Kursi Roda dengan Kontrol Sinyal EMG dilengkapi dengan Rangkaian Safety (Parameter EMG)

Transkripsi

1 Kursi Roda dengan Kontrol Sinyal EMG dilengkapi dengan Rangkaian Safety (Parameter EMG) Aulia Sofura Putri, Dr. Endro Yulianto ST., MT., Dr. I Dewa Gede Hari W.,ST., MT. Jurusan Teknik Elektromedik POLITEKNIK KESEHATAN KEMENTRIAN KESEHATAN SURABAYA Abstrak Kursi roda merupakan sebuah alat bantu yang digunakan oleh orang yang mengalami kesulitan beraktifitas menggunakan kaki,. Alat ini dapat digerakan dengan didorong oleh orang lain, digerakan dengan menggunakan tangan, atau dengan menggunakan mesin otomatis. Pada perkembangan zaman modern seperti ini telah banyak dikembangkan kursi roda ini dengan berbagai macam kendali, mulai dari yang awalnya masih manual yaitu dengan cara didorong oleh orang lain atau menggunakan tangan untuk memutar roda hingga yang otomatis seperti menggunakan joystick dan kendali Electromyograph. Pada kenyataannya kursi roda ini masih terbatas dalam penggunaannya, karena kursi roda hanya bisa digunakan oleh penyandang cacat kaki yang masih bisa menggerakkan tangannya untuk menggerakkan roda atau mengendalikan joystick menggerakkan gerakan kursi roda tersebut. Sedangkan untuk penyandang cacat tangan dan kaki akan lebih dimudahkan apabila kontrol kursi roda tersebut menggunakan sinyal EMG. Sinyal EMG yang digunakan merupakan sadapan dari otototot yang masih bisa digerakkan ketika otot bagian tangan dan kaki bermasalah. Dari hasil pengukuran tingkat eror pada alat Kursi Roda dengan Kontrol Sinyal Otot. (Parameter EMG) di dapatkan tingkat eror sebesar,6% pada rangkaian sadapan EMG.. Kata kunci : Kursi roda, Electromyograph PENDAHULUAN Kecacatan merupakan kondisi biologis individual seseorang berkaitan dengan keterbatasan fungsi organ yang disebabkan adanya kerusakan secara psikis, mental, dan sensorik. Sedangkan disabilitas, melihat keterbatasan atau hilangnya kesempatan individu untuk berpartisipasi dalam kehidupan seharihari di masyarakat, bukan saja sematamata karena gangguan fisik atau psikis, melainkan juga akibat adanya halanganhalangan sosial yang turut berkontribusi. Disabilitas juga dipandang memiliki relasi berkesinambungan antara gangguan fisik individual dengan lingkungan sosialnya. Pada suatu saat tertentu individu akan menjadi disable, tetapi pada situasi lain, orang dengan disabilitas dapat berfungsi sebagaimana biasanya. Oleh karena itu, ketika halanganhalangan fisik dan lingkungan dapat dihilangkan, maka seseorang sudah tidak dapat dikatakan disable, karena sudah mampu melaksanakan fungsinya. (Buletin Jendela dan Informasi Kesehatan Kemenkes RI, ) Terminologi handicapped dipahami sebagai kondisi orang dengan disabilitas yang mengalami hambatan untuk melakukan aktivitas yang penting baginya. Hambatan tersebut harus merupakan kombinasi antara kondisi internal (impairment) dan faktor eksternal (seperti kondisi moda transportasi yang tidak dapat dilalui oleh kursi roda). Kedua persyaratan tersebut harus terpenuhi untuk menyatakan orang dengan disabilitas berada dalam kondisi handicapped. Dengan demikian, penggunaan kata disabilitas didalam peraturan perundangundangan Indonesia, memiliki spektrum yang lebih luas, bukan sematamata penghalusan dari frase penyandang cacat atau kecacatan. Penggunaan terminologi disabilitas bertujuan untuk mengajak seluruh pemangku menyelami isu disabilitas dengan mengidentifikasi dan menganalisis kausalitas antara faktor internal (gangguan fungsional) dan eksternal (hambatan sosial) orang dengan disabilitas. Menurut hasil Survey Sosial Ekonomi Nasional (Susenas) yang dilaksanakan Biro Pusat Statistik (BPS) tahun, jumlah penyandang disabilitas di Indonesia sebanyak orang. Dari jumlah tersebut sekitar.. orang adalah penyandang disabilitas netra,. orang penyandang disabilitas rungu wicara,. orang penyandang disabilitas grahita/intelektual, 66. orang penyandang disabilitas tubuh,. orang penyandang disabilitas yang sulit mengurus diri sendiri, dan sekitar..9 orang mengalami disabilitas ganda.

