BAB III METODELOGI PERANCANGAN - eprints.umm.ac.id

36

BAB III

METODELOGI PERANCANGAN

3.1 Flowchart

Metodelogi perancangan dalam perancangan prosthetic kaki bionic atas

lutut bagi penyandang disabiltas dengan jenis endoskeletal dijelaskan pada

gambar 3.1.

Gambar 3.1 Flowchart Metodelogi Perancangan

37

Pada gambar 3.1 telah dijelaskan langkah yang digunakan dalam perancangan

prosthetic kaki bionic. Uraian penjelasan metodelogi perancangan dijelaskan tahap

demi tahap dalam sub bab di bawah ini.

3.2 Tahapan Persiapan

Tahapan persiapan untuk mengidentifikasi data pada perancangan ini

dijelaskan, sebagai berikut:

3.2.1 Studi Pustaka

Studi pustaka disebut juga tahapan study literatur. Tahapan study

literatur ini dilakukan untuk mencari informasi tentang teori-teori

yang mendukung untuk tahapan pengambilan data, tahapan ini

biasanya menggunakan sumber berupa buku, patent, jurnal, penelitian

terdahulu atau literatur – literatur dari internet yang berkaitan tentang

prosthetic kaki bionic.

3.2.2 Pengambilan Data

Setelah melakukan observasi terhadap literatur, maka tahapan

selanjutnya melakukan pengambilan data berdasarkan literatur yang

digunakan untuk mendukung perancangan prosthetic kaki bionic.

3.2.3 Pengumpulan Data

Tahapan pengumpulan data merupakan tahapan mengumpulkan

sejumlah data yang akan digunakan yang telah diambil pada buku,

patent, jurnal, penelitian terdahulu atau literatur – literatur dari

internet yang berkaitan tentang prosthetic kaki bionic. Pada

pengumpulan data prosthetic dibutuhkan data Anthropometri

amputee, Dimensi prosthetic, massa prosthetic, posisi sudut sendi dan

massa tubuh manusia yang menggunakan prosthetic kaki bionic.

3.3 Tahapan Proses

Tahapan proses adalah tahapan dalam pembuatan perancangan prosthetic kaki

bionic ini dijelaskan, sebagai berikut:

38

3.3.1 Konsep Desain

Setelah dilaksanakan Pengumpulan data dan pengelolahan data

dilanjutkan dengan Konsep. Konsep digunakan untul menjabarkan

pengembangan prosthetic kaki yang akan dibuat. Konsep pada

perancangan ini adalah, Customizable, Mudah digunakan, Nyaman saat

dipakai,Canggih,lightweight dan memiliki estetika untuk menambah

kepercayaan diri penyandang disabilitas.

3.3.2 Pembuatan Desain Sketsa Prosthetic

Setelah mendapatkan konsep untuk desain Prosthetic kaki bionic

maka di imajinasikan dengan desai sketsa prosthetic kaki bionic dengan

menggambarnya di kertas. Tahapan ini untuk menunjang ke tahapan 3

D modeling yang akan menerapkan part-part dari sebuah prosthetic yang

akan dirancang sehingga mempermudah menentukan part-part dalam


3.3.3 Pembuatan Model Prosthetic kaki bionic dengan Autodesk Inventor

Setelah sudah di sketsa pada kertas kita dapat menentukan bagian-

bagian part yang akan digunakan untuk mendesain 3D di Autodesk

Inventor . Pembuatan model prosthetic di awali dengan membuat setiap

part-part pada prosthetic kaki hingga proses Assembly prosthetic kaki

bionic.

3.3.4 Simulasi dan Pengujian Desain Prosthetic dengan Autodesk Inventor

Model 3 Dimensi prosthetic kaki bionic sudah di dapatkan, maka

tahapan ini akan mensimulasikan pergerakan prosthetic kaki bionic

yang akan digunakan dan pengujian material yang digunakan pada

prosthetic kaki bionic apakah kuat dan layak digunakan pada

penyandang disabilitas. Pengujian dilakukan untuk mendapatkan

material yang layak digunakan untuk prosthetic kaki bionic agar aman

dan nyaman saat digunakan penyandang disabilitas.

