REDESAIN, PEMBUATAN DAN ANALISIS KINERJA PARAPODIUM DINAMIK ANAK SEBAGAI ALAT BANTU JALAN PENDERITA LUMPUH KAKI

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh:

ISHAK DWI PRIYOTO NIM. I1414025

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2017

ii

iii

iv

HALAMAN MOTTO

“Apa pun juga yang kamu perbuat, perbuatlah dengan segenap hatimu seperti untuk Tuhan dan bukan untuk manusia” (Kolose 3:23).

“Sebab Aku ini mengetahui rancangan-rancangan apa yang ada pada-Ku mengenai kamu, demikianlah firman TUHAN, yaitu rancangan

damai sejahtera dan bukan rancangan kecelakaan, untuk memberikan kepadamu hari depan yang penuh harapan.”

(Yeremia 29 11. )

Sebab aku hidup, dan hidupku punya tujuan. (Abraham Ishak Dwi P)

v

REDESAIN, PEMBUATAN DAN ANALISIS KINERJA PARAPODIUM DINAMIK ANAK SEBAGAI ALAT BANTU JALAN PENDERITA

LUMPUH KAKI

Ishak Dwi Priyoto Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta, Indonesia

E-mail : ishak.dwi.priyoto@gmail.com

Abstrak

Baru-baru ini, peralatan kedokteran berkembang pesat. Banyak peralatan terapi medis yang diimpor dari negara maju. Tujuan penelitian ini untuk mendesain dan memproduksi parapodium dinamik anak sebagai alat bantu jalan penderita lumpuh kaki di indonesia dengan memaksimalkan penggunaan material lokal dan harga yang lebih ekonomis.

Pembuatan parapodium dinamik anak terdiri dari proses perancangan dengan mempelajari ukuran parapodium dewasa dan proses desain dengan menggambar seluruh komponen dan proses perakitan. Sebelum komponen di produksi semua material dipilih dengan metode cost vs performance. Kemudian simulasi pergerakan dan analisa titik kristis menggunakan sofware CATIA V5R17. Setelah itu parapodium diujikan pada 11 responden, di rumah sakit Orthopedi dan Sekolah YPAC Surakarta.

Penelitian ini, menghasilkan parapodium dinamik anak dengan ukuran lebar kaki 360-550 mm, panjang kaki 575-610 mm dan tinggi 645-835 mm. Material yang dipilih adalah stainless steel MT 201. Pemodelan gerak parapodium disimulasikan dengan CATIA V5R17. Titik kristis yang sudah dianalisa pada empat komponen sudah aman. Berdasarkan kuisioner 11 responden, alat parapodium bisa dioperasikan dengan baik.

Kata kunci : Alat Terapis, Parapodium Dinamik Anak, Analisa Titik Kritis, CATIA, kuisioner

vi

REDESIGN, MANUFACTURE AND ANALYSIS OF CHILD’S DYNAMIC PARAPODIUM AS A PARAPLEGIC WALKING AID

Ishak Dwi Priyoto

Mechanical engineering Faculty of engineering, sebelas maret university

Surakarta, Indonesia E-mail : ishak.dwi.priyoto@gmail.com

Abstract

Nowadays, the medical equipment technology has been developed quickly. Many medical therapy equipments are imported from many developed countries. The purpose of this research is to redesign and produce child’s dynamic parapodium as a paraplegic walking aid for children in Indonesia by optimizing local material usage and economical price.

The manufacture of child’s dynamic parapodium consisted of planning process by assuming measurement of adult’s dynamic parapodium and designing process by drawing all components and assembling process. Before the component produced, all materials were chosen with cost vs performance method. Then the movement of the parapodium was simulated and critical point analysis was determined using CATIA V5R17 software. After that, the parapodium was tested for 11 respondents, in orthopedic hospital and school of YPAC Surakarta.

This research produces a child’s dynamic parapodium as paraplegic walking aid with foot wide 360 – 550 mm, foot length 575 – 610 mm and height 645 – 835 mm. The choosen material was MT 201 stainless steel. The movements of parapodium model have been simulated with CATIA V5R17. Analyzed Critical point on four components was saved. Based on the 11 respondents’ questionnaire, parapodium could be operated well.

Key word: therapy tool, child’s dynamic parapodium, critical spot analyzed, CATIA, questionnaire

vii

KATA PENGANTAR

Segala puji hanya kepada Tuhan Yesus Kristus, karena atas rahmat dan Anugerah-Nya penulis dapat menyelesaikan penyusunan Tugas Akhir yang berjudul “REDESAIN, PEMBUATAN DAN ANALISIS KINERJA PARAPODIUM DINAMIK ANAK SEBAGAI ALAT BANTU JALAN PENDERITA LUMPUH KAKI ”.

Dalam proses penyusunan Tugas Akhir ini, penulis banyak menemui kesulitan. Puji Tuhan, berkat bantuan dan dukungan berbagai pihak, akhirnya

semua kesulitan dapat diselesaikan. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penulis sampaikan rasa terima kasih kepada :

1. Bapak Djoko Urip Santosa dan Ibu Martha Sri Mulyati, bapak dan ibuku yang selalu menjadi penyemangat dan memberikan dorongan baik berupa materi maupun moril.

