PERANCANGAN PROTOTYPE PROSTHETIC JARI TANGAN MENGGUNAKAN MEKANISME PENGGERAK SISTEM

PERANCANGAN PROTOTYPE PROSTHETIC JARI TANGAN MENGGUNAKAN MEKANISME PENGGERAK SISTEM CROSS CABLE DAN SISTEM CROSS BAR

Skripsi

Sebagai Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

DAVIT WITJAKSONO

I 1307005

JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2012

commit to user

PERANCANGAN PROTOTYPE PROSTHETIC JARI TANGAN MEKANISME PENGGERAK SISTEM CROSS CABLE DAN SISTEM CROSS BAR

Skripsi DAVIT WITJAKSONO

I 1307005

JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2012

commit to user

vi

KATA PENGANTAR

Dengan segala kerendahan hati dan kebesaran jiwa, penulis panjatkan puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan berkat rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini seperti yang diharapkan. Atas bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

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

2. Bapak dan ibu, kedua orang tua tercinta yang selalu memberikan dukungan perhatian, kasih sayang, dan doa di setiap perjalanan hidupku.

3. Dina Setiawati, Abednego Danu Setiawan, Mesakh Dani Setiawan my lovely brother and sister yang selalu ada untuk mendukung dalam segala hal dan memberi motivasi untuk selalu siap dengan apapun yang terjadi.

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

5. Keluarga besar yang tak henti-hentinya membantu dan mendukung serta mendoakan sampai saat ini.

6. Bapak Dr. Cucuk Nur Rosyidi, ST, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Industri atas segala fasilitas yang diberikan selama masa perkuliahan.

7. Bapak Ilham Priadythama, ST, MT dan Ibu Dr. Ir. Susy Susmartini, MSIE selaku dosen pembimbing skripsi I dan dosen pembimbing skripsi II yang selalu membimbing, memberikan wawasan dan motivasi selama penyusunan laporan skripsi.

8. Ibu Azizah Aisyati, ST, MT dan Bapak Yusuf Priyandari, ST, MT selaku dosen penguji skripsi I dan dosen penguji skripsi II yang memberikan kritik dan saran untuk perbaikan laporan skripsi.

9. Bapak Azizah Aisyati, ST, MT selaku Pembimbing Akademis, atas segala bimbingan dan nasehatnya selama ini.

10. Segenap Dosen-Dosen Teknik Industri Universitas Sebelas Maret atas pendidikan yang diberikan dan seluruh staf-staf yang telah banyak membantu.

commit to user

vii

11. Tiwi yang telah banyak membantu dan memberikan informasi selama penyusunan laporan skripsi ini.

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

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

14. Sahabatku Mamet, yang sudah banyak direpotin untuk jadi tukang ojek dan nemenin dalam kegiatan apapun selama kita kuliah dari awal semester.

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

16. Beny Putranto, kakak seperguruanku bertukar pengalaman hidup.

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

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

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

20. Keluarga besar Laboratorium Perencanaan dan Perancangan Produk (P3) angkatan 2007, Witjak, Putri, Indra, Taruna, Silmie, David, Amrina terimakasih untuk segala sesuatu serta kebersamaannya selama ini. Semoga persahabatan kita semakin erat. Hidup Evolution Soul of P3!!

21. Keluarga besar Laboratorium Perencanaan dan Perancangan Produk (P3) angkatan 2008 dan 2009, terima kasih atas bantuannya.

22. Teman-teman seperjuangan di periode sidang yang sama Filina, David, Bobo, Habibi, Dias, Wisnu, Bayu . R, Terima kasih untuk kebersamaan di depan Jurusan, informasi-informasi, dan semua-muanya.

23. Aci, Beny, Filina, Indra, Yopi, Miftah, Catur, Bayu, David, Bobo, Desi, Ajeng, Febri, Nanung, Salmet, Vincent, Diah, Monica, Rani, Amrina, Nurul, Sally, Yustin, Zakiah, Pendy, Aris, Novita, Sustika, Mita, Siwi, Silmie, Putri, Yulia. Keluarga besar nonreg yang saya banggakan. Trima kasih sudah menjadi teman terdekatku disolo.

24. Teman-temanku angkatan 2007 di Teknik Industri yang tidak dapat disebutkan satu persatu, atas segala warna hidup dan kenangan indah yang diberikan.

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

commit to user

viii

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

27. Semua pihak yang belum tertulis di atas, yang telah banyak membantu dalam proses pengerjaan skripsi ini.

Akhir kata Penulis berharap semoga laporan skripsi ini dapat berguna bagi Penulis pribadi, bagi Jurusan Teknik Industri dan untuk siapa saja yang membutuhkan. Penulis menyadari bahwa penyusunan laporan ini masih jauh dari sempurna karena segala keterbatasan yang ada. Oleh sebab itu, dengan segenap kerendahan hati Penulis menerima saran dan kritik untuk perbaikan atas kekurangan yang ada.

