terletak pada desain metacarpal dan phalanx phalangeal (jari tangan) dari masing-masing tangan prosthetic. Desain tangan prosthetic yang dikembangkan oleh Agung S menerapkan sistem external stressing cable. Bagian metacarpal telapak tangan prosthetic terdiri dari dari dua komponen utama, yaitu rangka metacarpal sebagai tempat komponen jari tangan prosthetic dan metacarpal policis sebagai tempat komponen ibu jari pada tangan prosthetic. Desain lima jari tangan telapak tangan prosthetic terdiri dari dua link, yaitu phalanx proximal dan phalanx media-distalis. Kelemahan dari desain ini adalah ibu jari (thumb) yang pasif dan tidak mampu bertemu dengan phalanx distilis telunjuk. Phalanx media dan phalanx distilis juga didesain menjadi satu berupa phalanx media-distilis , sehingga sulit bagi tangan prosthetic untuk menggenggam objek dengan sudut yang aman mengikuti kontur objek yang digenggam.

Desain tangan prosthetic yang dikembangkan oleh Herdiman L menerapkan sistem internal stressing cable. Rangka metacarpal dirancang menjadi dua bagian, sehingga membentuk sudut pemegangan yang memudahkan pengguna dalam memegang objek. Metacarpal policis didesain fleksibel sehingga dapat diatur sudut kemiringannya untuk memudahkan pengguna dalam memegang objek sesuai dengan besarnya dimensi objek. Jari tangan telapak tangan prosthetic terdiri dari tiga link, yaitu phalanx proximal, phalanx media, dan phalanx distalis. Pengembangan desain tangan prosthetic sistem internal stressing cable dilakukan oleh Theresia A dengan penambahan sistem puli pada jari tangan prosthetic yang berfungsi sebagai rel kabel sehingga memudahkan saat penarikan kabel. Bagian metacarpal pollicis dirancang menjadi satu dengan phalanx proximalis ibu jari. Ibu jari didesain mampu berotasi terbatas sehingga dapat bertemu dengan jari telunjuk dan jari tengah.

Desain tangan prosthetic lokal yang dikembangkan oleh Agung S, Herdiman L, dan Theresia A, perlu dilakukan eksperimen untuk mengevaluasi pengaruh desain metacarpal dan phalanx phalangeal terhadap besarnya gaya tarik dinamis dan gaya tarik statis jari tangan prosthetic pada saat melakukan enam gerakan dasar tangan manusia. Selanjutnya dilakukan komparasi hasil pengukuran gaya Desain tangan prosthetic lokal yang dikembangkan oleh Agung S, Herdiman L, dan Theresia A, perlu dilakukan eksperimen untuk mengevaluasi pengaruh desain metacarpal dan phalanx phalangeal terhadap besarnya gaya tarik dinamis dan gaya tarik statis jari tangan prosthetic pada saat melakukan enam gerakan dasar tangan manusia. Selanjutnya dilakukan komparasi hasil pengukuran gaya

1.2 PERUMUSAN MASALAH

Berdasarkan latar belakang masalah di atas, maka permasalahan dalam penelitian ini adalah “bagaimana memilih desain tangan prosthetic berdasarkan pengaruh desain metacarpal dan phalanx phalangeal dalam menghasilkan nilai gaya tarik dinamis dan gaya tarik statis jari tangan prosthetic”.

1.3 TUJUAN PENELITIAN

Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian tangan prosthetic, yaitu:

1. Menentukan besarnya nilai gaya tarik dinamis dan gaya tarik statis dari tangan prosthetic.

2. Menentukan rekomendasi dalam pengembangan desain tangan prosthetic selanjutnya.

1.4 MANFAAT PENELITIAN

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat, yaitu:

1. Memberikan bahan pertimbangan untuk pengembangan penelitian tentang tangan prosthetic selanjutnya.

2. Memberikan estimasi gaya tarik dinamis dan gaya tarik statis yang optimal dalam mendesain tangan prosthetic.

1.5 BATASAN MASALAH

Batasan masalah dari penelitian mengenai studi kajian pengembangan telapak tangan prosthetic, sebagai berikut:

1. Kriteria yang digunakan dalam membandingkan ketiga jenis tangan prosthetic adalah gaya tarik dinamis dan gaya tarik statis jari.

2. Pengukuran aktual gaya tarik dinamis dan gaya tarik statis jari tangan prosthetic dilakukan pada posisi arah longitudinal axis (hi gravity effect-low friction ) dan sagital plane (hi friction-low gravity effect).

3. Pengukuran gaya tarik statis dilakukan dengan thumb (ibu jari) dalam kondisi pasif.

4. Ketiga model tangan prosthetic dikondisikan dalam sistem voluntary closing supaya memudahkan dalam perhitungan gaya tarik dinamis dan gaya tarik statis.

1.6 ASUMSI PENELITIAN

Asumsi penelitian diperlukan untuk menyederhanakan kompleksitas permasalahan yang diteliti. Asumsi yang digunakan adalah pengukuran aktual gaya tarik dinamis dan gaya tarik statis jari tangan prosthetic tidak memperhitungkan gaya gesek yang terdapat pada sistem kabel.

