BAB III METODOLOGI PENELITIAN Bab ini akan menjelaskan mengenai metodologi yang digunakan dalam penelitian tugas akhir ini. 3.1. Flowchart Metodologi Penelitian START Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan dan Manfaat Penelitian Studi Pendahuluan Mempersiapkan Module Myoelectric 3 Channel Penentuan Responden Set up elektroda pada permukaan kulit A Gambar 3.1. Flowchart Metodologi Penelitian III-1
A Penangkapan Sinyal Myoelectric Gerakan Fleksi dan Ekstensi Cylindrical Hook Lateral Spherical Tip Penentuan peletakkan elektroda dengan tangkapan sinyal myoelectric terkuat Menghubungkan module myoelectri 3 channel dengan arduino Menampilkan sinyal myoelectric dan menyetarakan sinyal myoelectric dengan arduino Analisis dan intepretasi hasil Kesimpulan Saran Selesai Gambar 3.2. Flowchart Metodologi Penelitian (lanjutan) III-2
3.2. Uraian Penjelasan Flowchart Sub bab ini akan menguraikan tahapan-tahapan yang akan dilakukan dalam penelitian sesuai dengan flowchart metodologi yang telah tertera diatas: 3.2.1 Studi Pendahuluan Studi pendahuluan merupakan tahap awal dalam pengumpulan berbagai referensi terkait penelitian. Studi pendahuluan diawali dengan mengumpulkan penelitian-penelitian terdahulu yang memiliki bahasan atau tema sejenis dan dijadikan sebagai dasar referensi. Referensi yang dipilih memiliki kesesuaian dengan penelitian yang diangkat untuk memperkuat dasar-dasar teori penelitian dalam bentuk sitasi. Referensi yang dipilih juga memiliki tren metodologi penelitian yang hampir sama satu sama lain namun saling melengkapi atau menyempurnakan dari waktu ke waktu. Metodologi ini selanjutnya dipelajari agar dalam penelitian berikutnya dapat diusulkan suatu metodologi yang lebih baik dan diperkuat dengan pengujian terhadap metodologi itu sendiri. 3.2.2 Mempersiapkan Rangkaian AD620 Tiga Channel Rangkaian AD620 digunakan sebagai module perbesaran atau memperbesar kekuatan sinyal myoelectric yang ditangkap oleh elektroda pada permukaan kulit. Alat ini merupakan instrumen perbesaran dengan akurasi tinggi yang hanya membtuhkan satu potensiometer dengan perbesaran hambatan yang dapat diatur dengan besar hambatan 1 10.000 ohm. Rangkaian digunakan untuk mendeteksi sinyal myoelectric dengan 3-channel yaitu sinyal myoelectric yang dihasilkan oleh otot-otot tangan dimana otot-otot ini bertugas untuk menggerakkan ibu jari, telunjuk jari dan tiga jari lainnya. Rangkaian AD620 ini terhubung dengan elektroda dan dikalibrasi menggunakan oscilloscope dan function generator untuk memastikan rangkaian atau module ini berfungsi dalam penangkapan sinyal myoelectric. Sinyal myoelectric yang ditangkap oleh elektroda dan diperbesar oleh AD620 module selanjutnya diolah dengan software True Real Time Analyzer (True RTA). Terdapat informasi-informasi penting yang ditampilkan oleh software yang selanjutnya akan dipilih sebagai alternatif yang mendukung penylesaian masalah dalam penelitian. III-3
Perangkaian AD620 untuk menangkap sinyal myoelectric mengacu pada AD620 datasheet. Perangkaian AD620 dilengkapi oleh RF-Protection untuk menjernihkan sinyal juga mengacu pada AD620 datasheet. Berikut ini gambar skematik rangkaian AD620 yang menjadi acuan dalam merangkai alat penangkapan sinyal myoelectric. Pada gambar skematik ini juga telah dilengkapai dengan filter yang ditunjukkan pada bagian yang diberi tanda berupa kotak merah. Gambar 3.3. Rangkaian AD620 dilengkapi dengan filter Sumber: AD620 datasheet Revistion H AD620 memiliki delapan bagian atau delapan kaki dengan urutan berbentuk leter U dan masing-masing terdapat empat kaki pada kedua sisinya. Setiap kaki memiliki fungsi masing-masing. Kaki 1 dan kaki ke-8 berfungsi sebagai amplifier atau pengaturan perbesaran yang terhubung dengan potensiometer atau trimpot. Kaki ke-2 dan kaki ke-3 berfungsi sebagai input sinyal myoelectric yang berhasil ditangkap elektroda dari masing-masing chanel. Kaki ke-2 menerima input dari elektroda negative dan kaki ke-3 menerima input dari elektroda positif. Kaki ke-4 dan ke-7 berfungsi sebagai tempat masuknya suplai daya yaitu baterai. Kaki ke-4 pada ujung negatif dan kaki ke-7 pada ujung positif. Sedangkan kaki ke-5 berfungsi sebagai ground dan kaki ke-6 berfungsi sebagai output sinyal myoelectric yang ditangkap dan ditampilkan pada oscilloscope. Output sinyal dapat dihubungkan denga software FFT Analyzer atau dihubungkan dengan perangkat lain seperti microcontroller onboard arduino. Berikut ini rangkaian skematik AD620 satu channel yang diramhkai dengan mengacu pada AD620 datasheet. III-4