Surakarta, Agustus 2012

Penulis

commit to user

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL

LEMBAR PENGESAHAN

ii

LEMBAR VALIDASI

iii

SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS KARYA ILMIAH

iv

SURAT PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH

KATA PENGANTAR

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL

xiv

DAFTAR GAMBAR

xvi

BAB I PENDAHULUAN I-1

1.1. Latar Belakang Penelitian

I-1

1.2. Perumusan Masalah

I-3

1.3. Tujuan Penelitian

I-3

1.4. Manfaat Penelitian

I-4

1.5. Batasan Masalah

I-4

1.6. Asumsi Penelitian

I-4

1.7. Sistematika Penulisan

I-4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA II-1

2.1. Tangan Manusia

II-1

2.1.1. Anatomi Tangan Manusia

II-1

2.2. Prosthetic Tangan

II-3

2.2.1. Jenis Prosthetic Tangan

II-3

2.2.2. Perkembangan Prosthetic Tangan

II-6

2.3. Konsep Dasar Prototype

II-8

2.3.1. Esensi Dasar dan Type Prototype

II-8

2.3.2. Kegunaan Prototype

II-9

2.3.3. Prinsip Prototype

II-9

2.4. Gaya

II-10

commit to user

xi

2.5. Desain Eksperimen

II-11

2.5.1. Factorial Eksperimen

II-14

2.5.2. Randomize Block Design

II-17

2.5.3. Uji Asumsi

II-19

2.6. Penelitian Sebelumnya

II-23

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

III-1

3.1 Identifikasi Masalah

III-3

3.2 Pengumpulan Dan Pengolahan Data

III-5

3.3 Analisis dan Kesimpulan

III-10

3.4 Kesimpulan dan Saran

III-10

BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA IV-1

4.1 Pengumpulan Data

IV-1

4.1.1. Deskripsi Masalah Prosthetic Jari Tangan

IV-1

4.1.2. Identifikasi Masalah Prosthetic Jari Tangan

IV-2

4.2. Pengolahan Data

IV-7

4.2.1. Tahap Functional Domain

IV-8

4.2.2. Tahap Physical Domain

IV-9

4.2.3. Tahap Process Domain

IV-18

4.3. Uji Eksperimen

IV-24

4.3.1. Tahap Pengujian Eksperimen

IV-24

4.3.2. Perhitungan Gaya Tarik Dinamis Prototype Prosthetic Jari

Tangan

IV-27

4.3.3. Pengolahan Data Statistik

IV-28

4.3.4. Uji Anova

IV-41

4.3.5. Analisis Hasil Uji Variansi

IV-53

BAB V ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL V-1

5.1 Analisis Hasil Penelitian

5.1.1 Perangkat link prosthetic jari tangan

5.1.2 Perangkat base prototype prosthetic jari tangan

5.1.3 Perangkat sistem penggerak yang terdiri dari komponen sistem penggerak cross cable dan komponen sistem penggerak cross bar

V-1 V-2 V-3 V-4

commit to user

xii

5.1.4 Analisis Gaya Tarik Dinamis

5.1.5 Analisis Hasil Uji ANOVA

V-5 V-5

5.2. Interpretasi Hasil

V-6

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN VI-1

DAFTAR PUSTAKA

xviii

commit to user

xiv

DAFTAR TABEL

Halaman

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

3 faktor dan dengan n observasi tiap sel

Tabel 2.2 Anova eksperimen faktorial 3 faktor desain acak sempurna

II-17 Tabel 2.3 Susunan k x b untuk randomize blok design

II-18 Tabel 2.4 Anova randomize block design

II-19 Tabel 2.5 Skema umum daftar analisis ragam uji homogenitas

II-22

Tabel 4.1 Permasalahan yang timbul pada desain prosthetic jari tangan IV-5

mekanisme sistem penggerak cross cable dan cross bar

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

tangan serta atribut perancangan

Tabel 4.3 Kebutuhan fungsional dalam pengembangan IV-8 Tabel 4.4 Kekuatan material

IV-10 Tabel 4.5 Dimensi prosthetic jari tangan

IV-12 Tabel 4.6 Hasil proses grinding komponen penyusun prosthetic jari

IV-19

tangan

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

tangan

Tabel 4.8 Data hasil pengujian eksperimen 1 IV-28 Tabel 4.9 Data hasil pengujian eksperimen 2

IV-28 Tabel 4.10 Hasil pengukuran gaya tarik dinamis

IV-30 Tabel 4.11 Perhitungan uji lilliefors gaya tarik dinamis

IV-32 Tabel 4.12 Residual data antar level faktor pembebanan dan desain

IV-33

Tabel 4.13 Uji levene dikelompokkan berdasarkan faktor pembebanan

IV-34 Tabel 4.14 Residual data gaya tarik dinamis

IV-34 Tabel 4.15 Hasil pengukuran gaya tarik dinamis

IV-36 Tabel 4.16 Perhitungan uji lilliefors gaya tarik dinamis

IV-38 Tabel 4.17 Residual data antar level faktor pembebanan dan desain

IV-39

commit to user

xv

Tabel 4.18 Uji levene dikelompokkan berdasarkan faktor pembebanan

IV-40 Tabel 4.19 Residual data gaya tarik dinamis

IV-40 Tabel 4.20 Data hasil pengujian eksperimen 1

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

IV-43 Tabel 4.22 Anova untuk pengujian eksperimen 1

IV-44 Tabel 4.23 Data hasil pengujian eksperimen 2

IV-45 Tabel 4.24 Hasil penjumlahan data hasil pengujian eksperimen 2

IV-46 Tabel 4.25 Anova untuk pengujian eksperimen 2

IV-47 Tabel 4.26 Data hasil pengujian eksperimen 1

IV-48 Tabel 4.27 Hasil penjumlahan data hasil pengujian eksperimen 1

IV-49 Tabel 4.28 Anova untuk pengujian eksperimen 1

IV-50 Tabel 4.29 Data hasil pengujian eksperimen 1

IV-51 Tabel 4.30 Hasil penjumlahan data hasil pengujian eksperimen 2

IV-52 Tabel 4.31 Anova untuk pengujian eksperimen 2

IV-53 Tabel 5.1 Kesetaraan desain prototype prosthetic jari tangan

V-2

commit to user

xvi

DAFTAR GAMBAR

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

II-2 Gambar 2.3 Passive prostheses

II-4 Gambar 2.4 Body powered prostheses

II-5 Gambar 2.5 Myoelectric devices

II-6 Gambar 2.6 Prosthetic tangan kosmetik

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

II-7 Gambar 2.8 Prosthetic tangan kosmetik dan fungsional

II-7 Gambar 2.9 Desain prosthetic jari tangan dengan sistem cable

II-23 Gambar 2.10 Desain prosthetic jari tangan dengan sistem bar

II-24 Gambar 3.1 Metodologi penelitian

III-1 Gambar 4.1 (a) Struktur tangan manusia dan (b) struktur prosthetic

tangan

IV-2 Gambar 4.2 Desain prosthetic jari tangan sistem cross cable

IV-3 Gambar 4.3 Desain prosthetic jari tangan sistem cross bar

IV-4 Gambar 4.4 Material bahan PVC yang digunakan untuk pembuatan

komponen prototipe prosthetic jari tangan

IV-10 Gambar 4.5 Komponen joint prosthetic jari tangan

IV-11 Gambar 4.6 Dimensi komponen joint prosthetic jari tangan

IV-11 Gambar 4.7 Komponen poros penyangga

IV-12 Gambar 4.8 Komponen link 1 prosthetic jari tangan

IV-13 Gambar 4.9 Dimensi link 1 prosthetic jari tangan

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

IV-14 Gambar 4.11 Dimensi link 2 prosthetic jari tangan

IV-14 Gambar 4.12 Komponen Prototype Link 3 prosthetic jari tangan

IV-15 Gambar 4.13 Dimensi link 3 prosthetic jari tangan

IV-15 Gambar 4.14 Komponen prototype base prosthetic jari tangan sistem

cable

IV-16

Gambar 4.15 Dimensi base prosthetic jari tangan sistem cable IV-16 Gambar 4.16 Desain prosthetic jari tangan dengan sistem cable

