Kajian Ergonomika Penggunaan Passive Lower-Limb Exoskeleton pada Aktivitas Perakitan di Stasiun Kerja dengan Ketinggian Rendah

MUHAMMAD RAMA NAZAR, Ir. Ardiyanto, S.T., M.Sc., Ph.D., AEP., IPM

2024 | Skripsi | TEKNIK INDUSTRI

Passive lower-limb exoskeleton merupakan sebuah alat yang digunakan pada tubuh bagian bawah yang berfungsi untuk menopang beban tubuh dan menyokong posisi tubuh dalam keadaan posisi duduk. Penelitian tentang pemakaian passive lower-limb exoskeleton sudah banyak dilakukan namun masih sedikit yang membahas tentang pemakaiannya secara spesifik pada stasiun kerja dengan ketinggian rendah dengan mempertimbangkan variasi sudut permukaan. Objek penelitian ini adalah passive lower-limb exoskeleton merek Noonee Chairless Chair 2.0. Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk melihat pengaruh pemakaian lower-limb exoskeleton terhadap aktivitas otot, kinematika, persepsi tenaga yang dikerahkan, dan ketidaknyamanan pengguna saat mengerjakan simulasi perakitan pada stasiun kerja dengan ketinggian rendah. Penelitian ini melibatkan 16 orang pria sebagai subjek penelitian dengan rentang usia 20 – 40 tahun. Aktivitas perakitan yang dilakukan terbagi dalam 6 jenis perlakuan yang merupakan kombinasi dari 2 faktor variabel bebas yaitu pemakaian exoskeleton dengan 2 level (tanpa exo dan dengan exo) dan sudut permukaan dengan 3 level (sudut 0°, sudut 45°, dan sudut 90°). Setiap kombinasi variabel bebas diambil data objektif variabel terikat berupa aktivitas otot rectus femoris dan erector spinae dalam bentuk %MVC dan kinematika tubuh dalam bentuk sudut fleksi pada sendi punggung bawah (lumbar), panggul, dan lutut serta diambil data subjektif berupa skala Borg Rating Perceived Exertion (RPE) dan Localized Muscoloskeletal Discomfort (LMD) untuk 13 titik tubuh. Uji Two Way Repeated Measures (RM) ANOVA dan uji post-hoc t-test koreksi Holm digunakan untuk melihat apakah terdapat pengaruh signifikan pada pemakaian exoskeleton dengan perubahan sudut permukaan serta kemungkinan interaksi diantara keduanya terhadap variabel terikat. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa penggunaan passive lower-limb exoskeleton pada stasiun kerja ketinggian rendah terdapat pengaruh interaksi antara kedua faktor terhadap variabel sudut fleksi panggul (p < 0,05) di mana memakai exoskeleton lebih kecil fleksinya pada sudut permukaan 45°, sudut fleksi lutut (p < 0,05) di mana saat memakai exoskeleton lebih besar sudut fleksinya pada sudut permukaan 45°, persepsi tenaga yang dikerahkan (p < 0,05) di mana saat memakai exoskeleton lebih kecil tenaga yang dikerahkan pada sudut permukaan 45°, serta ketidaknyamanan pada tubuh bagian tengkuk (p < 0,05), lengan kiri atas (p < 0,05), lengan kiri bawah (p < 0,05), dan lengan kanan bawah (p < 0,001) yang semuanya pada saat memakai exoskeleton lebih kecil nilainya pada sudut permukaan 45°. Selanjutnya, terdapat perbedaan signifikan pada pemakaian exoskeleton pada aktivitas otot erector spinae sebesar 2,2% MVC (p < 0,05) dan signifikan pada sudut fleksi lumbar sebesar -12,12° (p < 0,001). Sementara itu, terdapat perbedaan signifikan antar level dalam sudut permukaan yaitu pada aktivitas otot erector spinae (p < 0,05) & rectus femoris (p < 0,05), sudut fleksi lumbar (p < 0,001), serta ketidaknyamanan pada tubuh bagian lengan kanan atas (p < 0,05) dan pinggang (p < 0,05).

The passive lower-limb exoskeleton is a device used on the lower body to support body weight and maintain body position in a seated posture. Research on the use of passive lower-limb exoskeletons has been conducted extensively, but there is still limited discussion on its specific application in low-height workstations considering variations in surface angles. The subject of this research is the passive lower-limb exoskeleton, Noonee Chairless Chair 2.0. This study aims to examine the impact of using the lower-limb exoskeleton on muscle activity, kinematics, perceived exertion, and user discomfort during simulated assembly tasks at low- level workstations. The study involved 16 male participants aged 20 – 40 years. The assembly activities were divided into 6 treatment types, which were combinations of 2 independent variables: exoskeleton use with 2 levels (without exo and with exo) and surface angle with 3 levels (0°, 45°, and 90°). For each combination of independent variables, objective data were collected on dependent variables such as the activity of the rectus femoris and erector spinae muscles in %MVC and body kinematics in terms of flexion angles at the lumbar spine, hip, and knee joints. Subjective data were also collected using the Borg Rating of Perceived Exertion (RPE) scale and Localized Musculoskeletal Discomfort (LMD) for 13 body points. Two-Way Repeated Measures (RM) ANOVA and post-hoc Holm-corrected t-tests were used to determine if there were significant effects of exoskeleton use and surface angle changes, as well as possible interactions between them on the dependent variables. The results of this study indicate that the use of a passive lower-limb exoskeleton at low level workstations shows an interaction effect between the two factors on the variable of hip flexion angle (p < 0.05), where wearing the exoskeleton results in a smaller flexion angle on a 45° surface. For the knee flexion angle (p < 0.05), the flexion angle is greater when wearing the exoskeleton at a 45° surface angle. The perception of exerted effort (p < 0.05) is lower when wearing the exoskeleton at a 45° surface angle. Discomfort in the neck (p < 0.05), left upper arm (p < 0.05), left lower arm (p < 0.05), and right lower arm (p < 0.001) is also lower when wearing the exoskeleton at a 45° surface angle. Furthermore, there is a significant difference in the use of the exoskeleton on the erector spinae muscle activity by 2.2% MVC (p < 0.05) and a significant lumbar flexion angle of -12.12° (p < 0.001). Meanwhile, there are significant differences among surface angle levels in erector spinae muscle activity (p < 0.05), rectus femoris (p < 0.05), lumbar flexion angle (p < 0.001), as well as discomfort in the right upper arm (p < 0.05) and waist (p < 0.05).

Kata Kunci : passive lower-limb exoskeleton, sudut permukaan, ketinggian rendah, aktivitas otot, kinematika, persepsi tenaga yang dikerahkan, ketidaknyamanan