Rancang Bangun Sepeda Pasca Stroke

Transkripsi

1 eminar Nasional Pascasarjana XIII IT, uraaya 15 Agustus 2013 IBN No Rancang Bangun epeda Pasca troke Rodika, I Made Londen Batan Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi epuluh Nopemer Kampus IT ukolilo uraaya r_rodika@ymail.com Astrak troke adalah seagai suatu gangguan pada fungsi otak yang tejadi secara mendadak. troke dapat menyeakan kematian, karena adanya gangguan peredaran darah ke otak. Upaya yang dilakukan pasien pasca stroke adalah mengikuti program rehailitasi yang meliputi terapi fisik atau leih dikenal dengan fisioterapis dan terapi psikis. Latihan fisik selain ermanfaat untuk keugaran tuuh, juga ermanfaat untuk mengstailkan fungsi sistem organ manusia. Untuk memantu penderita stroke memulihkan kondisi tuuhnya menjadi normal kemali, dirancang dan diuat seuah peralatan antu terapi, yaitu seuah sepeda pasca stroke. epeda yang dirancang adalah sepeda eroda tiga. Untuk melengkapi analisis dan perhitungan kekuatan rangka dilakukan simulasi tegangan kritis dengan antuan software CATIA V5R20. Disamping itu software terseut digunakan juga untuk menganalisa aspek ergonomis sepeda. Hal ini dilakukan dengan metode RULA, yaitu dengan menghitung resiko cedera pemakai sepeda. Rancangan direalisasi dalam entuk prototipe. Prototipe diuji dalam eerapa kondisi, untuk menganalisa kestailannya pada saat digerakkan. Berdasarkan perhitungan kekuatan material pada ean 100 kg didapat, ahwa tegangan maksimum pada rangka depan seesar 4.19e+007 N/m 2 dan pada rangka elakang seesar 4.55e+007 N/m 2. Leih kecil dari tegangan maksimum dari material seesar 1.25e+008 N/m 2, dengan kata lain rangka aman untuk digunakan. Dengan metode RULA didapat nilai risiko cedera pengendara sepeda terseut adalah 2. Hal ini menunjukkan, ahwa sepeda terseut nyaman (ergonomis) dikendarai. Dari hasil uji coa kestailan yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan, ahwa sepeda saat elok tidak terguling dengan kecepatan 12 km/jam. Kata kunci: rancang angun, sepeda pasca stroke, terapi, RULA, CATIA. 1. Pendahuluan troke adalah seagai suatu gangguan pada fungsi otak yang tejadi secara mendadak. Dari data Yayasan troke Indonesia, masalah stroke semakin penting dan mendesak untuk ditanggulangi karena jumlah penderita troke saat ini di Indonesia teranyak, dan menduduki urutan pertama di Asia. elain dari penyakit stroke itu sendiri ada ahaya lain yang menghantui penderita stroke yaitu serangan stroke erulang yang dapat erakiat fatal dari serangan yang pertama. Upaya yang dilakukan pasien pasca stroke diantaranya adalah program rehailitasi meliputi terapi fisik atau leih dikenal dengan fisioterapis. Fungsi dari latihan fisik ini untuk mencegah pemendekan otot dan kontraktur sendi fungsi otot ergerak erkontraksi memendek dan memanjang. Bila otot diam pada satu posisi tertentu dalam waktu lama kelenturannya akan hilang. Otot akan kaku pada posisi terseut dan memerlukan tenaga leih esar untuk kontraksi memendek ataupun memanjang. Kondisi ini memuat pasien yang karena kelumpuhannya sudah sulit ergerak menjadi tamah tidak mungkin ergerak (Wirawan, 2009). Latihan fisik yang dilakukan ada eragai macam cara seperti melakukan senam, menggunakan sepeda statis, treadmill, ersepeda dan lain-lain. Riset Boersma et al., menemukan ukti empiris ahwa treadmill training serta waterased aeroic exercise yang dilakukan menit dalam 3-5 hari seminggu selama 6 minggu mampu memperaiki walking capacity, walking speed, walking velocity, serta alance pasien paska stroke. Untuk memantu penderita stroke memulihkan kondisi tuuhnya menjadi normal kemali, akan dirancang dan diuatkan seuah peralatan antu sepeda pasca stroke seagai alat antu fisik. Untuk merancang seuah alat antu yang sesuai dengan keutuhan penderita pasca stroke, maka diuat kuisioner, kemudian disearkan ke penderita pasca stroke, keluarga, dokter, perawat yang memantu penderita. Dari hasil kuisioner dan pertimangan lain akan dirancang seuah sepeda pasca stroke eroda tiga. Untuk melengkapi perhitungan digunakan software

