of 112/112
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

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

  • View
    220

  • Download
    4

Embed Size (px)

Text of PERANCANGAN PROTOTYPE PROSTHETIC JARI …... · Tabel 2.2 Anova eksperimen faktorial 3 faktor...

  • 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

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

    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

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

    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.

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

    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.

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

    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

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

    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

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

    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

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

    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

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

    commit to user

    xiv

    DAFTAR TABEL

    Halaman

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

    3 faktor dan dengan n observasi tiap sel

    Tabel 2.2 Anova eksperimen faktorial 3 faktor desain acak sempurna II-17

    Tabel 2.3 Susunan k x b untuk randomize blok design II-18

    Tabel 2.4 Anova randomize block design II-19

    Tabel 2.5 Skema umum daftar analisis ragam uji homogenitas II-22

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

    mekanisme sistem penggerak cross cable dan cross bar

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

    tangan serta atribut perancangan

    Tabel 4.3 Kebutuhan fungsional dalam pengembangan IV-8

    Tabel 4.4 Kekuatan material IV-10

    Tabel 4.5 Dimensi prosthetic jari tangan IV-12

    Tabel 4.6 Hasil proses grinding komponen penyusun prosthetic jari IV-19

    tangan

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

    tangan

    Tabel 4.8 Data hasil pengujian eksperimen 1 IV-28

    Tabel 4.9 Data hasil pengujian eksperimen 2 IV-28

    Tabel 4.10 Hasil pengukuran gaya tarik dinamis IV-30

    Tabel 4.11 Perhitungan uji lilliefors gaya tarik dinamis IV-32

    Tabel 4.12 Residual data antar level faktor pembebanan dan desain IV-33

    Tabel 4.13 Uji levene dikelompokkan berdasarkan faktor pembebanan IV-34

    Tabel 4.14 Residual data gaya tarik dinamis IV-34

    Tabel 4.15 Hasil pengukuran gaya tarik dinamis IV-36

    Tabel 4.16 Perhitungan uji lilliefors gaya tarik dinamis IV-38

    Tabel 4.17 Residual data antar level faktor pembebanan dan desain IV-39

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

    commit to user

    xv

    Tabel 4.18 Uji levene dikelompokkan berdasarkan faktor pembebanan IV-40

    Tabel 4.19 Residual data gaya tarik dinamis IV-40

    Tabel 4.20 Data hasil pengujian eksperimen 1 IV-43

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

    Tabel 4.22 Anova untuk pengujian eksperimen 1 IV-44

    Tabel 4.23 Data hasil pengujian eksperimen 2 IV-45

    Tabel 4.24 Hasil penjumlahan data hasil pengujian eksperimen 2 IV-46

    Tabel 4.25 Anova untuk pengujian eksperimen 2 IV-47

    Tabel 4.26 Data hasil pengujian eksperimen 1 IV-48

    Tabel 4.27 Hasil penjumlahan data hasil pengujian eksperimen 1 IV-49

    Tabel 4.28 Anova untuk pengujian eksperimen 1 IV-50

    Tabel 4.29 Data hasil pengujian eksperimen 1 IV-51

    Tabel 4.30 Hasil penjumlahan data hasil pengujian eksperimen 2 IV-52

    Tabel 4.31 Anova untuk pengujian eksperimen 2 IV-53

    Tabel 5.1 Kesetaraan desain prototype prosthetic jari tangan V-2

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

    commit to user

    xvi

    DAFTAR GAMBAR

    Gambar 2.1 Struktur tulang pada tangan manusia II-2

    Gambar 2.2 Joint pada tangan manusia II-2

    Gambar 2.3 Passive prostheses II-4

    Gambar 2.4 Body powered prostheses II-5

    Gambar 2.5 Myoelectric devices II-6

    Gambar 2.6 Prosthetic tangan kosmetik II-7

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

    Gambar 2.8 Prosthetic tangan kosmetik dan fungsional II-7

    Gambar 2.9 Desain prosthetic jari tangan dengan sistem cable II-23

    Gambar 2.10 Desain prosthetic jari tangan dengan sistem bar II-24

    Gambar 3.1 Metodologi penelitian III-1

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

    tangan IV-2

    Gambar 4.2 Desain prosthetic jari tangan sistem cross cable IV-3

    Gambar 4.3 Desain prosthetic jari tangan sistem cross bar IV-4

    Gambar 4.4 Material bahan PVC yang digunakan untuk pembuatan

    komponen prototipe prosthetic jari tangan IV-10

    Gambar 4.5 Komponen joint prosthetic jari tangan IV-11

    Gambar 4.6 Dimensi komponen joint prosthetic jari tangan IV-11

    Gambar 4.7 Komponen poros penyangga IV-12

    Gambar 4.8 Komponen link 1 prosthetic jari tangan IV-13

    Gambar 4.9 Dimensi link 1 prosthetic jari tangan IV-14

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

    Gambar 4.11 Dimensi link 2 prosthetic jari tangan IV-14

    Gambar 4.12 Komponen Prototype Link 3 prosthetic jari tangan IV-15

    Gambar 4.13 Dimensi link 3 prosthetic jari tangan IV-15

    Gambar 4.14 Komponen prototype base prosthetic jari tangan sistem cable IV-16

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

    Gambar 4.16 Desain prosthetic jari tangan dengan sistem cable IV-17

    Gambar 4.17 Komponen bar IV-18

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

    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

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

    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

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

    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

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

    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

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

    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.

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

    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.

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

    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.

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

    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.

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

    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