Gambar 3.4. Rangkaian skematik AD620 satu channel Berikut ini tabel untuk menghubungkan kaki AD620 dengan komponen elektronik dalam menyusun alat penangkapan sinyal dengan AD620 satu channel. Tabel 3.1. Hubungan Kaki Ad620 dengan Komponen Elektronik AD620 No Kaki Nama kaki Terhubung pada 1 Rg Potensiometer 2 In- Elektroda Negatif 3 In+ Elektroda Positif 4 Vs+ Positif Baterai 5 Ref Ground 6 Output FFT atau Arduino 7 Vs- Negatif Baterai 8 Rg Potensiometer Setelah rangkaian AD620 satu channel telah dibuat selanjutnya rangkaian AD620 tiga channel dibuat. Rangkaian AD620 tiga channel merupakan pengembangan dari rangkaian AD620 satu channel, rangkaian AD620 satu channel yang dibuat dengan rangkap tiga dan masing-masing rangkaian dihubungkan akan menjadi rangkaian AD620 tiga channel.. Berikut ini gambar skematik rangkaian AD620 tiga channel atau dapat disebut sebagai tiga channel myoelectric module berbasis AD620. III-5
Gambar 3.5. Rangkaian skematik AD620 tiga channel atau tiga channel myoelectric module Sebelum digunakan untuk pendeteksian sinyal myoelectric, perlu dilakukan uji coba terhadap rangkaian AD620. Rangkaian diuji coba dengan bantuan beberapa alat misalnya function generator dan oscilloscope. Function generator akan menjadi input bagi rangkaian AD620 sedangkan oscilloscope berfungsi sebagai pembaca output sinyal yang di trigger oleh function generator dan telah diperbesar oleh rangkaian AD620. Oscilloscope akan menampilkan besaran sinyal yang berhasil ditangkap oleh AD620. Apabila sinyal yang didapat telah dianggap cukup dan sesuai antara input dengan besarnya sinyal output maka AD620 siap digunakan. Gambar 3.6. Skema pengujian rangkaian AD620 tiga channel/ tiga channel myoelectric module berbasisi AD620 (tahap 1) Input sinyal akan diganti, dari function generator menjadi sinyal yang di hasilkan oleh otot-otot tujuan yang akan dipilih sebagai tempat peletakkan III-6
elektroda. Oscilloscope akan menampilkan sinyal yang berasal dari otot lengan tangan. Sinyal yang telah terdeteksi oleh elektroda dan ditampilkan oleh oscilloscope selanjutnya akan ditampilkan pada software True RTA untuk diolah. Gambar 3.6 menggambarkan skema percobaan rangkaian AD620. Apabila AD620 module belum berfungsi sebagaimana mestinya harus dilakukan set up ulang dari tahap perangkaian hingga percobaan seperti pada gambar 3.6. Perangkaian module harus dipastikan komponen-komponen setiap module berfungsi dengan baik karena kualitas komponen akan sangat mempengaruhi kualitas sinyal yang ditangkap oleh elektroda. Pengecekan module AD620 harus dilakukan pada setiap channel sehingga dapat dipastikan setiap rangkaian mampu berfungsi dengan baik. Gambar 3.7. Skema pengujian rangkaian AD620 tiga channel/ tiga channel myoelectric module berbasisi AD620 (tahap 2) 3.2.3 Penentuan Responden Responden yang dipilih berjumlah enam orang dengan usia 22 tahun, rentang tinggi badan antara 170 cm 180 cm, dan berat badan antara 70 kg 85 kg. Pemilihan responden ini bertujuan untuk mengurangi perbedaan masa otot. Masa otot akan mempengaruhi kekuatan sinyal myoelectric saat berkontraksi. Kekuatan otot dipengaruhi oleh gaya, kekuatan, dan posisi elektroda. Kekuatan otot setiap subjek berbeda, maka agar memperoleh kekuatan otot dengan variasi yang rendah dari setiap subjek maka pemilihan subjek sesuai spesifikasi diatas diperlukan. III-7