IV-17 Gambar 4.17 Komponen bar

IV-18

commit to user

xvii

Gambar 4.18 Proses assembling pada bagian prosthetic jari tangan

prosthetic jari tangan sistem cable

IV-20 Gambar 4.19 (a). Desain prosthetic jari tangan (sistem cable),

(b). prototype prosthetic jari tangan sistem cable

IV-20 Gambar 4.20 Proses assembling pada bagian prosthetic jari tangan

prosthetic jari tangan sistem cross bar

IV-23 Gambar 4.21 (a). Desain prosthetic jari tangan (sistem bar),

(b). prototype prosthetic jari tangan sistem bar

IV-23

Gambar 4.22 Plot residual data gaya tarik dinamis IV-35 Gambar 4.23 Plot residual data gaya tarik dinamis IV-41 Gambar 5.1 Pengujian Eksperimen

V-7

commit to user

I-1

BAB I PENDAHULUAN

Ketiadaan salah satu alat gerak menjadi masalah khusus bagi seorang manusia, akibatnya fungsi yang seharusnya dijalankan oleh organ tubuh tersebut menjadi terganggu dan tidak dapat dilaksanakan, sehingga muncul alat bantu pengganti bagian tubuh yang hilang yang disebut dengan prosthetic.

1.1 LATAR BELAKANG

Desain, pengembangan dan analisis prosthetic tangan robot masih menjadi tema penelitian aktif di seluruh dunia setelah lebih dari dua puluh tahun sejak model pertama diumumkan pada awal tahun 1980-an (Saliba dan axiax, 2007). Perkembangan prosthetic tangan manusia pada umumnya sangat dibantu oleh studi anatomi tubuh manusia. Pendekatan yang terbaik dalam merancang prosthetic tangan adalah dengan mengadopsi bentuk serta sistem kerja yang ada pada tangan manusia. Persyaratan mendasar dalam perancangan prosthetic tangan adalah dengan menggunakan data antropometri tubuh manusia sebagai acuan perancangan, sehingga prosthetic tangan diharapkan dapat disesuaikan dengan bagian tubuh manusia, baik dalam aspek fisik maupun aspek fungsional pada pengaplikasiannya (Zollo et al, 2007). Persyaratan umum dalam perancangan prosthetic jari tangan manusia diantaranya, prosthetic jari tangan manusia diharapkan memiliki berat yang ringan, namun cukup kuat. Selain itu, jari-jari prosthetic tangan manusia memungkinkan untuk berada pada kondisi diam ataupun saat melakukan gerakan. Ukuran prosthetic jari tangan manusia harus serupa dengan ukuran jari tangan manusia normal, baik dalam ukuran panjang dan ukuran lebarnya. Persyaratan umum yang terakhir yaitu, prosthetic jari tangan manusia harus mampu mengirimkan kekuatan tertentu untuk melakukan gerakan (Dechev, et al, 1999).

Prosthetic tangan manusia sebagai alat fungsional diharapkan mampu menjalankan enam model gerakan dasar tangan manusia, yaitu cylindrical, lateral, palmar , hook, tip, dan spherical. Enam model gerakan tersebut sangat dipengaruhi oleh desain prosthetic jari tangan manusia, mekanisme sistem penggerak yang bekerja pada desain prosthetic jari tangan manusia serta gaya tarik yang bekerja

commit to user

I-2

pada sistem penggerak (Martel dan Gini, 2007). Aspek fungsional prosthetic tangan manusia yang paling penting adalah kemudahan dalam pengoperasiannya dan memiliki gaya tarik yang rendah ketika digunakan dalam melakukan penggenggaman objek benda (Wilmer Group, 2000).

Sanjaya (2009), dalam penelitiannya mendefinisikan gaya tarik pada prosthetic tangan manusia merupakan gaya yang terjadi pada sistem gerak agar prosthetic tangan manusia tersebut dapat bekerja, gaya tarik tersebut terdiri dari gaya tarik dinamis dan gaya tarik statis. Gaya tarik dinamis adalah gaya yang dibutuhkan untuk menggerakkan jari-jari prosthetic tangan manusia, sedangkan gaya tarik statis merupakan gaya yang dibutuhkan untuk menahan objek benda yang dipegang.

Terdapat dua mekanisme sistem penggerak pada desain prosthetic jari tangan manusia yang digunakan dalam penelitian-penelitian yang telah dilakukan sebelumnya, mekanisme sistem penggerak tersebut adalah sistem penggerak cross cable dan cross bar. Sistem penggerak cross cable adalah sistem penggerak pada desain prosthetic jari tangan manusia dengan menggunakan penarik berupa kabel yang dirangkaikan pada desain prosthetic, sedangkan sistem penggerak cross bar adalah sistem penggerak pada desain prosthetic jari tangan manusia dengan menggunakan bar atau dapat juga disebut rigid link yang kemudian disusun dalam desain prosthetic jari tangan manusia.