2 eminar Nasional Pascasarjana XIII IT, uraaya 15 Agustus 2013 IBN No CATIA V5R20, perhitungan resiko cedera dilakukan dengan metode RULA. Langkah selanjutnya diuat prototype sepeda pasca stroke yang dapat digunakan seagai alat antu terapi fisik. Dari penelitian ini diharapkan penderita pasca stroke dapat kemali eraktifitas dengan normal. Disamping itu alat antu ini dapat juga digunakan untuk erpindah tempat seagai alat transportasi manual yang sehat. 2. Metode Penelitian Dalam menyelesaikan perancangan sepeda pasca stroke ini, secara sistematik diuat tahapan penyelesaianya seperti pada skema atau agan alir yang dapat dilihat diawah ini. Tidak Pemuatan Kuisioner, Penyearan dan Rekapitulasi Rancangan Aman? Ya Ya tart Penyusunan Daftar Keutuhan Pemuatan dan Pemilihan Konsep Perancangan Komponen Analisa Kekuatan Material Analisa RULA dengan oftware Catia Resiko 2-3? A Tidak Gamar 1: Bagan Alir Penelitian Dalam perancangan sepeda ini hal terpenting adalah merancang sesuai dengan keutuhan konsumen. Untuk mengetahui keutuhan konsumen, maka diuatlah kuisioner lalu disear kepada responden erjumlah 60 orang yang terdiri dari dokter, perawat, mantan penderita stroke, keluarga penderita, dan masyarakat sekitar. Dari hasil kuisioner yang sudah disear dilanjutkan dengan merekap hasil kuisioner, disusun daftar keutuhan sepeda pasca stroke. Dari daftar keutuhan ini dapat dipakai seagai pedoman untuk merancang produk. Daftar keutuhan sepeda pasca stroke dapat dilihat pada tale 1. A Pemuatan Detail Gamar Teknik Pemuatan dan perakitan Analisa Kestailan Kesimpulan dan aran elesai Tael 1. Daftar Keutuhan Produk Teknik Mesin FTI-IT Daftar Keutuhan Produk La. P3 IT epeda Pasca troke /H Uraian Keutuhan 1. Model sepeda eroda tiga 2. epeda dapat di dalam dan di luar ruangan 3. Multifungsi: a. Dapat digunakan seagai alat transportasi. Dapat digunakan seagai alat terapi pasca stroke 4. Mudah dalam pengoperasian, dengan tuas pegangan keelakang dan kedepan, atau dengan mengayuh 5. Kuat dan Aman: a. Kuat menahan ean (sepeda dan pengendara). Tidak mudah rusak 6. tail a. tail saat erelok. tail saat jalan datar, turunan dan tanjakan 7. Ergonomis: a. Nyaman digunakan. Resiko cedera tuuh kecil (2-3) H 8. Berat sepeda tidak meleihi 20 kg H 9. Dilengkapi dengan keranjang H 10. Harga jual diawah 2 juta Keterangan: = yarat H = Harapan 3. Pemahasan Hasil 3.1 Rancangan epeda Pasca troke Dalam perancangan sepeda pasca stroke ini, dari hasil pemilihan konsep yang sudah dilakukan, didapat satu konsep sepeda dengan dua roda didepan. Langkah selanjutnya dilakukan proses perancangan detail komponen sepeda, dalam perancangan sepeda ini langkah-langkah yang dilakukan adalah seagai erikut: 1. Menentukan dimensi sepeda, dalam perancangan ini yang menjadi dasar pertimangan dalam menentukan dimensi dari sepeda adalah ukuran tuuh orang Indonesia dengan tinggi cm, dengan erat maksimum 100 kg. 2. Menentukan tempat duduk, dalam penentuan tempat duduk ini sangat penting karena untuk kenyamanan pada saat sepeda dikendarai. Untuk hal terseut ada eerapa kriteria yang harus dipenuhi antara lain, harus kuat, dapat diatur sesuai pengendara, mempunyai sandaran untuk menopang ean punggung pengendara, tidak menghamat gerakan pengendara, dilapisi ahan lunak, ketinggian kursi ila diduduki leih kurang akan mementuk sudut 90 derajat. 3. uvey pasar, untuk mengetahui ketersediaan dan ukuran komponen yang ada dipasar lokal. Komponen yang digunakan sedapat mungkin menggunakan komponen standar. 4. Proses perancangan sepeda dengan antuan software CATIA, rancangan gamar dapat dilihat pada gamar diawah ini.