1.7 SISTEMATIKA PENULISAN

Sistematika penulisan dibuat agar dapat memudahkan pembahasan penyelesaian masalah dalam penelitian ini. Penjelasan mengenai sistematika penulisan, dapat dijelaskan pada sub bab berikut ini.

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini menguraikan berbagai hal mengenai latar belakang penelitian, perumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah, asumsi-asumsi dan sistematika penulisan.

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini menguraikan teori-teori yang dipakai untuk mendukung penelitian, sehingga perhitungan dan analisis dilakukan secara teoritis. Tinjauan pustaka diambil dari berbagai sumber yang berkaitan langsung dengan permasalahan yang dibahas dalam penelitian.

BAB III : METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini berisi tahapan yang dilalui dalam penyelesaian masalah secara umum yang berupa gambaran terstruktur dalam bentuk flowchart sesuai Bab ini berisi tahapan yang dilalui dalam penyelesaian masalah secara umum yang berupa gambaran terstruktur dalam bentuk flowchart sesuai

BAB IV : PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

Bab ini berisi data-data yang diperlukan untuk menyelesaikan masalah, kemudian dilakukan pengolahan data secara bertahap.

BAB V : ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL

Bab ini memuat uraian analisis dan intepretasi dari hasil pengolahan data yang telah dilakukan

BAB VI : KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini menguraikan target pencapaian dari tujuan penelitian dan kesimpulan yang diperoleh dari pembahasan masalah. Bab ini juga menguraikan saran dan masukan bagi kelanjutan penelitian.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini menguraikan teori-teori yang diperlukan dalam mendukung penelitian. Bagian pertama bab ini membahas tentang anatomi dan gerakan tangan manusia untuk mengetahui prinsip dan fungsi dasar tangan manusia. Pengetahuan mengenai pengembangan prosthetic tangan diperlukan guna menunjang pembahasan masalah. Sedangkan pengetahuan mengenai konsep gaya dan pegas diperlukan dalam proses pelaksanaan eksperimen. Teori- teori yang berkaitan dengan konsep dasar desain eksperimen faktorial dan Anova diperlukan dalam proses pengolahan data dan analisa.

2.1 TANGAN MANUSIA

2.1.3 Anatomi tangan manusia Struktur penyusun tulang telapak tangan manusia terdiri dari banyak tulang kecil yang disebut dengan bagian carpal, bagian metacarpal, dan bagian phalanx. Tulang pada telapak tangan orang normal terdiri dari 27 tulang, yaitu delapan tulang carpal, lima tulang metacarpal, dan 14 tulang phalanges . Pada bagian tulang carpal, terdapat tulang-tulang kecil yang menyusun bagian tersebut, yaitu tulang lunate, tulang triquetrum, tulang capitates , tulang scapoid, tulang trapezium, dan tulang trapezoid. Pada bagian metacarpal , terdiri dari tulang metacarpal untuk empat jari (jari telunjuk, jari tengah, jari manis, dan jari kelingking) serta tulang metacarpal pollicis yang menghubungkan antara tulang trapezium pada bagian carpal dengan phalanx distalis pada tulang ibu jari. Pada bagian jari (jari telunjuk, jari tengah, jari manis, dan jari kelingking), terdapat tiga tulang kecil yang menyusunnya, yaitu tulang phalanx proximalis, phalanx media, dan phalanx distalis . Sedangkan pada ibu jari, komponen penyusun tulang jari terdiri 2.1.3 Anatomi tangan manusia Struktur penyusun tulang telapak tangan manusia terdiri dari banyak tulang kecil yang disebut dengan bagian carpal, bagian metacarpal, dan bagian phalanx. Tulang pada telapak tangan orang normal terdiri dari 27 tulang, yaitu delapan tulang carpal, lima tulang metacarpal, dan 14 tulang phalanges . Pada bagian tulang carpal, terdapat tulang-tulang kecil yang menyusun bagian tersebut, yaitu tulang lunate, tulang triquetrum, tulang capitates , tulang scapoid, tulang trapezium, dan tulang trapezoid. Pada bagian metacarpal , terdiri dari tulang metacarpal untuk empat jari (jari telunjuk, jari tengah, jari manis, dan jari kelingking) serta tulang metacarpal pollicis yang menghubungkan antara tulang trapezium pada bagian carpal dengan phalanx distalis pada tulang ibu jari. Pada bagian jari (jari telunjuk, jari tengah, jari manis, dan jari kelingking), terdapat tiga tulang kecil yang menyusunnya, yaitu tulang phalanx proximalis, phalanx media, dan phalanx distalis . Sedangkan pada ibu jari, komponen penyusun tulang jari terdiri

Gambar 2.1 Struktur tulang pada tangan manusia

Sumber: Papaioannaou, 2000

Pergelangan tangan terdiri dari 10 tulang carpal yang kecil tetapi dapat dibagi berdasarkan fungsi menjadi radiocarpal dan mid-carpal joint. Radiocarpal joint adalah artikulasi dimana seluruh gerakan tangan terjadi. Radiocarpal joint meliputi ujung dari tulang radius dan dua tulang carpal (tulang scapoid dan lunate), serta kontak yang minimal dengan tulang triquetrum . Ellipsoid joint ini memberikan gerakan pada dua bidang: flexion- extension dan radial-ulnar flexion.

