MENGUKUR KECEPATAN DAN PERCEPATAN GERAK KAKI MANUSIA MENGGUNAKAN MULTIMEDIA

Transkripsi

1 MENGUKUR KECEPATAN DAN PERCEPATAN GERAK KAKI MANUSIA MENGGUNAKAN MULTIMEDIA Adi Wahyu Christianto Dosen Pembimbing : Ir. Yusuf Kaelani, MSc., E. Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember 2013

2 Sumber: (2005)

3 Kerusakan Sendi Lutut Rheumatoid Osteoarthritis Post-Trauma Arthritis

4 femur Pergerakan Femur relative terhadaptibial Gesekan Pengujian Biomekanik tibial Sendi Lutut Buatan

5 Latar Belakang LAJU KEAUSAN PADA (UHMWPE) DENGAN STAINLESS STEEL SEBAGAI SENDI LUTUT BUATAN (KNEE REPLACEMENT PROSTHESIS) variasi kecepatan 0,13 m/s dan 0,23 m/s Rancang Bangun Software Untuk Mengukur Kecepatan Dan Percepatan Sebuah Partikel Dengan Online Web Camera Moch. Solikin(2012) Wong Windra(2009)

6 Latar Belakang Mengukur besarnya kecepatan relatif tibial terhadap femural pada gerakan sendi lutut manusia saat melakukan aktivitas; 1. berjalan, 2. berlari, 3. menaiki dan 4. menuruni tangga

7 Rumusan Masalah Kamera digital Kecepatan gerak lutut

8 Tujuan Mengukur besarnya kecepatan dan percepatan gerakan sendi lutut Mendapatkan kecepatan sudut pada tiap titik persendian kaki

9 Batasan Masalah 1. Objek yang digunakan adalah titik yang diberikan pada persendian kaki. 2. Kamera digital dalam keadaan tidak bergerak 3. Pengambilan gambar dilakukan secara tegak lurus terhadap objek 4. Jarak kamera digital dengan objek sama.

10 Dasar Teori Rancang Bangun Software Untuk Mengukur Kecepatan Dan Percepatan Sebuah Partikel Dengan Online Web Camera Sumber:(Wong Windra,2009)

11 Dasar Teori Analysis of different uncertainties in the inverse dynamic analysis of human gait Sumber:(Pàmies-Vilà, Rosa. Josep M. Font-Llagunes, Javier Cuadrado, F. Javier Alonso, 2012)

12 Dasar Teori PERGERAKAN SENDI LUTUT Fleksi Ekstensi

13 Dasar Teori VEKTOR DALAM KOORDINAT KARTESIUS

14 Dasar Teori VEKTOR DALAM KOORDINAT KARTESIUS V = r r t = r t

15 Dasar Teori VEKTOR DALAM KOORDINAT KARTESIUS Kecepatan dan Percepatan sudut v a = lim t 0 t = dv dt α = dω dt = d dθ dt dt = d2 θ dt 2

16 Dasar Teori imajiner Y p P X p real Koordinat kompleks

17 Dasar Teori imajiner A R2 B r a + r 2 + r 3 = r c Ra R3 d dt R 2e iθ 2 + d dt R 3e iθ 3 = V c V a C ir 2 ωe iθ 2 + ir 3 ωe iθ 3 = V c V a Rc Real R 2 ω 2 sin θ 2 R 3 ω 3 sin θ 3 = V cx V ax real Imajiner R 2 ω 2 cos θ 2 + R 3 ω 3 cos θ 3 = V cy V ay

18 Dasar Teori imajiner A R2 B ir 2 ω 2 e iθ 2 + ir 3 ω 3 e iθ 3 = V C V A d dt R 2ω 2 e iθ 2 + d dt R 3ω 3 e iθ 3 = a C a A Ra R3 R 2 ω 2 e iθ 2 + α 2 R 2 e iθ 2 + ir 2 ω 2 2 e iθ 2 C Real Rc α 2 R 2 sin θ 2 R 2 ω 2 2 cos θ 2 α 3 R 3 sin θ 3 R 3 ω 3 2 cos θ 3 = a Cx a Ax Imajiner real α 2 R 2 cos θ 2 R 2 ω 2 2 sin θ 2 + α 3 R 3 cos θ 3 R 3 ω 3 2 sin θ 3 = a CY a AY

19 Metodologi

20 Metodologi 1. Menyiapkan obyek pengukuran. 2. Memberi tanda titik pada kaki manusia. 3. Penentuan jarak kamera terhadap objek. Kamera digital L Objek h 4. Menempatkan kamera pada bidang yang tidak bergerak. 5. Pengaturan kecepatan treadmill. Tinggi kamera (H) = 64 cm Jarak kamera-objek (L) = 125 cm

21 Metodologi 1. Variabel. Berjalan dengan kecepatan 2 Km/jam Berlari dengan kecepatan 4 Km/jam Menaiki Tangga MenuruniTangga MenuruniTangga dengan Berlari MenaikiTangga dengan Berlari 2. Penyimpanan Gambar File.avi

22 Metodologi 3. Extract File.avi Image.jpg

23 Video pengambilan data Spesifikasi kamera : 30 fps Hasil Ekstrak Berupa Image

24 Metodologi 4. Koordinat X C = X C2 X C1 Y C = Y C2 Y C1 (XC1,YC1) (XC2,YC2)

25 Scalling Ujung 1 Ujung 2 Penggaris Panjang penggaris = 30 cm

26 Metodologi 4. Converting Frame Xa Ya Xb Yb Xc Yc Xa(cm) Ya(cm) Xb(cm) Yb(cm) Xc(cm) Yc(cm) -6, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,2491-2, , , , , , ,4994-6, , , ,783559

