Tangan prostetik sensor otot merupakan salah satu teknologi yang dikembangkan untuk membantu penyandang disabilitas yang mengalami kehilangan atau keterbatasan fungsi tangan. Dengan memanfaatkan sensor aktivitas otot, tangan prostetik dapat menerima sinyal dari tubuh pengguna dan mengubahnya menjadi gerakan pada jari.
Kehilangan fungsi tangan dapat membuat seseorang mengalami kesulitan dalam melakukan berbagai aktivitas sehari-hari. Misalnya, memegang benda, makan, berpakaian, hingga melakukan pekerjaan tertentu dapat menjadi lebih sulit.
Oleh karena itu, perkembangan teknologi prostetik menjadi penting untuk membantu pengguna memperoleh kembali sebagian kemampuan geraknya. Salah satu penelitian yang menarik adalah pengembangan tangan prostetik menggunakan sensor AD8232, Arduino Nano, dan motor servo.
Penelitian tersebut diterbitkan dalam Journal Electric Field Volume 2 Nomor 2 tahun 2025. Penelitian dilakukan oleh Sandi Apriliyanto, Adi Mulyadi, dan Untung Suryadhianto dari Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas PGRI Banyuwangi.
Latar Belakang Tangan Prostetik Sensor Otot
Penyandang disabilitas fisik dapat menghadapi berbagai hambatan ketika melakukan aktivitas sehari-hari. Keterbatasan fungsi tangan, misalnya, dapat mengurangi kemampuan seseorang untuk melakukan kegiatan secara mandiri.
Karena itu, tangan prostetik sensor otot dikembangkan sebagai salah satu solusi teknologi. Berbeda dengan tangan prostetik sederhana yang hanya memiliki gerakan terbatas, sistem berbasis sensor dapat dirancang untuk menerima perintah berdasarkan aktivitas otot pengguna.
Dalam penelitian ini, aktivitas otot digunakan sebagai sumber perintah. Sensor AD8232 membaca sinyal yang muncul dari aktivitas otot. Selanjutnya, sinyal tersebut diproses oleh Arduino Nano untuk menentukan gerakan motor servo.
Dengan sistem tersebut, aktivitas otot pengguna dapat diterjemahkan menjadi gerakan pada jari tangan prostetik.
Tujuan Pengembangan Tangan Prostetik
Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan membuat prototipe tangan prostetik yang dapat melakukan beberapa gerakan dasar tangan manusia.
Untuk mencapai tujuan tersebut, peneliti menggunakan beberapa komponen utama, yaitu:
- Sensor AD8232 untuk membaca sinyal aktivitas otot.
- Arduino Nano sebagai pengendali sistem.
- Motor servo MG996R sebagai penggerak jari.
- Serat fiber, resin, dan katalis sebagai material struktur tangan prostetik.
- Senar nilon sebagai penghubung mekanisme gerak jari.
Selanjutnya, seluruh komponen tersebut bekerja bersama untuk menghasilkan sistem prostetik yang dapat merespons aktivitas otot pengguna.
Cara Kerja Sistem Tangan Prostetik Sensor Otot
Cara kerja tangan prostetik sensor otot dimulai ketika pengguna melakukan aktivitas otot tertentu. Aktivitas tersebut menghasilkan sinyal yang kemudian dibaca oleh sensor AD8232.
Setelah itu, Arduino Nano memproses sinyal yang diterima. Berdasarkan nilai sinyal tersebut, sistem menentukan perintah gerakan untuk motor servo.
Secara sederhana, alur kerja sistem adalah:
Aktivitas otot → Sensor AD8232 → Arduino Nano → Motor servo → Gerakan jari prostetik
Kemudian, motor servo menarik senar nilon yang terhubung dengan jari prostetik. Putaran motor menghasilkan gerakan menekuk atau meluruskan jari.
Dalam penelitian ini digunakan lima motor servo. Setiap motor digunakan untuk menggerakkan satu jari sehingga pergerakannya dapat dikendalikan secara individual.
Desain dan Komponen Tangan Prostetik
Tangan prostetik yang dikembangkan terdiri dari 15 segmen. Segmen tersebut mencakup bagian telapak tangan, ibu jari, dan empat jari lainnya.
Struktur tangan dibuat menggunakan kombinasi serat fiber dan resin. Material tersebut dipilih untuk menghasilkan struktur yang kuat sekaligus relatif ringan.
Lima motor servo MG996R digunakan sebagai penggerak dengan pembagian sebagai berikut:
- Servo 1 untuk jari tengah.
- Servo 2 untuk jari manis.
- Servo 3 untuk jari telunjuk.
- Servo 4 untuk jari kelingking.
- Servo 5 untuk ibu jari.
Dengan konfigurasi tersebut, prototipe tangan prostetik mampu melakukan beberapa gerakan dasar.
Hasil Pengujian Sensor Otot AD8232
Peneliti melakukan pengujian terhadap sinyal yang dihasilkan sensor AD8232 ketika tangan melakukan beberapa gerakan.