39

3.3.5 Evaluasi Model Prosthetic kaki bionic

Dari hasil simulasi dan pengujian apakah sesuai konsep dan

perhitungan. Jika tidak sesuai maka perlu evaluasi dari hasil model

prosthetic kaki bionic, jika sesuai maka ini Final desain dari Prosthetic

kaki bionic yang digunakan.

3.4 Tahapan Hasil

Tahapan hasil merupakan hasil dari Desain Prosthetic kaki bionic yang

telah di evaluasi dan mendapatkan final desain dari prosthetic kaki bionic

dengan mempertimbangkan keamanan dan kenyamanan dari pengguna


3.5 Perancangan Prosthetic kaki bionic

Perancangan prosthetic kaki bionic hanya dilakukan menggunakan

software. Software yang digunakan adalah Autodesk Inventor 2020.

Perancangan dibagi menjadi 2 tahapan, yaitu perancangan masing-masing

part yang dibutuhkan dalam pembuatan prosthetic kaki bionic dan tahapan

assembly part prosthetic kaki bionic. Perancangan prosthetic perlu

memperhatikan massa bagian tubuh yang mengalami amputasi. Desain

prosthetic diharuskan memiliki massa lebih rendah dari bagian kaki yang

mengalami amputasi, yaitu memiliki berat 5,7% dari berat manusia. Dari nilai

tersebut maka dapat di hitung berat maksimal prosthetic senilai:

Massa prosthetic maksimal = 5,7% x massa tubuh

= 5,7% x 75 kg

= 4,275 kg

Berdasarkan perhitungan di atas maka berat prosthetic harus berada di

bawah 4,275 kg, sehingga tidak akan membebani penggunannya. Massa tubuh

diambil dari data berat rata-rata orang Indonesia yang telah diperoleh yaitu

seberat 75 kg. Pembuatan desain prosthetic kaki bionic ini merupakan

40

pengembangan dari desain yang telah ada. Terdapat perbaikan pada bagian

foot,shank,socket dan sistem penggerak pada lutut sehingga dapat

meyusuaikan antropometri orang Indonesia dengan ketinggian antara 150

sampai 180 cm.

Pengembangan yang paling menonjol terdapat pada bagian lutut. Pada

bagian ini terdapat bagian lutut yang diberikan sentuhan modern yang akan

menggunakan teknlogi untuk mengontrol gerakan dari sendi lutut yang

bertujuan untuk mempermudah gerak dari penyandang disabilitas agar

penyandang disabilitas mudah bergerak seperti kaki normal kembali.

3.6 Fungsi Produk

Tahap selanjutnya konsep produk dikembangkan menjadi perancangan

produk dengan pendekatan “black-box” dikembangkan suatu transformasi

energi untuk merealisasikan produk yang telah didefinisikan diatas.

Selanjutnya dari diagram blok fungsi dibuat matriks morfologi sebagai

susunan alternatif fungsi yang merealisasikan perubahan transformasi energi

tersebut.

3.6.1 Blok Fungsi

Fungsi dapat dideskripsikan sebagai aliran energi aliran material dan

aliran informasi, yang digambarkan sebagai blok fungsi dengan aliran

masuk dan aliran keluar. Jenis energi dapat berupa mekanik, listrik, kinetik,

maupun termal. Ketika energi tersebut dialirkan maka dapat disimpan,

ditarnsformasikan, dialihkan dan lain-lain. Aliran informasi dapat berupa

sinyal, baik sinyal mekanis maupun sinyal listrik atau software. Biasanya

sinyal tersebut dipergunakan sebagai alat kendali automatik atau sebagai

interface dengan manusia. Sub-fungsi biasanya disebut sebagai tingkat atau

level kedua, sub-sub fungsi tingkt ketiga dan seterusnya.

Pada alat Prosthetik kaki bionic, yang akan dirancang, energi masuk

berupa energi mekanik. Sistem penggerak untuk mentransformasikan energi

ke sistem penggerak. Keluarnya berupa tenaga penggerak untuk

menggerakkan kaki yang di amputasi. Dimana penggeraknya menggunakan

41

motor servo DC yang akan di control dengan mikrokontroler Arduino mega

2560. Diharapkan menghasilkan output yang sesuai dengan kaki normal.

Gambar 3.2 Blok Fungsi.