2 Pemerintah sendiri mempunyai program agar orang yang menyandang disabilitas atau cacat dapat mandiri mengurus hidupnya. Hal ini menjadikan suatu peluang bagi peneliti untuk membantu program tersebut. Orang cacat yang lumpuh serta tidak mempunyai lengan akan bergantung kepada orang lain untuk mobilitasnya sehingga mereka membutuhkan kursi roda yang digerakkan oleh sesuatu di dalam tubunya. Salah satunya yaitu dengan memanfaatkan biosinyal khususnya sinyal bioelektrik. Sinyal bioelektrik adalah sinyal elektrik yang dihasilkan oleh tubuh. Dengan adanya gerakan tubuh baik secara periodik maupun non periodik, yang membangkitkan sinyal elektrik dapat dimanfaatkan dalam bidang medis/kesehatan. Beberapa macam sinyal bioelektrik yaitu EEG, EOG dan EMG. Ketiga sinyal tersebut selaa ini hanya dimanfaatkan untuk keperluan diagnostik, padahal sinyal tersebut dapat diaplikasikan untuk mengerakkan kursi roda. EOG jika digunakan untuk mengerakkan kursi roda terdapat kesulitan yaitu pengguna harus mengerakkan bola mata ke arah kanan jika dia ingin berbelok ke kanan. Hal ini menyulitkan pengguna untuk tetap fokus ke arah depan. Pada EEG juga terdapa kesulitan, pengguna harus tetap fokus untuk mengontrol kursi roda agar bergerak sesuai dengan keinginan. Dalam EEG akan ada banyak gangguan sinyal jika pengguna tidak benarbenar fokus. Peneliti akan mencoba menggunakan sinyal EMG untuk menggerakkan kursi roda. Dengan EMG maka kontrol kursi roda akan lebih praktis sebab sinyal ini tidak mudah terganggu oleh sinyalsinyal lain. Untuk kontrol kursi roda sendiri terdapat sadapan yang bisa diletakkan dimanapun dengan syarat otot tersebut masih dapat digerakkan, ini berfungsi untuk pergerakkan maju, mundur, kanan dan kiri. Kursi roda sebelumnya telah dikembangkan oleh Prayuda Ali dengan judul Kursi Roda dengan Kontrol Sinyal Otot. Pada alat tersebut dikhususkan untuk penyandang cacat kaki dan juga cacat telapak tangan. Jika digunakan oleh seseorang yang cacat kaki dan tangan akan mengalami kesulitan dalam penyadapan sinyal EMG. Pada tahun alat ini dikembangkan oleh Tri Waluyo Jati dengan judul Kursi Roda dengan Kontrol Sinyal Otot Berbasis Mikrokontroller ATmega6. Alat tersebut sudah menggunakan sadapan pada lengan atas tetapi masih tidak bisa digunakan untuk orang yang otot lengannya mengalami cacat. Berdasarkan hasil identifikasi masalah di atas, maka penulis akan membuat alat Kursi Roda Dengan Kontrol Sinyal EMG dilengkapi Rangkaian Safety yang merupakan penyempurnaan dari alat yang telah dibuat sebelumnya. BATASAN MASALAH ) Ruang gerak kursi roda pada daerah datar ) Sadapan sinyal EMG pada otot yang masih bisa digerakkan ) Alat dapat melakukan gerakan belok kanan, belok kiri, mundur dan maju ) Menggunakan mikrokontroller AVR ATMega ) Tidak membahas mekanik kursi roda 6) Berat badan pasien maksimal kg RUMUSAN MASALAH Dapatkah dibuat Kursi Roda Dengan Kontrol Sinyal EMG dilengkapi Rangkaian Safety (Parameter EMG)? TUJUAN PENELITIAN ) Tujuan Umum Dibuatnya Kursi Roda Dengan Kontrol Sinyal EMG dilengkapi Rangkaian Safety (Parameter EMG) ) Tujuan Khusus a) Membuat rangkaian instrument amplifier b) Membuar rangkaian minimum system ATMega c) Membuat program kontrol d) Membuat mekanik motor e) Membuat kontrol motor f) Membuat driver motor MANFAAT PENELITIAN ) Manfaat Teoritis Untuk menambah pengetahuan mahasiswa Teknik Elektromedik mengenai alat life support terutama Kursi roda dengan kontrol sinyal EMG. ) Manfaat Praktis Membantu individu dengan keterbatasan gerakan (khususnya bagi mereka yang tidak mempunyai telapak tangan dan kaki) sehingga tidak mengalami kesulitan dalam mengoperasikan kursi roda standar. TINJAUAN PUSTAKA Electromyograph Surface EMG merupakan pengambilan sinyal otot dari permukaan kulit, sistem EMG elektronik menggunakan teknik umpan balik untuk membatalkan perubahan frekuensi yang sangat rendah (dc ke pecahannya dari Hz) dalam memperoleh sinyal fisiologis (Instrumentasi Medis, ). Signal ini

