Pengembangan Awal Aplikasi Sistem FES Menggunakan Closed Loop Control dengan Co-Activation Map untuk Memulihkan Gerakan Sendi Lutut

Safira, Adelia (2025) Pengembangan Awal Aplikasi Sistem FES Menggunakan Closed Loop Control dengan Co-Activation Map untuk Memulihkan Gerakan Sendi Lutut. Other thesis, Sepuluh Nopember Institute of Technology (ITS).

Text 5023211061-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (3MB) | Request a copy

Abstract

Stroke merupakan penyebab kematian kedua dan disabilitas ketiga di dunia, dengan peningkatan 13,7 juta penduduk Indonesia pada 2020. Hemiplegia akibat stroke mengakibatkan gangguan berjalan yang terfokuskan pada gerakan sendi lutut yang terbatas mengakibatkan gaya berjalan tidak stabil. Rehabilitasi sangat penting untuk membantu penderita mengembalikan gerakan natural pada sendi lutut. Penelitian ini menggabungkan sistem Functional Electrical Stimulation (FES) dan kontrol trayektori untuk rehabilitasi anggota tubuh bagian bawah, khususnya sendi lutut. Konsep utama metode ini adalah penggunaan kontrol FES tertutup untuk memantau dan menyesuaikan stimulasi secara adaptif berdasarkan gerakan fleksi-ekstensi lutut dengan pola trajektori sinusoidal, memungkinkan gerakan yang lebih alami dan stabil. Sistem kontrol yang digunakan adalah Fuzzy Logic Controller (FLC) yang berfungsi untuk mengatur stabilitas dan respons adaptif dalam menghasilkan gerakan fleksi-ekstensi pada sendi lutut. Selain itu, Fuzzy Coactivation Maps digunakan untuk mengontrol intensitas stimulasi FES pada otot hamstring sebagai ekstensor dan otot quadriceps sebagai fleksor, sehingga memastikan koordinasi otot yang optimal dalam setiap pergerakan. Sistem ini didukung oleh sensor IMU yang mampu mengukur sudut dan menganalisis pergerakan lutut secara real-time, sehingga memungkinkan penyesuaian stimulasi berdasarkan kondisi aktual sendi lutut. Pendekatan ini diharapkan dapat meningkatkan efektivitas rehabilitasi dengan memberikan stimulasi yang sesuai pada kedua otot antagonis serta mendukung gerakan yang lebih alami dan stabil pada sendi lutut. Metodologi mencakup perancangan dan pengujian perangkat keras dan lunak sistem kontrol FES, termasuk integrasi mikrokontroler STM32H747 dan elektroda permukaan untuk stimulasi otot. Eksperimen awal dilakukan pada subjek normal untuk menguji efektivitas prototipe sebelum diterapkan pada pasien hemiplegia.
===============================================================================================================================
Stroke is the second leading cause of death and the third leading cause of disability in the world, with an increase of 13.7 million Indonesians by 2020. Hemiplegia due to stroke results in walking disorders focused on limited knee joint movement resulting in an unstable gait. Rehabilitation is very important to help patients restore natural movement in the knee joint. This research combines Functional Electrical Stimulation (FES) system and trajectory control for rehabilitation of the lower limbs, especially the knee joint. The main concept of this method is the use of closed FES control to monitor and adaptively adjust the stimulation based on knee flexion-extension movements with sinusoidal trajectory patterns, enabling more natural and stable movements. The control system used is a Fuzzy Logic Controller (FLC) that serves to regulate stability and adaptive response in generating flexion-extension movements in the knee joint. In addition, Fuzzy Coactivation Maps are used to control the intensity of FES stimulation on the hamstring muscles as extensors and quadriceps muscles as flexors, thus ensuring optimal muscle coordination in each movement. The system is supported by an IMU sensor that is capable of measuring angles and analyzing knee movements in real-time, thus enabling stimulation adjustments based on the actual condition of the knee joint. This approach is expected to improve the effectiveness of rehabilitation by providing appropriate stimulation to both antagonistic muscles as well as supporting more natural and stable movements in the knee joint. The methodology includes designing and testing the hardware and software of the FES control system, including the integration of an STM32H747 microcontroller and surface electrodes for muscle stimulation. Initial experiments were conducted on normal subjects to test the effectiveness of the prototype before it was applied to hemiplegic patients.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Functional Electrical Stimulation (FES), Koaktivasi otot, Rehabilitasi sendi lutut, Fuzzy Logic Controller (FLC), Hemiplegia Functional Electrical Stimulation (FES), Muscle coactivation, Knee joint rehabilitation, Fuzzy Logic Controller (FLC), Hemiplegic
Subjects:	R Medicine > RM Therapeutics. Pharmacology > RM871 Electric stimulation. R Medicine > RM Therapeutics. Pharmacology > RM950 Rehabilitation technology.
Divisions:	Faculty of Electrical Technology > Biomedical Engineering > 11410-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Adelia Safira
Date Deposited:	05 Aug 2025 01:24
Last Modified:	05 Aug 2025 01:24
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/126677

Actions (login required)

View Item