Hasil pengujian menunjukkan adanya perbedaan nilai sinyal pada setiap gerakan.
| Gerakan | Rentang Sinyal |
|---|---|
| Membuka tangan | 2,42–2,82 mV |
| Memegang gelas | 3,50–4,65 mV |
| Menggenggam | 7,47–8,47 mV |
Berdasarkan hasil tersebut, gerakan membuka tangan menghasilkan sinyal paling rendah. Sementara itu, gerakan menggenggam menghasilkan sinyal paling tinggi.
Perbedaan nilai tersebut kemudian dapat digunakan sebagai threshold atau batas nilai untuk membedakan perintah gerakan.
Dengan demikian, sensor dapat membantu sistem mengenali aktivitas otot yang berbeda dan mengubahnya menjadi perintah bagi motor servo.
Pengaturan Motor Servo pada Tangan Prostetik
Selain membaca sinyal otot, penelitian ini juga menentukan sudut motor servo untuk menghasilkan gerakan yang sesuai.
Hasil pengujian menunjukkan beberapa pengaturan utama:
- 0° untuk posisi tangan terbuka.
- 70°–80° untuk posisi memegang gelas.
- 140°–165° untuk posisi menggenggam.
Semakin besar sudut motor servo, semakin jauh jari prostetik menekuk.
Namun, setiap motor tidak selalu menggunakan sudut yang sama. Hal ini disebabkan oleh perbedaan posisi masing-masing motor. Oleh karena itu, sudut perlu disesuaikan agar pergerakan jari tidak saling bertabrakan.
Kemampuan Tangan Prostetik dalam Melakukan Gerakan
Berdasarkan hasil pengujian, prototipe tangan prostetik sensor otot mampu melakukan tiga gerakan dasar.
Membuka Tangan
Pada kondisi membuka, motor servo berada pada posisi awal dengan sudut sekitar 0°. Jari-jari berada dalam posisi lurus sehingga tangan prostetik terbuka.
Memegang Gelas
Untuk memegang gelas, motor servo bergerak pada sudut sekitar 70°–80°. Jari kemudian menekuk sebagian sehingga dapat membentuk posisi untuk memegang benda.
Menggenggam
Pada gerakan menggenggam, motor servo bergerak pada sudut sekitar 140°–165°. Jari-jari menekuk lebih jauh sehingga menghasilkan posisi genggaman.
Hasil tersebut menunjukkan bahwa sinyal aktivitas otot dapat digunakan sebagai dasar untuk mengendalikan gerakan tangan prostetik.
Pengaruh Catu Daya terhadap Tangan Prostetik
Selain sensor dan motor, catu daya juga menjadi bagian penting dalam sistem tangan prostetik sensor otot.
Ketika beberapa motor servo bekerja secara bersamaan, kebutuhan listrik dapat meningkat. Akibatnya, tegangan baterai dapat mengalami penurunan.
Penurunan tegangan tersebut dapat memengaruhi sinyal PWM yang digunakan untuk mengatur sudut motor servo. Akibatnya, gerakan motor dapat menjadi kurang tepat atau tidak sesuai dengan perintah yang diberikan.
Oleh sebab itu, sistem catu daya perlu diperhatikan dalam pengembangan tangan prostetik. Catu daya yang stabil dapat membantu menjaga gerakan motor agar tetap konsisten.
Potensi Pengembangan Teknologi Prostetik
Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan sensor aktivitas otot dapat menjadi salah satu cara untuk mengendalikan tangan prostetik.
Teknologi ini masih memiliki peluang untuk dikembangkan. Misalnya, sistem dapat dirancang agar mampu mengenali lebih banyak jenis gerakan dan memberikan respons yang lebih cepat.
Selain itu, ukuran komponen, konsumsi daya, kenyamanan penggunaan, serta ketepatan pembacaan sinyal juga dapat menjadi bagian dari pengembangan selanjutnya.
Dengan demikian, teknologi tangan prostetik sensor otot memiliki potensi untuk membantu pengguna melakukan lebih banyak aktivitas sehari-hari secara mandiri.
=====
Amanahkan kebutuhan Kaki Palsu / Kaki Tiruan / Prostesis Bapak Ibu pada Profesional Ortotis Prostetis yang Memiliki Surat Ijin Praktik (SIPOP) maupun Surat Ijin Kerja (SIKOP).
Sesuai dengan PERMENKES NO 22 TAHUN 2013.
Dengan memiliki SIPOP atau SIKOP, berarti Profesional tersebut benar benar berkompeten dan berwenang karena :
1. Telah menempuh pendidikan formal Ortotik Prostetik D3 maupun Sarjana Terapan.
2. Lolos Uji Kompetensi.
3. Terdaftar secara resmi sebagai Tenaga Kesehatan Republik Indonesia dibuktikan dengan kepemilikan STR.
4. Memiliki tempat praktik maupun tempat kerja untuk melayani Bapak Ibu secara Profesional
Kami siap melayani secara Profesional.
SIPOP : 010/SIPOP/33.11/XI/2017
Konsultasi gratis : 081327721518