3 rentan frekuensinya sangat rendah dapat timbul sebagai akibat dari gerakan artifact fenomena. Sinyal yang sungguh bebas dari kebisingan karena kulit atau kabel bergerak dan menawarkan dasar yang sangat stabil. Dalam Noraxon paten dari sistem informasi dilakukan oleh keseluruhan sinyal secara efektif menjadi sebuah "emg hanya" komponen dan frekuensi rendah "motion artifact" komponen. Artifact komponen gerakan yang secara harfiah adalah subtracted dari keseluruhan sinyal yang memungkinkan hanya emg sinyal yang akan dioutputkan. Blok Diagram Permukaan electromyography (EMG) adalah rekaman dari otot tindakan dengan potensi permukaan kulit electrode, digunakan sebagai indikator otot rekrutmen. semg digunakan oleh therapists fisik pada gerakan fungsi otot serta digunakan untuk distribusi probabilitas amplitudo pada waktu otot dibebani dan menganalisis gap pada waktu otot istirahat. Salah satu contoh fungsi dari EMG adalah dalam bidang ergonomi. Electromiography (EMG) adalah teknik untuk memeriksa dan merekam aktivitas sinyal otot. EMG dilakukan dengan instrumen bernama elektromiograf, untuk menghasilkan rekaman bernama elektromiogram. Elektromiograf mendetekasi potensi listrik yang dihasilkan oleh sel otot ketika otot ini aktif dan ketika sedang beristirahat. Karakteristik Sinyal EMG Amplitudo dari sinyal EMG stokastik (acak) di alam dan dapat cukup diwakili oleh fungsi distribusi Gausian. Amplitudo sinyal berkisar mv (puncak ke puncak) atau, mv (rms). Energi yang dapat dimanfaatkan sinyal terbatas hingga Hz frekuensi kisaran, dengan energi yang dominan berada di kisaran Hz. (Wikipedia, ). METODOLOI Blok Diagram Mekanis Gambar Blok Diagram Rangkaian Cara Kerja Blok Diagram Sensor ultrasonic merupakan komponen yang digunakan untuk mendeteksi jarak antara kursi roda dengan halangan. Alat ini menggunakan dua buah sensor ultrasonic yaitu pada bagian depan kursi roda dan bagian belakang kursi roda. Sensor ultrasonic dalam alat ini digunakan sebagai safety agar kursi roda tidak mengalami tabrakan dengan halangan saat sedang dioperasikan. Rangkaian minimum sistem merupakan rangkaian pengolah data dari sensor ultrasonic, dan sebagai pengatur putaran motor servo. Motor servo merupakan komponen yang digunakan untuk mencari halangan dengan cara berputar pada sudut, 9, dan derajat. Driver motor (L) digunakan untuk menggerakan Motor (L) setelah driver motor mendapat logika hight dari minimum system. Sedangkan driver motor (R) digunakan untuk menggerakkan Motor (R) setelah driver motor mendapat logika hight dari minimum system. Rem digunakan untuk menghentikan motor ketika sensor ultrasonic telah mendeteksi halangan. Gambar Blok Diagram Mekanis