Gambar 2.2 Joint pada tangan manusia

Sumber: Hamill, 2009

Pada tulang carpal terdapat dua baris utama, yaitu baris proximal dan baris distal. Baris proximal terdiri dari tiga tulang carpal yang berperan dalam fungsi joint dari pergelangan tangan (lunate, scaphoid, dan triquetrum) dan tulang pisiform yang terdapat pada bagian tengah tangan. Pada baris distal , juga terdapat empat tulang carpal, yaitu trapezium, trapezoid, capitates, dan hamate. Artikulasi antara dua baris carpal disebut midcarpal joint, dan artikulasi antara sepasang tulang carpal disebut intercarpal joint. Baris proximal lebih mudah bergerak daripada baris distal.

Artikulasi carpometacarpal joint (CMC) menghubungkan tulang carpal dengan masing-masing jari tangan melalui metacarpal. Masing-masing metacarpal dan phalanx juga disebut sebagai sebuah ray. Terdapat beberapa jumlah tulang dari ibu jari sampai jari kelingking, dengan ibu jari sebagai ray pertama dan jari kelingking sebagai ray kelima. Artikulasi CMC adalah sebuah joint yang memberikan gerakan yang lebih banyak pada ibu jari dan gerakan yang lebih sedikit pada jari lainnya. CMC joint pada ray yang pertama (ibu jari), adalah sebuah saddle joint yang terdiri dari artikulasi antara trapezium.

Metacarpophalangeal joint (MCP) adalah joint yang menghubungkan antara metacarpal dengan tulang phalanges. MCP joint memungkinkan gerakan pada dua bidang: flexion-extension dan abduction-adduction. Masing-masing jari memiliki dua interphalangeal joint (IP), yaitu proximal interphalangeal (PIP) dan distal interphalangeal (DIP). Ibu jari hanya memiliki satu IP joint karena hanya memiliki dua phalanx, yaitu proximal dan distal phalanx (Hamill, 2009).

2.1.4 Gerakan Dasar Tangan Manusia Kekuatan pada tangan manusia biasanya dihubungkan dengan kekuatan pemegangan. Terdapat dua jenis pemegangan pada tangan manusia, yaitu jenis pemegangan power grip dan precision grip (Hamill, 2009). Keterangan mengenai tiap jenis pemegangan dapat dilihat pada gambar 2.3.

Gambar 2.3 Perbedaan jenis pemegangan power grip dan precision grip

Sumber: Hamill, 2009

Keterangan mengenai jenis pemegangan precision grip dan power grip dapat dilihat pada penjelasan, berikut ini.

a. Precision grip, Pemegangan precision grip membutuhkan kekuatan otot yang lebih kecil, dimana hanya melibatkan dua joint (proximal interphalangeal joint, dan distal interphalangeal joint) dan hanya melibatkan satu atau dua jari, seperti gerakan menulis dan menjepit. Karakteristik dari jenis pemegangan ini terletak pada kemampuan ibu jari dan metacarpal pollicis . Dalam arah berlawanan ibu jari berotasi membentuk suatu jalur yang berlawanan dengan jari telunjuk dan jari tengah. Pada umumnya, posisi ibu jari lurus dengan jari yang lain membengkok dengan sendi engsel pada bagian sendi metacarpophalangeal. Model gerakan yang termasuk dalam jenis pemegangan precision grip adalah model gerakan lateral , palmar, dan tip.

b. Power grip, Pemegangan power grip membutuhkan kekuatan otot yang lebih besar, dimana tiga joint jari (metacarpophalangeal joint, proximal interphalangeal joint , dan distal interphalangeal joint) dalam posisi mengepal. Pada jenis pemegangan power grip, ibu jari tidak berotasi dan selalu dalam keadaan lurus, sehingga kemiringan sendi engsel pada ibu b. Power grip, Pemegangan power grip membutuhkan kekuatan otot yang lebih besar, dimana tiga joint jari (metacarpophalangeal joint, proximal interphalangeal joint , dan distal interphalangeal joint) dalam posisi mengepal. Pada jenis pemegangan power grip, ibu jari tidak berotasi dan selalu dalam keadaan lurus, sehingga kemiringan sendi engsel pada ibu

Enam gerakan dasar tangan manusia meliputi gerakan cylindrical, lateral , palmar, hook, tip, dan spherical. Penjelasan mengenai keenam gerakan dasar tangan manusia, sebagai berikut:

1. Gerakan cylindrical, Gerakan cylindrical adalah gerakan benda kerja berada diporos antara jari-jari tangan dan ditahan oleh ibu jari, umumnya geometri benda yang dipegang pada gerakan ini berupa silinder.

Gambar 2.4 Model gerakan tangan cylindrical