Beberapa penelitian dengan tema prosthetic jari tangan manusia telah dilakukan, diantaranya adalah Saliba dan Axiax (2007), melakukan penelitian mengenai desain prosthetic jari tangan manusia dengan menggunakan mekanisme sistem penggerak cross cable. Desain ini mengadopsi struktur jari tangan manusia yang terdiri dari tiga segmen ruas jari yaitu proximal phalanx, medial phalanx, serta distal phalanx. Komponen cable dirangkaikan pada desain prosthetic jari tangan tepatnya pada ujung komponen distal phalanx, kemudian komponen cable dihubungkan pada komponen palm. Pada saat cable ditarik, maka cable menegang sehingga komponen distal phalanx akan tertarik kemudian bergerak mengikuti arah tarikan dari cable hingga membentuk gerakan flexi atau gerak jari menutup. Beberapa kekurangan yang ada pada desain ini adalah belum memiliki sistem tarik untuk gerakan extensi atau gerak jari membuka dan hanya memiliki sistem

commit to user

I-3

tarik untuk gerakan flexi atau gerak jari menutup. Penelitian yang selanjutnya dilakukan oleh Dechev, et al (1999), desain prosthetic jari tangan sistem gerak cross bar terdiri dari beberapa komponen bar atau dapat juga disebut rigid link yang dirangkai dengan menggunakan komponen joint sebagai penghubung antar bar . Sistem kerja pada desain prosthetic jari tangan sistem gerak cross bar terletak pada rangkaian rigid link yang terhubung satu sama lain, sehingga saat terjadi pergerakan pada salah satu segmen, maka rigid link yang ada pada tiap segmen akan saling mendorong ataupun menarik. Beberapa kekurangan yang ada pada desain ini adalah, pergerakan rigid link yang kaku mengakibatkan tidak sempurnanya gerakan menutup dan membuka pada prosthetic jari tangan. Selain itu dari aspek fisik desain prosthetic jari tangan tersebut kurang mencerminkan bentuk tangan manusia, karena desain ini belum mengadopsi struktur jari tangan manusia yang terdiri dari tiga segmen ruas jari yaitu proximal phalanx, medial phalanx , serta distal phalanx.

Sepanjang studi literatur yang telah dilakukan, belum ditemukan publikasi karya ilmiah yang memberikan alternatif solusi terhadap kekurangan yang terdapat pada kedua desain tersebut. Untuk memperoleh gerakan flexi dan extensi pada prosthetic jari tangan manusia sistem cross cable, perlu dilakukan perbaikan terhadap jalur rangkaian cable. Perbaikan yang perlu dilakukan yaitu dengan menambahkan jalur rangkaian cable untuk gerakan prosthetic jari tangan manusia membuka. Kedua rangkaian cable dipasang bersilangan dengan memanfaatkan komponen joint sebagai pembatas diantara kedua rangkaian cable tersebut. Selain itu perlu ditambahkan pula komponen poros penyangga sebagai tempat tautan cable antar phalanx, sehingga prosthetic jari tangan manusia sistem cable dapat bergerak membuka atau menutup. Sedangkan untuk mengatasi permasalahan yang terdapat pada prosthetic jari tangan manusia sistem cross bar yaitu dengan melakukan perbaikan desain bar atau rigid link yang dapat diterapkan dan disesuaikan dengan bentuk dan ukuran dari link prosthetic jari tangan manusia.

Berdasarkan alasan tersebut maka dalam penelitian kali ini, perlu dilakukan perancangan prototype prosthetic jari tangan manusia yang mengadopsi struktur jari tangan manusia dengan mengaplikasikan mekanisme cross bar dan cross cable sebagai sistem penggeraknya, kemudian melakukan perbandingan

commit to user

I-4

terhadap kedua prototype prosthetic jari tangan manusia tersebut dengan melakukan eksperimen untuk mencari gaya tarik dinamis terkecil yang dibutuhkan oleh kedua prototype prosthetic jari tangan manusia dalam melakukan gerakan flexi . Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat dijadikan rekomendasi pengembangan penelitian tentang prosthetic tangan manusia fungsional selanjutnya.

1.2 PERUMUSAN MASALAH

Berdasarkan latar belakang masalah di atas, maka permasalahan dalam penelitian ini adalah “bagaimana merancang prototype prosthetic jari tangan manusia yang mengadopsi struktur jari tangan manusia dengan mekanisme sistem penggerak cross bar dan cross cable, kemudian melakukan eksperimen untuk mencari gaya tarik dinamis terkecil yang dibutuhkan oleh kedua prototype prosthetic jari tangan manusia dalam melakukan gerakan flexi”.

1.3 TUJUAN PENELITIAN

Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian tangan prosthetic, yaitu:

1. Membuat dua prototype rancangan prosthetic jari tangan manusia yang masing-masing mengaplikasikan mekanisme sistem penggerak cross cable dan sistem cross bar.

2. Mendapatkan besar gaya tarik dinamis yang dibutuhkan oleh kedua prototype rancangan prosthetic jari tangan manusia yang masing-masing mengaplikasikan mekanisme sistem penggerak cross cable dan sistem cross bar , serta membandingkan besarnya gaya tarik dinamis prosthetic jari tangan manusia yang digunakan untuk melakukan gerakan flexi.

1.4 MANFAAT PENELITIAN

Hasil eksperimen nantinya dapat melengkapi penelitian tentang prosthetic tangan manusia fungsional yang telah ada, serta memberikan arahan rekomendasi pengembangan penelitian tentang prosthetic tangan manusia fungsional selanjutnya.

commit to user

I-5

1.5 BATASAN MASALAH

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

1. Kriteria yang digunakan dalam membandingkan dua desain prosthetic jari tangan manusia dengan dua jenis mekanisme sistem penggerak adalah besar gaya tarik dinamis pada prosthetic jari tangan manusia yang digunakan untuk melakukan gerakan flexi.

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

3. Dimensi prosthetic jari tangan manusia menggunakan ukuran tangan manusia berumur 21 tahun mengacu pada penelitian Saliba dan Axiax (2007).

4. Gaya tarik dinamis yang dihasilkan hanya berlaku terhadap bahan pembuat prosthetic jari tangan manusia pada penelitian ini.

1.6 ASUMSI PENELITIAN

Dalam pengukuran aktual gaya tarik dinamis dan kecepatan respon prosthetic jari tangan manusia dilakukan tanpa memperhitungkan gaya gesek yang terdapat pada alat bantu sistem penarik.

1.7 SISTEMATIKA PENULISAN

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

BAB I : PENDAHULUAN

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

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini menguraikan teori-teori yang dipakai untuk mendukung penelitian, sehingga perhitungan dan analisis dilakukan secara teoritis.

commit to user

I-6

Tinjauan pustaka diambil dari berbagai sumber yang berkaitan langsung dengan permasalahan yang dibahas dalam penelitian.

BAB III : METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini berisi tahapan yang dilalui dalam penyelesaian masalah secara umum yang berupa gambaran terstruktur dalam bentuk flowchart sesuai dengan permasalahan yang ada mulai dari studi pendahuluan, pengumpulan data sampai dengan pengolahan data dan analisis.

