Pemodelan dan Perancangan Mekanika Ankle Foot Orthosis (AFO) Untuk Pasien Hemiparesis

Utama, Dhiny Hari (2023) Pemodelan dan Perancangan Mekanika Ankle Foot Orthosis (AFO) Untuk Pasien Hemiparesis. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 07311840000059-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2025. Download (3MB) | Request a copy

Abstract

Anggota tubuh bagian bawah penting bagi manusia, terutama dalam bergerak, berjalan dan menjaga keseimbangan tubuh. Namun, ketika salah satu atau kedua tungkai bawah mengalami masalah, maka aktivitas-aktivitas tersebut akan terbatas. Permasalahan ini dapat disebabkan oleh dua faktor; penyakit yang biasa diderita para atlet, seperti cidera dan kerusakan sendi, dan penyakit pelemahan otot, umumnya terjadi pada pasien stroke, yang dikenal sebagai hemiparesis. Untuk mengatasi keterbatasan-keterbatasan tersebut, diperlukan alat untuk ekstremitas bawah yang disebut Ankle foot Orthosis (AFO) yang dirancang dengan aspek biomekanik sehingga memungkinkan subjek untuk berjalan dengan lebih baik. Studi ini didasarkan pada telahaan literatur dan penelitian lapangan tentang komponen-komponen yang mendukung gerakan sistem dan perangkat gerak AFO. Dari hasil telaahan literatur, dilakukan perancangan AFO yang dapat secara aktif membantu subjek berjalan lebih baik dengan menambahkan penggerak berupa motor servo yang dikendalikan oleh kontroler PID, yang terdapat pada sebuah mikro kontroler. Proses rancangan dimulai dengan merancang komponen mekanikal AFO yang terdiri dari alas kaki, pegangan betis, dan kopling yang mengantarkan gaya dari motor servo ke alas kaki. Kemudian dilanjutkan dengan perancangan sistem kontrol, untuk mengendalikan motor servo, yang terdiri dari mikro kontroler yang memiliki algoritma PID dan output untuk menggerakkan motor servo berupa pulse width modulator. Tahap berikutnya adalah pembuatan komponen mekanikal AFO menggunakan teknologi 3D printing, alas kakinya dibuat untuk ukuran kaki dengan panjang 22 cm dan lebar 8 cm atau setara dengan sepatu atau sendal dengan ukuran 36-37 dan bagian betis memiliki diameter sebesar 13 cm dan tinggi 8 cm, sedangkan penambahan actuator berupa motor servo yang dikendalikan oleh sistem kontrol dapat membantu pemakai AFO dalam melangkah dengan torsi sebesar 60 kg.cm atau 6,08N.m. Kebutuhan torsi dalam penggunaan pada manusia sekitar 5N.m yang diperlukan ketika pola gerakan dorsiflexion dan plantarflexion. AFO ini kemudian diuji pada tiga subjek normal. Hasil pengujian pada memperlihatkan perbedaan tekanan yang didapatkan pada ketiga subjek, hal ini disebabkan oleh perbedaan gaya berjalan atau posisi kaki pada saat penggunaan AFO.
================================================================================================================================
The lower limbs are important for humans, especially in moving, walking and maintaining body balance. However, when one or both lower limbs have problems, these activities will be limited. This problem can be caused by two factors; Athletes' common ailments, such as joint injuries and damage, and muscle weakness, commonly occur in stroke patients, known as hemiparesis. To overcome these limitations, a device for the lower extremities is needed called the Ankle foot Orthosis (AFO) which is designed with biomechanical aspects to enable the subject to walk better. This study is based on literature review and field research on the components that support the movement of the AFO system and motion devices. From the results of the literature review, an AFO design was carried out that can actively help the subject run better by adding a servo motor controlled by a PID controller, which is contained in a micro controller. The design process begins with designing the AFO mechanical components which consist of the foot pad, calf grip, and coupling which transmit the force from the servo motor to the foot pad. Then proceed with the design of a control system, to control the servo motor, which consists of a micro controller that has a PID algorithm and output to drive the servo motor in the form of a pulse width modulator. The next stage is the manufacture of AFO mechanical components using 3D printing technology, the footwear is made for a foot size with a length of 22 cm and a width of 8 cm or the equivalent of a shoe or sandal with a size of 36-37 and the calf has a diameter of 13 cm and a height of 8 cm. while the addition of an actuator in the form of a servo motor controlled by a control system can assist AFO users in stepping with a torque of 60 kg.cm or 6.08N.m. The torque requirement for human use is approximately 5N.m which is required during the dorsiflexion and plantarflexion movement patterns. This AFO was then tested on three normal subjects. The test results show the difference in pressure obtained in the three subjects, this is caused by differences in gait or foot position when using AFO.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Hemiparesis, Biomekanis, Ankle foot Orthosis (AFO) Aktif, Kemudahan Melangkah, Biomechanics, Active Ankle foot Orthosis (AFO), ease of stepping.
Subjects:	R Medicine > RM Therapeutics. Pharmacology > RM950 Rehabilitation technology.
Divisions:	Faculty of Intelligent Electrical and Informatics Technology (ELECTICS) > Biomedical Engineering > 11410-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Dhiny Hari Utama
Date Deposited:	04 Oct 2023 03:57
Last Modified:	04 Oct 2023 03:57
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/103803

Actions (login required)

View Item