3.6.2 Diagram blok perancangan

Pada tahap ini akan dibuat secara umum kinerja dari setiap komponen

melalui diagram blok seperti dibawah ini.

Gambar 3.3 Diagram Blok Fungsi

Dari diagram blok fungsi di atas dapat dilihat dimana fungsi

terlebih dahulu didefinisikan sebagai fungsi keseluruhan, kemudian

dikembangkan menjadi sub-fungsi yang akan dilakukan pada produk yang

akan dikembangkan nantinya. Fungsi utama dari produk alat Prosthetik

kaki bionic adalah menghasilkan suatu keseimbangan yang dapat

membantu disabilitas yang kakinya diamputasi untuk tetap bisa berjala

layaknya orang normal.

42

Langkah kedua yang akan dilakukan adalah menguraikan fungsi

menjadi sub-fungsi dan selanjutnya menguraikan sub-fungsi menjadi sub-

sub fungsi dan begitu seterusnya.

3.6.3 Matriks Morfologi

Sub-fungsi pada diagram blok fungsi merupakan fungsi tingkat

kedua. Untuk setiap sub-fungsi ini akan dicari solusi-solusi yang dapat

memenuhi setiap sub-fungsi. Solusi-solusi yang memenuhi sub-fungsi

dan sub-sub fungsi belumlah konsep produk, tetapi baru konsep elemen.

Kombinasi konsep elemen barulah merupakan konsep produk.

Tabel 1.1 Fungsi dan Sub-fungsi untuk Prosthetic kaki Bionic.

Fungsi dan sub fungsi

A

Material Socket

Rubber (A1)

Silicon (A2)

Glass Reinforce Plastic (A3)

Alumunium (A4)

B

Pengait Socket

Strap (B1)

Sabu ( B2)

Pengunci (B3)

Tanpa Pengait (B4)

C Design

Endoskeletal (C1)

Exoskeletal (C2)

Kombinasi (C3)

D Jenis Knee Joint

C-Leg ( Komputerisasi) (D1)

Sidebar stainless (D2)

Fourbar Linkage (D3)

Single Axis (D4)

Double Axis (D5)

E

Mekanisme

Penyeimbang

Engsel (E1)

Pegas (E2)

43

Hidrolik (E3)

Poros Putar (E4)

F

Material Shank Tube

Alumunium (F1)

Stainless Steel (F2)

Glass Reinforce Plastic (F3)

Polypropylene (F4)

G Mekanisme

Pergelangan Kaki

Single axis Foot (G1)

SACH foot Rubber (G2)

Sendi Solid (G3)

H Sistem Penggerak

Mekanik (H1)

Manual (H2)

Motor kontrol (H3)

Motor Kontrol + Sensor (H4)

Tabel 3.2 Matriks Morfologi untuk Prosthetic kaki Bionic.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

A4 A1 A2 A4 A3 A4 A1 A4 A3 A3

B2 B4 B4 B1 B1 B3 B4 B3 B2 B1

C2 C1 C3 C1 C1 C2 C1 C1 C1 C1

D1 D4 D4 D3 D5 D5 D1 D2 D5 D5

E3 E4 E1 E2 E3 E3 E3 E1 E3 E3

F1 F3 F2 F4 F4 F1 F2 F1 F4 F4

G1 G3 G2 G3 G3 G1 G1 G2 G1 G1

H1 H2 H2 H1 H3 H3 H4 H2 H4 H1

Berikut ini akan ditampilkan matriks morfologi dimana akan dapat

disusun beberapa varian konsep produk yang mungkin dibuat.

Dari tabel A2 diatas maka dapat disusun alternatif konsep varian produk

sebagai berikut :

Konsep 1 : A4+B3+C1+D4+E1+F4+G1+H2





44

Dari kelima konsep tersebut akan dibuat model sketsa yang dibuat pada

fase perancangan konsep produk.

3.7 Konsep Produk

Konsep-Konsep produk yang telah di peroleh dari morfologi diatas, yaitu

konsep produk yang munkin di buat, akan di kembangkqn dalam bentuk

sketsa. Diharapkan dengan membuat sketsa dari konsep konsep produk

tersebut maka dapat di analisa konsep produk yang paling baik untuk

dikembangkan baik dari segi teknologi maupun dari segi biaya

pembuatannya.