BAB IV : PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

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

BAB V : ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL

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

BAB VI : KESIMPULAN DAN SARAN

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

commit to user

II-1

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

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

2.1 TANGAN MANUSIA

Tangan manusia merupakan salah satu anggota gerak tubuh manusia yang penting dalam melakukan aktivitas sehari-hari. Tangan manusia berfungsi sebagai alat penyeimbang dan pendukung tubuh (Tosberg, 1962).

2.1.1 Anatomi tangan manusia

Struktur penyusun tulang telapak tangan manusia terdiri dari banyak tulang kecil yang disebut dengan bagian carpal, bagian metacarpal, dan bagian phalanx. Tulang pada telapak tangan orang normal terdiri dari 27 tulang, yaitu delapan tulang carpal, lima tulang metacarpal, dan 14 tulang phalanges. Pada bagian tulang carpal, terdapat tulang-tulang kecil yang menyusun bagian tersebut, yaitu tulang lunate, tulang triquetrum, tulang capitates, tulang scapoid, tulang trapezium , dan tulang trapezoid. Pada bagian metacarpal, terdiri dari tulang metacarpal untuk empat jari (jari telunjuk, jari tengah, jari manis, dan jari kelingking) serta tulang metacarpal pollicis yang menghubungkan antara tulang trapezium pada bagian carpal dengan phalanx distalis pada tulang ibu jari. Pada bagian jari (jari telunjuk, jari tengah, jari manis, dan jari kelingking), terdapat tiga tulang kecil yang menyusunnya, yaitu tulang phalanx proximalis, phalanx media, dan phalanx distalis. Sedangkan pada ibu jari, komponen penyusun tulang jari terdiri dari phalanx proximalis dan phalanx distalis. Struktur tulang pada tangan manusia dapat dilihat pada gambar 2.1.

commit to user

II-2

Gambar 2.1 Struktur tulang pada tangan manusia

Sumber: Papaioannaou, 2000

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

Gambar 2.2 Joint pada tangan manusia

Sumber: Hamill, 2009

commit to user

II-3

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

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

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

2.2 PROSTHETIC TANGAN

Prosthetic merupakan alat bantu pengganti bagian tubuh manusia yang

hilang. Bentuk dan fungsi prosthetic disesuaikan dengan bagian tubuh yang hilang. Penjelasan mengenai prosthetic tangan dapat dilihat pada sub bab, di bawah ini.

2.2.1 Jenis Prosthetic Tangan

Ada beberapa jenis prosthetic tangan yang telah didesain selama ini. Beberapa dari desain tangan prosthetic tersebut awalnya hanya berfungsi sebagai kosmetik meskipun dapat digunakan untuk melakukan gerakan pemegangan yang

commit to user

II-4

terbatas (Torsberg, 1962). Secara umum ada tiga kategori dalam prosthetic tangan, yaitu passive prostheses, body powered prostheses, dan externally powered prostheses /myoelectric devices (Herr, et.al, 2001).

1. Passive prostheses, Passive prostheses adalah jenis pertama dari tangan prosthetic yang dibuat pertama kali oleh Marcus Sergius pada perang Punik tahun 218-201 sebelum Masehi. Tangan prosthetic ini mirip seperti sarung tangan atau baja pelindung tangan, yang dibuat oleh ahli pembuat baju besi. Tangan palsu tersebut dibuat tanpa menggunakan mesin yg dibuat oleh tenaga professional. Walaupun sudah mempresentasikan tangan buatan manusia yang bagus, namun kekurangannya adalah tidak bisa bergerak bebas layaknya tangan manusia secara efektif dan alami.

Gambar 2.3 Passive prostheses

Sumber: Herr, et.al, 2001

Keuntungan dari passive prostheses adalah memiliki nilai kosmetik yang tinggi, memiliki berat yang relatif ringan, pemeliharaan yang relatif mudah, dan harganya yang murah.

2. Body powered prostheses, Body powered prostheses ditemukan tahun 1812 ketika Peter Baliff, seorang dokter gigi asal Berlin, menemukan sebuah “terminal device” yang dioperasikan dengan mengikatkan tangan prosthetic dengan tubuh pasien. Body powered prostheses dioperasikan dengan mengikatkan tubuh dengan pundak dan dijalankan dengan biscapula adduction (melingkar di punggung dan pundak). Tangan prosthetic ini memungkinkan untuk bisa dioperasikan karena ada alat untuk ‘membalikkan lengan’ atau proprosepsi untuk mengarahkan dimana alat tersebut diposisikan untuk “bolak balik” dan untuk mengetahui berapa jumlah energi yg dibutuhkan untuk menggerakkannya.

commit to user

II-5

Namun masalahnya untuk menjalankan alat ini harus menggunakan tali pengikat. Untuk mengenakan dan mengangkat peralatan ini agak sulit karena mengganggu pakaian yg dikenakan. Jadi penggunaan alat ini kurang efektif karena juga sulit untuk digerakkan.

Gambar 2.4 Body powered prostheses

Sumber: Herr, et.al, 2001

Sistem kabel pada body powered prostheses ada dua macam, yaitu voluntary open dan voluntary closing (Torsberg, 1962). Pada sistem voluntary open, kondisi awal jari tangan prosthetic dalam keadaan menutup, kemudian kabel pada sistem tangan prosthetic ditarik sehingga jari tangan prosthetic membuka. Sedangkan pada sistem voluntary closing, kondisi awal jari tangan prosthetic dalam keadaan membuka, kemudian kabel pada sistem tangan prosthetic ditarik sehingga jari tangan prosthetic menutup. Keuntungan dari body powered prostheses adalah memiliki tingkat reliabilitas yang tinggi, bisa digunakan dalam berbagai kondisi lingkungan (basah, kotor, dan berdebu), dan memiliki berat yang ringan.

3. Myoelectric devices, Myoelectric devices adalah tangan prosthetic listrik yang ditemukan tahun 1948 oleh Rehold Reiner. Jenis ini menggunakan sensor untuk mendeteksi, biasanya tangan prosthetic ini menggunakan sistem penerimaan syaraf melalui elektromiografik untuk mengoperasikan motor elektrik di dalam tangan prosthetic tersebut. Dan bisa juga untuk mengoperasikan komponen pergelangan tangan dan siku. Aktifitas Elektromiografik (EMG) sebenarnya berasal dari depolarisasi dan repolarisasi pada membran sel otot individu

commit to user

II-6

selama proses pergerakan otot. Dengan menggunakan permukaan elektroda, dapat memungkinkan untuk mengukur perbedaan potensi terhadap kulit disekitar daerah teramputasi.

