PERANCANGAN PROTOTYPE PROSTHETIC JARI …... · 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

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

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

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL i

LEMBAR PENGESAHAN ii

LEMBAR VALIDASI iii

SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS KARYA ILMIAH iv

SURAT PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH v

KATA PENGANTAR vi

ABSTRAK viii

ABSTRACT ix

DAFTAR ISI x

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

6.1 Kesimpulan VI-1

6.2 Saran VI-2

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 4.10 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 4.21 Hasil penjumlahan data hasil pengujian eksperimen 1 IV-43

Tabel 4.22 Anova untuk pengujian eksperimen 1 IV-44










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 4.12 Komponen Prototype 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:

m

Fa å= ……………………………………………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 (a1 , a2). Bila cara mengajar ada tiga, maka dituliskan dengan b1,

b2, dan b3.

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

Jumlah 1 2 … a

1

1

Y1111 Y2111 … Ya111

Y1112 Y2112 … Ya112

… … … …

Y111n Y211n … Ya11n

… …

… … … … … … … …

… …

b

Y1b11 Y2b11 Y3b11 Y4b11

Y1b12 Y2b12 Y3b12 Y4b12

… … … …

Y1b1n Y2b1n Y3b1n Y4b1n

… …

… …

… … … … … … … …

… …

c

1

Y1111 Y2111 … Ya111

Y1112 Y2112 … Ya112

… … … … Y111n Y211n … Ya11n

…

…

… … … …

… … … …

…

…

b

Y1bc1 Y2bc1 … Yabc1

Y1bc2 Y2bc2 … Yabc2

… … … … Y1bcn Y2bcn … Yabcn

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 :

Yijkm = m + Ai + Bj + ABij + Ck+ ACik + BCjk + ABCijk + em(ijk) ……..2.2

dengan;

Yijkm : variabel respon

Ai : faktor desain tangan prosthetic

Bj : faktor arah sumbu gerakan tangan prosthetic


commit to user

II-16

Ck : faktor model gerakan dasar tangan manusia

ABij : interaksi faktor A dan faktor B

ACik : interaksi faktor A dan faktor C

BCjk : interaksi faktor B dan faktor C

ABCijk : interaksi faktor A, faktor B, dan faktor C

em(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 (SStotal) :

nabc

TY

....a

i

b

j

c

k

n

lijkm

22

totalSS -= åååå .........................…………..…. persamaan 2.3

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

(SSA):

å=

-=a

i

.......iA

nabc

T

nbc

T

1

22

SS .........................………................…..…. persamaan 2.4

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

(SSB):

å=

-=b

j

......j.B

nabc

T

nac

T

1

22

SS ......................................……………... persamaan 2.5

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

(SSC) :

å=

-=b

j

......k.C

nabcd

T

nabd

T

1

22

SS .......................................…………...... persamaan 2.6

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

antara faktor A dan faktor B (SSAxB) :


commit to user

II-17

nabc

T

nac

T

nbc

T

n

T ....b

j

..j.a

i

b

j

n

m

a

i

...iij.mBA

22

1 1 1

22

xSS +--= åååå å= = =

…………....persamaan 2.7

· Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam interaksi taraf ke-ik

antara faktor A dan faktor C (SSAxC) :

nabc

T

nab

T

nbc

T

n

T ....c

j

..k.a

i

c

k

n

m

a

i

...iik.mA

22

1 1 1

22

xCSS +--= åååå å= = =

……………..persamaan 2.8

· Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam interaksi taraf ke-jk

antara faktor B dan faktor C (SSBxC) :

nabc

T

nab

T

nac

T

n

T ....c

k

...b

j

c

k

n

m

b

j

...jij.mBxC

22

1 1 1

22

SS +--= åååå å= = =

k ……..……….persamaan 2.9

· Jumlah kuadrat nilai pengamatan yang terdapat dalam interaksi taraf ke-ijk

antara faktor A, faktor B, dan faktor C (SSAxBxC)

ååå ååå= = ==

--=b

j

c

k

n

m

b

j

...ja

i

...iijk.mAxBxC

nac

T

nbc

T

n

T

1 1 1

222

SSa

i 1

nabc

T

nab

T ....c

k

...22

+-å k......................................................…….persamaan 2.10

· Jumlah kuadrat error (SSE) :

SSE = SStotal - SSA - SSB – SSC - SSAB – SSAC – SSBC - SSABC …..persamaan 2.11

Tabel Anova untuk eksperimen faktorial dengan tiga faktor (a, b, dan c),

dengan nilai-nilai perhitungan dalam bentuk diatas adalah sebagaimana tabel 2.3.

Pada kolom terakhir tabel 2.3, untuk menghitung harga F yang digunakan sebagai

alat pengujian statistik, maka perlu diketahui model mana yang diambil. Model

yang dimaksud ditentukan oleh sifat tiap faktor, apakah tetap atau acak. Model

tetap menunjukkan di dalam eksperimen terdapat hanya m buah perlakuan,

sedangkan model acak menunjukkan bahwa dilakukan pengambilan m buah

perlakuan secara acak dari populasi yang ada.


commit to user

II-18

Tabel 2.2 Anova eksperimen faktorial 3 faktor desain acak sempurna

Sumber Variansi

Derajat Bebas (df)

Jumlah Kuadrat

(SS)

Kuadrat Tengah (MS)

F

Faktor A

Faktor B

Faktor C

Interaksi AxB

Interaksi AxC

Interaksi BxC

Interaksi

AxBxC

Error

a –1

b – 1

c –1

(a – 1)(b – 1)

(a – 1)(c – 1)

(b – 1)(c – 1)

(a–1)(b–1)(c–1)

abc(n - 1)

SSA

SSB

SSC

SSAxB

SSAXC

SSBXC

SSAXBXC

SSE

SSA/dfA

SSB/dfB

SSC/dfC

SSAxB/dfAxB

SSAxC/dfAxC

SSBxC/dfBxC

SSAXBXC/dfAxBxC

SSE/dfE

MSA/MSE

MSB/MSE

MSC/MSE

MSAxB/MSE

MSAxC/MSE

MSBxC/MSE

MSAxBxC/MSE

Total abcn SSTotal

2.5.2 Randomize Block Design

Randomize block design yaitu pemisahan himpunan-himpunan satuan

percobaan yang agak homogen dan kemudian secara acak dikenakan perlakuan

pada satuan-satuan tersebut. Randomize block design digunakan untuk

memperkecil galat percobaan, karena satuan-satuan dalam suatu blok mempunyai

sifat-sifat yang lebih bersamaan daripada diblok yang berlainan. (Walpole dan

Myers, 1995).

Skema umum data sampel untuk desain eksperimen dapat dilihat pada Tabel

2.3 di bawah ini.

Tabel 2.3 Susunan k x b untuk randomize blok design

Sumber : Sudjana, 1985


commit to user

II-19

dengan;

ŷi : rataan pengamatan untuk perlakuan ke i

ŷ.j : rataan pengamatan untuk perlakuan ke j

ŷ.. : rataan keseluruhan bk pengamatan

Ti : jumlah pengamatan untuk perlakuan ke i

T..j : jumlah pengamatan dalam blok ke j

T.. : jumlah keseluruhan bk pengamatan

Berdasarkan model, maka untuk keperluan Anova dihitung harga-harga

(Walpole dan Myers, 1995) sebagai berikut :

1) FK (Faktor Koreksi) :

FK = ( ijkl

n

k

b

j

a

i

Yååå=== 111

)2/ (abn) ..................……..…persamaan 2.11

2) Jumlah kuadrat total (SStotal) :

FKKuadrat -= åååa

i

b

j

n

kijkY 2

total Jumlah ……..…. persamaan 2.12

3) Jumlah kuadrat faktor pembebanan (SSA) :

å=

-=a

i

...iA

nb

T

1

2

Jumlah FKKuadrat

............................……... persamaan 2.13

4) Jumlah kuadrat faktor desain prosthetic jari tangan (SSB) :

å=

-=b

j

..j.B

na

T

1

2

Jumlah FKKuadrat

...........................……..... persamaan 2.14

5) Jumlah kuadrat interaksi antara faktor A dan B (SSAxB) :

FKSSbSSaKuadrat ---=ååå= = =

a

i

b

j

n

m

ij.mBA

n

T

1 1 1

2

x Jumlah ......persamaan 2.15

6) Jumlah kuadrat error (SSE) :

JK E = JK total - JK A - JK B – JK AB ........…………..persamaan 2.16


commit to user

II-20

Tabel 2.4 Anova randomize block design

Sumber Variansi

Derajat Bebas (df)

Jumlah Kuadrat (SS)

Kuadrat Tengah (MS) F

Perlakuan

Blok

Galat

k –1

b –1

(k-1)(b-1)

JKA

JKA

JKG

1-=kJKA2

1S

1-=bJKB2

2S

1)-1)(b-(kJKG

=2

S

1

1

SS

1

2

=f

Jumlah Bk-1 JKT

Sumber : Sudjana, 1985

2.5.3 Uji Asumsi

Apabila menggunakan analisis variansi sebagai alat analisa data eksperimen,

maka seharusnya sebelum data diolah, terlebih dahulu dilakukan uji asumsi-

asumsi Anova berupa uji homogenitas variansi, dan independensi, terhadap data

hasil eksperimen.

1. Uji Normalitas

Untuk memeriksa apakah populasi berdistribusi normal atau tidak, dapat

ditempuh uji normalitas dengan menggunakan metode lilliefors (kolmogorov-

smirnov yang dimodifikasi), atau dengan normal probability –plot.

Pemilihan uji lilliefors sebagai alat uji normalitas didasarkan oleh :

a. Uji lilliefors adalah uji kolmogorov-smirnov yang telah dimodifikasi dan

secara khusus berguna untuk melakukan uji normalitas bilamana mean dan

variansi tidak diketahui, tetapi merupakan estimasi dari data (sampel). Uji

kolmogorov-smirnov masih bersifat umum karena berguna untuk

membandingkan fungsi distribusi kumulatif data observasi dari sebuah

variabel dengan sebuah distribusi teoritis, yang mungkin bersifat normal,

seragam, poisson, atau exponential.

b. Uji lilliefors sangat tepat digunakan untuk data kontinu, jumlahnya kurang

dari 50 data, dan data tidak disusun dalam bentuk interval (bentuk frekuensi).

Apabila data tidak bersifat seperti di atas maka uji yang tepat untuk digunakan

adalah khi-kuadrat. (Miller, 1991).


commit to user

II-21

c. Uji lilliefors terdapat di software SPSS yang akan membantu mempermudah

proses pengujian data sekaligus bisa mengecek hasil perhitungan secara

manual.

Langkah-langkah perhitungan uji lilliefors (Wijaya, 2000) sebagai berikut:

a. Urutkan data dari yang terkecil sampai terbesar.

b. Hitung rata-rata ( x ) dan standar deviasi ( s ) data tersebut.

n

x

x

n

ii ÷ø

öçè

æ

=å=1

........................................................................persamaan 2.17

( )

1

2

2

-

-=

åån

n

XX

s ................................................................. persamaan 2.18

c. Transformasikan data tersebut menjadi nilai baku ( z ).

( ) sxxz ii /-= ........................................................................persamaan 2.19

dimana xi = nilai pengamatan ke-i

x = rata-rata

s = standar deviasi

d. Dari nilai baku ( z ), tentukan nilai probabilitasnya P( z ) berdasarkan sebaran

normal baku, sebagai probabilitas pengamatan. Gunakan tabel standar luas

wilayah di bawah kurva normal, atau dengan bantuan Ms. Excel dengan

function NORMSDIST.

e. Tentukan nilai probabilitas harapan kumulatif P(x) dengan rumus sebagai

berikut :

nixP i /)( = ........................................................................ persamaan 2.20

f. Tentukan nilai maksimum dari selisih absolut P( z ) dan P( x ) yaitu

maks | P( z ) - P( x )| , sebagai nilai L hitung.

g. Tentukan nilai maksimum dari selisih absolut P(xi-1) dan P( z ) yaitu

maks | P(xi-1) - P( z ) |

Tahap berikutnya adalah menganalisis apakah data observasi dalam

beberapa kali replikasi berdistribusi normal. Hipotesis yang diajukan adalah :

H0 : data observasi berasal dari populasi yang berdistribusi normal

H1 : data observasi berasal dari populasi yang tidak berdistribusi normal


commit to user

II-22

Taraf nyata yang dipilih a = 0.05, dengan wilayah kritik Lhitung > La(k-1) .

Apabila nilai Lhitung < Ltabel , maka terima H0 dan simpulkan bahwa data

observasi berasal dari populasi yang berdistribusi normal.

2. Uji homogenitas

Uji homogenitas bertujuan menguji apakah variansi error dari tiap level atau

perlakuan bernilai sama. Alat uji yang sering dipakai adalah uji bartlett. Namun

uji bartlett dapat dilakukan setelah uji normalitas terlampaui. Untuk menghindari

adanya kesulitan dalam urutan proses pengolahan, maka alat uji yang dipilih

adalah uji levene test. Uji levene dilakukan dengan menggunakan analisis ragam

terhadap selisih absolut dari setiap nilai pengamatan dalam sampel dengan rata-

rata sampel yang bersangkutan.

Prosedur uji homogenitas levene (Wijaya, 2000) sebagai berikut :

a. Kelompokkan data berdasarkan faktor yang akan diuji.

b. Hitung selisih absolut nilai pengamatan terhadap rata-ratanya pada tiap level.

c. Hitung nilai-nilai berikut ini :

· Faktor Koreksi (FK) = ( ) nxi2å ....................................... persamaan 2.21

Dimana xi = data hasil pengamatan

i = 1, 2, . . ., n (n banyaknya data)

· JK-Faktor = FKkxi -÷÷ø

öççè

æ÷øöç

èæå 2

...........................................persamaan 2.22

Dimana k = banyaknya data pada tiap level

· JK-Total (JKT) = ( ) FKyi -å 2 ........................................... persamaan 2.23

Dimana yi = selisih absolut data hasil pengamatan dengan rata-ratanya

untuk tiap level

· JK-Error (JKE) = JKT – JK(Faktor) ................................ persamaan 2.24

Nilai-nilai hasil perhitungan di atas dapat dirangkum dalam sebuah daftar

analisis ragam sebagaimana tabel 2.5 di bawah ini.


commit to user

II-23

Tabel 2.5 Skema umum daftar analisis ragam uji homogenitas

Sumber Keragaman Db JK KT F

Faktor f JK(Faktor) JK(Faktor) / db )()(

errorKTfaktorKT

Error n-1-f JKE JKE / db

Total n-1 JKT Sumber : Sudjana, 1985

d. Hipotesis yang diajukan adalah :

H0 : 26

25

24

23

22

21 ssssss =====

H1 : Ragam seluruh level faktor tidak semuanya sama

e. Taraf nyata yang dipilih adalah α = 0.01

f. Wilayah kritik : F > F α (v1 ; v2) atau F > F0.01 (5 ; 168)

3. Uji independensi

Salah satu upaya mencapai sifat independen adalah dengan melakukan

pengacakan terhadap observasi. Namun demikian, jika masalah acak ini diragukan

maka dapat dilakukan pengujian dengan cara memplot residual versus urutan

pengambilan observasinya. Hasil plot tersebut akan memperlihatkan ada tidaknya

pola tertentu. Jika ada pola tertentu, berarti ada korelasi antar residual atau error

tidak independen. Apabila hal tersebut terjadi, berarti pengacakan urutan

eksperimen tidak benar (eksperimen tidak terurut secara acak).

2.6 PENELITIAN SEBELUMNYA

Penelitian mengenai pengembangan prosthetic tangan didukung oleh

beberapa penelitian sebelumnya, baik yang dicapai oleh peneliti dalam negeri

maupun penelitian yang dicapai dari luar negeri untuk penelitian dengan kajian

yang sama. Penelitian yang dilakukan ini lebih mengutamakan pada bagaimana

prosthetic tangan kosmetik dapat memenuhi syarat fungsional secara baik dalam

melakukan aktivitas enam model gerakan tangan.

Penelitian desain prosthetic jari tangan (sistem cable) dilakukan Dechev,

et all, (1999). Hasil desain prosthetic jari tangan dapat dilihat pada gambar 2.9

dibawah ini.


commit to user

II-24

Gambar 2.9 Desain prosthetic jari tangan dengan sistem cable Sumber: Dechev, et all, (1999)

Prosthetic jari tangan terdiri dari tiga link, yaitu phalanx proximal, medial

phalanx, dan distal phalanx. Setiap link juga memiliki joint yang digunakan

sebagai komponen penghubung antara komponen phalanx proximalis dan

komponen medial phalanx serta komponen medial phalanx dengan komponen

distal phalanx. Untuk sistem penggerak pada desain ini menggunakan sistem

kabel yang dipasang pada setiap link dengan ketentuan sambungan pada phalanx

proximal dihubungkan dengan distal phalanx, kemudian medial phalanx

dihubungkan dengan phalanx base. Dimensi untuk prosthetic jari tangan didesain

menggunakan bank data antropometri jari tangan manusia. Sistem penggerak

menggunakan kabel menghubungkan komponen link yang berperan sebagai ruas-

ruas jari pada tangan, dengan menautkan tali kabel pada poros penyangga yang

terdapat pada setiap ruas jari yang seluruh rangkaian kabelnya terpusat pada tuas

penarik, sehingga pada saat terjadi penarikan kabel pada ujung tuas penarik, maka

kabel yang menghubungkan antara komponen tuas penarik dengan jari akan

menegang dan jari akan membuka atau menutup.

