Rehabilitasi Hybrid Eksoskeleton dan Functional Electrical Stimulation (FES) untuk Restorasi Gerakan Sendi Siku dengan Fuzzy Coactivation Model

Elparani, Sirsta Hayatu (2024) Rehabilitasi Hybrid Eksoskeleton dan Functional Electrical Stimulation (FES) untuk Restorasi Gerakan Sendi Siku dengan Fuzzy Coactivation Model. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5023201018-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (6MB) | Request a copy

Abstract

Penderita stroke yang mengalami kecacatan pada ekstremitas atas memerlukan rehabilitasi dalam mengembalikan fungsi motoriknya. Metode rehabilitasi yang umum digunakan melibatkan penggunaan eksoskeleton dan Functional Electrical Stimulation (FES). Penelitian ini menggabungkan sistem FES dan eksoskeleton robotik untuk rehabilitasi anggota tubuh bagian atas. Sistem kontrol yang digunakan adalah kontroler proporsional untuk mengatur motor eksoskeleton dalam menghasilkan gerakan fleksi-ekstensi untuk sendi siku, serta Fuzzy Coactivation Model untuk mengatur FES dalam menghasilkan intensitas stimulasi untuk otot Biceps brachii sebagai fleksor siku dan Triceps brachii sebagai ekstensor siku. Intensitas stimulasi ditentukan secara otomatis melalui model ini berdasarkan fungsi otot, variabel koaktivasi, dan feedback control yang dilakukan oleh kontroler PID. Stimulasi otot diberikan secara bersamaan pada titik tertentu saat diperlukan koaktivasi yang diinduksi oleh FES. Koaktivasi terjadi ketika gerakan lengan subjek mencapai nilai sudut maksimum untuk fleksi dan ekstensi. Koaktivasi menyebabkan trajectory sistem FES menjadi lebih stabil sehingga gerakan lengan akan lebih presisi. Eksperimen dilakukan pada enam subjek normal dengan melakukan gerakan fleksi-ekstensi pada trajectory sinusoidal. Hasil penelitian menunjukkan keberhasilan integrasi sistem hybrid dan Fuzzy Coactivation Model dalam menghasilkan intensitas stimulasi yang diinginkan. Hasil pengujian menunjukkan bahwa sistem hybrid dengan stimulasi sub-threshold mendapatkan RMSE sebesar 1,57613 ± 0,00791 derajat tanpa adanya gerakan pada sendi siku subjek akibat induksi FES. Sementara pada sistem hybrid dengan stimulasi supra-threshold didapatkan RMSE sebesar 1,28376 ± 0,0365 derajat dan terdeteksi gerakan pada sendi siku akibat induksi oleh FES tanpa menyebabkan gangguan terhadap eksoskeleton. Pengembangan lebih lanjut dapat melibatkan subjek dengan paralysis upperlimb, dengan mengatur intensitas stimulasi dan Range of Motion (ROM) yang dimiliki subjek.
============================================================
People who have suffered a stroke and have upper limb disabilities require rehabilitation to restore motor functions. Common rehabilitation methods involve the use of exoskeletons and Functional Electrical Stimulation (FES). This study combines FES and a robotic exoskeleton system for upper limb rehabilitation. The control system used includes a proportional controller to regulate the exoskeleton motor in producing flexion-extension movements of the elbow joint, and Fuzzy Coactivation Model to control FES in generating stimulation intensity for the Biceps brachii (elbow flexor) and Triceps brachii (elbow extensor) muscles. The stimulation intensity is automatically determined through this model based on muscle function, coactivation variables, and feedback control managed by the PID controller. Muscle stimulation is applied simultaneously at certain points where coactivation is induced by FES, occurring when the subject's arm movement reaches maximum flexion and extension angles. Coactivation causes the trajectory of the FES system to be more stable, so that the arm movement will be more precise. Experiments were conducted on six normal subjects performing flexion-extension movements along a sinusoidal trajectory. The results demonstrate the successful integration of the hybrid system and Fuzzy Coactivation Model in generating the desired stimulation intensity. Testing revealed that the hybrid system with sub-threshold stimulation achieved an RMSE of 1.57613 ± 0.00791 degrees without any induced movement of the elbow joint due to FES. Meanwhile, the hybrid system with supra-threshold stimulation achieved an RMSE of 1.28376 ± 0.0365 degrees, detecting elbow joint movement due to FES without causing disturbances to the exoskeleton. Further development can involve subjects with upperlimb paralysis, by adjusting the stimulation intensity and Range of Motion (ROM) of the subject.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Pasca Stroke, Hybrid Eksoskeleton-FES, Fuzzy Coactivation Map, PID Controller, Post-stroke, Hybrid Exoskeleton-FES, Fuzzy Coactivation Map, PID Controller.
Subjects:	R Medicine > RM Therapeutics. Pharmacology > RM950 Rehabilitation technology.
Divisions:	Faculty of Electrical Technology > Biomedical Engineering > 11410-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Sirsta Hayatu Elparani
Date Deposited:	06 Aug 2024 01:45
Last Modified:	06 Aug 2024 01:45
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/113321

Actions (login required)

View Item