Perpustakaan Digital ITB

Pelatihan operasi bedah pedicle screw insertion yang konvensional memiliki kendala keterbatasan dan biaya penggunaan kadaver. Simulator haptik menawarkan solusi pelatihan yang lebih mudah diakses. Namun, aktuator direct-drive yang mampu memberi gaya yang besar memiliki harga yang relatif mahal. Secara umum, penelitian ini bertujuan mengembangkan simulator haptik dengan satu derajat kebebasan dengan menggunakan motor DC bergigi sebagai aktuator. Tujuan spesifik dari penelitian ini adalah mengembangkan model dinamik simulator haptik, mengembangkan kendali arus yang lebih cepat dari respons manusia, dan mampu mengukur torsi interaksi dengan pengguna. Metode penelitian yang digunakan meliputi pembuatan setup eksperimental, identifikasi parameter motor, serta perancangan dan pengujian sistem kendali. Parameter motor diidentifikasi melalui pengukuran langsung dan pengujian tanpa beban. Pengukuran langsung memberikan nilai resistansi dan induktansi. Pengujian tanpa beban memberikan data yang mendukung penentuan konstanta torsi, konstanta back-EMF, parameter gesekan, dan inersia. Selanjutnya, dirancang sebuah sistem kendali arus berbasis Proportional-Integral (PI) yang dengan umpan balik yang dilengkapi filter komplementer untuk mengatasi noise pengukuran. Pengujian kendali arus dilakukan dalam kondisi poros motor terkunci (locked rotor) untuk mengisolasi komponen elektrikal dari efek dinamis komponen mekanikal. Hasil dari penelitian ini adalah model dinamik yang mampu memprediksi respons dinamik dari simulator dengan kesalahan sampai 4,7% untuk perubahan mendadak. Selain itu, hasil penelitian ini juga berhasil mencapai kendali arus yang cepat, dengan settling time 0,13 detik, lebih cepat daripada waktu respons manusia terhadap stimulus sentuhan. Namun, sistem akuisisi torsi memiliki histerisis lebih dari 60%. Histerisis pada pengukuran torsi menunjukkan bahwa kekakuan struktur pada desain perangkat keras simulator haptik merupakan faktor yang penting dan perlu dikembangkan lebih lanjut.