2. Bapak DR ENG. Syamsul Hadi, ST, MT, selaku kepala program studi S1 Teknik Mesin.

3. Bapak Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, ST., MT, selaku dosen pembimbing I yang telah memberikan arahan dan dorongan sehingga tugas akhir ini bisa selesai.

4. Bapak DR. Joko Triyono, ST, MT, selaku dosen pembimbing II yang telah membimbing dengan sabar sehingga tugas akhir ini bisa selesai.

5. Teman–teman progdi transfer satu angkatan 2014 yang sama – sama merasakan pengalaman di UNS yang tak terlupakan

6. Saudara-saudari Persekutuan Sons of Thunder, yang selalu menginspirasi dan membakar semangat dalam Tuhan.

Dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis menyadari bahwa masih banyak

terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran agar ke depan, tugas akhir ini bisa lebih baik. Sebagai penutup, penulis berharap agar tugas akhir ini bisa bermanfaat untuk kemajuan dunia ilmu pengetahuan.

Surakarta, Juli 2017

Penulis

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ........................................................................................ i

HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... ii

HALAMAN MOTTO ...................................................................................... iii

ABSTRAK ....................................................................................................... iv

ABSTRACK .................................................................................................... v

KATA PENGANTAR ..................................................................................... vi

DAFTAR ISI .................................................................................................... vii

DAFTAR TABEL ............................................................................................ ix

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... x

DAFTAR RUMUS .......................................................................................... xiii

DAFTAR NOTASI .......................................................................................... xiv

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xv

BAB I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah .................................................................. 1

1.2 Perumusan Masalah ......................................................................... 3

1.3 Batasan Masalah .............................................................................. 3

1.4 Tujuan Peneltian .............................................................................. 4

1.5 Manfaat Penelitian ........................................................................... 4

1.6 Sistematika Penulisan ...................................................................... 4

BAB II. LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka.............................................................................. 6

2.2 Engineering Design ......................................................................... 7

2.3 Pemilihan Material .......................................................................... 8

2.4 Metode Elemen Hingga ................................................................... 9

2.5 Pengantar CATIA ............................................................................ 11

2.6 Teori Dasar Proses Simulasi ............................................................ 12

ix

2.7 Sejarah Parapodium ......................................................................... 12

2.8 Pengertian Umum dan Cara Kerja Parapodium Dinamik yang

Ergonomis dan ekonomis ..................................................................... 13

2.9 Factor of Safety ............................................................................... 20

2.10 Uji Validitas dan Reliabilitas ........................................................... 22

2.11 Analisis Data ................................................................................... 23

BAB III. METODE PENELITIAN

3.1 Nilai-nilai Desain ............................................................................. 25

3.2 Bahan dan Alat ................................................................................ 26

3.3 Diagram Alir Desain Ulang dan Pembuatan Parapodium

Dinamik Anak ................................................................................. 26

3.4 Langkah-langkah Pelaksanaan Desain Ulang dan Pembuatan

Parapodium Dinamik Anak ............................................................. 27

BAB IV REDESAIN, PEMBUATAN DAN ANALISIS KINERJA

PARAPODIUM DINAMIK ANAK

4.1 Proses Redesain Parapodium Dinamik Anak .................................. 36

4.2 Proses Pemilihan Bahan .................................................................. 63

4.3 Analisa Gerak Parapodium Dinamik Anak ..................................... 65

4.4 Analisa Titik Kritis Parapodium Dinamik Anak ............................. 65

4.5 Pengujian Hasil Kuisioner Kepuasan Pengguna Parapodium

Dinamik Anak .................................................................................. 77

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 84

5.2 Saran ................................................................................................ 84

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

x

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Tabel Ukuran Parapodium Dinamik Spesifikasi Eropa ................... 15

Tabel 2.2 Factor of Safety ................................................................................ 21

Tabel 4.1 Perbandingan ukuran Parapodium dinamik Dewasa dan anak ........ 37

Tabel 4.2 Hasil perbandingan ukuran tubuh dan parapodium ......................... 38

Tabel 4.3 Tabel rata-rata .................................................................................. 38

Tabel 4.5 Perubahan ukuran bahan Parapodium Dinamik Anak ..................... 39

Tabel 4.6 Ukuran Parapodium Anak perbandingan 1 : 1,4 .............................. 42

Tabel 4.6 Perubahan ukuran bahan Parapodium Dinamik Anak saat produksi 44

Tabel 4.7 Komponen Parapodium Dinamik Anak yang tidak berubah ........... 60

Tabel 4.8 Harga dan Kandungan Chrom Material ........................................... 64

Tabel 4.9 Pusat Grafitasi bagi tiap segmen posisi manusia ............................. 66

Tabel 4.10 Berat relative dari segmen tubuh manusia ..................................... 67

Tabel 4.11 Pengujian Validasi Kuisioner ........................................................ 77

Tabel 4.12 Reliabilitas Kuisioner ..................................................................... 79