Tabel 2.6 menerangkan mengenai fitur desain prosthetic jari tangan sistem

cable hasil penelitian Dechev, et all, (1999).


commit to user

II-25

Tabel 2.6 Fitur desain prosthetic jari tangan sistem cable hasil penelitian Dechev, et all, (1999)

FITUR DESAIN KETERANGANTerdiri dari 3 Phalanx : Proximal Phalanx, Medial Phalanx, dan Distal PhalanxTerdapat komponen joint sebagai penghubung antar PhalanxMenggunakan pipa silinder aluminium sebagai tempat sistem cablePenambahan komponen base sebagai pengganti fungsi telapak tanganMenggunakan tali atau cable untuk sistem penggeraknyaMenerapkan pola 1 jalur lintasan cable untuk gerakan flexiKomponen Phalanx menggunakan material bahan aluminiumKomponen joint menggunakan material bahan aluminiumKomponen pipa silinder menggunakan material bahan aluminiumKomponen base menggunakan material bahan aluminiumSistem penggerak menggunakan material bahan berupa tali nylon

Atribut Desain Dapat melakukan gerakan flexi

Material Bahan

Desain Link

Sistem Penggerak

Kelebihan dari sistem ini adalah, dapat menghasilkan gerakan link yang

maksimal pada saat melakukan gerakan pemegangan, hal ini disebabkan karena

kabel yang digunakan bersifat fleksible sehingga tidak ada pembatasan gerak yang

kaku terhadap link. Keterbatasan sistem ini terdapat pada komponen jari yang

tidak stabil dalam menahan kekuatan untuk melakukan gerakan pemegangan, hal

ini dipengaruhi oleh kelenturan kabel yang digunakan, sehingga saat kabel mulai

mengendur, maka regangan pada tali akan menurun.

Penelitian desain prosthetic jari tangan (sistem bar) dilakukan Dechev, et

all, (1999). Hasil desain prosthetic jari tangan dapat dilihat pada gambar 2.10

dibawah ini.

Gambar 2.10 Desain prosthetic jari tangan dengan sistem bar Sumber: Dechev, et all, (1999)

Prosthetic jari tangan terdiri dari enam link, yaitu untuk link 1, 2, dan 3

adalah phalanx proximal, medial phalanx, dan distal phalanx, sedangkan untuk

link 4, 5, dan 6 adalah link yang menghubungkan link pertama hingga ketiga


commit to user

II-26

sebagai sistem penggerak. Setiap link juga memiliki revolute joint yang

digunakan sebagai komponen penghubung antar link. Dimensi untuk prosthetic

jari tangan didesain menggunakan bank data antropometri jari tangan manusia.

Tabel 2.7 menerangkan mengenai fitur desain prosthetic jari tangan sistem bar

hasil penelitian Dechev, et al, 1999.

Tabel 2.7 Fitur desain prosthetic jari tangan sistem cable hasil penelitian Dechev, et al, 1999

FITUR DESAIN KETERANGANTerdiri dari 6 rigid link saling terhubung hingga membentuk suatu rangkaianTerdapat komponen joint sebagai penghubung antar rigid link

Sistem PenggerakMemanfaatkan rangkaian rigid link untuk mendapatkan gerakan menarik atau mendorongKomponen rigid link menggunakan material bahan aluminiumKomponen joint menggunakan material bahan aluminium

Atribut Desain Dapat melakukan gerakan flexi dan extensi

Material Bahan

Desain Link

Desain ini banyak digunakan karena dirasa lebih menyerupai desain

tangan manusia normal, yaitu dengan tiga phalanx utama seperti phalanx

proximal, phalanx medial, serta phalanx distal yang mekanismenya sama seperti

ruas-ruas jari tangan pada umunya. Selain itu, dengan sifat kekakuan yang

dimiliki oleh bar tersebut, gerakan yang terjadi cenderung lebih stabil. Namun

desain ini memiliki keterbatasan, dimana pergerakan link yang kaku

mengakibatkan tidak sempurnanya gerakan pemegangan. Selain itu, dari sudut

pandang kosmetik, desain ini kurang mampu mencerminkan bentuk tangan

manusia normal.

Pada tahun 2007, Saliba dan Axiax dari University of Malta, melakukan

penelitian tentang desain prosthetic jari tangan dengan menggunakan mekanisme

sistem penggerak cross cable. Sistem penggerak cross cable terdiri dari dua jalur

cable yang terpasang bersilangan, sistem tersebut berfungsi untuk mendapatkan

gerakan flexi dan extensi secara bergantian pada desain prosthetic jari tangan.


commit to user

II-27

Gambar 2.11 Desain prosthetic jari tangan sistem cross cable Sumber : Saliba dan Axiax, 2007

Gambar 2.11 menunjukan desain prosthetic jari tangan cross cable bekerja

dengan kondisi prosthetic jari tangan dalam keadaan terbuka. Jalur lintasan cable

dirancang bersilangan sehingga membentuk 2 jalur agar menghasilkan gerakan

fleksi dan ekstensi. Sistem penarikan yang diterapkan pada prosthetic jari tangan

menggunakan mekanisme sistem kabel yang menghubungkan antar link pada

prosthetic jari tangan, sehingga pada saat terjadi penarikan pada ruas pangkal jari

dengan besar gaya tertentu, maka kabel pada setiap link akan menegang dan

menarik link atau ruas jari yang lain. Hasil penelitian yang dilakukan oleh Saliba

dan Axiax, 2007 mengenai desain prosthetic jari tangan cross cable ini dapat

mengatasi permasalahn yang ada pada desain prosthetic jari tangan sistem cable

hasil penelitian Dechev, et, al pada tahun 1999 yaitu, hanya mampu melakukan

gerak untuk gearakan flexi saja, sehingga penggunaan sistem penggerak cross

cable dapat dijadikan sebagai usulan pengembangan atribut perancangan

prosthetic jari tangan.

Galih Eka Sanjaya di Laboratorium Perencanaan dan Perancangan Produk

Jurusan Teknik Industri Universitas Sebelas Maret Surakarta pada tahun 2010

melakukan eksperimen komparasi prosthetic tangan berdasarkan pengaruh desain

metacarpal dan phalanx phalangeal terhadap tiga desain prosthetic tangan,

diperoleh kesimpulan bahwa Rata-rata gaya tarik dinamis yang dibutuhkan tangan

prosthetic sistem external stressing cable adalah 33,959 Newton. Sedangkan rata-

rata gaya tarik dinamis pada tangan prosthetic sistem internal stressing cable


commit to user

II-28

tanpa puli adalah 35,498 Newton, dan rata-rata gaya tarik dinamis pada tangan

prosthetic sistem internal stressing cable dengan puli adalah 24,226 Newton.

Rata-rata gaya tarik statis yang dibutuhkan tangan prosthetic sistem external

stressing cable adalah 8,23 Newton. Sedangkan rata-rata gaya tarik statis pada

tangan prosthetic sistem internal stressing cable tanpa puli adalah 12,62 Newton,

dan rata-rata gaya tarik statis pada tangan prosthetic sistem internal stressing

cable dengan puli adalah 11,32 Newton. Rata-rata nilai efisiensi gaya tarik statis

dari tangan prosthetic sistem external stressing cable adalah 0,28%. Sedangkan

rata-rata nilai efisiensi gaya tarik statis pada tangan prosthetic sistem internal

stressing cable tanpa puli adalah 0,18%, dan rata-rata nilai efisiensi gaya tarik

statis pada tangan prosthetic sistem internal stressing cable dengan puli adalah

0,20%. Berdasarkan hasil eksperimen, dapat diketahui bahwa perbedaan desain

tangan prosthetic (baik desain metacarpal dan phalanx phalangeal) memberikan

pengaruh yang signifikan terhadap besarnya gaya tarik dinamis. Dengan

mempertimbangkan besarnya rata-rata nilai gaya tarik dinamis dan gaya tarik

statis yang dihasilkan pada masing-masing tangan prosthetic, maka desain tangan

prosthetic yang dapat dijadikan rekomendasi dalam pengembangan desain tangan

prosthetic selanjutnya adalah desain tangan prosthetic sistem internal stressing

cable dengan puli.


commit to user

III-1

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Metode penelitian menggambarkan langkah-langkah penelitian yang

dilakukan dalam pemecahan masalah. Adapun langkah-langkah penyelesaian

masalah adalah seperti dalam gambar 3.1.

Gambar 3.1 Metodologi penelitian

Identifikasi Awal

Pengumpulan dan Pengolahan Data


commit to user

III-2

Gambar 3.1 Metodologi penelitian (lanjutan)

Analisis dan Kesimpulan

Pengumpulan dan Pengolahan Data


commit to user

III-3

3.1 IDENTIFIKASI MASALAH

Tahap Identifikasi, diawali dengan penentuan latar belakang masalah dan

perumusan masalah, tujuan dan manfaat penelitian, serta studi pustaka mengenai

prosthetic jari tangan, adapun uraian lebih jelasnya, sebagai berikut:

1. Latar belakang,

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 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).

Dechev, et al (1999), melakukan penelitian mengenai desain prosthetic jari

tangan manusia dengan menggunakan mekanisme sistem penggerak cable dan

cross bar. Pada desain prosthetic jari tangan manusia dengan menggunakan

mekanisme sistem penggerak cable, komponen cable dirangkaikan pada desain

prosthetic jari tangan tepatnya pada ujung komponen distal phalanx, kemudian

komponen cable dihubungkan pada komponen palm. Beberapa kekurangan

yang ada pada desain ini adalah belum memiliki sistem tarik untuk gerakan

extensi atau gerak jari membuka dan hanya memiliki sistem tarik untuk

gerakan flexi atau gerak jari menutup. Pada penelitian selanjutnya yang

dilakukan oleh Dechev, et al (1999), desain prosthetic jari tangan

menggunakan 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. 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


commit to user

III-4

struktur jari tangan manusia yang terdiri dari tiga segmen ruas jari yaitu

proximal phalanx, medial phalanx, serta distal phalanx. Kemudian pada tahun

2007, Saliba dan Axiax dari University of Malta, melakukan penelitian tentang

desain prosthetic jari tangan dengan menggunakan mekanisme sistem

penggerak cross cable. Sistem penggerak cross cable terdiri dari dua jalur

cable yang terpasang bersilangan, sistem tersebut berfungsi untuk

mendapatkan gerakan flexi dan extensi secara bergantian pada desain prosthetic

jari tangan. Jalur lintasan cable dirancang bersilangan sehingga membentuk 2

jalur agar menghasilkan gerakan fleksi dan ekstensi. Sistem penarikan yang

diterapkan pada prosthetic jari tangan menggunakan mekanisme sistem kabel

yang menghubungkan antar link pada prosthetic jari tangan, sehingga pada saat

terjadi penarikan pada ruas pangkal jari dengan besar gaya tertentu, maka kabel

pada setiap link akan menegang dan menarik link atau ruas jari yang lain. Hasil

penelitian yang dilakukan oleh Saliba dan Axiax, 2007 mengenai desain

prosthetic jari tangan cross cable ini dapat mengatasi permasalahn yang ada

pada desain prosthetic jari tangan sistem cable hasil penelitian Dechev, et, al

pada tahun 1999 yaitu, hanya mampu melakukan gerak untuk gearakan flexi

saja, sehingga penggunaan sistem penggerak cross cable dapat dijadikan

sebagai usulan pengembangan atribut perancangan prosthetic jari tangan.

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

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.

2. Perumusan masalah,

Berdasarkan latar belakang masalah di atas, maka permasalahan dalam

penelitian ini adalah “bagaimana merancang prototype prosthetic jari tangan


commit to user

III-5

manusia yang mengadopsi struktur jari tangan manusia dengan

mengaplikasikan mekanisme cross bar dan cross cable sebagai sistem

penggeraknya, kemudian melakukan perbandingan 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”.

3. Tujuan penelitian,

Membuat dua prototype rancangan prosthetic jari tangan manusia yang

masing-masing mengaplikasikan mekanisme sistem penggerak cross cable dan

sistem cross bar . Selain itu juga untuk 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.

4. Manfaat penelitian,

Penelitian ini diharapkan dapat melengkapi penelitian yang telah dilakukan

sebelumnya serta memberikan arahan rekomendasi pengembangan penelitian

tentang prosthetic tangan selanjutnya.

3.2 PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

Pengumpulan data dapat diperoleh dari sumber studi pustaka dan studi

lapangan.

1. Studi pustaka,

Studi pustaka dilakukan dengan tujuan untuk mendapatkan gambaran

mengenai teori-teori dan konsep-konsep yang digunakan dalam

menyelesaikan permasalahan yang diteliti dan untuk mendapatkan dasar-

dasar referensi yang kuat dalam menerapkan suatu metode yang digunakan.

Studi literatur dilakukan dengan mengeksplorasi buku-buku, jurnal,

penelitian-penelitian dan sumber-sumber lain yang terkait dengan desain

eksperimen, dan prosthetic jari tangan.


commit to user

III-6

2. Observasi Lapangan

Observasi Lapangan dilakukan di Laboratorium Perencanaan dan Perancangan

Produk Teknik Industri UNS. Metode pengumpulan data yang digunakan

berupa studi lapangan, yaitu dengan melakukan pengamatan langsung terhadap

objek yang diteliti untuk memperoleh data yang dibutuhkan.

3. Identifikasi Kebutuhan Perancangan Pengembangan Prosthetic Jari Tangan

Identifikasi permasalahan pada pengembangan desain prosthetic jari tangan

dilakukan dengan metode study literatur dari penelitian yang telah dilakukan

sebelumnya. Dari hasil identifikasi tersebut, dapat diketahui beberapa faktor

yang mempengaruhi pengembang desain prosthetic jari tangan.

Dari penjabaran faktor-faktor tersebut, maka diperoleh data mengenai deskripsi

permasalahan yang memunculkan atribut berupa kebutuhan perancangan link,

kebutuhan perancangan base yang digunakan dalam pengembangan desain

prosthetic jari tangan, serta dimensi yang dipakai dalam pengembangan desain

prosthetic jari tangan. Data-data tersebut kemudian digunakan sebagai acuan

dalam pembuatan protoype prosthetic jari tangan.

4. Perancangan Mekanisme Sistem Penggerak

Beberapa faktor yang harus diperhatikan dalam perancangan mekanisme sistem

penggerak diantaranya bentuk dan ukuran sistem penggerak disesuaikan

dengan desain prosthetic jari tangan, serta penempatan sistem penggerak

terdapat didalam desain.

Dari penjabaran faktor-faktor tersebut, maka diperoleh data mengenai deskripsi

permasalahan yang memunculkan atribut berupa pemilihan bahan yang

digunakan, dimensi, bentuk sistem penggerak, serta penempatan sistem

penggerak didalam desain prosthetic jari tangan.

5. Pembuatan Prototype Prosthetic Jari Tangan

Pada tahap ini, pengumpulan data hasil identifikasi tersebut diaplikasikan

dalam desain prototype prosthetic jari tangan. Proses manufaktur yang terjadi

dalam pembuatan prototype prosthetic jari tangan, sebagai berikut:

a. Proses grinding,

Proses grinding merupakan proses pemesinan untuk membentuk benda

kerja sesuai dengan bentuk yang diinginkan dengan bantuan dari alat


commit to user

III-7

gerinda yang berputar dan memiliki permukaan yang. Proses grinding

dilakukan pada komponen-komponen penyusun prototype prosthetic jari

tangan yang terbuat dari bahan PVC serta logam.

b. Proses drilling,

Proses drilling atau pengeboran merupakan proses pemesinan untuk

membuat lubang pada objek dengan menekan pahat drill yang berputar.

Proses drilling dalam pembuatan prototype prosthetic jari tangan sistem

kabel dilakukan untuk membuat lubang pada komponen sebagai tempat

joint dan porors penyangga. Proses ini dilakukan pada komponen yang

terbuat dari bahan PVC. Besarnya diameter yang harus dibentuk,

disesuaikan dengan besarnya komponen dan poros yang digunakan.

c. Proses assembling,

Proses assembling merupakan proses terakhir dalam tahap pembuatan

prototype prosthetic jari tangan. Dalam proses ini, komponen dirakit

menjadi satu bagian sehingga prototype prosthetic jari tangan mampu

melakukan fungsi pergerakan jari tangan manusia.

6. Pengukuran Kecepatan Respon dan Besar Gaya Tarik Dinamis Prototype

Prosthetic Jari Tangan

Pada proses ini dilakukan dalam beberapa tahapan, diantaranya :

a. Setting alat bantu pengukuran.

Tahap ini diawali dengan persiapan alat bantu pengukuran berupa meja

penyangga yang dilengkapi sistem katrol yang didesain khusus untuk

eksperimen pengukuran prototype prosthetic jari tangan. Meja penyangga

yang dilengkapi dengan sistem katrol yang didesain dengan perlakuan

untuk 2 jenis eksperimen, 2 sistem katrol tersebut yaitu :

1) Sistem katrol tanpa sistem puli dengan 3 pembebanan yang masing-

masing sebesar 500 gram, 550 gram, dan 600 gram. Alternatif desain

sistem katrol tersebut diterapkan terhadap kedua desain prototype

prosthetic jari tangan dengan tahap replikasi masing-masing sebanyak 3

kali.