Gambar 2.5 Myoelectric devices

Sumber: Herr, et.al, 2001

Keuntungan dari myoelectric devices adalah mampu mengkombinasikan dua fungsi utama tangan prosthetic (fungsi kosmetik dan alat fungsional), mampu digunakan dalam berbagai macam posisi, dan mudah dalam pengoperasian.

2.2.2 Perkembangan Prosthetic Tangan

Pada dasarnya perkembangan tangan prosthetic dapat dibagi menjadi tiga, yaitu perkembangan prosthetic kosmetik, perkembangan prosthetic fungsional, dan perkembangan prosthetic gabungan dari keduanya. Perkembangan telapak tangan prosthetic kosmetik terus menerus dilakukan hingga saat ini, untuk memenuhi tujuan utama prosthtetic, yaitu menyediakan alat pengganti bagian tubuh yang hilang dan memenuhi kebutuhan pasien beserta fungsinya.

Prosthetic kosmetik pertama kali ditemukan pada tahun 2500 sebelum masehi dengan penemuan jari kaki palsu. Kemudian pada saat perang Punic di tahun 218-201 sebelum Masehi, Markus Sergius membuat prosthetic kosmetik dengan bahan dasar baja.

commit to user

II-7

Gambar 2.6 Prosthetic tangan kosmetik

Sumber: Herr, et.al, 2001

Prosthetic fungsional pertama kali dibuat oleh Gotz Von Berlichingen pada tahun 1508. Bentuk dari prosthetic tangan ini tidak menyerupai tangan manusia, meskipun dapat menjalankan beberapa fungsi tangan. Contoh prosthetic tangan fungsional adalah tangan jenis prehensor dan hook.

Gambar 2.7 Prosthetic tangan fungsional jenis

prehensor dan hook

Sumber: Herr, et.al, 2001

Prosthetic tangan kosmetik dan fungsional memiliki bentuk yang sudah menyerupai tangan manusia dan mampu menjalankan enam dasar gerakan pemegangan meliputi gerakan spherical, cylindrical, hook, tip, lateral, dan palmar . Perkembangan prosthetic tangan kosmetik dan fungsional di luar negeri jauh lebih maju dibandingkan prosthetic tangan buatan Indonesia saat ini. Jerman telah mengembangkan prosthetic tangan yang dikombinasikan dengan teknologi robot (humanoid) sejak tahun1980-an hingga saat ini.

Gambar 2.8 Prosthetic tangan kosmetik dan fungsional

Sumber: Herr, et.al, 2001

commit to user

II-8

2.3 KONSEP DASAR PROTOTYPE

Kajian mengenai pengembangan suatu produk memerlukan konsep dasar yang berkaitan dengan prototype. Berikut ini dijelaskan lebih jauh mengenai pengertian dari prototype, kegunaan prototype, dan prinsip dasar prototype.

2.3.1 Esensi Dasar dan Tipe Prototype

Definisi prototype adalah sebuah penaksiran produk melalui satu atau lebih dimensi yang menjadi perhatian (Ulrich and Epinger, 2001). Meskipun kamus mendefinisikan prototype hanya sebagai sebuah kata benda, dalam praktek pengembangan produk, kata tersebut digunakan sebagai kata benda, kata kerja, dan kata sifat. Berdasarkan definisi tersebut, setiap wujud yang memperlihatkan sedikitnya satu aspek produk yang menarik bagi tim pengembangan produk dapat ditampilkan sebagai sebuah prototype.

Prototype dapat diklasifikasikan menjadi dua dimensi. Dimensi pertama membagi prototype menjadi dua yaitu prototype fisik dan prototype analitik. Prototype fisik merupakan benda nyata yang dibuat untuk memperkirakan produk. Aspek-aspek dari produk yang diminati oleh tim pengembangan secara nyata dibuat menjadi suatu benda untuk pengujian dan percobaan. Prototype analitik adalah lawan dari prototype fisik yang hanya menampilkan produk yang tidak nyata, biasanya dalam bentuk matematis. Contoh prototype analitik meliputi simulasi komputer, model komputer, geometrik tiga dimensi atau dua dimensi, dan sistem persamaan penulisan pada kertas komputer.

Dimensi kedua juga mengklasifikasikan prototype menjadi dua, yaitu prototype menyeluruh dan prototype terfokus. Prototype menyeluruh mengimplementasikan sebagian besar atau semua atribut dari produk. Prototype menyeluruh diberikan kepada pelanggan untuk mengidentifikasi dari desain sebelum memutuskan diproduksi. Berlawanan dengan prototype menyeluruh, prototype terfokus hanya mengimplementasikan satu atau sedikit sekali atribut produk. Perlu dicatat bahwa prototype terfokus merupakan prototype fisik maupun analitik, namun untuk produk fisik, prototype menyeluruh pada umumnya merupakan prototype fisik.

commit to user

II-9

2.3.2 Kegunaan Prototype

Terkait proyek pengembangan produk, prototype digunakan untuk tiga tujuan (Ulrich and Epinger, 2001), yaitu:

1. Pembelajaran, yang mana prototype sering digunakan untuk menjawab dua tipe pertanyaan “Akankah dapat bekerja ?” dan “Sejauh mana dapat memenuhi kebutuhan pelanggan?”. Pada saat harus menjawab pertanyaan tersebut, prototype diperlakukan sebagai alat pembelajaran.

2. Komunikasi, yaitu prototype memperkaya komunikasi dengan manajemen puncak, penjual, mitra, pelanggan dan investor. Hal ini benar karena sebuah gambaran, alat, tampilan tiga dimensi dari produk lebih mudah dimengerti daripada sebuah penggambaran verbal, bahkan sebuah sketsa produk sekalipun.

