Sistem Kendali Closed Loop pada Rehabilitasi Hybrid Robot Eksoskeleton-Functional Electrical Stimulation untuk Restorasi Gerakan Adduksi-Abduksi Shoulder Joint

Adam, Naufal Akbari (2024) Sistem Kendali Closed Loop pada Rehabilitasi Hybrid Robot Eksoskeleton-Functional Electrical Stimulation untuk Restorasi Gerakan Adduksi-Abduksi Shoulder Joint. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 07311940000035_Undergraduate-Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2026. Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Kelumpuhan pasca stroke dan gangguan motorik pada ekstrimitas atas dapat menghambat kehidupan sehari-hari pada penderitanya. Kelumpuhan ini dapat dikategorikan menjadi beberapa tingkatan dan terdapat beberapa metode rehabilitasi yang sudah banyak digunakan, meliputi eksoskeleton dan Functional Electrical Stimulation atau FES. Kedua metode ini dapat digabungkan menjadi sebuah sistem hybrid Eksoskeleton-FES. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk merancang sistem kontrol closed loop untuk sistem rehabilitasi hybrid Eksoskeleton-FES pada gerakan abduksi-adduksi sendi bahu agar kedua metode berjalan dengan sinergis. Sistem kontrol yang digunakan pada adalah Proportional Controller untuk mengatur lintasan motor pada eksoskeleton dan Fuzzy Logic Controller untuk mengatur intensitas stimulasi oleh FES. Stimulasi dilakukan pada otot Latissimus Dorsi untuk gerakan adduksi dan Deltoid Middle untuk gerakan abduksi dengan setiap gerakan dilakukan bergantian. Subsistem FES bekerja sebagai effektor dari sistem hybrid pada sistem neuromoscular subjek. Eksperimen dilakukan pada enam subjek normal dengan gerakan abduksi dan adduksi bahu dengan lintasan sinusoidal yang digerakkan oleh robot eksoskeleton. Penelitian menunjukkan bahwa threshold kontraksi otot Deltoid Middle adalah 40.13 V dan threshold kontraksi otot Latissimus Dorsi adalah 42.31 V. Penelitian ini menghasilkan integrasi sistem hybrid yang cukup sinergis dengan RMSE senilai 2.312 ± 0.003 derajat dengan nilai arus yang mencapai 0.86 A dengan rata-rata 0.18 A dan nilai torsi rata-rata 2.51 Nm pada stimulasi subthreshold dan RMSE senilai 2.307 ± 0.002 derajat dengan nilai arus yang mencapai 1.07 A dengan rata-rata 0.22 A dan nilai torsi maksimal rata-rata 6.36 Nm pada stimulasi suprathreshold abduksi-adduksi. Pengembangan yang dapat dilakukan dari penelitian ini mencakup pengujian pada subjek pasca stroke, percobaan stimulasi pada otot lain seperti teres major atau deltoid anterior, pemantauan kondisi otot serta sistem tubuh lain sebelum dan setelah penelitian, serta pengintegrasian penelitian dengan Internet of Things menjadi sistem telerehabilitasi.
===================================================================================================================================
Post-stroke paralysis and motor disorders of the upper extremities can hinder someone’s activity of daily living. Paralysis can be categorized into several levels and there are several rehabilitation methods that are widely used, including Exoskeletons and Functional Electrical Stimulation or FES. These two methods can be combined into a hybrid Exoskeleton-FES system. The aim of this research is to design a closed loop control system for the Exoskeleton-FES hybrid rehabilitation system for shoulder joint abduction-adduction movements so that the two methods work synergically. The control system used is a Proportional Controller to control the motor trajectory of the exoskeleton and a Fuzzy Logic Controller to regulate the stimulation intensity carried out by the FES. Stimulation is carried out by placing electrodes on the Latissimus Dorsi muscle for adduction movements and the Deltoid Middle for abduction movements with each movement carried out alternately. The FES subsystem works as a hybrid system effector in the subject's neuromuscular system. Experiments were carried out on six normal subjects who performed shoulder abduction and adduction movements with a sinusoidal trajectory driven by an exoskeleton robot. The research shows that the contraction threshold of the Middle Deltoid muscle is 40.13 V and the contraction threshold of the Latissimus Dorsi muscle is 42.34 V. Data shows that proposed control method results in synergic hybrid system with an RMSE of 2.312 ± 0.003 degrees with motor current reaching 0.86 A with an average of 0.18 Aand an average torque of 2.52 Nm in subthreshold stimulation and RMSE 2.307 ± 0.002 degrees with motor current reaching 1.05 A with an average of 0.22 A and an average torque value of 6.36 Nm in subthreshold stimulation abduction-adduction. Improvements can be done from this research from using post-stroke patients as subjects, stimulation trials on other muscles, monitoring the muscles and other body systems before and after each testing, and integration with the Internet of Things into a telerehabilitation system.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	FES, Eksoskeleton, Subthreshold Stimulation, Suprathreshold Stimulation.
Subjects:	Q Science > QA Mathematics > QA9.64 Fuzzy logic R Medicine > RM Therapeutics. Pharmacology > RM871 Electric stimulation. R Medicine > RM Therapeutics. Pharmacology > RM950 Rehabilitation technology. T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ211 Robotics. T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ223 PID controllers
Divisions:	Faculty of Intelligent Electrical and Informatics Technology (ELECTICS) > Biomedical Engineering > 11410-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Naufal Akbari Adam
Date Deposited:	12 Aug 2024 07:35
Last Modified:	28 Aug 2024 08:48
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/114719

Actions (login required)

View Item