2) Sistem katrol menggunakan sistem puli dengan 2 pembebanan yang

masing-masing sebesar 79,74 gram dan 84,56 gram. Alternatif desain


commit to user

III-8

sistem katrol tersebut diterapkan terhadap kedua desain prototype

prosthetic jari tangan dengan tahap replikasi masing-masing sebanyak 3

kali.

Penerapan 2 sistem katrol tersebut dilakukan karena pada penelitian ini

dilakukan 2 eksperimen yang berbeda, sehingga dibutuhkan alat bantu

berupa meja penyangga dengan sistem katrol yang khusus pada masing-

masing eksperimen. Tujuan dari dilakukannya 2 eksperimen yaitu untuk

mengetahui apakah variansi dari faktor pembebanan dan faktor desain

dapat mempengaruhi besar gaya tarik dinamis yang dihasikan secara

signifikan.

b. Pengkondisian penyetaraan objek pengukuran berupa prototype prosthetic

jari tangan

Pengkondisian penyetaraan sebelum dilakukan pengujian. Hal ini

dilakukan agar kedua prototype prosthetic jari tangan mendapat perlakuan

yang sama saat dilakukan pengukuran. Tahap penyetaraan dilakukan

terhadap alat bantu pengukuran berupa media meja penyangga yang

dilengkapi dengan sistem katrol untuk pengujian, dimana desain prototype

prosthetic jari tangan dipasangkan sedemikian rupa pada sistem katrol

yang telah dilengkapi oleh tali penarik dan bandul pendulum yang

beratnya sudah ditentukan yang kemudian digunakan sebagai beban untuk

menarik prototype prosthetic jari.

c. Pengukuran kecepatan respon prototype prosthetic jari tangan sistem

penggerak cross cable dan cross bar

Pada tahap ini kedua prototype prosthetic jari tangan secara bergantian

dipasangkan pada sistem katrol kemudian dilakukan eksperimen dengan

beberapa perlakuan yang telah ditentukan untuk menghasilkan data

eksperimen berupa kecepatan respon gerakan yang dialami kedua

prototype prosthetic jari tangan.

d. Perhitungan besar gaya tarik dinamis pada prototype prosthetic jari tangan

Data hasil pengukuran kecepatan respon kemudian digunakan untuk

perhitungan besar gaya tarik dinamis pada prototype prosthetic jari tangan.

Besar gaya tarik dinamis dipengaruhi waktu respon pada prosthetic jari


commit to user

III-9

tangan dalam melakukan gerakan. Dalam tahap pengukuran kecepatan

respon, didapatkan data mengenai waktu respon, data tersebut digunakan

untuk perhitungan gaya tarik dinamis dari prototype prosthetic jari tangan

saat melakukan gerakan.

Pada tahap pengukuran, digunakan peralatan yang dapat mendukung

pengumpulan data untuk mendapatkan hasil yang maksimal dan akurat. Alat-

alat yang diperlukan dalam penelitian, sebagai berikut:

a. Unit penelitian, adalah dua unit prototype prosthetic jari tangan yang

memiliki perbedaan mekanisme sistem gerak (sistem cable dan sistem

bar).

b. Jangka sorong, digunakan untuk mengukur dimensi tiap komponen

prototype prosthetic jari tangan.

c. Penggaris, digunakan untuk mengukur dimensi tiap komponen prototype


d. Meja penyangga yang dilengkapi sistem katrol, digunakan untuk

melakukan pengujian mekanik terhadap prototype prosthetic jari tangan.

e. Kamera digital, digunakan untuk merekam secara visual dan sebagai

pemantauan terhadap waktu respon pergerakan prototype prosthetic jari

tangan.

7. Uji Komparasi Desain Prosthetic Jari Tangan

Uji komparasi dilakukan untuk membandingkan kedua desain prosthetic jari

tangan dengan pengujian statistik. Hasil dari perhitungan statistik tersebut

digunakan dalam pemilihan desain prosthetic jari tangan. Pada penelitian ini,

digunakan Teknik desain eksperimen dengan 2 model berbeda, yaitu: Teknik

Randomize Block Design yang kemudian dilanjutkan dengan menggunakan

teknik desain Factorial Eksperiment. Teknik desain Factorial Eksperimen

digunakan untuk meneliti pengaruh faktor terhadap suatu respon. Faktor yang

dimaksudkan dalam penelitian ini adalah faktor pembebanan dan faktor desain,

sedangkan respon yang dimaksudkan dalam penelitian ini adalah besar gaya

tarik dinamis prototype prosthetic jari tangan. Selain itu teknik desain

Factorial Eksperimen digunakan untuk menentukan apakah terdapat interaksi

yang berarti antar kedua faktor tersebut. Teknik Randomize Block Design


commit to user

III-10

digunakan karena eksperimen ini terdiri dari dua faktor, yaitu faktor

pembebanan dan faktor desain prothestic tangan, dimana faktor pembebanan

dijadikan pembatas atau block, selain itu Randomize Block Design digunakan

untuk memperkecil galat percobaan, karena satuan-satuan dalam suatu blok

mempunyai sifat-sifat yang lebih bersamaan daripada diblok yang berlainan.

Eksperimen dilakukan untuk pengujian terhadap gaya tarik dinamis prosthetic

jari tangan yang digunakan untuk melakukan gerakan flexi.

8. Analisis Uji Variansi

Pada tahap ini dilakukan analisis hasil perhitungan dan pengujian statistik dari

data hasil eksperimen. Tahap ini digunakan sebagai bahan masukan dalam

pemilihan desain prosthetic jari tangan dengan mempertimbangkan beberapa

hal, diantaranya:

a. Besar gaya tarik dinamis pengoperasian prosthetic jari tangan. Desain

tangan prosthetic yang dipilih adalah desain yang memiliki besar gaya

tarik dinamis pengoperasian yang optimum.

b. Proses manufaktur pembuatan prototype prosthetic jari tangan

3.3 ANALISIS DAN KESIMPULAN

Pada tahap ini dilakukan analisis dan interpretasi hasil penelitian untuk

memberikan gambaran secara menyeluruh dari hasil yang telah diperoleh pada

tahap pengumpulan dan pengolahan data sebagai bahan pertimbangan dalam

rekomendasi desain prosthetic jari tangan.

3.4 KESIMPULAN DAN SARAN

Tahap ini merupakan bagian akhir dari penelitian yang membahas

kesimpulan dari hasil yang diperoleh serta usulan atau rekomendasi untuk

implementasi lebih lanjut dan bagi penelitian selanjutnya.


commit to user

IV-1

BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

Pada bab ini akan diuraikan proses pengumpulan dan pengolahan data.

Deskripsi permasalahan secara detail dalam perancangan prosthetic jari tangan

meliputi perancangan link, perancangan base, dan perancangan mekanisme sistem

gerak. Kemudian tahap penentuan fitur dan konsep perancangan meliputi

kebutuhan perancangan berdasarkan kriteria dasar perancangan prosthetic jari

tangan. Tahap selanjutnya pembuatan prototype serta dilakukan pengujian untuk

mendapatkan data untuk dilakukan pengolahan data dengan menghasilkan

rekomendasi rancangan terbaik.

4.1 PENGUMPULAN DATA

Data yang dikumpulkan dalam penelitian meliputi deskripsi masalah

prosthetic jari tangan, identifikasi masalah prosthetic jari tangan, pengumpulan

data kualitatif dan data kuantitatif. Penjelasan mengenai tahapan-tahapan dalam

pengumpulan dan pengolahan data secara lengkap, dijelaskan pada subbab

berikut.

4.1.1 Deskripsi Masalah Prosthestic Jari Tangan

Prosthetic difungsikan sebagai pengganti bagian tubuh yang hilang akibat

amputasi ataupun cacat bawaan sejak lahir. Sesuai dengan fungsinya sebagai

pengganti bagian tubuh yang hilang, maka prosthetic tangan dirancang dengan

mengadopsi bentuk serta sistem kerja yang ada pada tangan manusia. Struktur

tangan manusia pada umumnya terdiri dua bagian utama, yaitu bagian telapak

tangan dan jari tangan. Bagian jari tangan manusia tersusun dari 3 ruas tulang dan

sendi yang biasa disebut rus jari tangan manusia. Berikut adalah gambar struktur

tangan manusia dan gambar struktur prosthetic tangan manusia.


commit to user

IV-2

(a) (b)

Gambar 4.1 (a) Struktur tangan manusia dan (b) struktur prosthetic tangan Sumber : (a) Saliba dan Axiak, 2007 (b) Stellin, et all, 2007

Sejak awal diciptakan, prosthetic tangan terus mengalami perkembangan,

baik dalam hal bentuk maupun fungsinya. Bagi para penyandang cacat tangan,

prosthetic tangan memiliki dua fungsi, yaitu sebagai kosmetik dan sebagai alat

fungsional. 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). Enam model gerakan

tersebut sangat dipengaruhi oleh desain prosthetic jari tangan dan mekanisme

sistem penggeraknya. Terdapat dua mekanisme sistem penggerak yang digunakan

dalam penelitian-penelitian yang telah dilakukan sebelumnya, mekanisme sistem

penggerak tersebut adalah sistem penggerak cable dan bar. Sistem penggerak

cable menggunakan penarik berupa kabel yang dirangkaikan pada desain

prosthetic, sedangkan sistem penggerak bar menggunakan beberapa rigid link

yang kemudian disusun dalam desain prosthetic jari tangan.

4.1.2 Identifikasi Masalah Prosthestic Jari Tangan

Pada tahap ini dilakukan identifikasi masalah prosthetic jari tangan

terhadap beberapa penelitian terdahulu dengan tema prosthetic jari tangan yang

telah dilakukan, diantaranya adalah penelitian yang dilakukan oleh Dechev, et al

(1999), yang melakukan penelitian mengenai desain prosthetic jari tangan dengan

menggunakan mekanisme sistem penggerak cable dan bar.


commit to user

IV-3

Gambar 4.2 Desain prosthetic jari tangan sistem cable Sumber : Dechev, et al, 1999

Desain prosthetic jari tangan dengan menggunakan mekanisme sistem

penggerak cable hasil penelitian Dechev, et al (1999) ini mengadopsi struktur jari

tangan manusia yang terdiri dari tiga segmen ruas jari yaitu proximal phalanx,

medial phalanx, serta distal phalanx. Material bahan yang digunakan untuk ketiga

segmen phalanx tersebut adalah logam aluminium. Untuk menghubungkan ketiga

segmen phalanx tersebut terdapat komponen joint yang terbuat dari material

bahan aluminium berbentuk silinder. Komponen cable dirangkaikan pada desain

prosthetic jari tangan tepatnya pada ujung komponen distal phalanx, kemudian

komponen cable dihubungkan pada komponen palm melalui rongga pada

komponen pipa kecil yang terpasang pada komponen proximal phalanx dan

medial phalanx. 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 tarik untuk gerakan flexi atau gerak jari menutup, serta dengan adanya

komponen pipa kecil yang terpasang pada komponen proximal phalanx dan

medial phalanx sebagai tempat penyalur cable, maka gerakan jari akan tertahan

oleh komponen pipa tersebut, sehingga gerakan flexi yang terbentuk tidak

maksimal.

Pada penelitian selanjutnya, Dechev, et al (1999) melakukan penelitian

pula mengenai desain prosthetic jari tangan dengan menggunakan mekanisme


commit to user

IV-4

sistem bar. Berbeda dengan desain prosthetic jari tangan sistem cable, desain

prosthetic jari tangan sistem gerak bar terdiri dari 6 komponen bar atau dapat

juga disebut rigid link yang terbuat dari material bahan logam aluminium dengan

bentuk dan ukuran berbeda yang dirangkai dengan menggunakan komponen joint

sebagai penghubung hingga menyerupai bentuk jari tangan.

Gambar 4.3 Desain prosthetic jari tangan sistem bar Sumber : Dechev, et al, 1999

Sistem kerja pada desain prosthetic jari tangan sistem gerak 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 sehingga terbentuk gerakan menyerupai

gerakan jari yang membuka atau menutup.

Beberapa kekurangan yang ada pada desain prosthetic jari tangan sistem

bar hasil penelitian Dechev, et al, 1999 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.

Permasalahan yang terdapat pada kedua desain prosthetic jari tangan hasil

penelitian Dechev, et al, 1999, disajikan kedalam tabel 4.3.


commit to user

IV-5

Tabel 4.3 Permasalahan yang timbul pada desain prosthetic jari tangan mekanisme sistem penggerak cable dan bar penelitian Dechev, et al, 1999


Permasalahan Yang Timbul

Hanya dapat melakukan gerak untuk gerakan flexi sajaGerak flexi yang kurang maksimalPergerakan rigid link yang kaku mengakibatkan tidak sempurnanya gerakan menutup dan membuka pada prosthetic jari tanganKurang mampu mencerminkan bentuk tangan manusia normal

Sistem Penggerak Cross Cable

Sistem Penggerak Cross Bar

Pada tahun 2007, Saliba dan Axiax dari University of Malta, melakukan

penelitian tentang desain prosthetic jari tangan dengan menggunakan mekanisme

sistem penggerak cross cable. Sistem penggerak cross cable terdiri dari dua jalur

cable yang terpasang bersilangan, sistem tersebut berfungsi untuk mendapatkan

gerakan flexi dan extensi secara bergantian pada desain prosthetic jari tangan.

Gambar 4.4 menunjukan desain prosthetic jari tangan hasil penelitian Saliba dan

Axiax, 2007.

Gambar 4.4 Desain prosthetic jari tangan sistem cross cable Sumber : Saliba dan Axiax, 2007

Gambar 4.4 menunjukan desain prosthetic jari tangan cross cable bekerja

dengan kondisi prosthetic jari tangan dalam keadaan terbuka. Jalur lintasan cable


commit to user

IV-6

dirancang bersilangan sehingga membentuk 2 jalur agar menghasilkan gerakan

fleksi dan ekstensi. Sistem penarikan yang diterapkan pada prosthetic jari tangan

menggunakan mekanisme sistem kabel yang menghubungkan antar link pada

prosthetic jari tangan, sehingga pada saat terjadi penarikan pada ruas pangkal jari

dengan besar gaya tertentu, maka kabel pada setiap link akan menegang dan

menarik link atau ruas jari yang lain. Hasil penelitian yang dilakukan oleh Saliba

dan Axiax, 2007 mengenai desain prosthetic jari tangan cross cable ini dapat

mengatasi permasalahn yang ada pada desain prosthetic jari tangan sistem cable

hasil penelitian Dechev, et, al pada tahun 1999 yaitu, hanya mampu melakukan

gerak untuk gearakan flexi saja, sehingga penggunaan sistem penggerak cross

cable dapat dijadikan sebagai usulan pengembangan atribut perancangan


Mengacu pada hasil dari penelitian yang dilakukan oleh Dechev, et, al

pada tahun 1999, mengenai atribut dasar dalam perancangan prosthetic jari

tangan, adalah sebagai berikut:

1. Prosthetic jari tangan diharapkan memiliki beban yang ringan, namun

cukup kuat.

2. Ukuran prosthetic jari tangan harus serupa dengan ukuran jari tangan

manusia normal, baik dalam ukuran panjang dan ukuran lebarnya.