3.2.4 Set Up Elektroda pada Permukaan Kulit Permukaan kulit yang menjadi target penempatan elektroda akan dibersihkan menggunakan alkohol sebelum elektroda dipasang. Tujuan penggunaan alkohol ini adalah menghilangkan lapisan-lapisan kulit mati. Apabila terdapat rambut yang cukup tebal pada permukaan kulit maka perlu dilakukan pencukuran terlebih dahulu agar sinyal myoelectric dapat terdeteksi dengan baik. Penempatan elektroda pada permukaan kulit mengacu pada beberapa otot yang menjadi tujuan utama pendeteksian sinyal. Elektroda positif akan menangkap otot yang berfungsi sebagai fleksor dan elektroda negatif akan menangkap sinyal myoelectric yang berfungsi sebagai ekstensor atau sebaliknya. Pemasangan elektroda AgAgcl harus dilakukan dengan tepat. Elektroda harus dihubungkan dengan kabel input, output atau ground sebelum elektroda ditempelkan pada permukaan kulit. Elektroda ditempelkan pada permukaan kulit dengan menekan sisi terluar terlebih dahulu kemudian ditekan memutar agar AgAgcl tidak tertekan keluar area elektroda. Gambar 3.8. Cara pemasangan elektroda AgAgCl Gerakan fleksi dan ekstensi merupakan gerakan awal untuk pendeteksian sinyal myoelectric. Tidak semua otot pada lengan tangan menjadi tempat peletakan elektroda. Otot yang menjadi tujuan peletakan elektroda antara lain extensor digitorium, flexor digitorium superficialis, pollicis longus dan diantara flexor digitorium-pollicis longus. Penentuan letak elektroda berdasarkan tabel 3.1 penentuan muscle pada upper extrimity (Criswell, 2011). Penempatan posisi elektroda pada tangan ditujukan pada tiga posisi otot pada lengan tangan yaitu extensor digitorium, flexor digitorium superficialis, pollicis longus dan diantara flexor digitorium-pollicis longus. Secara skematik posisi elektroda ini sesuai pada gambar dibawah ini. Posisi 1 merupakan pollicis longus, posisi 2 merupakan posisi otot diantara flexor digitorium-pollicis longus dan posisi 3 merupakan flexor digitorium superficialis. III-8
Gambar 3.9. Posisi elektroda yang mendeteksi sinyal pada otot gerakan fleksi Gambar 3.10. Posisi elektroda pada ground dan elektroda untuk mendeteksi sinyal pada otot ekstensi Elektroda pada otot ekstensi merupakan elektroda yang berfungsi untuk menangkap sinyal myoelectric untuk gerakan ekstensi, posisi elektroda ini mengacu pada otot extensor digitorium. Ground merupakan posisi netral yang terletak pada bagian tulang atau otot yang tidak dominan. 3.2.5 Pendeteksian Sinyal Myoelectric pada Gerakan Fleksi dan Ekstensi pada Lima Gerakan Dasar Penggenggaman Sinyal myoelectric yang dideteksi merupakan sinyal myoelectric yang berasal dari lengan tangan saat melakukan gerakan fleksi dan ekstensi pada lima gerakan dasar penggenggaman yaitu lateral, cylindrical, spherical, hook, dan Tip. Setiap gerakan akan menghasilkan sinyal myoelectric yang diterima oleh elektroda dan akan ditampilkan pada oscilloscope. Sinyal yang dihasilkan oleh gerakan-gerakan ini akan dikaji untuk mendapatkan data yang digunakan dalam penentuan posisi elektroda untuk mendapatkan sinyal myoelectric optimal. Sinyal myoelectric yang tertangkap selanjutnya akan ditampilkan dalam software True RTA. III-9
Penangkapan sinya myoelectric diawali dengan gerakan fleksi dan ekstensi pada jenis gerakan dasar cylindrical oleh subjek 1 pada posisi elektroda 1. Subjek diminta untuk melakukan 30 gerakan cylindrical fleksi. Sinyal myoelectric dari setiap gerakan ditangkap oleh elektroda permukaan kemudian diperbesar dan difilter oleh tiga channel myoelectric module berbasis AD620. Data sinyal myoelectric hasil gerakan akan disimpan oleh software True RTA dalam format.txt. Selanjutnya pengambilan data sinyal myoelectric gerakan cylindrical ekstensi subjek 1 posisi elektroda 1. Data hasil gerakan akan disimpan dengan format.txt. Pengambilan data cylindrical fleksi dan ekstensi dilanjutkan pada posisi elektroda 2 dan 3. Hal yang sama akan dilakukan pada subjek ke-2 hingga subjek ke-6 untuk pengambilan data cylindrical ekstensi pada posisi elektroda 1 hingga posisi elektroda 3. Apabila data untuk jenis gerakan dasar penggenggaman cylindrical telah diperoleh maka akan dilanjutkan pengambilan data untuk jenis gerakan dasar penggenggaman hook, lateral, spherical dan tip. Data sinyal myoelectric yang telah disimpan dalam format.txt selanjutnya akan diolah menggunakan excell untuk dilihat dan dibandingkan nilai sinyal myoelectric pada masing-masing posisi. Data yang telah terkumpul dan diolah dari masing-masing jenis gerakan dasar penggenggaman selanjtunya akan dibandingkan terhadap posisi elektroda 1 hingga posisi elektroda 3 sehingga diperoleh posisi elektroda terkuat untuk setiap jenis gerakan dasar penggenggaman. 