PEMODELAN DAN DESAIN SISTEM KENDALI ROBOT REHABILITASI ANGGOTA GERAK BAWAH UNTUK PASIEN PASCA STROKE
WIDHI YOGA SARYANTO, Dr.Eng. Herianto S.T., M.Eng.; Dr.Eng. Adha Imam Cahyadi, S.T., M.Eng.
2015 | Tesis | S2 Teknik MesinDi Asia, stroke menduduki urutan kedua penyebab kematian pada usia diatas 60 tahun dan urutan kelima pada usia 15-59 tahun (World Heart Federation, 2014). Saat ini, Indonesia menduduki urutan pertama dengan jumlah penderita stroke terbesar di Asia (Yayasan Stroke Indonesia, 2012). Masalah stroke kini menjadi masalah penting dan mendesak yang harus ditangani. Rehabilitasi stroke merupakan program pemulihan pada kondisi stroke yang bertujuan untuk mengoptimalkan kapasitas fisik dan kemampuan fungsional pasien pasca stroke. Pada akhir-akhir ini, banyak dikembangkan mengenai alat untuk membantu rehabilitasi pasien pasca stroke. Akan tetapi, lebih dari 90% alat bantu rehabilitasi yang dijual di Indonesia adalah produk impor. Penelitian ini mengembangkan prototipe robot rehabilitasi anggota gerak bawah yang sesuai dengan orang Indonesia dan mendesain sistem kendali untuk robot rehabilitasi anggota gerak bawah agar gerakan robot bisa dikendalikan sesuai dengan yang diinginkan. Penelitian ini terdiri dari beberapa tahapan. Tahap pertama yaitu mengidentifikasi kebutuhan konsumen dilanjutkan dengan mendesain robot rehabilitasi dan memanufakturnya. Tahap selanjutnya adalah pembuatan model matematis sistem untuk simulasi. Model matematis robot rehabilitasi didapatkan dari perhitungan persamaan energi kemudian diturunkan dengan menggunakan persamaan Lagrange. Setelah didapat model matematis sistem kemudian dilakukan identifikasi terhadap parameter yang belum diketahui. Setelah semua parameter diketahui, dilakukan simulasi di dalam MATLAB untuk mendapatkan kontroler yang sesuai dengan sistem. Pada penelitian ini, robot rehabilitasi didesain dengan kontroler PID. Kontroler didesain agar aktuator bisa mentracking data pergerakan dari fisioterapi. Kontroler yang didapat dari simulasi MATLAB kemudian diimplementasikan di dalam program mikrokontroler. Dari simulasi dan eksperimen yang telah dilakukan didapatkan bahwa nilai konstanta PID untuk link 1 adalah P=102, I=0 dan D=0.02 sedangkan untuk link 2 P=17, I=0 dan D=0.01, kontroler ini disebut juga kontroler PD (Proportional Derivative). Hasil dari pengujian tracking terhadap data CNI diperoleh rata-rata error sebesar 1.24 rpm untuk link 1 dan 0.82 rpm untuk link 2. Keyword: Robot rehabilitasi, Pemodelan, Simulasi, Sistem Kendali
In Asian country, stroke is the second top cause of death at the age of more than 60 years and fifth in the age of 15-59 years tahun (World Heart Federation, 2014). Currently, Indonesia is ranked first by the largest number of stroke patients in Asia (Yayasan Stroke Indonesia, 2012). Nowadays, stroke problem becomes an important and urgent issue that must be handled. Stroke rehabilitation is a recovery program for stroke conditions that aim to optimize physical capacity and functional ability of the post stroke patients. In these days, many of the tools developed to assist in the rehabilitation of post stroke patients. However, more than 90% of rehabilitation aids sold in Indonesia is imported products. This study developed a prototype lower limb rehabilitation robot in accordance with the Indonesian people and the design of control systems for lower limb rehabilitation robot so that the robot motion can be controlled as desired. This study consists of several stages. The first step is to identify the needs of consumers continue to design and manufacture rehabilitation robot. The next stage is the making of a mathematical model for the simulation system. The mathematical model of rehabilitation robot is obtained from the calculation of the energy equation then derived using Lagrange equation. Having obtained a mathematical model of the system, then we calculate and identify the unknown parameters. After all the parameters are known, performed simulations in MATLAB to get the controller in accordance with the system. In this study, the authors design a rehabilitation robot with PID controller. The controller is designed so that the actuator can track the movement data from physiotherapy. Controller results obtained in the MATLAB simulation then implemented in the microcontroller program. From the simulation and experiment has been done, it was found that the value of the PID for the link 1 is P = 102, I = 0 and D = 0.02, while for link 2 P = 17, I = 0 and D = 0.01, this controller also called PD controller (proportional derivative). Results from the testing of the CNI data tracking gained an average error 1.24 rpm for link 1 and 0.82 rpm for link 2. Keyword: Rehabilitation robot, Modeling, Simulation, Control system
Kata Kunci : Rehabilitation robot, Modeling, Simulation, Control system