( Dechev, et al, 1999)

Berdasarkan data-data mengenai permasalahan yang timbul pada prosthetic jari

tangan dari penelitian terdahulu serta dengan penambahan informasi mengenai

atribut dasar dalam perancangan prosthetic jari tangan dari penelitian yang

dilakukan oleh Dechev, et, al pada tahun 1999, maka tahap selanjutnya adalah

menterjemahkan data-data tersebut menjadi kriteria perbaikan dan pengembangan

perancangan prosthetic jari tangan yang menghasilkan usulan pengembangan

atribut perancangan seperti yang ditampilkan dalam tabel 4.2.


commit to user

IV-7

Tabel 4.2 Usulan pengembangan atribut perancangan prosthetic jari tangan prosthetic jari tangan


Atribut Perancangan

Awal

Kriteria Pertimbangan Untuk Perbaikan dan Pengembangan Perancangan Prosthetic Jari

Tangan

Usulan Pengembangan Atribut Perancangan

Hanya dapat melakukan gerak untuk gerakan flexi saja

Prosthetic jari tangan mampu melakukan gerakan ekstensi

Gerak flexi yang kurang maksimalProsthetic jari tangan mampu melakukan gerakan flexi yang maksimal

Prosthetic jari tangan memiliki beban yang ringan, namun cukup kuat

Prosthetic jari tangan diharapkan memiliki beban yang ringan, namun cukup kuat

Ukuran prosthetic jari tangan harus serupa dengan ukuran jari tangan manusia normal, baik dalam ukuran panjang dan ukuran lebarnya

Prosthetic jari tangan diharapkan memiliki dimensi yang serupa dengan jari tangan manusia

Pergerakan rigid link yang kaku mengakibatkan tidak sempurnanya gerakan menutup dan membuka pada prosthetic jari tangan

Prosthetic jari tangan mampu melakukan gerakan fleksi dan ekstensi yang sempurna

Kurang mampu mencerminkan bentuk tangan manusia normal

Ukuran prosthetic jari tangan harus serupa dengan ukuran jari tangan manusia normal, baik dalam ukuran panjang dan ukuran lebarnya

Prosthetic jari tangan memiliki beban yang ringan, namun cukup kuat



Sistem Penggerak

Cross Cable

Dapat melakukan gerakan flexi


Dapat melakukan gerakan flexi dan extensi

Terdapat 7 usulan pengembangan atribut perancangan yang didapat dari hasil

perwujudan kriteria perbaikan dan pengembangan perancangan prosthetic jari

tangan. Dari usulan pengembangan atribut perancangan tersebut, kemudian

diterjemahkan kedalam usulan perbaikan dan pengembangan prosthetic jari

tangan untuk menyederhanakan dalam proses penentuan kebutuhan fungsional

perancangan prosthetic jari tangan. Usulan perbaikan dan pengembangan

prosthetic jari tangan dapat dilihat pada tabel 4.3.


commit to user

IV-8

Tabel 4.3 Usulan perbaikan dan pengembangan prosthetic jari tangan



Usulan Perbaikan dan Pengembangan

Prosthetic jari tangan mampu melakukan gerakan ekstensiProsthetic jari tangan mampu melakukan gerakan flexi yang maksimal


Prosthetic jari tangan diharapkan memiliki dimensi yang serupa dengan jari tangan manusiaProsthetic jari tangan mampu melakukan gerakan fleksi dan ekstensi yang sempurna

Desain sistem penggerak cross bar prosthetic jari tangan



Sistem Penggerak Cross Cable


Desain link dan base prosthetic jari tangan

Penggunaan desain penggerak sistem cross cable prosthetic

jari tangan


Pada tabel 4.3, dijelaskan bahwa terdapat 4 perwujudan usulan perbaikan

dan pengembangan prosthetic jari tangan. Terdapat 2 usulan perbaikan dan

pengembangan prosthetic jari tangan yang sama untuk kedua desain prosthetic

jari tangan, yaitu sistem penggerak cable dan bar, perlu dilakukan perbaikan pada

desain link dan base, hal tersebut dilakukan karena kedua desain tersebut belum

mampu mencerminkan bentuk tangan manusia, serta belum memiliki kriteria

prosthetic jari tangan diharapkan yaitu memiliki beban yang ringan, serta kuat.

Selain itu, pada kedua desain prosthetic jari tangan sistem penggerak cable dan

bar, perlu dilakukan perbaikan terhadap sistem penggeraknya.

4.2 PENGOLAHAN DATA

Pengembangan desain prosthetic jari tangan merupakan tahap pengolahan

data yang telah dikumpulkan berdasarkan pengamatan untuk mengembangkan

prosthetic jari tangan. Proses pengembangan desain prosthetic jari tangan, melalui

tiga tahap yaitu, Functional Domain, tahap Physical Domain, dan tahap Process

Domain.


commit to user

IV-9

4.2.1 Tahap Functional Domain

Tahap Functional Domain menterjemahkan usulan atribut perancangan ke

dalam kebutuhan fungsional atau Functional Requirements (FR), kebutuhan

fungsional dalam pengembangan prosthetic jari tangan ditunjukkan pada tabel 4.3

Tabel 4.4 Kebutuhan fungsional dalam pengembangan desain prosthetic jari

tangan manusia



Usulan Perbaikan dan Pengembangan

Kebutuhan Fungsional

Prosthetic jari tangan mampu melakukan gerakan ekstensi

Prosthetic jari tangan mampu melakukan gerakan flexi yang maksimalProsthetic jari tangan diharapkan memiliki beban yang ringan, namun cukup kuat

Material bahan penyusun prosthetic jari tangan


Ukuran panjang, lebar dan tebal prosthetic jari tangan disesuaikan dengan ukuran tangan manusia normal

Prosthetic jari tangan mampu melakukan gerakan fleksi dan ekstensi yang sempurna

Desain sistem penggerak cross bar prosthetic jari tangan

Desain rigid link (sistem penggerak bar )


Ukuran panjang, lebar dan tebal prosthetic jari tangan disesuaikan dengan ukuran tangan manusia normal


Material bahan penyusun prosthetic jari tangan

Desain alur cable dalam sistem penarik (sistem penggerak cable )

Sistem Penggerak

Cross Cable



Penggunaan desain penggerak sistem cross

cable prosthetic jari tangan


Kebutuhan fungsional merupakan hasil analisis dari usulan atribut

perancangan yang telah diterjemahkan kedalam usulan perbaikan dan

pengembangan prosthetic jari tangan terhadap kedua desain prosthetic jari tangan.

Dari hasil analisis tersebut, muncul enam kebutuhan fungsional dalam

pengembangan, namun dari keenam kebutuhan fungsional tersebut, terdapat 2

kebutuhan fungsional yang sama dari masing-masing desain prosthetic jari tangan

dan dapat digabungkan, sehingga secara keseluruhan terdapat empat kebutuhan

fungsional dalam pengembangan desain prosthetic jari tangan.


commit to user

IV-10

Pada atribut dimensi prosthetic jari tangan sesuai dengan dimensi tangan

manusia normal, diterjemahkan menjadi dua kebutuhan fungsional, yaitu jumlah

phalanx prosthetic jari tangan dan ukuran panjang, lebar dan tebal prosthetic jari

tangan yang disesuaikan dengan ukuran tangan manusia normal. Kemudian atribut

prosthetic jari tangan diharapkan memiliki beban yang ringan, serta kuat

diterjemahkan menjadi satu kebutuhan fungsional agar atribut tersebut mampu

diaplikasikan dalam pengembangan, yaitu material bahan penyusun prosthetic jari

tangan. Kedua atribut ini digunakan terhadap dua desain prosthetic jari tangan.

Pada atribut prosthetic jari tangan mampu melakukan gerakan ekstensi,

diterjemahkan kedalam satu kebutuhan fungsional yaitu penggunaan sistem cross

cable dalam sistem penarik. Kebutuhan fungsional ini hanya diterapkan pada

desain desain prosthetic jari tangan sistem cable saja.

Pada atribut prosthetic jari tangan mampu melakukan gerakan fleksi dan

ekstensi yang sempurna, diterjemahkan kedalam satu kebutuhan fungsional yaitu

perbaikan desain rigid link dalam pengembangan prosthetic jari tangan sistem

bar. Kebutuhan fungsional ini hanya diterapkan pada desain prosthetic jari tangan

sistem bar saja.

4.2.2 Tahap Kebutuhan Fungsional

Perwujudan mengenai kriteria kebutuhan fungsional dalam pengembangan

prosthetic jari tangan, adalah sebagai berikut :

A. Prosthetic jari tangan memiliki beban yang ringan, serta kuat

Berat prosthetic dipengaruhi oleh bahan yang digunakan dan jumlah

komponen yang menyusunnya. Dalam pengembangan prosthetic jari tangan,

terdapat 4 komponen utama penyusun prosthetic jari tangan yang terdiri dari

komponen link, komponen joint, komponen poros penyangga, dan komponen

base. Komponen-komponen tersebut terbuat dari material bahan yang

berbeda. Kriteria utama bahan yang diperlukan untuk pembuatan prosthetic

jari tangan adalah ringan dan kuat. Penjelasan mengenai penggunaan bahan

yang muncul pada masing-masing komponen adalah sebagai berikut :

1. Komponen link dan base,

Sejak penelitian mengenai proshetic tangan mulai berkembang, beberapa

bahan atau material telah digunakan sebagai bahan penyusun utamanya,


commit to user

IV-11

beberapa bahan yang sering dijadikan eksperimen dalam pembuatan

proshetic tangan diantaranya adalah aluminium dan nylon. Seperti

penelitian yang dilakukan oleh Dechev, et al (1999), yang melakukan

penelitian mengenai desain prosthetic jari tangan dengan menggunakan

mekanisme sistem penggerak cable dan sistem bar, kedua desain

prosthetic jari tangan tersebut menggunakan aluminium sebagai material

penyusun proshetic jari tangan. Aluminium merupakan material jenis

logam yang kuat sedangkan nylon merupakan merupakan resin dengan

ikatan amida -NH-Co-, dan dari strukturnya dapat dibagi menjadi [NH-R-

NHCO-R’-CO]n dan [NH-R—CO]n. Sifat dasar dari plastik industri ini

adalah kuat, dan mudah dibentuk. Namun dalam salah satu poin pada

kriteria perbaikan dan pengembangan perancangan prosthetic jari tangan,

menyatakan bahwa prosthetic jari tangan diharapkan memiliki beban yang

ringan namun cukup kuat, maka material aluminium dan nylon dirasa

belum sesuai dengan kriteria dasar dalam dan pengembangan perancangan

prosthetic jari tangan yaitu dalam hal beban yang ringan. Oleh karena itu

pada penelitian ini alternatif bahan yang digunakan adalah plastik industri

jenis polivinil klorida atau sering disebut dengan PVC. PVC adalah

polimer termoplastik urutan ketiga dalam hal jumlah pemakaian di dunia,

setelah polietilena dan polipropilena.

Tabel 4.5 Kekuatan material

Sumber:Callister dan Rethwisch :Material science and engineering and introduction, 2009


commit to user

IV-12

Dari tabel 4.5, dapat dilihat bahwa ketiga material memiliki kemampuan

menghasilkan kekuatan yang berbeda dimana, aluminium memiliki

kekuatan yang lebih besar dibanding bahan nylon dan PVC. Namun dari

segi harga, PVC lebih murah dibanding aluminium dan nylon. Di seluruh

dunia, lebih dari 50% PVC yang diproduksi dipakai dalam konstruksi.

PVC diproduksi dengan cara polimerisasi monomer vinil klorida

(CH2=CHCl). Karena 57% massanya adalah klor.

Gambar 4.5 Material bahan PVC yang digunakan untuk pembuatan komponen prototipe prosthetic jari tangan

Selain lebih murah dibandingkan dengan bahan aluminium dan nylon,

PVC juga merupakan material bahan yang tahan lama, kuat, ringan, mudah

dibentuk dan mudah dirangkai. PVC bisa dibuat lebih elastis dan fleksibel

dengan menambahkan plasticizer, umumnya ftalat. Selain itu, PVC mudah

untuk diperoleh di pasaran dengan harga yang murah. Bahan PVC

digunakan pada komponen utama prosthetic jari tangan, yaitu pada link 1

sebagai aplikasi dari proximal phalanx prosthetic jari tangan, link 2

sebagai aplikasi dari medial phalanx prosthetic jari tangan, link 3 sebagai

aplikasi distal phalanx prosthetic jari tangan, serta link base sebagai

aplikasi pengganti komponen telapak tangan. Keempat komponen tersebut

merupakan bagian penting dalam menentukan berat prosthetic jari tangan.

2. Komponen joint,

Komponen ini digunakan untuk menghubungkan komponen link, dimana

alternatif bahan yang muncul adalah aluminium. Aluminium dipilih karena


commit to user

IV-13

memiliki permukaan yang halus serta rata, sehingga dapat mengurangi

gesekan pada saat link pada prosthetic jari tangan bergerak.

Gambar 4.6 Komponen joint prosthetic jari tangan

Dimensi joint pada prosthetic jari tangan dalam satuan milimeter, dapat

dilihat pada gambar 4.7 di bawah ini.

Tampak depan Perspektif

Gambar 4.7 Dimensi komponen joint prosthetic jari tangan

3. Komponen poros penyangga

Komponen poros penyangga berfungsi sebagai tempat tautan dari sistem

penarik. Komponen ini menggunakan bahan aluminium pejal. Bahan ini

dipilih karena ringan dan mudah untuk dibentuk melalui proses pemesinan.

Panjang dan diameter dalam satuan milimeter dari komponen poros

penyangga dapat dilihat pada gambar 4.8.


commit to user

IV-14

Gambar 4.8 Komponen poros penyangga

Panjang dan diameter komponen poros penyangga disesuaikan dengan

dimensi dari komponen proximal phalanx, komponen medial phalanx dan,

distal phalanx.

B. Ukuran Prosthetic Jari Tangan Harus Serupa Dengan Ukuran Jari Tangan

Manusia Normal.

1. Ukuran panjang, lebar dan tebal prosthetic jari tangan disesuaikan dengan

ukuran tangan manusia normal dengan beberapa ketentuan untuk

kemudahan pembuatan. Jari dirancang memiliki dimensi yang sama. Tabel

4.6 menunjukan dimensi dari link prosthetic jari tangan.

Tabel 4.6 Dimensi prosthetic jari tangan

Sumber: Saliba dan Axiak , 2007

2. Jumlah phalanx prosthetic jari tangan,

Desain ini mengadopsi struktur jari tangan manusia yang terdiri dari tiga

segmen ruas jari yaitu proximal phalanx, medial phalanx, distal phalanx,

serta phalanx base sebagai aplikasi dari telapak tangan.

Perwujudan dari fitur yang ada dalam memenuhi kebutuhan perancangan

link dan base, disajikan dalam bentuk rancangan prototype prosthetic jari


commit to user

IV-15

tangan. Prototype prosthetic jari tangan dirancang memiliki rongga pada

bagian tengah, rongga tersebut berfungsi sebagai tempat sistem penggerak

yang akan digunakan, baik menggunakan sistem penggerak cross cabel

maupun cross bar. Gambaran lengkap mengenai rancangan prototype link

dan base beserta dimensinya adalah sebagai berikut :

a) Prototype Link 1,

Prototype Link 1 menggambarkan bagian jari tangan manusia yang

biasa disebut Proximal phalanx. Komponen ini merupakan salah satu

komponen utama pada bagian prosthetic jari tangan. Prototype link 1

ini terbuat dari bahan PVC.

Pada bagian tengah rangka prototype link 1 terdapat joint penghubung

antar link yang terbuat dari aluminium serta merupakan tempat sistem

penarikan terhadap prosthetic jari berada.

Gambar 4.9 Komponen link 1 prosthetic jari tangan

Gambar 4.9 menunjukkan bentuk dari prototype link 1 prosthetic jari

tangan. Penentuan dimensi dari komponen prototype link 1 berdasarkan

dimensi jari tangan manusia dengan satuan dimensi dalam milimeter.

Tampak Depan

Tampak Atas

Gambar 4.10 Dimensi link 1 prosthetic jari tangan


commit to user

IV-16

b) Prototype Link 2,

Prototype link 2 menggambarkan bagian jari tangan manusia yang biasa

disebut medial phalanx. Komponen ini merupakan salah satu komponen

utama pada bagian prosthetic jari tangan. Prototype link 2 ini terbuat

dari bahan PVC.

Gambar 4.11 Komponen Prototype Link 2 prosthetic jari tangan

Pada bagian tengah prototype link 2 terdapat joint penghubung antar

link yang terbuat dari aluminium serta merupakan tempat sistem

penarikan prosthetic jari tangan. Pada gambar 4.11 menunjukkan

bentuk dari prototype link 2 prosthetic jari tangan. Penentuan dimensi

dari komponen prototype link 2 berdasarkan dimensi dari tangan

manusia dengan satuan dimensi dalam milimeter.

Tampak Depan

Tampak Atas


c) Prototype Link 3,

Prototype link 3 menggambarkan bagian jari tangan manusia yang biasa

disebut Distal phalanx. Komponen ini merupakan salah satu komponen

utama pada bagian prosthetic jari tangan. Prototype Link 3 ini terbuat

dari bahan PVC.


commit to user

IV-17

Gambar 4.13 Komponen Prototype Link 3 prosthetic jari tangan

Pada bagian tengah Prototype link 3 terdapat joint penghubung antar

link yang terbuat dari aluminium serta merupakan tempat sistem

penarikan terhadap jari berada. Pada gambar 4.13 menunjukkan bentuk

dari prototype link 3 prosthetic jari tangan kosmetik. Penentuan dimensi

dari komponen prototype link berdasarkan dimensi dari tangan manusia

dengan satuan dimensi dalam milimeter.

Tampak Depan

Tampak Atas


d) Desain Prototype Prosthetic Base,

Prototype base menggambarkan bagian pangkal jari manusia yang

mengaplikasikan telapak tangan manusia. Komponen ini merupakan

salah satu komponen utama pada bagian prosthetic jari tangan.

Prototype base ini terbuat dari bahan PVC.

Gambar 4.15 Komponen prototype base prosthetic jari tangan sistem cross cable


commit to user

IV-18

Pada bagian tengah rangka base terdapat poros penyangga rangka, joint

penghubung antar link yang terbuat dari aluminium serta merupakan

tempat sistem penarikan terhadap jari berada. Gambar 4.15

menunjukkan bentuk dari base prosthetic jari tangan sistem bar.

Penentuan dimensi dari komponen base berdasarkan dimensi dari

tangan manusia dengan satuan dimensi dalam milimeter.