45

3.7.1 Pengembangan produk konsep pertama

Sketsa dari konsep Prosthetic kaki bionic yang pertama dapat dilihat

dari gambar sketsa berikut :

Keterangan :

Konsep ini menggunakan engsel sebagai gerak lututnya dengan

design yang mirip dengan kaki normal menggunakan material

polypropylene sehingga kuat dan aman digunakan. Dan menggunkan

mekanisme pergelangan single axis foot agar mempermudah dalam

berjalan.

Gambar 3.4 Sketsa Konsep produk pertama Prosthetic kaki bionic.

46

Gambar 3.5 Sketsa Konsep produk kedua Prosthetic kaki bionic.

3.7.2 Pengembangan konsep produk kedua

Sketsa dari konsep Prosthetic kaki,bionic yang kedua dapat dilihat dari

gambar sketsa berikut :

Keterangan :

Konsep ini menggunakan engsel sebagai gerak lututnya dan

hidrolik untuk mekanisme penyeimbangnya dengan design yang mirip

dengan kaki normal. Menggunakan material alumunium shank tube

sehingga kuat dan aman digunakan. Dan menggunkan mekanisme

pergelangan single axis foot agar mempermudah dalam berjalan. Socket

terbuat dari Glass Reinforce Rubber sehingga nyaman digunakan.

47

3.7.3 Pengembangan konsep ketiga

Sketsa dari konsep Prosthetic kaki bionic yang ketiga dapat dilihat dari

gambar sketsa berikut :

Keterangan :

Konsep ini menggunakan poros putar untuk sendi lututnya dan

engsel untuk mekanisme penyeimbangnya, dengan design yang mirip

dengan kaki normal. Menggunakan material Alumunium pada shank

tubenya sehingga kuat dan aman digunakan. Dan menggunkan

mekanisme pergelangan single axis foot agar mempermudah dalam

berjalan. Socket terbuat dari Glass Reinforce Rubber sehingga nyaman

digunakan.

Gambar 3.6 Sketsa Konsep produk Ketiga Prosthetic kaki bionic.

48

3.7.4 Pengembangan konsep produk keempat

Sketsa dari dari konsep Prosthetic kaki bionic yang keempat dapat

dilihat dari gambar sketsa berikut:

Keterangan :

Konsep ini menggunakan engsel sebagai gerak lututnya dan

mekanisme penyeimbangnya menggunakan hidrolik dengan design yang

mirip dengan kaki normal menggunakan material Stainless steel sehingga

kuat dan aman digunakan. Dan menggunkan mekanisme pergelangan

single axis foot agar mempermudah dalam berjalan

Gambar 3.7 Sketsa Konsep produk KeempatProsthetic kaki bionic.

49

3.7.5 Pengembangan konsep produk kelima

Sketsa dari konsep Prosthetic kaki bionic yang kelima dapat dilihat dari

gambar sketsa berikut:

Keterangan :

Konsep ini menggunakan engsel sebagai gerak lututnya dengan

design yang mirip dengan kaki normal menggunakan material Glass

Reinforce Rubber sehingga kuat dan aman digunakan. Dan menggunkan

mekanisme pergelangan SACH Rubber foot.

Gambar 3.8 Sketsa Konsep produk Kelima Prosthetic kaki bionic.

50

3.8 Pemilihan Konsep Produk

Metode pemilihan keputusan yang juga dikenal dengan metode Pugh,

terbukti dapat digunakan dengan mudah dan efektif. Konsep produk

dibandingkan berdasarkan keinginan-keinginan pengguna.

Pada tahap evaluasi ini konsep produk dibandingkan satu sama lain, satu

persatu Secara berpasangan dalm hal kemampuan memenuhi keinginan

pengguna dan kemudian memberi skor pada hasil perbandingan untuk setiap

keinginan pengguna dan, kemudian menjumlah skor yang diperoleh untuk

setiap konsep produk. Konsep produk dengan skor yang tertinggi adalah yang

terbaik. Matrik pengambilan keputusan digambarkan sebagai berikut :

Langkah 1 : menyusun kriteria untuk membandingkan konsep produk satu sama

lainnya.

