Perpustakaan Digital ITB

Hemiparesis adalah kondisi pelemahan atau penurunan kekuatan otot pada satu sisi tubuh, yang biasanya terjadi akibat kerusakan pada otak atau sistem saraf pusat. Kondisi ini sering dialami oleh pasien stroke, yang merupakan salah satu penyebab utama disabilitas neurologis di seluruh dunia. Hemiparesis dapat memengaruhi aktivitas sehari-hari seperti berjalan, makan, atau berpakaian, sehingga menurunkan kualitas hidup penderitanya. Menurut data, 80% penyintas stroke mengalami hemiparesis, hal ini menjadi komplikasi yang umum dan signifikan dari penyakit ini. Hasil wawancara dengan dr. H. Sigit Gunarto, Sp.KFR mengklarifikasi kondisi pelemahan genggaman pasien pasca stroke terutama jenis Hemiparesis sehingga menunutun kami untuk merancang suatu alat bantu untuk meningkatkan daya genggam tangan pasien pasca stroke yang dinamakan GripMate. Buku ini menjelaskan mengenai proses perancangan Gripmate untuk tiga subsistem yakni, subsistem mekanik hand exoskeleton, subsistem Force Myography (FMG) band, dan Casing. Subsistem mekanik berperan sebagai pengubung antara aktuator dengan tangan pengguna. Subsistem ini mengalami kontak langsung dengan pengguna dengan perekat kain untuk menjaga posisi sistem pada tangan pengguna. Tiga mekanisme utama digunakan sebagai proses transmisi dalam memberikan bantuan daya genggam yakni bagian bowden cable transmission, push-pull mechanism, dan flexion mechanism. Flexion mechanism terdiri atas penyangga melingkar pada ruas-ruas jari tangan yang dibuat dengan bahan dasar PLA+ dan senar flourocarbon yang menghubungkan masing-masing penyangga dengan bagian push-pull mechanism. Push-pull mechanism tersusun atas dua bagian yang tersimpan pada atas dan bawah bagian lengan-bawah pengguna. Masing-masing bagian terhubung dengan senar fluorocarbon yang bertanggung jawab dalam melakukan gerakan tarikan dan dorongan dalam memberikan daya genggam tambahan. Gabungan kedua mekanisme ini dihubungkan dengan mekanisme terakhir yakni Bowden cable transmission kepada aktuator PG36 yang tersimpan pada bagian backpack. Proses pergerakan keseluruhan subsistem mekanik hand exoskeleton dilakukan oleh aktuator DC motor PG36 dengan pemicu dari hasil pembacaan otot tangan yang dilakukan oleh subsistem FMG band. Hasil integrasi subsistem mekanik dengan aktuator berhasil memberikan bantuan daya genggam tambahan dengan beban maksimal satu kilogram. Penggunaan fignger flexion mechanism yang dirancang menggunakan senar flourocarbon memberikan rentang gerak lekukan jari yang sesuai dengan rentang gerak manusia normal ketika melakukan kontraksi jari yakni sebesar 90o pada bagian Metacarpophalangeal (MCP), Proximal Interphalangeal (PIP), Distal Interphalangeal (DIP). Penggunaan bahan PLA+ sebagai bahan utama penyusun sistem memastikan durabilitas sistem dengan berat yang memenuhi spesifikasi yakni sebesar 495 gram. Subsistem Force Myograpgy (FMG) band memanfaatkan tiga buah sensor Force Sensitive Resistor (FSR) dengan posisi yang bersesuaian dengan tiga otot utama dalam proses genggaman tangan yakni Flexor carpi radialis, Flexor carpi ulnaris, dan Flexor digitorum superficialis. Subsistem FMG band bertanggung jawab untuk memproses kontraksi otot tangan yang disebabkan oleh gerakan menggenggam lalu melakukan konversi sebagai pemicu aktuasi motor dalam membantu gerakan menggenggam. Subsistem FMG band memanfaatkan kontroler ESP32-C3 sebagai control unit dan sensor inertial measurement unit (IMU) berupa MPU6050 untuk mendektsi gerakan rotasi pada tangan penguna. Filter IIR dengan tipe Low Pass filter frekuensi 100 Hz digunakan untuk melakukan filtering frekuensi tinggi sehingga hasil pembacaan sensor FSR memiliki derau yang rendah. Proses filtering sinyal ini memastikan terpenuhinya spesifikiasi dengan delay minimum yang memakan waktu 60us untuk setiap sensor. Proses penggunaan FMG band memerlukan kalibrasi terlebih dahulu untuk setiap pemakaian. Kalibrasi dilakukan untuk 5 gerakan dengan instruksi yang tertera pada antarmuka pengguna. Subsistem ini mampu membedakan gerakan menggenggam dan bukan menggenggam dengan akurasi sebesar 86% dengan nilai false positive 8% dan false negatif 6%. Untuk mengakomodasi penempatan seluruh komponen elektrik, dirancang suatu subsistem casing yang berperan sebagai proteksi kontak langsung subsistem dengan lingkungan luar. Teradapat tiga bagian utama yang diberi proteksi casing yakni bagian antarmuka, backpack actuator, dan FMG band. Penempatan casing antarmuka disimpan pada bagian tangan dengan batasan ketinggian diatas permukaan tangan sebesar 4 cm. Nilai aktual tinggi casing antarmuka memenuhi spesifikasi yakni sebesar 3.5 cm. FMG band disusun oleh empat kompartemen dengan tiga diantaranya merupakan kompartemen PCB FSR sensor dan satu lainnya merupakan kompartemen PCB control unit dan IMU. Casing FMG band dirancang agar dapat merekat secara erat terhadap tangan pengguna dengan menggunakan band elastis dan perekat kain. Casing backpack memiliki peran penting dalam memeberikan proteksi komponen elektrikal dari keseluruhan sistem. Bagian ini juga merupakan kompartemen penyimpanan aktuator DC motor PG36, hubungan transmisi bowden cable, PCB control unit, dan subsistem Battery Management System.