Tampak Depan

Tampak Atas

Gambar 4.16 Dimensi base prosthetic jari tangan sistem cross cable

C. Prosthetic jari tangan mampu melakukan gerakan ekstensi

1. Desain prosthetic jari tangan dengan sistem cross cable

Mengacu pada penelitian yang dilakukan oleh Saliba dan Axiax, 2007,

mengenai desain prosthetic jari tangan sistem cross cable, Jalur lintasan cable

dirancang bersilangan sehingga membentuk 2 jalur agar menghasilkan

gerakan fleksi dan ekstensi. Sistem penarikan yang diterapkan pada prosthetic

jari tangan menggunakan mekanisme sistem kabel yang menghubungkan

antar link pada prosthetic jari tangan, sehingga pada saat terjadi penarikan

pada ruas pangkal jari dengan besar gaya tertentu, maka kabel pada setiap

link akan menegang dan menarik link atau ruas jari yang lain.

Sistem penggerak cross cable menghubungkan komponen link yang

berperan sebagai ruas-ruas jari pada tangan, dengan menautkan tali kabel

pada poros penyangga yang terdapat pada setiap ruas jari yang seluruh

rangkaian kabelnya terpusat pada tuas penarik, sehingga pada saat terjadi

penarikan kabel pada ujung tuas penarik, maka kabel yang menghubungkan

antara komponen tuas penarik dengan jari akan menegang dan jari akan

membuka atau menutup.

2. Desain prosthetic jari tangan dengan sistem cross bar

Sistem penggerak menggunakan bar atau dapat juga disebut (rigid link),

menghubungkan komponen link yang berperan sebagai ruas-ruas jari pada


commit to user

IV-19

tangan, dengan menautkan bar pada poros penyangga yang terdapat pada

setiap ruas jari yang seluruh rangkaian bar terpusat pada tuas penarik yang

ujungnya dirangkaikan dengan tali penarik, sehingga pada saat terjadi

penarikan tali pada ujung tuas penarik, bar yang menghubungkan antara

komponen tuas penarik dengan jari akan mendorong ataupun menarik bar

yang terdapat pada ruas jari yang lain sehingga jari akan membuka atau

menutup.

Komponen bar merupakan salah satu komponen penting dalam sistem

ini, komponen ini berfungsi sebagai sistem penggerak. Dimensi dari

komponen bar pada gambar 4.17 dinyatakan dalam satuan milimeter,

Gambar 4.17 Komponen bar

Komponen bar terbuat dari bahan PVC karena ringan dan mudah untuk

dibentuk. Komponen bar tersusun dari beberapa rigid link yang ditautkan

sedemikian rupa sehingga dapat digunakan sebagai sistem penggerak.

4.2.3 Process Domain

Kriteria Process Domain diwujudkan dalam bentuk prototype. Perwujudan

Process Domain adalah prosthetic jari tangan yang terdiri dari:

A. Prototype Prosthetic Jari Tangan Dengan Sistem Cross Cable

Pembuatan prototype prosthetic jari tangan sistem cross cable ini,

dilakukan dengan beberapa proses manufaktur, diantaranya :


commit to user

IV-20

1. Proses grinding,



gerinda yang berputar. Proses grinding dilakukan pada komponen-

komponen penyusun prosthetic jari tangan yang terbuat dari bahan PVC

dengan mengikuti alur gambar atau desain mall sehingga terbentuk sesuai

bentuk dari mall itu sendiri. Beberapa komponen yang dibentuk melalui

proses grinding antaralain proximal phalanx, phalanx media, distal

phalanx, serta komponen link base. Kesulitan yang terjadi pada proses ini

adalah mendapatkan tingkat presisi yang baik. Tingkat presisi yang baik

akan sangat diperlukan pada saat proses perakitan, dimana jika terdapat

komponen yang kurang presisi maka dapat menghambat proses perakitan.

Untuk mendapatkan tingkat presisi yang baik membutuhkan waktu yang

cukup lama untuk menyelesaikannya karena dimensi dari komponen yang

yang diproses, berukuran serta membentuk pola yang rumit.

Tabel 4.7 Hasil proses grinding komponen penyusun prosthetic jari tangan

Desain Mal Hasil Proses grinding

Desain Proximal phalanx

Hasil proses grinding proximal phalanx

Desain Medial phalanx

Hasil Proses Grinding Medial phalanx

Desain Distal phalanx

Hasil Proses Grinding Distal phalanx

2. Proses drilling,

Proses drilling atau pengeboran merupakan proses permesinan untuk


Proses drilling dalam pembuatan prosthetic jari tangan sistem kabel

dilakukan untuk membuat lubang pada komponen sebagai tempat joint dan


commit to user

IV-21

porors penyangga. Proses ini dilakukan pada komponen yang terbuat dari

bahan PVC. Besarnya diameter yang harus dibentuk, disesuaikan dengan

besarnya komponen joint dan poros penyangga yang digunakan.

3. Proses assembling,


prosthetic jari tangan. Dalam proses ini, komponen dirakit menjadi satu

bagian sehingga prosthetic jari tangan mampu melakukan fungsi

pergerakan jari tangan manusia.

Gambar 4.18 Proses assembling pada bagian prosthetic jari tangan prosthetic jari tangan sistem cross cable

Hasil pengembangan desain prosthetic jari tangan sistem cable dapat

dilihat pada gambar 4.19 dibawah ini.

(a) (b)

Gambar 4.19 (a). Desain prosthetic jari tangan (sistem cross cable), (b). prototype prosthetic jari tangan sistem ccross able


commit to user

IV-22

Tabel 4.8 menerangkan mengenai fitur pengembangan desain prosthetic jari

tangan sistem cross cable.

Tabel 4.8 Fitur desain prosthetic jari tangan sistem cross cable

FITUR DESAIN KETERANGANTerdiri dari 3 Phalanx : Proximal Phalanx, Medial Phalanx, dan Distal PhalanxTerdapat komponen joint sebagai penghubung antar PhalanxMenggunakan silinder aluminium sebagai poros penyanggaPenambahan komponen base sebagai pengganti fungsi telapak tanganMenggunakan tali atau cable untuk sistem penggeraknyaMenerapkan pola 2 jalur lintasan cable untuk gerakan flexi dan ekstensiKomponen Phalanx menggunakan material bahan PVCKomponen joint menggunakan material bahan aluminiumKomponen poros penyangga menggunakan material bahan aluminiumKomponen base menggunakan material bahan PVCSistem penggerak menggunakan material bahan berupa tali nylonProsthetic jari tangan mampu melakukan gerakan flexi dan ekstensiProsthetic jari tangan mampu melakukan gerakan flexi yang maksimalProsthetic jari tangan diharapkan memiliki beban yang ringan, namun cukup kuatProsthetic jari tangan diharapkan memiliki dimensi yang serupa dengan jari tangan manusia

Material Bahan

Desain Link

Sistem Penggerak

Atribut Desain

Desain prosthetic jari tangan ini bekerja dengan sistem voluntary closing

device, dimana kondisi normal prosthetic jari tangan dalam keadaan terbuka.

Sistem penarikan yang diterapkan pada prosthetic jari tangan menggunakan

sistem kabel yang menghubungkan antar link pada prosthetic jari tangan,

sehingga pada saat terjadi penarikan pada ruas pangkal jari dengan besar gaya

tertentu, maka kabel pada setiap link akan menegang dan menarik link atau

ruas jari yang lain.

B. Desain Prototype Prosthetic Jari Tangan Dengan Sistem Bar

Dalam pembuatan prototype prosthetic jari tangan sistem cable ini,

dilakukan dengan beberapa proses manufaktur, diantaranya :

1. Proses grinding,



gerinda yang berputar. Proses grinding dilakukan pada komponen-

komponen penyusun prosthetic jari tangan yang terbuat dari bahan PVC


commit to user

IV-23

dengan mengikuti alur gambar atau desain mall sehingga terbentuk sesuai

bentuk dari mall itu sendiri. Beberapa komponen yang dibentuk melalui

proses grinding antaralain proximal phalanx, phalanx media, distal

phalanx, komponen link base, serta komponen rigid link yang digunakan

sebagai sistem penarik dalam prosthetic jari tangan mekanisme sistem bar.

Kesulitan yang terjadi pada proses ini adalah mendapatkan tingkat presisi

yang baik. Tingkat presisi yang baik akan sangat diperlukan pada saat

proses perakitan, dimana jika terdapat komponen yang kurang presisi

maka dapat menghambat proses perakitan. Untuk mendapatkan tingkat

presisi yang baik membutuhkan waktu yang cukup lama untuk

menyelesaikannya karena dimensi dari komponen yang yang diproses,

berukuran serta membentuk pola yang rumit terutama dalam proses

pembuatan rigid link yang digunakan sebagai sistem penarik dalam

prosthetic jari tangan mekanisme sistem bar, karena komponennya

memiliki dimensi lebih kecil dari komponen lain, sehingga membutuhkan

tingkat ketelitian yang lebih besar.

Tabel 4.9 Hasil proses grinding komponen penyusun prosthetic jari tangan

Desain Mal Hasil Proses grinding

Desain Proximal phalanx

Hasil proses grinding proximal phalanx

Desain Medial phalanx

Hasil Proses Grinding Medial phalanx

Desain Distal phalanx

Hasil Proses Grinding Distal phalanx

Desain Rigid Link

Hasil Proses Grinding Rigid Link


commit to user

IV-24

2. Proses drilling,

Proses drilling atau pengeboran merupakan proses permesinan untuk


Proses drilling dalam pembuatan prosthetic jari tangan sistem kabel

dilakukan untuk membuat lubang pada komponen sebagai tempat joint dan

porors penyangga. Proses ini dilakukan pada komponen yang terbuat dari

bahan PVC. Besarnya diameter yang harus dibentuk, disesuaikan dengan

besarnya komponen dan poros yang digunakan.

3. Proses assembling,


prosthetic jari tangan. Dalam proses ini, komponen dirakit menjadi satu

bagian sehingga prosthetic jari tangan mampu melakukan fungsi

pergerakan jari tangan manusia.

Gambar 4.20 Proses assembling pada bagian prosthetic jari tangan prosthetic jari tangan sistem cross bar.


commit to user

IV-25

Pengembangan desain prosthetic jari tangan (sistem bar) dapat dilihat pada

gambar 4.21,

(a) (b)

Gambar 4.21 (a). Desain prosthetic jari tangan (sistem bar), (b). prototype prosthetic jari tangan sistem bar

Tabel 4.10 menerangkan mengenai fitur pengembangan desain prosthetic jari

tangan sistem cross bar

Tabel 4.10 Fitur desain prosthetic jari tangan sistem cross bar

FITUR DESAIN KETERANGANTerdiri dari 3 Phalanx : Proximal Phalanx, Medial Phalanx, dan Distal PhalanxTerdapat komponen joint sebagai penghubung antar PhalanxMenggunakan silinder aluminium sebagai poros penyanggaPenambahan komponen base sebagai pengganti fungsi telapak tangan

Sistem PenggerakMemanfaatkan rangkaian rigid link untuk mendapatkan gerakan menarik atau mendorongKomponen Phalanx menggunakan material bahan PVCKomponen joint menggunakan material bahan aluminiumKomponen poros penyangga menggunakan material bahan aluminiumKomponen base menggunakan material bahan PVCSistem penggerak menggunakan material bahan PVCProsthetic jari tangan mampu melakukan gerakan fleksi dan ekstensi yang sempurna


Material Bahan

Desain Link

Atribut DesainProsthetic jari tangan diharapkan memiliki dimensi yang serupa dengan jari tangan manusia


commit to user

IV-26

Desain prosthetic jari tangan bekerja dengan sistem voluntary closing

device, sehingga tangan dalam keadaan extension seperti pada kondisi tangan

manusia normal. Sistem penarikan yang diterapkan berbeda dengan sistem

penarikan pada prosthetic jari tangan (sistem cable) yang dibahas sebelumnya.

Perbedaannya terletak pada mekanisme penggerak prosthetic jari tangan pada

desain ini tanpa menggunakan kabel melainkan menggunakan bar atau bisa

disebut rigid link. Sistem penarikan yang diterapkan pada prosthetic jari tangan

menggunakan sistem bar yang menghubungkan antar link pada prosthetic jari

tangan, sehingga pada saat terjadi penarikan pada ruas pangkal jari dengan

besar gaya tertentu, maka bar pada setiap link akan menarik bar yang terpasang

pada link atau ruas jari yang lain.

4.3 UJI EKSPERIMEN

Pada tahap ini dilakukan pengujian eksperimen serta dilanjutkan dengan

pengukuran kecepatan respon dalam menghitung besarnya gaya tarik dinamis

pengoperasian prosthetic jari tangan saat melakukan gerakan, serta menentukan

eksperimen empiris pada prosthetic jari tangan.

4.3.1 Tahap Pengujian Eksperimen

Pengujian dilakukan terhadap kedua prototype prosthetic jari tangan dalam

mengukur besar gaya tarik dinamis yang dibutuhkan dalam pengoperasian

prototype prosthetic jari tangan. Pengujian ini dilakukan dengan langkah

sederhana, yaitu dengan memanfaatkan sistem katrol yang telah dirancang

sebagai penyangga prototype prosthetic jari tangan untuk dikondisikan dalam

posisi jari tangan menengadah keatas, seperti ditunjukan dalam gambar 4.22.

Gambar 4.22 prototype prosthetic jari tangan pada penyangga sistem katrol


commit to user

IV-27

Setelah prototype prosthetic jari tangan terpasang pada penyangga, kemudian

pada ujung sistem katrol diberi beban yang dihubungkan dengan menggunakan

tali nylon hingga sistem penarik dalam prototype prosthetic jari tangan mulai

bekerja dan menghasilkan gerakan flexsi pada prototype prosthetic jari tangan,

seperti ditunjukan pada gambar 4.23

Gambar 4.23 pengujian eksperimen

Pengujian dilakukan dengan 2 eksperimen yang berbeda, perbedaan tersebut

terdapat pada besar kelompok beban yang digunakan. Hal tersebut bertujuan

untuk mengetahui apakah variasi dari faktor pembebanan dan faktor desain

dapat mempengaruhi besar gaya tarik dinamis yang dihasikan secara

signifikan. Penjelasan mengenai pengujian eksperimen yang dilakukan

meliputi keterangan mengenai tahap pengujian dan penjelasan prosedur

pengujian yang dilakukan serta pengkondisian pra eksperimen, akan diuraikan

dalam subbab berikut :

A. Pengujian eksperimen 1

Pada pengujian eksperimen 1, beban yang digunakan adalah kelompok beban

dengan berat 500 gram, 550 gram, 600 gram

1. Melakukan tahap pengkondisian dan pra eksperimen

Eksperimen dilakukan terhadap dua jenis prosthetic jari tangan, yaitu

prosthetic jari tangan sistem cross cable, prosthetic jari tangan sistem

cross bar. Sebelum eksperimen dilakukan, perlu dilakukan pengkondisian

terhadap prototype prosthetic jari tangan agar dapat diperbandingkan.

Beberapa persiapan yang dilakukan, adalah:


commit to user

IV-28

a) Kedua jenis prototype prosthetic jari tangan dikondisikan menjadi

sistem voluntary closing agar memudahkan dalam pengukuran gaya

tarik dinamis prosthetic jari tangan.

b) Kabel yang digunakan pada kedua jenis prototype prosthetic jari tangan

adalah kabel nylon dengan diameter 0,23 mm.

c) Pembebanan yang diberikan pada kedua prototype prosthetic jari

tangan sebesar 500 gram, 550 gram, 600 gram.

d) Pengujian diakukan dengan tahap repikasi sebanyak 3 kali, hal ini

dilakukan untuk memperoeh data variansi yang akan digunakan pada

tahap pengolahan data statistik.

e) Pengujian kedua jenis prototype prosthetic jari tangan, dilakukan

dengan penyesuaian pada posisi sudut maksimum yang dibentuk oleh

prototype prosthetic jari tangan sistem bar.

2. Mempersiapkan meja penyangga sebagai alat bantu pengujian yang telah

dirancang khusus untuk pengujian prototype prosthetic jari tangan.

3. Mengatur atau set-up panjang dan tegangan kabel nylon yang digunakan

untuk pengujian mekanisme pergerakan prototype prosthetic jari tangan.

4. Pemasangan beban pada ujung kabel nylon sebagai pemberat yang

digunakan untuk merepresentasikan gaya tarik pada prototype prosthetic

jari tangan.

5. Pemasangan prototype prosthetic jari tangan pada alat bantu meja

penyangga kemudian dilakukan penyesuaian terhadap kabel dan beban

yang telah dipasang.

6. Melakukan proses pengujian.

7. Mendokumentasikan pengujian menggunakan alat perekam visual untuk

mengetahui waktu respon dari pergerakan prototype prosthetic jari tangan

saat melakukan pergerakan.

8. Melakukan pengamatan dan pengukuran untuk menentukan besar gaya

tarik dinamis yang dihasikan.

Dalam mendapatkan data pengukuran besar gaya tarik dinamis yang

dibutuhkan prototype prosthetic jari tangan saat melakukan gerakan, yaitu

menggunakan perangkat software pembaca gerakan melalui rekaman video


commit to user

IV-29

yang telah diambil dalam proses pengujian. Data yang dihasilkan dalam proses

ini adalah berupa percepatan gerakan prototype prosthetic jari tangan saat

mengalami tarikan yang dipengaruhi oleh pembebanan. Data mengenai

percepatan dan besar gaya disajikan dalam tabel 4.11.