Kriteria perbandingan ini disusun berdasarkan data keinginan – keinginan

pengguna, dimana keinginan pengguna ini dibagi dua yakni keinginan yang

harus dipenuhi dan keingiinan yang lain, yang disusun berdasarkan prioritasnya

untuk konsep produk yang dikembangkan atau dirancang.

Untuk Prosthetic kaki bionic maka kriteria perbandingan disusun sebagai

berikut :

1. Kuat dan tahan lama : diharapkan produk dapat bertahan lama dalam waktu

yang lama sehingga dapat mengurangi biaya perbaikan.

2. Dimensi alat : diharapkan alat yang dibuat tidak memiliki bentuk yang tidak

begitu besar sehingga dapat dioperasikan secara mudah.

3. Stabilitas : diharapkan memiliki tingkat keselarasan yang tinggi untuk

memberikan kenyamanan.

4. Biaya pembuatan : diharapkan biaya yang dikeluarkan untuk memproduksi

alat harus seminimal mungkin.

5. Ringan : alat yang dibuat tidak terlalu berat sehingga tidak menyulitkan

pengguna dalam pengoprasian.

6. Pengoprasian mudah : diharapkan pengoprasiannya semudah mungkin oleh

pengguna.

7. Pemeliharaan mudah : diharapkan perawatannya tidak begitu sulit agar alat

tetep bekerja dengan baik.

Kriteria untuk perbandingan

(langkah 1) Bobot Pemberian skor (langkah3)

Menjumlahkan skor (langkah 4)

Konsep-konsep produk yang

dipertimbangkan (langkah 2)

Gambar 3.9 Diagram langkah metode pengambilan keputusan

51

8. Kehandalan : prosthetic kaki bionic harus memiliki kehandalan yang baik

sehingga dapat digunakan pada saat diperlukan.

Langkah 2 : pemilihan konsep konsep produk yang dibandingkan

Dari matriks morfologi telah didapat lima buah konsep produk yang

mungkin dibuat, kelima konsep produk. Kelima konsep inilah yang akan saling

dibandingkan

Langkah 3 : Pemberian skor

Sebelum memberi skor maka terlebih dahulu harus ditetapkan produk

referensi dari konsep produk. Kemudian dibandingkan, jika dapat memenuhi

keinginan pengguna lebih baik maka diberi skor lebih dari 70, jika

kemampuannya sama dinilai skornya juga sama, dan jika lebih buruk diberi skor

dibawah 70.

Langkah 4 : Menjumlahkan skor

Setelah setiap kriteria diberi skor untuk tiap tiap konsep produk maka skor-

skor tersebut dijumlahkan.

Berikut ini ditampilkan matriks pengambil keputusan berdasarkan

metode yang diterangkan diatas untuk Prosthetic kaki Bionic.

Tabel 3.3 Matriks pengambil keputusan untuk alat Prosthetik kaki bionic.

No. Bobot K1 K2 K3 K4 K5

1. 10 10 10 10 10 8

2. 10 7 9 8 8 5

3. 10 8 10 10 8 7

4. 10 8 8 8 9 10

5. 10 8 7 7 8 9

6. 10 8 10 5 6 9

7. 10 7 10 8 7 4

8. 10 9 10 9 9 8

80 66 74 65 65 60

3.9 Perancangan produk / pemberian bentuk pada konsep

produk terpilih

Setelah fase perancangan konsep produk maka akan dilanjutkan

dengan fase perancangan produk. Konsep produk yang masih berupa sketsa

diberi bentuk ole sebab itulah fase ini juga disebut sebagai Pemberian

bentuk. Dari pemilihan konsep produk telah dipilih konsep 2 yang

selanjutnya akan dieri bentuk menjadi pembuatan produk alat Prosthetic

kaki bionic. Berikut ini ditampilkan permodelan solid dari produk yang akan

ditampilkan pada akhir laporan ini. Permodelan ini dilakukan dengan

menggunakan software Autodesk inventor.

BAB III METODELOGI PERANCANGAN - eprints.umm.ac.id

Documents

Transcript of BAB III METODELOGI PERANCANGAN - eprints.umm.ac.id