3 eminar Nasional Pascasarjana XIII IT, uraaya 15 Agustus 2013 IBN No Tael 2 Tael material (E.P.Popov, 1981) Material Yield trength (MPa) Aluminium alloy (6061-T6) 241 Cast iron (Malleale) 250 Gamar 2. Rancangan sepeda pasca stroke 3.2 Analisa Kekuatan Material Analisa dilakukan untuk mengetahui kekuatan rangka dalam menahan ean pengendara dan ean rangka sepeda. Material rangka adalah pipa t 37. Bean maksimum yang dierikan seesar 100 kg atau 981N. eagai syarat perancangan adalah aman, apaila tegangan kritis teresar yang diterima rangka sepeda, leih kecil dari tegangan ijin material. Dengan antuan software CATIA dapat dilihat tegangan maksimum dan minimum pada saat pemeanan yang ditunjukkan dengan peruahan warna, ini isa dilihat dari gamar 3 dan 4. Magnesium alloy (AM100A) 150 teel (0.2% Caron) Hot rollered 250 Tael 3. Faktor keamanan pada material, (Thrower, 1986) Load Condition For teel and Ductile Metals and Based on Yield Point (R e/r p0,2) For Cast Iron and Brittle Metals and Based on Ultimate trength (R m) tatic load Mild shock hock Fatigue load Dalam perhitungan analisa tegangan, erdasarkan tael 3 untuk material aja lunak dengan static load, faktor keamanan yang digunakan adalah 2, maka untuk perhitungan pada rangka depan adalah seagai erikut: Gamar 3 imulasi analisa tegangan maksimum pada rangka depan Gamar 4 imulasi analisa tegangan maksimum pada rangka elakang Dari hasil simulasi menggunakan software CATIA didapatkan tegangan maksimum yang terjadi pada rangka depan adalah seesar 4.19e+007 N/m 2, dan pada rangka elakang adalah seesar 4.55e+007 N/m 2. etelah didapat hasil perhitungan tegangan von misesnya, maka selanjutnya dilakukan evaluasi kegagalan material akiat pemeanan. Untuk mengevaluasi hasil rancangan digunakan persamaan 1. σ t maksimum ut (1) N ut = Tegangan tarik maksimum material N = Faktor Keamanan N 2,5e σ t maksimum m 2 σ t maksimum 1.25e+008 N/m 2 Dari hasil perhitungan didapat tegangan maksimum pada rangka depan seesar 4.19e+007 N/m 2 dan pada rangka elakang seesar 4.55e+007 N/m 2. Leih kecil dari tegangan maksimum dari material seesar 1.25e+008 N/m 2, dengan kata lain rangka aman untuk digunakan. 3.3 Analisa Resiko Cedera dengan Metode RULA Dalam perancangan sepeda yang aman dan nyaman dalam penggunaannya, dimana pada saat pengendara mengayuh dengan kaki atau tangan yang dilakukan secara erulang, maka perancangan sepeda harus ergonomis atau memiliki nilai tingkat cidera minimum. Untuk mengevaluasi hasil dari rancangan sepeda digunakan metode RULA (Rapid Upper Lim Assessment) dengan antuan software CATIA yang disesuaikan dengan tuuh orang Asia (Indonesia). Dari hasil perancangan sepeda diuatlah manikin dengan menggunakan software CATIA, seperti terlihat pada gamar 5.

4 eminar Nasional Pascasarjana XIII IT, uraaya 15 Agustus 2013 IBN No Gamar 5. epeda Pasca troke dengan Manikin elanjutnya dari hasil rancangan sepeda dilakukan analisa tingkat resiko cidera dengan metode RULA. Dari komponen rangka yang sudah diuat dirakit dan disamung menggunakan samungan las. Proses pengelasan yang digunakan adalah MAW (hielded Metal Arc Welding), dimana pengelasan dengan menggunakan usur nyala listrik seagai sumer panas pencair logam.. Proses Perakitan ter Komponen yang digunakan adalah kemudi menggunakan stang standar sepeda, tuas elok menggunakan ahan pipa. c. Proses Perakitan Komponen tandar Proses selanjutnya yaitu perakitan komponen standar, komponen yang digunakan adalah seperti roda, rantai dan sprocket, pedal untuk kayuh kaki, rem dll. Hasil perakitan sepeda pasca stroke dapat dilihat pada gamar 7. Gamar 6. Analisa dengan RULA gerakan kayuh kaki dan tangan Hasil analisa tingkat cidera pada pengendara sepeda pasca stroke untuk gerakan kayuh tangan dan kayuh kaki, didapat nilainya adalah 2. Dari tael 4 nilai ini menunjukkan ahwa rancangan sepeda masuk dalam kategori aik artinya sikap tuuh terseut dapat diterima (risiko cedera tidak ada). Tael 4. Nilai tingkat resiko cedera. (McAtamney, 1993) Range Nilai Kemungkinan timul cedera pada postur tuuh 1 dan 2 Diterima. 