Tabel 4.11 Data hasil pengujian eksperimen 1

B. Posedur pengujian eksperimen 2


dengan berat 79,74 gram dan 84,56 gram

1. Melakukan tahap pengkondisian dan pra eksperimen

Eksperimen dilakukan terhadap dua jenis prototype prosthetic jari tangan,

yaitu prototype prosthetic jari tangan sistem cross able, prototype

prosthetic jari tangan sistem cross bar. Sebelum eksperimen dilakukan,

perlu dilakukan pengkondisian prototype prosthetic jari tangan agar dapat

diperbandingkan. Beberapa persiapan yang dilakukan, adalah:

a) Kedua jenis prototype prosthetic jari tangan dikondisikan menjadi

sistem voluntary closing agar memudahkan dalam pengukuran gaya

tarik dinamis prototype prosthetic jari tangan.

b) Kabel yang digunakan pada kedua jenis prototype prosthetic jari tangan

adalah kabel nylon dengan diameter 0,23 mm.

0.014 4.8930.001 4.9000.001 4.9000.000 5.3900.001 5.3900.000 5.3900.001 5.8800.001 5.8800.003 5.8780.001 4.8990.001 4.9000.001 4.9000.001 5.3890.001 5.3890.001 5.3890.003 5.8780.002 5.8790.003 5.878

sist

em b

ar

a (m/s²) F (N)DATA HASIL PENGUJIAN

Pembebanan

Des

ain

pro

toty

pe

pro

sth

etic

ja

ri t

an

ga

n

sist

em c

ab

le 500 gram

550 gram

600 gram

500 gram

550 gram

600 gram


commit to user

IV-30

c) Pembebanan yang diberikan pada kedua prototype prosthetic jari

tangan sebesar 79,74 gram dan 84,56 gram.

d) Pengujian diakukan dengan tahap repikasi sebanyak 3 kali, hal ini

dilakukan untuk memperoeh data variansi yang akan digunakan pada

tahap pengolahan data statistik.

e) Pengujian kedua jenis prototype prosthetic jari tangan, dilakukan

dengan penyesuaian pada posisi sudut maksimum yang dibentuk oleh

prototype prosthetic jari tangan sistem bar.

2. Mempersiapkan meja penyangga sebagai alat bantu pengujian yang telah

dirancang khusus untuk pengujian prototype prosthetic jari tangan.

3. Mengatur atau set-up panjang dan tegangan kabel nylon yang digunakan

untuk pengujian mekanisme pergerakan prototype prosthetic jari tangan.

4. Pemasangan beban pada ujung kabel nylon sebagai pemberat yang

digunakan untuk merepresentasikan gaya tarik pada prototype prosthetic

jari tangan.

5. Pemasangan prototype prosthetic jari tangan pada alat bantu meja

penyangga kemudian dilakukan penyesuaian terhadap kabel dan beban

yang telah dipasang.

6. Melakukan proses pengujian.

7. Mendokumentasikan pengujian menggunakan alat perekam visual untuk

mengetahui waktu respon dari pergerakan prototype prosthetic jari tangan

saat melakukan pergerakan.

8. Melakukan pengamatan dan pengukuran untuk menentukan besar gaya

tarik dinamis yang dihasikan.

Dalam mendapatkan data pengukuran besar gaya tarik dinamis yang

dibutuhkan prototype prosthetic jari tangan saat melakukan gerakan, yaitu

menggunakan perangkat software pembaca gerakan melalui rekaman video

yang telah diambil dalam proses pengujian. Data yang dihasilkan dalam proses

ini adalah berupa percepatan gerakan prototype prosthetic jari tangan saat

mengalami tarikan yang dipengaruhi oleh pembebanan. Data mengenai

percepatan dan besar gaya disajikan dalam tabel 4.12.


commit to user

IV-31

Tabel 4.12 Data hasil pengujian eksperimen 2

0.310 0.7570.319 0.7560.323 0.7560.369 0.7970.408 0.7940.337 0.8000.459 0.7450.383 0.7510.390 0.7500.446 0.7910.459 0.7900.619 0.776

Des

ain

pro

toty

pe

pro

sth

etic

jar

i

tan

gan

DATA HASIL PENGUJIAN

Pembebanan a (m/s²) F (N)

79.74 gram

84.56 gram

79.74 gram

84.56 gramsist

em b

ar

sist

em c

able

4.3.2 Pengolahan Data Statistik

Tahap pengolahan data statistik menggunakan dua tipe teknik desain

eksperimen. Kedua tipe teknik desain eksperimen yang digunakan yaitu Factorial

Eksperimen dan Randomize Block Design. Teknik desain Factorial Eksperimen

digunakan untuk meneliti pengaruh faktor terhadap suatu respon. Faktor yang

dimaksudkan dalam penelitian ini adalah faktor pembebanan dan faktor desain,

sedangkan respon yang dimaksudkan dalam penelitian ini adalah besar gaya tarik

dinamis prototype prosthetic jari tangan. Selain itu teknik desain Factorial

Eksperimen digunakan untuk menentukan apakah terdapat interaksi yang berarti

antar kedua faktor tersebut. Teknik Randomize Block Design digunakan karena

eksperimen ini terdiri dari dua faktor, yaitu faktor pembebanan dan faktor desain

prothestic tangan, dimana faktor pembebanan dijadikan pembatas atau block.

Pada tahap pengolahan data statistik dilakukan uji asumsi dasar dan uji Anova

untuk mengetahui tingkat signifikansi variabel respon. Setelah itu dilakukan

pemilihan desain prosthetic jari tangan berdasarkan nilai gaya tarik dinamis


A. Uji asumsi dasar data hasil pengujian eksperimen 1

Uji asumsi dasar merupakan langkah awal dalam pengolahan data, yang

meliputi uji normalitas, uji homogenitas, dan uji independensi. Apabila seluruh

hasil pengujian asumsi dasar tidak terpenuhi, maka data hasil eksperimen harus

ditransformasi ke bentuk lain sehingga data hasil transformasi memenuhi


commit to user

IV-32

asumsi dasar. Beberapa metode transformasi data adalah dengan cara

dikuadratkan, di-akar-kan, di-log-kan, dan lainnya. Proses pengujian asumsi

dasar dilakukan terhadap data hasil pengukuran gaya tarik dinamis pada

masing-masing perlakuan.

1. Uji normalitas,

Uji normalitas dilakukan terhadap data observasi di tiap perlakuan dengan

tujuan untuk mengetahui apakah data observasi berdistribusi normal.

Jumlah perlakuan yang terdapat pada eksperimen adalah 18 perlakuan.

Cara perhitungan uji normalitas dilakukan dengan metode lilliefors. Data

nilai gaya tarik dinamis yang telah didapat melalui pengukuran,

selanjutnya dibuat dalam suatu tabel interaksi.

Berdasarkan hasil perhitungan, terlihat bahwa nilai Lhitung (0,2159) < Ltabel

(0,2390), maka terima H0 dan simpulkan bahwa ke-18 sampel data

observasi dari gaya tarik dinamis berasal dari populasi yang berdistribusi

normal.

2. Uji Homogenitas,

Pengujian homogenitas dilakukan dengan metode levene test, yakni

menguji kesamaan ragam data observasi antar level faktornya. Uji

homogenitas dilakukan terhadap data yang dikelompokkan berdasarkan

faktor pembebanan dan faktor desain.

Uji homogenitas antar level faktor pembebanan dan faktor desain

Prosedur pengujian adalah dengan mengelompokkan data berdasarkan

besar pembebanan, kemudian dicari rata-rata tiap level pembebanan dan

desain kemudian dihitung selisih absolut nilai pengamatan terhadap rata-

ratanya.

Hasil perhitungan uji homogenitas terhadap faktor pembebanan dapat

dilihat pada tabel 4.16.

Tabel 4.16 Uji levene dikelompokkan berdasarkan faktor pembebanan

df SS MS F hit F tabel Keputusan5 0.0000074 0.0000015

12 0.0000139 0.000001217 0.0000213

Desain dan Pembebanan1.28 3.11

Data Homogen

ErrorTotal

Sumber Keragaman


commit to user

IV-33

Taraf nyata yang dipilih a= 0,05, dengan wilayah kritik penolakan

terhadap F hitung < F tabel. Berdasarkan tabel 4.15 untuk pembebanan,

nilai F hitung sebesar 1,28 < F tabel sebesar 3,11, sehingga H0 diterima

dan disimpulkan bahwa data antar level faktor pembebanan memiliki

ragam yang sama (homogen).

3. Uji independensi,

Pengujian independensi dilakukan dengan membuat plot residual data

untuk setiap perlakuan berdasarkan urutan pengambilan data pada

eksperimen. Nilai residual tersebut merupakan selisih data observasi

dengan rata-rata tiap perlakuan. Hasil perhitungan nilai residual untuk tiap

perlakuan dapat dilihat pada tabel 4.17.

Tabel 4.17 Residual data gaya tarik dinamis

1 2 3 1 2 31 A1B1 4.893 4.900 4.900 4.898 -0.00431401 0.002127 0.0021870232 A1B2 4.899 4.900 4.900 4.900 -0.00014435 0.0001631 -1.8787E-053 A2B1 5.390 5.390 5.390 5.390 7.03661E-05 -0.000136 6.55516E-054 A2B2 5.389 5.389 5.389 5.389 -0.00011569 -3.48E-05 0.0001504475 A3B1 5.880 5.880 5.878 5.879 0.000475536 0.000488 -0.000963526 A3B2 5.878 5.879 5.878 5.879 -9.8035E-05 0.0004218 -0.00032373

No PerlakuanGAYA

Rata-rataResidual

Data residual kemudian diplotkan berdasarkan urutan pengambilan data

eksperimen seperti gambar 4.22

-0.005

-0.004

-0.003

-0.002

-0.001

0

0.001

0.002

0.003

0 5 10 15 20

Experiment ke-

Grafik Uji Independensi

residual

Gambar 4.22 Plot residual data gaya tarik dinamis


commit to user

IV-34

Berdasarkan Gambar 4.22 terlihat bahwa nilai residual tersebar di sekitar

garis nol dan tidak membentuk pola khusus, sehingga dapat disimpulkan

bahwa data hasil eksperimen memenuhi syarat independensi.

Hasil uji asumsi yang dibahas di atas, diketahui bahwa data observasi yang

dilakukan memenuhi asumsi normalitas dan independensi. Tingkat

keseragaman data observasi tidak menimbulkan resiko yang serius, karena

jumlah kasus pada setiap samplenya adalah sama. Oleh karena itu, data

observasi tersebut dapat digunakan untuk pengolahan analisis variansi

(Anova).

B. Uji asumsi dasar data hasil pengujian eksperimen 2,

Uji asumsi dasar merupakan langkah awal dalam pengolahan data, yang

meliputi uji normalitas, uji homogenitas, dan uji independensi. Apabila seluruh

hasil pengujian asumsi dasar tidak terpenuhi, maka data hasil eksperimen harus

ditransformasi ke bentuk lain sehingga data hasil transformasi memenuhi

asumsi dasar. Beberapa metode transformasi data adalah dengan cara

dikuadratkan, di-akar-kan, di-log-kan, dan lainnya. Proses pengujian asumsi

dasar dilakukan terhadap data hasil pengukuran gaya tarik dinamis pada

masing-masing perlakuan.

1. Uji normalitas,

Uji normalitas dilakukan terhadap data observasi di tiap perlakuan dengan

tujuan untuk mengetahui apakah data observasi berdistribusi normal.

Jumlah perlakuan yang terdapat pada eksperimen adalah 18 perlakuan.

Cara perhitungan uji normalitas dilakukan dengan metode lilliefors. Data

nilai gaya tarik dinamis yang telah didapat melalui pengukuran,

selanjutnya dibuat dalam suatu tabel interaksi.

Hasil perhitungan uji lilliefors untuk gaya tarik dinamis secara lengkap

dapat dilihat pada tabel 4.19.


commit to user

IV-35

Tabel 4.19 Perhitungan uji lilliefors gaya tarik dinamis

i x x2 z P(z) P(x) |P(z)-P(x)| |P(x-1)-P(z)|1 0.745 0.555 -1.183568353 0.118291987 0.0833 0.0350 0.11832 0.750 0.563 -0.926401191 0.177118763 0.1667 0.0105 0.09383 0.751 0.564 -0.901126777 0.183760459 0.2500 0.0662 0.01714 0.746 0.556 -1.148602889 0.125359883 0.3333 0.2080 0.12465 0.756 0.572 -0.662283566 0.253894754 0.4167 0.1628 0.07946 0.757 0.573 -0.629848068 0.264396997 0.5000 0.2356 0.15237 0.776 0.603 0.282883055 0.611366758 0.5833 0.0280 0.11148 0.790 0.624 0.908995679 0.818323797 0.6667 0.1517 0.23509 0.791 0.626 0.96011064 0.831500233 0.7500 0.0815 0.1648

10 0.784 0.615 0.6464628 0.74101016 0.8333 0.0923 0.009011 0.797 0.636 1.263172151 0.896736341 0.9167 0.0199 0.063412 0.800 0.640 1.390206519 0.917766913 1.0000 0.0822 0.0011

Rata2 0.770 max 0.2356 0.2350Stdv 0.022 L hitung 0.2356

L tabel 0.2750

Berdasarkan hasil perhitungan, terlihat bahwa nilai Lhitung (0,2356) < Ltabel

(0,2750), maka terima H0 dan simpulkan bahwa ke-12 sampel data

observasi dari gaya tarik dinamis berasal dari populasi yang berdistribusi

normal.

2. Uji Homogenitas,

Pengujian homogenitas dilakukan dengan metode levene test, yakni

menguji kesamaan ragam data observasi antar level faktornya. Uji

homogenitas dilakukan terhadap data yang dikelompokkan berdasarkan

faktor pembebanan dan faktor desain.

Uji homogenitas antar level faktor pembebanan dan faktor desain

Prosedur pengujian adalah dengan mengelompokkan data berdasarkan

besar pembebanan, kemudian dicari rata-rata tiap level pembebanan dan

desain kemudian dihitung selisih absolut nilai pengamatan terhadap rata-

ratanya.

Hasil perhitungan uji homogenitas terhadap faktor pembebanan dapat

dilihat pada tabel 4.21.

Tabel 4.21 Uji levene dikelompokkan berdasarkan faktor pembebanan

df SS MS F hit F tabel Keputusan3 0.0000290 0.00000978 0.0000463 0.000005811 0.0000753

Sumber KeragamanDesain dan Pembebanan

1.67 4.07Data

HomogenErrorTotal


commit to user

IV-36

Taraf nyata yang dipilih a= 0,05, dengan wilayah kritik penolakan

terhadap F hitung < F tabel. Berdasarkan tabel 4.20 untuk pembebanan,

nilai F hitung sebesar 1,67 < F tabel sebesar 4,07, sehingga H0 diterima

dan disimpulkan bahwa data antar level faktor pembebanan memiliki

ragam yang sama (homogen).

3. Uji independensi,

Pengujian independensi dilakukan dengan membuat plot residual data

untuk setiap perlakuan berdasarkan urutan pengambilan data pada

eksperimen. Nilai residual tersebut merupakan selisih data observasi

dengan rata-rata tiap perlakuan. Hasil perhitungan nilai residual untuk tiap

perlakuan dapat dilihat pada tabel 4.22

Tabel 4.22 Residual data gaya tarik dinamis

1 2 3 1 2 31 A1B1 0.7567 0.7560 0.7456 0.7528 0.0040 0.0033 -0.00722 A1B2 0.7448 0.7509 0.7504 0.7487 -0.0039 0.0022 0.00173 A2B1 0.7975 0.7842 0.8002 0.7939 0.0035 -0.0098 0.00624 A2B2 0.7909 0.7898 0.7764 0.7857 0.0052 0.0041 -0.0093

GAYA ResidualNo Perlakuan Rata-rata

Data residual kemudian diplotkan berdasarkan urutan pengambilan data

eksperimen seperti gambar 4.23

-0.015

-0.01

-0.005

0

0.005

0.01

0 2 4 6 8 10 12 14

Experiment ke-

Grafik Uji Independensi

Series1

Gambar 4.23 Plot residual data gaya tarik dinamis


commit to user

IV-37

Berdasarkan Gambar 4.23 terlihat bahwa nilai residual tersebar di sekitar

garis nol dan tidak membentuk pola khusus, sehingga dapat disimpulkan

bahwa data hasil eksperimen memenuhi syarat independensi.

Hasil uji asumsi yang dibahas di atas, diketahui bahwa data observasi yang

dilakukan memenuhi asumsi normalitas dan independensi. Tingkat

keseragaman data observasi tidak menimbulkan resiko yang serius, karena

jumlah kasus pada setiap samplenya adalah sama. Oleh karena itu, data

observasi tersebut dapat digunakan untuk pengolahan analisis variansi

(Anova).

4.3.3 Uji Anova

Pengujian analisis variansi (Anova) dilakukan terhadap nilai gaya tarik

dinamis untuk mengetahui apakah faktor-faktor yang diteliti berpengaruh

signifikan terhadap variabel respon tersebut. Pengujian analisis variansi pada

penelitian ini menggunakan dua tahap pengujian, yaitu dengan menggunakan

Teknik Randomize Block Design kemudian dilanjutkan dengan menggunakan

Teknik desain Factorial Eksperimen.