3. Penggabungan, yang mana prototype digunakan untuk memastikan bahwa komponen-komponen dan subsistem-subsistem dari produk bekerja bersamaan seperti yang diharapkan. Prototype fisik menyeluruh paling efektif sebagai alat penggabung dalam proyek pengembangan produk karena prototype ini membutuhkan perakitan dan keberhubungan fisik dari seluruh bagian dan yang membentuk sebuah produk.

2.3.3 Prinsip Prototype

Beberapa prinsip berguna sebagai pemandu keputusan tentang prototype selama pengembangan produk. Prinsip-prinsip ini menunjukkan tentang keputusan-keputusan terhadap tipe prototype mana yang harus dibuat (Ulrich and Epinger, 2001). Penjelasan mengenai prinsip pengembangan prototype, yaitu:

1. Prototype analitik umumnya lebih fleksibel dibandingkan prototype fisik. Prototype analitik merupakan perkiraan matematis dari produk, maka secara umum akan mengandung beberapa parameter yang bervariasi untuk menampilkan rancangan alternatif. Mengubah parameter dalam prototype analitik lebih mudah dibandingkan mengubah sebuah atribut prototype fisik, selain itu prototype analitik mengijinkan perubahan yang besar. Untuk alasan ini, sebuah prototype analitik seringkali mendahului prototype fisik.

commit to user

II-10

2. Prototype fisik dibutuhkan untuk menemukan fenomena yang tidak diduga. Seringkali prototype fisik tidak relevan pada produk akhir dan muncul pengganggu selama pengujian prototype fisik, namun dari beberapa hal yang ditemukan secara kebetulan juga tampak pada produk akhir. Pada kasus ini, prototype fisik dapat dimanfaatkan sebagai alat untuk mendeteksi fenomena yang mengganggu dan tidak dapat diduga yang mungkin timbul pada produk akhir. Sebaliknya, pada rototype analitik tidak pernah dapat mengungkapkan fenomena yang bukan merupakan bagian model analitik pokok dari prototype. Untuk alasan ini setidaknya satu prototype fisik hampir selalu dibuat dalam usaha pengembangan produk.

Sebuah prototype dapat mengurangi resiko iterasi yang merugikan. Keuntungan yang dapat diperkirakan dari prototype dalam mengurangi resiko harus ditimbang dengan waktu dan uang yang dibutuhkan untuk membuat dan mengevaluasi prototype. Produk-produk dengan resiko tinggi atau yang tidak pasti, produk dengan biaya kegagalan tinggi, teknologi baru, atau produk yang bersifat revolusioner, akan diuntungkan dengan adanya prototype. Sebaliknya, produk dengan biaya kegagalan rendah dan dengan teknologi yang sudah ada hanya memperoleh keuntungan pengurangan resiko yang kecil dari pembuatan prototype ini.

2.4 GAYA

Eksperimen pada tangan prosthetic memerlukan konsep dasar mengenai gaya. Gaya (force) dinyatakan dalam percepatan yang dialami oleh suatu benda standar bila diletakkan dalam lingkungan tertentu yang sesuai (Physics, 1999). Gaya dapat menyebabkan suatu benda bergerak dengan arah dan percepatan tertentu. Hukum Newton berhubungan erat dengan adanya gaya pada suatu benda.

a. Hukum Newton pertama, Hukum Newton pertama muncul sebagai hasil jawaban pemikiran Galileo mengenai masalah gerak dan penyebabnya. Bunyi dari pernyataan hukum Newton pertama adalah “setiap benda akan tetap berada dalam keadaan diam atau bergerak lurus beraturan kecuali jika ia dipaksa untuk mengubah keadaan itu oleh gaya-gaya yang berpengaruh padanya ”. Pada dasarnya

commit to user

II-11

hukum Newton pertama ini memberikan pernyataan tentang kerangka acuan pada suatu benda.

b. Hukum Newton kedua, Hukum Newton kedua berhubungan dengan gaya dan percepatan suatu benda. Suatu gaya total yang bekerja pada sebuah benda dapat membuat kelajuan benda tersebut bertambah, atau jika gaya total berlawanan arah dengan gerak, maka gaya itu akan mengurangi kelajuan. Bunyi dari pernyataan hukum Newton yang kedua adalah “percepatan sebuah benda berbanding lurus dengan gaya total yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya. Arah percepatan searah dengan gaya total yang diberikan ”. Pernyataan tersebut dapat disimbolkan sebagai:

……………………………………………persamaan 2.1 dimana a menyatakan percepatan, m untuk massa dan ΣF untuk gaya total. F

menyatakan gaya, sehingga ΣF bermakna jumlah vektor dari semua gaya yang bekerja pada benda.

c. Hukum Newton ketiga, Pernyataan hukum Newton ketiga dikembangkan dari hukum Newton kedua, yaitu berdasarkan pengamatan bahwa suatu gaya yang diterapkan pada setiap benda adalah gaya yang diberikan oleh benda lain. Bunyi dari pernyataan hukum Newton yang ketiga adalah “kapanpun sebuah benda melakukan gaya pada benda kedua, benda yang kedua melakukan sebuah gaya yang sama dan berlawanan pada yang pertama ”. Hukum ini kadang-kadang berbunyi sebagai “terhadap setiap aksi ada suatu reaksi yang sama dan berlawanan ”. Hal tersebut berlaku secara sempurna, tapi untuk menghindari kesalahan akan sangat penting untuk mengingat bahwa gaya aksi dan gaya reaksi bekerja pada benda yang berbeda.

2.5 DESAIN EKSPERIMEN

Desain eksperimen merupakan langkah-langkah lengkap yang perlu diambil jauh sebelum eksperimen dilakukan agar supaya data yang semestinya diperlukan

commit to user

II-12

dapat diperoleh sehingga akan membawa kepada analisis objektif dan kesimpulan yang berlaku untuk persoalan yang sedang dibahas. (Sudjana, 1995).