3 dan 4 Diutuhkan penyelidikan leih jauh dan mungkin saja peruahan diperlukan 5 dan 6 Diutuhkan penyelidikan dan peruahan segera 7 Diutuhkan penyelidikan dan peruahan sesegera mungkin (mendesak) 3.4 Pemuatan Detail Gamar Teknik Dari hasil analisa yang sudah dilakukan rancangan masuk dalam kategori aman, sehingga seelum dilakukan proses pemuatan diuat gamar teknik yang dilengkapi dengan gamar detail dari komponen terleih dahulu. Pemuatan gamar teknik dilakukan dengan menggunakan software CATIA. 3.5 Proses Pemuatan dan Perakitan Komponen Dalam proses pemuatan sepeda ini ada eerapa komponen yang harus dikerjakan dengan menggunakan proses pemesinan, mesin yang digunakan antara lain mesin uut, mesin freis, mesin or dan mesin pemotong. elanjutnya proses perakitan komponenkomponen yang sudah diuat, proses perakitannya antara lain seperti: a. Proses Perakitan Rangka Gamar 7. Prototipe sepeda pasca stroke 3.6 Analisa Kestailan aat Belok Mengukur Posisi Titik Berat Posisi titik erat merupakan hal yang sangat penting pada kendaraan, karena akan mempengaruhi kestailan dari kendaraan. Untuk mengukur posisi titik erat cukup menggunakan alat yang sederhana yaitu menggunakan timangan. Dimana pengukuran dilakukan dengan cara sepeda diletakkan pada posisi horizontal lalu agian roda depan ditimang terleih dahulu dan selanjutnya agian roda elakang. Hal ini isa dilihat pada gamar 8 diawah ini: W f W r Gamar 8. Proses penimangan sepeda Hasil penimangan didapat agian roda depan (W f ) = 18.5 kg dan agian roda elakang (W r ) = 11 kg, ila dijumlahkan erat totalnya (W) = 29.5 kg. elanjutnya mencari jarak sumu roda depan dengan pusat titik erat (a) jarak sumu roda elakang dengan pusat titik erat (), dapat menggunakan persamaan 2.

5 eminar Nasional Pascasarjana XIII IT, uraaya 15 Agustus 2013 IBN No ( a + ) Wr a = Wf + Wr a + = L = 1410 mm (2) L W a δ f = 27,5º a Rack = = = 2937mm δf 27.5 (1420)11 a = = = = 526 mm etelah posisi titik pusat didapat selanjutnya mencari tinggi titik pusat (h), dengan cara mengangkat agian roda elakang dan ditopang hingga mementuk sudut tertentu, lalu roda depan ditumpu menggunakan timangan. Untuk tinggi titik erat dapat dicari dengan menggunakan persamaan 3. Wfθ ( a + ) W. h = r + hr = W tan( θd) Wr (3) Wf Jadi untuk mengetahui kecepatan maksimum yang diijinkan agar sepeda ini tidak guling saat erelok dapat menggunakan persamaan 5 adalah seagai erikut: R. g. t V g max = (5) 2 h t = 0.9m 2, ,9 V g max = 2.1,21 V gmax = 3,34 m/det = 12 km/jam Dari hasil perhitungan didapat kecepatan maksimum sepeda saat elok agar tidak guling adalah 12 km/jam. r = 37.5 θ d = 20º W fθ = 20 kg h r θ a W f 4. Kesimpulan Rancang angun sepeda pasca stroke, dapat digunakan seagai alat antu terapi pasca stroke dan dapat digunakan seagai alat transportasi. Dari hasil uji coa kestailan yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan, ahwa sepeda saat elok tidak terguling dengan kecepatan 12 km/jam. 20( ) h = = 1210mm 29.5 tan(17 ) Mengukur Kendaraan aat Belok Kendaraan pada saat elok mempunyai radius elok, untuk mengukur esarnya radius elok ideal (ackerman) secara sederhana dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan 4. Diagram gerak elok dapat dilihat pada gamar 9. a + Rack = δf (4) 5. Pustaka Batan, I.M.L. (2012), Desain Produk, Edisi Pertama, Guna Widya, uraaya. Hieler, R.C. (2008), Mechanics of Materials, 7th edition, Pearson - Prentice Hall, New York. James R. Thrower. (1986), Technical tatics and trenght of materials, Delmar Pulishers inc, New york. McAtamney, Lynn and Corlett, E Nigel, (1993), RULA: A urvey Method for Investigation of Work-related Upper Lim Disorders, Applied Ergonomics, vol. 24 No. 2, p Nurmianto, E. (2004), Ergonomi, Konsep Dasar dan Aplikasinya, Guna Widya, uraaya. utantra, I Nyoman, (2000), Teknologi Otomotif, Teori dan Aplikasinya, Guna Widya, uraaya. Wirawan, R.P.(2009), Rehailitasi troke pada Pelayanan Kesehatan Primer, Majalah Kedokteran Indonesia, volume: 59, No. 2, hal.67. Gamar 9. Kondisi ideal kendaraan saat elok