A. Pengujian analisis variansi Teknik Randomize Block Design

Dengan menggunakan taraf keberartian 0,05, hipotesis yang diajukan

adalah perbedaan desain menimbulkan pengaruh terhadap besar gaya tarik

dinamis yang diteliti.

Hipotesis nol yang diajukan dalam analisis variansi, adalah:

H0 :

꠨廸弥 = 0

Perbedaan desain tidak menimbulkan pengaruh yang signifikan terhadap

gaya tarik dinamis.

Hipotesis umum yang diajukan adalah ada perbedaan yang signifikan

antar faktor maupun level dalam setiap faktor yang diteliti. Hipotesis umum

ini disebut sebagai hipotesis satu (H1).

Hipotesis umum yang diajukan dalam analisis variansi, adalah:

H1 : ꠨廸弥 ≠ 0

Perbedaan desain menimbulkan pengaruh yang signifikan terhadap gaya

tarik dinamis.

Model matematik yang dipakai dalam analisis ini, adalah:


commit to user

IV-38

Yijk = m + Ai + Bj +ek(ij)

dengan;

Yijk : variabel respon

Ai : faktor desain prosthetic jari tangan

Bj : faktor pembebanan

ek(ij) : random error

i : jumlah faktor desain tangan prosthetic (B) j = 1, 2

j : jumlah faktor pembebanan, (A) i = 1, 2, 3

k : jumlah observasi k = 1, 2, 3

1. Anova eksperimen 1

a) Dua desain prototype prosthetic jari tangan, yaitu sistem cable dan

sistem bar.

b) Pembebanan yang diberikan pada kedua prototype prosthetic jari


c) Pengujian dilakukan dengan tahap replikasi sebanyak 3 kali.

d) Keterangan :

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

j : jumlah faktor pembebanan, (B), j = 1, 2, 3


e) Hipotesis nol yang diajukan dalam analisis variansi:

H’0 : α1 = α2 = α3 = 0 (pengaruh desain nol)

f) Hipotesis umum yang diajukan dalam analisis variansi:

H’1 : α1 ≠ α2 ≠ α3 ≠ 0

g) Taraf signifikansi:

α = 0,05

Selanjutnya dilakukan perhitungan nilai-nilai yang dibutuhkan untuk

perhitungan jumlah kuadrat.

Hasil analisis variansi dari data pada tabel 4.24 disajikan dalam

perhitungan ANOVA tabel 4.25.


commit to user

IV-39

Tabel 4.25 Anova untuk pengujian eksperimen 1

df SS MS F hitung F tabel Keputusan

2 2.883000 1.441500 582228 3.89 DITOLAK1 0.000000605 0.000000605 0.244 4.75 DITERIMA2 0.00000652 0.00000326 1.317 3.89 DITERIMA

12 0.0000297 0.0000024817 2.883Total

Sumber Keragaman

PembebananDesain

Desain dan PembebananError



sistem bar.


tangan sebesar 79,74 gram, 84,56 gram.


d) Keterangan :

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

j : jumlah faktor pembebanan, (B), j = 1, 2, 3



H’0 : α1 = α2 = α3 = 0


H’1 : α1 ≠ α2 ≠ α3 ≠ 0


α = 0,05






df SS MS F hitung F tabel Keputusan1 0.004584 0.004584 96.8118 DITOLAK1 0.000114 0.000114 2.40402 DITERIMA1 0.000013 0.000013 0.27156 DITERIMA8 0.000379 0.00004711 0.01Total

Sumber Keragaman

Desain 5.32Pembebanan

Desain dan PembebananError


commit to user

IV-40

B. Pengujian analisis variansi teknik desain Factorial Eksperimen

Dengan menggunakan taraf keberartian 0,05, hipotesis umum yang

diajukan adalah ada perbedaan yang signifikan antar faktor maupun level

dalam setiap faktor yang diteliti.

Hipotesis nol yang diajukan dalam analisis variansi, adalah:

H0.1 : ꠨廸弥 = 0

Perbedaan pembebanan tidak menimbulkan pengaruh yang signifikan

terhadap gaya tarik dinamis.

H0.2 : ꠨.弥 = 0

Perbedaan desain prosthetic jari tangan tidak menimbulkan pengaruh

yang signifikan terhadap besarnya gaya tarik dinamis.

H0.3 : ꠨廸.弥 = 0

Tidak ada interaksi antara perbedaan pembebanan dengan desain yang

berlainan.

Hipotesis umum yang diajukan adalah ada perbedaan yang signifikan

antar faktor maupun level dalam setiap faktor yang diteliti. Hipotesis umum

ini disebut sebagai hipotesis satu (H1).

Hipotesis umum yang diajukan dalam analisis variansi, adalah:

H1.1 : ꠨廸弥 ≠ 0

Perbedaan pembebanan menimbulkan pengaruh yang signifikan terhadap

gaya tarik dinamis.

H1.2 : ꠨.弥 ≠ 0

Perbedaan desain prosthetic jari tangan menimbulkan pengaruh yang

signifikan terhadap besarnya gaya tarik dinamis.

H1.3 : ꠨廸.弥 ≠ 0

Ada interaksi antara perbedaan pembebanan dengan desain yang

berlainan.

Model matematik yang dipakai dalam analisis ini, adalah:

Yijk = m + Ai + Bj + ABij +ek(ij)

dengan;

Yijk : variabel respon


commit to user

IV-41

Ai : untuk level pada faktor pembebanan.

Bj : untuk level pada faktor desain prosthetic jari tangan.

k

ABij

: untuk observasi tiap kondisi eksperimen (tiap kombinasi i dan j)

: interaksi faktor A dan faktor B.

ek(ij) : error dalam masing-masing treatment.



sistem bar.




d) Keterangan :

i : jumlah faktor pembebanan, (A) i = 1, 2, 3

j : jumlah faktor desain tangan prosthetic (B), j = 1, 2



1) H’0 : α1 = α2 = α3 = 0

2) H”0 : β1 = β2 = β3= 0

3) H’”0 : (α β)11 = (α β)12 = (α β)13= ... = (α β)32 = 0


1) H’1 : α1 ≠ α2 ≠ α3 ≠ 0

2) H”1 : β1 ≠ β2 ≠ β3≠ 0

3) H’”1 : (α β) 11 ≠ (α β) 12 ≠ (α β) 13≠... ≠ (α β) 32 ≠ 0


α = 0,05



Hasil analisis variansi dari data pada tabel 4.29 disajikan dalam perhitungan

ANOVA tabel 4.31.


commit to user

IV-42


Sumber variansi

Derajat Kebebasan

Jumlah Kuadrat

Rataan Kuadrat

F hitunganF

tabelH0

Pembebanan 2 3.0213 1.5106 0.0242799 3.885 terimaDesain 1 0.0003 0.0003 0.0000051 4.747 terimaInteraksi AxB 2 0.0044 0.0022 0.0000351 3.885 terimaError 12 746.60705 62.21725Total 17 749.633



sistem bar.


tangan sebesar 79,74 gram, 84,56 gram.


d) Keterangan :

i : jumlah faktor pembebanan, (A) i = 1, 2

j : jumlah faktor desain tangan prosthetic (B), j = 1, 2



1) H’0 : α1 = α2 = 0

2) H”0 : β1 = β2 = 0

3) H’”0 : (α β)11 = (α β)12 = (α β)13= ... = (α β)22 = 0


1) H’1 : α1 ≠ α2 ≠ 0

2) H”1 : β1 ≠ β2 ≠ 0

3) H’”1 : (α β)11 ≠ (α β)12 ≠ (α β)13≠... ≠ (α β)22 ≠ 0


α = 0,05






commit to user

IV-43


Sumber variansi

Derajat Kebebasan

Jumlah Kuadrat

Rataan Kuadrat

F hitunganF

tabelH0

Pembebanan 1 0.0049497 0.0049 0.0027733 5.318 terimaDesain 1 0.0000644 0.000064 0.0000361 5.318 terimaInteraksi AxB 1 0.00000090 0.00000090 0.0000005 5.318 terimaError 8 14.27820 1.78477Total 11 14.283

4.3.4 Analisis Hasil Uji Variansi

Keputusan terhadap hipotesis nol didasarkan pada nilai F hitung, yakni

hipotesis nol (H0) ditolak jika F hitung > F tabel dan diterima jika F hitung < F

tabel. Penggunaan F hitung memberikan kesimpulan tentang hasil uji hipotesis

analisis variansi, baik dengan menggunakan teknik Randomize Block Design

maupun desain Factorial Eksperiment. Keputusan yang diambil terhadap hasil

analisis variansi data eksperimen untuk gaya tarik dinamis, yaitu:

A. Analisis hasil uji variansi teknik Randomize Block Design

Dari hasil pengujian pada eksperimen 1 dan 2, dapat dianalisis bahwa

ditinjau dari faktor desain prosthetic jari tangan (faktor B), nilai F hitung > F

tabel, sehingga tolak H0 dan disimpulkan bahwa pengaruh desain prosthetic

jari tangan terhadap gaya tarik dinamis yang dihasilkan tidak ada

perberbedaan signifikan untuk setiap level yang di uji.

B. Analisis hasil uji variansi teknik desain Factorial Eksperiment

1. Dari hasil pengujian pada eksperimen 1 dan 2, dapat dianalisis bahwa

ditinjau dari faktor pembebanan (faktor A), nilai F hitung < F tabel,

sehingga terima H0 dan disimpulkan bahwa pengaruh pembebanan

terhadap gaya tarik dinamis yang dihasilkan tidak ada perberbedaan

signifikan untuk setiap level yang di uji.


ditinjau dari faktor desain prosthetic jari tangan (faktor B), nilai F hitung

< F tabel, sehingga terima H0 dan disimpulkan bahwa pengaruh desain

prosthetic jari tangan terhadap gaya tarik dinamis yang dihasilkan tidak

ada perberbedaan signifikan untuk setiap level yang di uji.


commit to user

IV-44


tidak terjadi interaksi diantara kedua faktor, hal tersebut terlihat dalam

nilai F hitung < F tabel, sehingga terima H0.


commit to user

V - 1

BAB V ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL

Pada bab ini dilakukan analisis dan interpretasi hasil terhadap hasil

pengolahan data pada bab sebelumnya.

5.1 ANALISIS PERANCANGAN

Pada sub bab ini diuraikan mengenai analisis terhadap hasil pengembangan

desain prosthetic jari tangan yang diwujudkan dalam bentuk prototype prosthetic

jari tangan sistem penggerak cross cable dan cross bar, serta hasil eksperimen

pengujian prosthetic jari tangan berupa besar gaya tarik dinamis yang dibutuhkan

oleh prototype prosthetic jari tangan saat melakukan gerakan fleksi.

5.1.1 Kesetaraan Desain Prosthetic Jari Tangan

Hasil dari beberapa penelitian yang telah dilakukan sebelumnya oleh

Dechev, et al (1999) mengenai prosthetic jari tangan sistem cable dan sistem bar,

serta Saliba dan Axiax, 2007 mengenai prosthetic jari tangan sistem cross cable,

terlebih dahulu dilakukan penyetaraan desain sebelum dilakukan tahap

perbandingan. Tahap penyetaraan desain diberlakukan terhadap fitur - fitur desain

yang ada, diantaranya desain link prosthetic jari tangan, material bahan yang

digunakan, serta mekanisme penggerak yang digunakan dalam desain.

Tabel 5.1 menunjukan kesetaraan desain prosthetic jari tangan dari

penelitian yang dilakukan oleh Dechev, et al (1999) mengenai prosthetic jari

tangan sistem cable dan sistem bar serta Saliba dan Axiax, 2007 mengenai

prosthetic jari tangan sistem cross cable yang dilengkapi dengan usulan perbaikan

dan pengembangan desain prosthetic jari tangan.


commit to user

V - 2

Tabel 5.1 Kesetaraan desain prototype prosthetic jari tangan

Saliba dan Axiax, 2007Sistem Cable Sistem Bar Sistem Cross Cable setara tidak Sistem Cable Sistem Bar

Terdiri dari 3 Phalanx: Proximal Phalanx, Medial Phalanx, dan Distal Phalanx

Terdiri dari 6 rigid link saling terhubung hingga membentuk suatu rangkaian

Terdiri dari 3 Phalanx: Proximal Phalanx, Medial Phalanx, dan Distal Phalanx

√

Terdapat komponen joint sebagai penghubung antar Phalanx

Terdapat komponen joint sebagai penghubung antar rigid link

Terdapat komponen joint sebagai penghubung antar Phalanx

√

Menggunakan pipa silinder aluminium sebagai tempat sistem cable

- - √

Penambahan komponen base sebagai pengganti fungsi telapak tangan

- - √

Sistem Penggerak Melakukan pola gerakan flexiMelakukan pola gerakan flexi dan extensi

Melakukan pola gerakan flexi dan extensi

√

Komponen Phalanx menggunakan material bahan aluminium

Komponen rigid link menggunakan material bahan aluminium

Komponen Phalanx menggunakan material bahan aluminium

√

Komponen joint menggunakan material bahan aluminium



√

Menggunakan komponen pipa silinder yang terbuat dari material bahan aluminium

- - √

Menggunakan komponen base yang terbuat dari material bahan aluminium

- - √

Material Bahan

Menerapkan pola cross cable dan cross bar untuk melakukan gerakan

Komponen Phalanx menggunakan material bahan PVC

Menggunakan komponen poros penyangga yang terbuat dari material bahan aluminium

Menggunakan komponen base yang terbuat dari material bahan PVC

Usulan

Desain Link

Dechev, et al (1999)Prototype Prosthetic Jari Tangan

Kesetaraan

Terdiri dari 3 Phalanx : Proximal Phalanx, Medial Phalanx, dan Distal Phalanx

Menggunakan silinder aluminium sebagai poros penyangga

Penambahan komponen base sebagai pengganti fungsi telapak tangan


commit to user

V - 3

Dari tabel 5.1, diketahui bahwa kesetaraan desain dari ketiga penelitian yang

telah dilakukan sebelumnya oleh Dechev, et al (1999) mengenai prosthetic jari

tangan sistem cable dan sistem bar serta Saliba dan Axiax, 2007 mengenai

prosthetic jari tangan sistem cross cable, dari sudut pandang desain link terdapat

empat faktor yang diperbandingkan, dimana dari keempat faktor tersebut, terdapat

3 faktor yang tidak setara yaitu jumlah phalanx dan link yang digunakan dalam

desain, tempat sistem penggerak, penggunaan komponen base serta terdapat 1

faktor yang setara, yaitu penggunaan komponen joint. Dari sudut pandang sistem

penggerak, terdapat satu faktur dengan perbandingan yang tidak setara, yaitu pola

gerakan dari sistem penggerak. Kemudian dari sudut pandang material bahan,

terdapat 4 faktor yang mempengaruhi kesetaraan, dimana terdapat 2 faktor yang

setara, yaitu pengunaan material alumunium pada komponen phalanx dan joint,

serta terdapat pula 2 faktor yang tidak setara, yaitupenggunaan poros penyangga

serta komponen base yang masing-masing menggunakan material aliminium serta

PVC.

Berdasarkan hasil identifikasi terhadap desain prosthetic jari tangan pada

penelitian sebelumnya, diperoleh data-data mengenai permasalahan yang timbul

pada desain prosthetic jari tangan yang dijabarkan menjadi usulan perbaikan dan

pengembangan, kemudian diterjemahkan menjadi atribut perancangan dan

kebutuhan fungsional perancangan, sehingga diperoleh komponen-komponen

spesifik yang digunakan dalam rancangan yang diwujudkan menjadi prototype


5.1.2 Perwujudan Prototype Prosthetic Jari Tangan

Prototype prosthetic jari tangan dalam penelitian ini terdiri atas beberapa

perangkat, dimana perangkat-perangkat tersebut tersusun oleh beberapa

komponen didalamnya. Perangkat-perangkat prototype prosthetic jari tangan ini

antara lain perangkat link prosthetic jari tangan yang tersusun oleh komponen link

1 sebagai aplikasi dari proximal phalanx prosthetic jari tangan, link 2 sebagai

aplikasi dari medial phalanx prosthetic jari tangan, link 3 sebagai aplikasi distal

phalanx prosthetic jari tangan, komponen joint, dan komponen poros penyangga,

kemudian perangkat base sebagai aplikasi pengganti komponen telapak tangan


commit to user

V - 4

yang tersusun oleh komponen link base, komponen joint, dan komponen poros

penyangga, perangkat yang terakhir yaitu perangkat sistem penggerak.

Analisis untuk tiap perangkat dan komponen penyusun prototype prosthetic

jari tangan dengan akan dijabarkan dalam bahasan berikut ini.

A. Perangkat link prosthetic jari tangan.

Perangkat link prosthetic jari tangan berfungsi sebagai kerangka prosthetic

jari tangan manusia. Perangkat link prosthetic jari tangan ini terdiri dari

komponen link 1 sebagai aplikasi dari proximal phalanx prosthetic jari tangan,

link 2 sebagai aplikasi dari medial phalanx prosthetic jari tangan, link 3 sebagai

aplikasi distal phalanx prosthetic jari tangan, komponen joint, dan komponen

poros penyangga. Perangkat link prosthetic jari tangan ini diharapkan sesuai

dengan dimensi tangan manusia normal serta memiliki beban yang ringan, dan

kuat.