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

    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

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

    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.

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

    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

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

    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.

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

    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

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

    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.

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

    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.

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

    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

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

    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 = persamaan 2.1

    dimana a menyatakan percepatan, m untuk massa dan F untuk gaya total. F

    menyatakan gaya, sehingga F 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

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

    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

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

    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.

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

    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.

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

    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 T1 T...2 T...3 Ta 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

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

    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 -= ............................ persamaan 2.3

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

    (SSA):

    =

    -=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):

    =

    -=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) :

    =

    -=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) :

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

    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 +--= = = =

    ....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 +--= = = =

    ..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 +--= = = =

    k ...persamaan 2.9

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

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

    = = ==

    --=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

    +- 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.

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

    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)

    (a1)(b1)(c1)

    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

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

    commit to user

    II-19

    dengan;

    i : rataan pengamatan untuk perlakuan ke i

    .j : rataan pengamatan untuk perlakuan ke j

    .. : 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

    Y=== 111

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

    2) Jumlah kuadrat total (SStotal) :

    FKKuadrat -= a

    i

    b

    j

    n

    kijkY2

    total Jumlah ... persamaan 2.12

    3) Jumlah kuadrat faktor pembebanan (SSA) :

    =

    -=a

    i

    ...iA

    nb

    T

    1

    2

    Jumlah FKKuadrat ............................... persamaan 2.13

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

    =

    -=b

    j

    ..j.B

    na

    T

    1

    2

    Jumlah FKKuadrat ................................ persamaan 2.14

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

    FKSSbSSaKuadrat ---== = =

    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

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

    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).

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

    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

    ==1

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

    ( )

    1

    2

    2

    -

    -=

    n

    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

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

    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) = ( ) nxi 2 ....................................... persamaan 2.21 Dimana xi = data hasil pengamatan

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

    JK-Faktor = FKkxi -

    2 ...........................................persamaan 2.22

    Dimana k = banyaknya data pada tiap level

    JK-Total (JKT) = ( ) FKyi - 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.

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

    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 : 2625

    24

    23

    22

    21 ssssss =====

    H1 : Ragam seluruh level faktor tidak semuanya sama

    e. Taraf nyata yang dipilih adalah = 0.01

    f. Wilayah kritik : F > F (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.

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

    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).

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

    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

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

    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.

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

    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

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

    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.

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

    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

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

    commit to user

    III-2

    Gambar 3.1 Metodologi penelitian (lanjutan)

    Analisis dan Kesimpulan

    Pengumpulan dan Pengolahan Data

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

    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

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

    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

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

    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.

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

    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

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

    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 luban