4 Diagram Alir Saat pertama alat dihidupkan atau dioperasikan, alat akan menginisialisasikan semua sistem kerja dari input dan output kontroller. Dalam selang waktu beberapa detik, alat mulai mendeteksi sinyal denyut aliran darah pada daun telinga. Untuk memulai perhitungan, kemudian ditekan tombol start dan alat akan memulai perhitungan BPM. Jika sudah terdeteksi pulse, maka nilai BPM mulai dihitung kemudian akan ditampilkan dan diproses untuk siap dikirim melalui Port Tx. Port Tx telah terhubung dengan modul bluetooth untuk bisa mengirim data jarak jauh, maksimal meter. Jika data/nilai BPM tidak dikirim atau proses pengiriman dihentikan, akan kembali pada proses awal yaitu proses pendeteksian sinyal denyut aliran darah. HASIL DAN ANALISA DATA Hasil ) Hasil Pengukuran BPM Modul dan BPM Pembanding (Patient Monitor) Tabel. Pengukuran Output Kanan Saat Relaksasi Amplitudo (V) Kanan Gambar Diagram Alir Saat modul dinyalakan maka arus listrik mengalir ke semua rangkaian. Kemudian sadapan EMG yang akan diolah komparator. Jika dalam komparator terdeteksi sinyal EMG kanan yang lebih besar maka kursi akan menyalakan motor kiri dan motor kan mati seingga kursi roda berbelok ke kanan. Jika komparator mendeteksi sinyal EMG kiri yang lebih besar maka akan menyalakan motor kanan dan motor kiri mati sehingga kursi roda berbelok ke arah kiri. Jika sinyal EMG depan yang lebih besar maka kursi roda akan bergerak maju, ketika EMG belakang yang lebih besar maka kursi roda akan bergerak mundur. Seluruh sistem akan dibatasi oleh rangkaian safety yang akan mendeteksi adanya halangan. Tabel. Pengukuran Output Kanan Saat Kontraksi Amplitudo (V) Kanan,,,,,, Offset Tabel. Pengukuran Output Kiri Saat Relaksasi Amplitudo (V) Kiri