Pada perangkat link prosthetic jari tangan ini, telah dilakukan

pengembangan dan perbaikan dari desain pada penelitian sebelumnya yang

dilakukan oleh Dechev, et al (1999) serta Saliba dan Axiax, 2007. Beberapa

pengembangan dan perbaikan tersebut terdapat pada desain phalanx yang telah

menerapkan dimensi tangan manusia dalam perancangannya, serta pengguanaa

material PVC untuk mengganti material bahan aluminium yang digunakan pada

penelitian sebelumnya. Dengan mengadopsi struktur jari tangan manusia dengan

penerapan data antropometri dari jari tangan manusia dalam proses

perancangannya, serta penggunaan material bahan PVC yang memiliki sifat bahan

tahan lama, kuat, ringan, mudah dibentuk dan mudah dirangkai dalam pembuatan

komponen-komponen link 1, link 2, dan link 3, maka hal ini menunjukkan bahwa

desain ini telah dapat memenuhi kebutuhan fungsional perancangan yang

diharapkan.

Akan tetapi, perangkat link prosthetic jari tangan ini mengalami kendala

dalam proses pembuatannya, kendala yang dihadapi yaitu, mendapatkan tingkat

presisi yang baik pada proses pemesinan. Tingkat kepresisian akan sangat

diperlukan pada saat proses perakitan, dimana jika terdapat komponen yang

kurang presisi maka dapat menghambat proses perakitan. Untuk mendapatkan

tingkat presisi yang baik membutuhkan waktu yang cukup lama untuk


commit to user

V - 5

menyelesaikannya karena dimensi dari komponen yang diproses berukuran kecil

serta membentuk pola yang rumit. Jika terjadi kesalahan dalam proses pemesinan,

maka harus mengulangi proses dari awal. Hal ini menyebabkan pemborosan

komponen dan mempengaruhi besarnya biaya yang diperlukan untuk pembuatan

alat.

Pada penelitian selanjutnya diharapkan dapat melakukan eksperimen awal

dalam menetukan material bahan yang akan digunakan serta pada proses

pemesinan, hendaknya menggunakan mesin produksi yang dapat memproses

benda dengan tingkat presisi yang tinggi agar pada saat perakitan dan

pengaplikasiannya tidak menimbulkan hambatan yang berarti terhadap penelitian,

serta menghasilkan prototype prosthetic jari tangan yang lebih baik.

B. Perangkat base prototype prosthetic jari tangan

Perangkat base prosthetic jari tangan berfungsi sebagai pengganti telapak

tangan prosthetic jari tangan manusia. Perangkat base prosthetic jari tangan ini

terdiri dari komponen link base, komponen joint, dan komponen poros penyangga.

Pada perangkat link base prosthetic jari tangan ini, telah dilakukan

pengembangan dan perbaikan dari desain pada penelitian sebelumnya yang

dilakukan oleh Dechev, et al (1999) serta Saliba dan Axiax, 2007. Beberapa

pengembangan dan perbaikan tersebut terdapat pada desain phalanx yang telah

menerapkan dimensi tangan manusia dalam perancangannya, serta penggunaan

material PVC untuk mengganti material bahan aluminium yang digunakan pada

penelitian sebelumnya. Dengan mengadopsi struktur jari tangan manusia dengan

penerapan data antropometri dari jari tangan manusia dalam proses

perancangannya, serta penggunaan material bahan PVC yang memiliki sifat bahan

tahan lama, kuat, ringan, mudah dibentuk dan mudah dirangkai, maka hal ini

menunjukkan bahwa desain ini telah dapat memenuhi kebutuhan fungsional

perancangan yang diharapkan.

Pada penelitian ini perangkat base prosthetic jari tangan ini digunakan

sebagai penyangga prototype prosthetic jari tangan pada saat dilakukan tahap

eksperimen pengujian untuk menghitung gaya tarik dinamis yang dibutuhkan oleh

prototype prosthetic jari tangan saat melakukan gerakan fleksi.


commit to user

V - 6

Bentuk dan dimensi perangkat base prosthetic jari tangan pada penelitian

ini, disesuaikan dengan kebutuhan pemakaian, dalam hal ini perangkat base

prosthetic jari tangan digunakan sebagai penyangga prototype prosthetic jari

tangan pada saat dilakukan tahap eksperimen pengujian, sehingga bentuk dan

ukurannya harus disesuaikan dengan prototype prosthetic jari tangan dan alat

bantu eksperimen yang berbentuk tiang penyangga.

C. Perangkat sistem penggerak cross cable

Pada perangkat sistem penggerak cross cable pada prosthetic jari tangan ini,

telah dilakukan pengembangan dan perbaikan dari desain pada penelitian

sebelumnya yang dilakukan oleh Dechev, et al (1999). Beberapa pengembangan

dan perbaikan tersebut terdapat pada jalur lintasan cable yang pada penelitian

sebelumnya hanya menggunakan satu jalur lintasan cable, pada penelitian ini

dilakukanpengembangan dan perbaikan dengan mengacu pada penelitian yang

dilakukan oleh Saliba dan Axiax, 2007 yang menggunakan sistem cross cable

sebagai sistem penggerak pada desain prosthetic jari tangan. Sistem cross cable

merupakan sistem cable dengan menambahkan satu jalur yang bersilangan untuk

menghasilkan gerakan saling berlawanan, sehingga prosthetic jari tangan dapat

melakukan gerakan fleksi dan ekstensi. Dengan demikian menunjukkan bahwa

desain ini telah dapat memenuhi kebutuhan fungsional perancangan yang

diharapkan.

D. Perangkat sistem penggerak cross bar

Pada perangkat sistem penggerak cross bar pada prosthetic jari tangan ini,

telah dilakukan pengembangan dan perbaikan dari desain pada penelitian

sebelumnya yang dilakukan oleh Dechev, et al (1999). Beberapa pengembangan

dan perbaikan tersebut yaitu dengan pengguanaan material PVC untuk mengganti

material bahan aluminium yang digunakan pada penelitian sebelumnya.

Komponen bar terbuat dari bahan PVC karena ringan dan mudah untuk dibentuk.

Komponen bar tersusun dari beberapa rigid link yang ditautkan sedemikian rupa

sehingga dapat digunakan sebagai sistem penggerak.Dengan demikian

menunjukkan bahwa desain ini telah dapat memenuhi kebutuhan fungsional

perancangan yang diharapkan.


commit to user

V - 7

Sistem penggerak menggunakan bar atau dapat juga disebut (rigid link),

menghubungkan komponen link yang berperan sebagai ruas-ruas jari pada tangan,

dengan menautkan bar pada poros penyangga yang terdapat pada setiap ruas jari

yang seluruh rangkaian bar terpusat pada tuas penarik yang ujungnya

dirangkaikan dengan tali penarik, sehingga pada saat terjadi penarikan tali pada

ujung tuas penarik, bar yang menghubungkan antara komponen tuas penarik

dengan jari akan mendorong ataupun menarik bar yang terdapat pada ruas jari

yang lain sehingga jari akan membuka atau menutup.

5.2 ANALISIS UJI EKSPERIMEN

Pada tahap ini dilakukan analisis terhadap pengujian eksperimen serta

dengan pengukuran kecepatan respon dalam menghitung besarnya gaya tarik

dinamis pengoperasian prosthetic jari tangan saat melakukan gerakan fleksi.

A. Analisis Tahap Eksperimen

Pengujian dilakukan terhadap kedua prototype prosthetic jari tangan dalam

mengukur besar gaya tarik dinamis yang dibutuhkan dalam pengoperasian

prototype prosthetic jari tangan. Pengujian dilakukan dengan 2 eksperimen yang

berbeda, perbedaan tersebut terdapat pada besar kelompok beban yang digunakan.


dengan berat 500 gram, 550 gram, 600 gram. Pada pengujian eksperimen 2, beban

yang digunakan adalah kelompok beban dengan berat 79,74 gram dan 84,56 gram

Hal tersebut bertujuan untuk mengetahui apakah variasi dari faktor pembebanan

dan faktor desain dapat mempengaruhi besar gaya tarik dinamis yang dihasikan

secara signifikan.

Gambar 5.1 Pengujian Eksperimen


commit to user

V - 8

Gambar 5.1 menunjukan proses pengujian eksperimen dengan

memanfaatkan sistem katrol yang telah dirancang sebagai penyangga prototype

prosthetic jari tangan untuk dikondisikan dalam posisi jari tangan menengadah

keatas. Hasil pengujian eksperimen berupa besar gaya tarik dinamis yang

dibutuhkan dalam pengoperasian prototype prosthetic jari tangan pada saat

melakukan gerakan fleksi.

B. Analisis Gaya Tarik Dinamis

Gaya tarik dinamis berkaitan erat dengan kecepatan respon gerak prototype

prosthetic jari tangan. Selain dari beberapa parameter tersebut, beberapa hal yang

dapat mempengaruhi besar gaya tarik dinamis yang dibutuhkan oleh prototype

prosthetic jari tangan dalam melakukan gerakan fleksi yaitu diantaranya : Jumlah

komponen penyusun prototype prosthetic jari tangan, Berat komponen penyusun

prototype prosthetic jari tangan, serta gaya gesek yang terjadi pada sistem gerak

prototype prosthetic jari tangan. Pada hasil pengembangan prosthetic jari tangan,

rata-rata besar gaya tarik dinamis yang dibutuhkan untuk melakukan gerakan

menutup jari tangan atau gerakan flexi pada prototype prosthetic jari tangan sistem

gerak cross cable sebesar 0,773 N. Sedangkan pada prototype prosthetic jari

tangan sistem gerak cross bar, gaya yang dibutuhkan yaitu sebesar 0,767 N.

Dari hasil pengukuran gaya tarik dinamis yang telah dilakukan, didapatkan

hasil bahwa untuk melakukan gerakan fleksi, desain prototype prosthetic jari

tangan sistem gerak cross cable membutuhkan gaya lebih besar daripada desain

prototype prosthetic jari tangan sistem gerak cross bar, hal tersebut dipengaruhi

oleh gaya gesek pada sistem cross cable, dimana terjadi kontak langsung antara

komponen cable nylon dengan poros joint penghubung antar link pada saat

melakukan gerakan.

C. Analisis Hasil Uji ANOVA


ditinjau dari faktor desain prosthetic jari tangan (faktor B), nilai F hitung > F

tabel, sehingga tolak H0 dan disimpulkan bahwa pengaruh desain prosthetic jari

tangan terhadap gaya tarik dinamis yang dihasilkan tidak berbeda secara



commit to user

V - 9


ditinjau dari faktor pembebanan (faktor A), nilai F hitung < F tabel, sehingga

terima H0 dan disimpulkan bahwa pengaruh pembebanan terhadap gaya tarik

dinamis yang dihasilkan tidak berbeda secara signifikan untuk setiap level yang di

uji.


ditinjau dari faktor desain prosthetic jari tangan (faktor B), nilai F hitung < F

tabel, sehingga terima H0 dan disimpulkan bahwa pengaruh desain prosthetic jari

tangan terhadap gaya tarik dinamis yang dihasilkan tidak berbeda secara


Dari hasil pengujian pada eksperimen 1 dan 2, dapat dianalisis bahwa tidak

terjadi interaksi diantara kedua faktor, hal tersebut terlihat dalam nilai F hitung <

F tabel, sehingga terima H0.

5.3 INTERPRETASI HASIL PENELITIAN

Desain pengembangan prosthetic jari tangan terdiri atas dua mekanisme

sistem penggerak, yaitu mekanisme sistem penggerak cross cable dan cross bar.

Desain tersebut diwujudkan dalam dua prototype prosthetic jari tangan dengan

desain jari terdiri dari tiga ruas, yaitu proximal phalanx, medial phalanx, serta

distal phalanx. Prototype prosthetic jari tangan sistem penggerak cross cable

digerakkan dengan menggunakan kabel, sedangkan prototype prosthetic jari

tangan sistem penggerak cross bar digerakkan dengan menggunakan rigid link.

Bahan yang digunakan pada proses pembuatan prototype prosthetic jari

tangan bagian link, berasal dari plastik industri jenis PVC (polivinil klorida).

Pemilihan bahan PVC karena selain murah, bahan ini juga mudah dalam dibentuk,

awet, dan ringan, sedangkan komponen lain diperoleh dalam bentuk jadi.

Hasil pengembangan prosthetic jari tangan saat ini terlihat dari kemampuan

melakukan gerakan flexi dan extensi. Dalam melakukan gerakan flexi,

pembentukan sudut pada prototype prosthetic jari tangan sistem penggerak cross

cable lebih baik dari pada prototype prosthetic jari tangan sistem penggerak cross

bar. Hal tersebut dikarenakan pada prototype prosthetic jari tangan sistem

penggerak cross bar belum didapatkan bentuk dan dimensi yang optimal dari

rigid link yang digunakan sebagai sistem penggerak, sehingga perlu dilakukan


commit to user

V - 10

penelitian lebih lanjut tentang optimasi bentuk dan dimensi dari rigid link,

sehingga gerakan yang dilakukan prototype prosthetic jari tangan tidak terhambat

oleh rigid link dan sudut dari gerakan flexi dapat disesuaikan dengan kondisi

tangan manusia normal.

Gaya tarik dinamis hasil pengembangan prosthetic jari tangan pada kedua

mekanisme sistem penggerak terdapat perbedaan namun tidak signifikan, rata-rata

besar gaya tarik dinamis yang dibutuhkan untuk melakukan gerakan menutup jari

tangan atau gerakan flexi pada prototype prosthetic jari tangan sistem gerak cross

cable sebesar 0,773 N. Sedangkan pada prototype prosthetic jari tangan sistem

gerak cross bar, gaya yang dibutuhkan yaitu sebesar 0,767 N. Prototype

prosthetic jari tangan sistem gerak cross cable memiliki gaya tarik dinamis yang

lebih besar karena dipengaruhi oleh gaya gesek yang menghambat laju kabel.


commit to user

VI - 1

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

Kajian mengenai pengembangan prosthetic jari tangan merupakan usaha

untuk memperbaiki fungsi prosthetic tangan sebagai pengganti ketiadaan tangan

manusia. Ikhtisar hasil penelitian terangkum dalam kesimpulan serta masukan

perbaikan untuk penelitian selanjutnya tertuang dalam saran penelitian.

6.1 KESIMPULAN

Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian yang telah dilakukan antara

lain:

1. Penelitian ini menghasilkan prototype prosthetic jari tangan yang tersusun atas

beberapa perangkat, antara lain perangkat link prosthetic jari tangan,

perangkat base prosthetic jari tangan, perangkat sistem penggerak.

2. Hasil pengembangan prosthetic jari tangan saat ini terlihat dari kemampuan

melakukan gerakan flexi dan extensi. Dalam melakukan gerakan flexi, pada

prototype prosthetic jari tangan sistem penggerak cross cable lebih baik dari

pada prototype prosthetic jari tangan sistem penggerak cross bar. Hal tersebut

dikarenakan pada prototype prosthetic jari tangan sistem penggerak cross bar

belum didapatkan bentuk dan dimensi yang optimal dari rigid link yang

digunakan sebagai sistem penggerak.

3. Gaya tarik dinamis hasil pengembangan prosthetic jari tangan pada kedua

mekanisme sistem penggerak terdapat perbedaan namun tidak signifikan, rata-

rata besar gaya tarik dinamis yang dibutuhkan untuk melakukan gerakan

menutup jari tangan atau gerakan flexi pada prototype prosthetic jari tangan

sistem gerak cross cable sebesar 0,773 N. Sedangkan pada prototype

prosthetic jari tangan sistem gerak cross bar, gaya yang dibutuhkan yaitu

sebesar 0,767 N. Prototype prosthetic jari tangan sistem gerak cross cable

memiliki gaya tarik dinamis yang lebih besar karena dipengaruhi oleh gaya

gesek yang menghambat laju kabel.


commit to user

VI - 2

6.2 SARAN

Saran yang diberikan pada penelitian selanjutnya agar prosthetic jari tangan

mampu dikembangkan menjadi produk yang lebih baik, sebagai berikut:

1. Perlu dilakukan perbaikan terhadap desain rigid link, yaitu dengan melakukan

penelitian lebih lanjut tentang optimasi bentuk dan dimensi dari rigid link,

sehingga gerakan yang dilakukan prototype prosthetic jari tangan tidak

terhambat oleh rigid link dan sudut dari gerakan flexi dapat disesuaikan

dengan kondisi tangan manusia normal.

2. Untuk mendapatkan tingkat akurasi yang lebih baik, maka perlu dilakukan

penelitian lebih lanjut tentang sistem katrol yang digunakan sebagai alat

pendukung eksperimen, dalam pengukuran gaya tarik dinamis yang

dibutuhkan oleh prototype prosthetic jari tangan.

3. Mengacu pada perkembangan prosthetic tangan di luar negeri, perlu dilakukan

pengembangan terhadap kontrol pengoperasian prosthetic tangan dengan

menerapkan prinsip semi otomatis, sehingga beban pengguna untuk

mengoperasikan prosthetic tangan menjadi lebih ringan.

Documents

PERANCANGAN PROTOTYPE PROSTHETIC JARI …... · 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