Beberapa istilah atau pengertian yang perlu diketahui dalam desain eksperimen (Sudjana, 1985 ; Montgomery, 1997):

a. Experimental unit (unit eksperimen) Objek eksperimen dimana nilai-nilai variabel respon diukur.

b. Variabel respon (effect) Disebut juga dependent variable atau ukuran performansi, yaitu output yang ingin diukur dalam eksperimen.

c. Faktor Disebut juga independent variable atau variabel bebas, yaitu input yang nilainya akan diubah-ubah dalam eksperimen.

d. Level (taraf) Merupakan nilai-nilai atau klasifikasi-klasifikasi dari sebuah faktor. Taraf (levels) faktor dinyatakan dengan bilangan 1, 2, 3 dan seterusnya. Misalkan dalam sebuah penelitian terdapat faktor-faktor :

a = jenis kelamin

b = cara mengajar Selanjutnya taraf untuk faktor a adalah 1 menyatakan laki-laki, 2 menyatakan perempuan (a 1 ,a 2 ). Bila cara mengajar ada tiga, maka dituliskan dengan b 1 ,

b 2 , dan b 3 .

e. Treatment (perlakuan) Sekumpulan kondisi eksperimen yang akan digunakan terhadap unit eksperimen dalam ruang lingkup desain yang dipilih. Perlakuan merupakan kombinasi level-level dari seluruh faktor yang ingin diuji dalam eksperimen.

f. Replikasi Pengulangan eksperimen dasar yang bertujuan untuk menghasilkan taksiran yang lebih akurat terhadap efek rata-rata suatu faktor ataupun terhadap kekeliruan eksperimen.

g. Faktor Pembatas/ Blok (Restrictions) Sering disebut juga sebagai variabel kontrol (dalam Statistik Multivariat). Yaitu faktor-faktor yang mungkin ikut mempengaruhi variabel respon tetapi

commit to user

II-13

tidak ingin diuji pengaruhnya oleh eksperimenter karena tidak termasuk ke dalam tujuan studi.

h. Randomisasi Yaitu cara mengacak unit-unit eksperimen untuk dialokasikan pada eksperimen. Metode randomisasi yang dipakai dan cara mengkombinasikan level-level dari fakor yan berbeda menentukan jenis disain eksperimen yang akan terbentuk.

i. Kekeliruan eksperimen Merupakan kegagalan daripada dua unit eksperimen identik yang dikenai perlakuan untuk memberi hasil yang sama.

Langkah-langkah dalam setiap proyek eksperimen secara garis besar terdiri atas tiga tahapan, yaitu planning phase, design phase dan analysis phase. (Hicks, 1993).

1. Planning Phase Tahapan dalam planning phase adalah :

a. Membuat problem statement sejelas-jelasnya.

b. Menentukan variabel bebas (dependent variables), yaitu efek yang ingin diukur, sering disebut sebagai kriteria atau ukuran performansi.

c. Menentukan independent variables.

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

e. Tentukan cara bagaimana level-level dari beberapa faktor akan dikombinasikan (khusus untuk eksperimen dua faktor atau lebih).

2. Design Phase Tahapan dalam design phase adalah :

a. Menentukan jumlah observasi yang diambil.

b. Menentukan urutan eksperimen (urutan pengambilan data).

c. Menentukan metode randomisasi.

d. Menentukan model matematik yang menjelaskan variabel respon.

e. Menentukan hipotesis yang akan diuji.

commit to user

II-14

3. Analysis Phase Tahapan dalam analysis phase adalah :

a. Pengumpulan dan pemrosesan data.

b. Menghitung nilai statistik-statistik uji yang dipakai.

c. Menginterpretasikan hasil eksperimen.

2.5.1 Factorial Experiment

Eksperimen faktorial digunakan bilamana jumlah faktor yang akan diuji lebih dari satu. Eksperimen faktorial adalah eksperimen dimana semua (hampir semua) taraf (levels) sebuah faktor tertentu dikombinasikan dengan semua (hampir semua) taraf (levels) faktor lainnya yang terdapat dalam eksperimen. (Sudjana, 1985).

Di dalam eksperimen faktorial, bisa terjadi hasilnya dipengaruhi oleh lebih dari satu faktor, atau dikatakan terjadi interaksi antar faktor. Secara umum interaksi didefinisikan sebagai ‘perubahan dalam sebuah faktor mengakibatkan perubahan nilai respon, yang berbeda pada tiap taraf untuk faktor lainnya, maka antara kedua faktor itu terdapat interaksi’ (Sudjana, 1985).

Skema umum data sampel untuk desain eksperimen dapat dilihat pada Tabel

2.1 di bawah ini.

commit to user

II-15

Tabel 2.1 Skema umum data sampel eksperimen faktorial menggunakan 3

faktor dan dengan n observasi tiap sel

Faktor C

Faktor B

Faktor A

Y 111n

Y 211n

… Y a 11n

Y 1b11

2b11 Y

Y 3b11

Y 4b11

Y 1b12

Y 2b12

Y 3b12

Y 4b12

Y 1b1n

2b1n Y

Y 3b1n

Y 4b1n

Y 111n

Y 211n

… Y a 11n

Y 1bc1

Y 2bc1

… Y abc 1

Y 1bc2

Y 2bc2

… Y abc 2

Y 1bcn

Y 2bcn

… Y abcn

Total T … 1 T ... 2 T ... 3 T… a Sumber : Sudjana, 1985

Adapun model matematik yang digunakan untuk pengujian data eksperimen yang menggunakan dua faktor dan satu blok adalah sebagai berikut : Y ijkm = m+A i +B j + AB ij +C k + AC ik + BC jk + ABC ijk +e m ( ijk ) ……..2.2 dengan;

Y ijkm : variabel respon

A i : faktor desain tangan prosthetic

B j : faktor arah sumbu gerakan tangan prosthetic

commit to user

II-16

C k : faktor model gerakan dasar tangan manusia AB ij : interaksi faktor A dan faktor B AC ik : interaksi faktor A dan faktor C BC jk : interaksi faktor B dan faktor C ABC ijk : interaksi faktor A, faktor B, dan faktor C

e m ( ijk ) : random error i

: jumlah faktor desain tangan prosthetic (A), i = 1, 2, 3

j : jumlah faktor arah sumbu gerakan tangan prosthetic (B), j = 1, 2 k

: jumlah faktor model gerakan dasar tangan manusia (C), k= 1,2,...,6 m

: jumlah observasi m = 1, 2, 3, 4, 5 Berdasarkan model persamaan (2.1), maka untuk keperluan Anova dihitung

harga-harga (Hicks, 1993) sebagai berikut :

· Jumlah kuadrat total (SS total ):

= - åååå

.........................…………..…. persamaan 2.3

· Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam taraf ke-i faktor A

· Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam taraf ke-j faktor B

· Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam taraf ke-k faktor C

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