5 6 9 Tabel. Pengukuran Output Belakang Saat Kontraksi Amplitudo (V) Tabel. Pengukuran Kiri Saat Kontraksi Lengan Belakang,,,,,, Amplitudo (Vpp) Offset Kiri,,,,,, Offset PEMBAHASAN Rangkaian Minimun Sistem Tabel. Pengukuran Output Depan Saat Relaksasi R K SW C J PS U LCD Alphanumeric LCD ALPHANUMERIC GND VCC VEE RS RW EN D D D D D D D6 D LED LED Amplitudo (V) Depan Tabel.6 Pengukuran Output Depan Saat Kontraksi CnF Reset pf Y C XTAL pf D R R6 D e SW LED e sw LED e e SW sw sw SW sw sw sw J Downloader U 9 RESET PC/SCL PC/SDA XTAL PC/TCK XTAL PC/TMS 6 PC/TDO 9 PA/ADC PC/TDI PA/ADC PC6/TOSC 9 PA/ADC PC/TOSC 6 PA/ADC PA/ADC PD/RXD PA/ADC PD/TXD 6 PA6/ADC6 PD/INT PA/ADC PD/INT PD/OCB 9 PB/T/SCK PD/OCA PB/T PD6/ICP PB/AIN/INT PD/OC PB/AIN/OC 6 PB/SS PB/MOSI PB6/MISO AVCC PB/SCK AREF AGND J J6 e e VCC GND 6 J GAS J MAJU MUNDUR J9 GAS J R K MAJU MUNDUR R POT E E Amplitudo (V) J J e e E E Gambar Rangkaian Minimum Sistem Depan,,, Rangkaian Sadapan EMG Offset Tabel. Pengukuran Output Belakang Saat Relaksasi R RG J CONN JACK PWR V U 6 V AD6 C nf J BI R6 POT V J9 CON UA CA V R k C nf R k R k R K R K V V UA TL R9 K J HPF V UD TL V R R K K J HPF V Amplitudo (V) J PS R k R k 9 C nf C nf V UC R6 k TL V J LPF R6 k C nf nf C9 6 V UB TL V Belakang J 9 CON R 6k C nf R 6k C nf C6 nf 9 V V UC TL J clamper R k R R9 k V k 6 TL J6 CON UB R k R6 K V R k V J out UA R K V R R J batrey V R k R k V D LED R K C nf C nf R R k k C nf R.k R K V R k TL,6V D R K Gambar Rangkaian Sadapan EMG Rangkaian sadapan EMG terdiri dari instrument IC AD6 kemudian sinyal akan dikuatkan pada penuatan non inverting, sinyal kemudian masuk pada

6 filter HPF Hz, LPF Hz dan notch filter Hz sehinggga sinyal lain selain sinyal otot akan diredam. Rangkaian Driver Motor J6 VCC RANGKAIAN J M GAS J M Maju Mundur J VCC RELAY R R R R R Q Q R POT R LS LS Gambar Driver Motor J GAS J Maju Mundur Saran Karena berbagai faktor alat yang penulis buat ini masih jauh dari sempurna, baik dari segi perencanaan bentuk fisik ataupun kinerjanya. Adapun analisa kekurangan dari alat yang penulis buat ini adalah:. Dikembangkan menggunakan sensor ultrasonik yang lebih sensitif.. Ditambahkan elektroda tanpa kabel, agar instalasi EMG lebih sederhana. DAFTAR PUSTAKA Rangkaian Driver Rem J M Rem R K Q LS J Rem Adrienne L. Perlman (6).Firing pattern from a collection of MUAPs from the medial thyroarytenoid muscle, diakses 6 Oktober tab/gimo_f.html J VCC CONT J M GAS J6 M Maju Mundur J VCC RANGAKIAN Co R k R k Q Q R POT RELAY SPDT Co Gambar Rangkaian Driver Rem LS LS J GAS J Maju Mundur Coughlin, Robert F. Penguat Operasional dan rangkaian terpadu linier. Erlangga Detecting Muscles With Electromyography diakses Oktober. EMG Signal Analysis Kesimpulan Setelah melakukan proses pembuatan dan study literatur serta perencanaan, pengujian alat dan pendataan, maka penulis dapat menyimpulkan sebagai berikut :. Rangkaian sadapan EMG sudah dapat berfungsi dengan baik dan sensitif terhadap gerakan otot.. IC ATMega dapat mengontrol sistem dengan baik sehingga alat dapat bekerja sesuai keinginan.. Dapat dibuatnya program kontrol sesuai diagram alir alat sehingga modul dapat bekerja sesuai perintah.. Mekanik motor dapat difungsikan dengan lancar sesuai perintah sehingga modul dapat bergerak maju dan belok serta mundur dengan baik diakses Oktober. EMG Sensor Placement diakses Oktober. Iksal. Perancangan dan Implementasi Kursi Roda Elektrik Ekonomis Sebagai Sarana Rehabilitasi Medik. STINTEN 6

7 Kursi Roda Elektrik ElektrikListrikBateraiAdventureLX.htm, diakses 6 Oktober. Konrad, Peter.. The ABC of EMG. USA. Noraxon INC.,, diakses pada tangga November.,, diakses pada tangga November.,, diakses pada tangga November.,, Informatika diakses pada tangga November.

8