3.2.6 Merangkai Tiga Channel Myoelectric Module dengan Arduino Merangkai tiga channel myoelectric module dengan microcontroller onboard arduino bertujuan untuk dilakukan pemrograman sinyal myoelectric yang ditangkap dari 3 channel AD620 module. Microcontroller arduino akan melakukan pemrosesan sinyal sesuai intruksi program yang diberikan melalui program IDE (Integrated Development Environment). Pada dasarnya tidak ada perubahan yang terlalu banyak pada rangkaian tiga channel myoelectric module saat dihubungkan dengan microcontroller onboard arduio. Perubahan yang terjadi adalah suplai daya rangkaian tiga channel myoelectric module berbasis AD620 berubah dari baterai menjadi daya yang disupali dari arduino. Kemudian output III-10
dari tiga channel myoelectric module berbasis AD620 terhubung pada papan arduino pada bagian A0 (analog 0). Output dari tiga channel myoelectric module menjadi input untuk microcontroller onboard arduino. Berikut ini rangkaian skematik tiga channel myoelectric module berbasis AD620 dengan microcontroller onboard arduino. Gambar 3.11. Rangkaian skematik tiga channel myoelectric module berbasis AD620 dengan Arduino. Tahap ini menguji apakah rangkaian tiga channel myoelectric module yang telah dirangkai dengan arduino mampu menangkap, membaca dan menampilkan sinyal myoelectric yang ditangkap dari subjek. III-11
3.2.7 Menentukan Algorithm dalam Menampilkan Nilai Sinyal Myoelectric dan Algorithm Menampilkan Sinyal dalam Bentuk Grafik Sinyal myoelectric yang berhasil ditangkap oleh 3 channel AD620 module yang telah dihubungkkan dengan arduino selanjutnya akan ditampilkan oleh microcontroller arduino berupa besarannya nilai kekuatan sinyal yang ditangkap. Tahap ini akan menguji apakah instruksi yang diberikan pada arduino dapat berjalan sehingga microcontroller mampu menampilkan nilai kekuatan sinyal myoelectric dari tiga channel myoelectric moduel berbasis AD620. Apabila belum dapat berfungsi maka akan dilakukan proses perakitan atau penghubungan ulang antara arduino dengan 3 channel AD620 module hingga dapat berfungsi.besarnya nilai sinyal myoelectric akan terlihat pada arduino yang selanjutnya sinyal akan ditampilkan dalam bentuk grafik. Logika yang akan diberikan pada arduino adalah sinyal myoelectric dari masing-masing channel akan menjadi input pada arduino melalui Anlaog0, Analaog, 1 dan Analog 2. Nilai dari masing-masing channel selanjutnya ditampilkan oleh arduino pada bagian serial monitor. Sinyal ditangkap dan ditampilkan dalam periode atau rentang waktu tertentu. Selanjutnya untuk menampilkan sinyal myoelectric kedalam bentuk grafik logika yang akan disampaikan adalah analog 0-2 pada arduino berfungsi sebagai input sinyal dari tiga channel myoelectric module berbasis AD620. Selanjutnya masing-masing input tidak diperbolehkan memiliki nilai sama dengan 1. Apabila syarat ini dipenuhi maka input akan dikirim menuju software processing untuk diubah nilainya kedalam bentuk grafik. 3.2.8 Analisis dan Intepretasi Hasil Tahap ini berisi analisis dan intepretasi hasil pengolahan data yang telah dilakukan. Analisis akan dilakukan pada prosedur penangkapan sinyal myoelectric yang dilakukan. Analisis juga diberikan untuk kesesuaian parameter yang digunakan dalam penangkapan dan menampilkan sinyal myoelectric. Analisis selanjutnya juga dilakukan pada instruksi pemrograman. Analisis pada peletakan elektroda usulan dan juga potensi pengembangan program dan metode usulan. III-12
3.2.9 Kesimpulan dan Saran Tahap ini akan disimpulkan hasil dari penelitian yang telah dilakukan. Kesimpulan yang diambil merupakan jawaban dari tujuan penelitian yang telah dirumuskan di awal penelitian. Selain itu akan diberikan saran-saran yang dapat digunakan pada penelitian selanjutnya. III-13