27 Pembahasan Berjalan dengan 2 km/h 200 Kecepatan Kumulatif cm/s V a V b V c Frame rad/s Kecepatan Sudut Frame ω2 ω3 rad/s Percepatan Sudut Frame α2 α3

28 Pembahasan Berlari dengan 4 km/h Kecepatan Kumulatif cm/s Frame Va Vb Vc Kecepatan Sudut Percepatan Sudut rad/s Frame Axis Title Frame ω2 ω3 α2 α3

29 Pembahasan Menaiki tangga Kecepatan Kumulatif cm/s Frame Va Vb Vc Rad/s Kecepatan Sudut Frame ω2 ω3 rad/s Percepatan Sudut Frame α2 α3

30 Pembahasan Menuruni tangga cm/s Kecepatan Kumulatif Frame Va Vb Vc Percepatan Sudut 6 Kecepatan Sudut Axis Title Axis Title Frame ω3 ω2-150 α2 Frame α3

31 Pembahasan Manaiki tangga dengan berlari Kecepatan Kumulatif cm/s Frame 8 Va Vb Vc Kecepatan Sudut 200 Percepatan sudut rad/s Frame ω2 ω α2 Frame α3

32 Pembahasan Menuruni tangga dengan berlari Kecepatan Kumulatif cm/s Frame Va Vb Vc Percepatan Sudut 400 rad/s Kecepatan Sudut rad/s Frame -8 ω2 Frame ω3 α2 α3

33 Kesimpulan Berjalan kecepatan kumulatif C(mata kaki) = 161,4746 cm/s, kecepatan sudut femural(ω 2 ) = 10, rad/s, tibial(ω 3 )= -12, rad/s, percepatan sudut femur (α 2 ) = 265, rad/s 2 pada tibial (α 3 ) = -230, rad/s 2. Berlari kecepatan kumulatif C(mata kaki) = 175,9529 cm/s, kecepatan sudut femural(ω ) = 5, rad/s, tibial(ω 3 )= 4, rad/s, percepatan sudut femural(α 2 ) = -111,325 rad/s 2 pada tibial (α 3 3 ) = 145,7794 rad/s 2. Menaiki Tangga kecepatan kumulatif B(lutut) = 209,8193 cm/s, kecepatan sudut femural(ω 2 ) = 5, rad/s, tibial(ω 3 )= - 3, rad/s, percepatan sudut femural(α 2 ) = 137, rad/s 2 (α 3 ) = -164, rad/s 2. Menuruni Tangga kecepatan kumulatif titik B(lutut) = 191,4505 cm/s, kecepatan sudut femural(ω 2 ) = -4,828 rad/s, tibial(ω 3 )= 4, rad/s, percepatan sudut femural(α 2 ) = -62,3801 rad/s 2 tibial (α 3 ) = 92,12551 rad/s 2

34 Kesimpulan Menaiki tangga dengan berlari kecepatan kumulatif B(lutut) = 201,5582 cm/s, kecepatan sudut femural(ω 2 ) = 3, rad/s, tibial(ω 3 )= 6, rad/s, percepatan sudut femural(α 2 ) = 156,0391 rad/s 2 tibial (α 3 ) = -126,335 rad/s 2. Menuruni tangga dengan berlari kecepatan kumulatif titik B(lutut) = 219,6246 cm/s, kecepatan sudut femural(ω 2 ) = -4,63862 rad/s, tibial(ω 3 )= 3, rad/s, percepatan femural(α 2 ) = -239,398 rad/s 2 tibial (α 3 ) = -327,7021 rad/s 2.

35 Saran Dalam pengambilan gambar sebaiknya dilakukan dengan cahaya yang cukup sehingga mengurangi efek blur. Sebaiknya digunakan kamera highspeed agar tidak menghasilkan buram pada gambar yang ditangkap saat bergerak. Penggaris untuk proses scaling sebaiknya diletakkan sesejajar mungkin dengan objek yang diamati agar dapat meminimalisir terjadinya error.

36 Kajian Pustaka Brault, M Million U.S. Adults Report a Disability; Arthritis Remains Most Common Cause, <Url: Solichin, Moch Studi Eksperimental Laju Keausan (Specific Wear Rate) Antara Ultra High Molecular Weight Polyethylene (Uhmwpe) Dengan Stainless Steel Sebagai Sendi Lutut Buatan (Total Knee Replacement Prosthesis) Manusia. Surabaya. Tugas Akhir. Jurusan Teknik Mesin ITS. Gunawan, Wong Windra Rancang Bangun Software Untuk Mengukur Kecepatan Dan Percepatan Sebuah Partikel Dengan Online Web Camera. Surabaya. Tugas Akhir. Jurusan Teknik Mesin ITS. Pàmies-Vilà, Rosa. Josep M. Font-Llagunes, Javier Cuadrado, F. Javier Alonso., Sept Analysis of different uncertainties in the inverse dynamic analysis of human gait. Mechanism and Machine Theory 58 (2012) Holowenko, A.R Dinamika Permesinan.Diterjemahkan oleh Cendy Prapto. Surabaya: Penerbit Erlangga. W Bohannon, Richard., Comfortable and Maximum Walking Speed of Adults Aged Years: Reference Values and Determinants. Age and Ageing 26 (1997) 15 19

37 Sekian dan Terima Kasih Mohon Saran dan Kritik untuk Kemajuan Tugas Akhir Ini