Tabel 4.13 Hasil Kuisioner Penggunaan Parapodium Dinamik Anak ............. 80

Tabel 4.14 Nilai Sub Pertanyaan ...................................................................... 81

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.2 Tahapan Desain ............................................................................ 8

Gambar 2.2 Elemen Satu Dimensi ................................................................... 10

Gambar 2.3 Elemen Segitiga, Segiempat, Quadrilateral.................................. 10

Gambar 2.4 Elemen Tiga Dimensi ................................................................... 11

Gambar 2.5 Gambar Assembling Parapodium Dinamik ................................. 17

Gambar 3.1 Diagram Alir Proses Desain Ulang Parapodium Dinamik Anak . 27

Gambar 3.2 Ukuran Desain Ulang Parapodium Dinamik Anak ...................... 30

Gambar 3.3 Alas Telapak Kaki ........................................................................ 31

Gambar 3.4 Penegak Lutut ............................................................................... 31

Gambar 3.5 Penyangga Pinggang .................................................................... 32

Gambar 3.6 Korset Bawah ............................................................................... 32

Gambar 3.7 Engsel Pengunci Belakang Pinggang ........................................... 33

Gambar 3.8 Korset Atas ................................................................................... 33

Gambar 3.9 Contoh Gambar Detail Komponen ............................................... 34

Gambar 4.1 Perbandingan parapodium dinamik dewasa dan anak.................. 36

Gambar 4.2 Frame Telapak .............................................................................. 46

Gambar 4.3 Penyangga Atas ............................................................................ 47

Gambar 4.4 Tuas Sepatu .................................................................................. 47

Gambar 4.5 Bracket Kaki ................................................................................. 48

Gambar 4.6 Bracket Pengikat .......................................................................... 48

Gambar 4.7 Bushing Pengikat Pinggir ............................................................. 49

Gambar 4.8 Pin Kaki Bawah ............................................................................ 49

Gambar 4.9 Tuas Penyambung ........................................................................ 50

Gambar 4.10 Tuas L ......................................................................................... 50

Gambar 4.11 Selongsong Plat Lutut ................................................................ 51

Gambar 4.12 Selongsong Tuas L ..................................................................... 51

Gambar 4.13 Tuas Pengarah ............................................................................ 52

Gambar 4.14 Pengarah ..................................................................................... 52

Gambar 4.15 Pin Penghubung ......................................................................... 53

Gambar 4.16 Pinggiran Pengikat ..................................................................... 53

Gambar 4.17 Ring Nylon ................................................................................. 54

Gambar 4.18 Peluncur Kuningan ..................................................................... 55

Gambar 4.19 Selongsong Karet ....................................................................... 55

Gambar 4.20 Pipa Skala Penusuk .................................................................... 56

Gambar 4.21 Dudukan Pengunci ..................................................................... 56

Gambar 4.22 Peluncur Kuningan ..................................................................... 57

Gambar 4.23 Pipa Penegak .............................................................................. 57

Gambar 4.24 Pipa T ......................................................................................... 58

Gambar 4.25 Palang Selongsong Depan .......................................................... 58

Gambar 4.26 Pipa L ......................................................................................... 59

Gambar 4.27 Pengikat Sanuk ........................................................................... 60

Gambar 4.28 Selongsong Penusuk ................................................................... 61

Gambar 4.29 Spacer Penekan .......................................................................... 61

Gambar 4.30 Proses Produksi dan Perakitan ................................................... 62

Gambar 4.31 Parapodium Dinamik Anak ........................................................ 63

Gambar 4.32 Analisa Gerak Parapodium Dinamik Anak ................................ 65

Gambar 4.33 Center of grafity manusia ........................................................... 66

Gambar 4.34 Pembebanan parapodium dinamik anak ..................................... 68

Gambar 4.35 Besar beban pada parapodium dinamik anak ............................. 68

Gambar 4.36 Meshing dengan Catia V5 R17 .................................................. 70

Gambar 4.37 Letak pembebanan analisa pada selongsong tuas tegak, pin kaki

bawah, plat penguat dan tuas tegak hanya beban manusia .............................. 70

Gambar 4.38 Von Misses Stress pada selongsong tuas tegak, pin kaki

bawah plat penguat dan tuas tegak hanya beban manusia ............................... 71

Gambar 4.39 Letak pembebanan analisa pada selongsong tuas tegak, pin

kaki bawah, plat penguat dan tuas tegak dengan beban manusia dan

momen ......................................................................................................... 72

Gambar 4.40 Von Misses Stress pada selongsong tuas tegak, pin kaki

bawah, plat penguat dan tuas tegak dengan beban manusia dan momen......... 73

Gambar 4.41 Parapodium Dinamik Anak digunakan oleh Responden ........... 75

Gambar 4.42 Stop watch .................................................................................. 75

Gambar 4.33 Alas Miring ................................................................................ 76

DAFTAR RUMUS

Rumus 2.1 Factor of Safety dengan maximum stress ...................................... 20

Rumus 2.2 Factor of Safety dengan yield point stress ..................................... 20

Rumus 2.3 Factor of Safety dengan ultimate stress ......................................... 20

Rumus 2.4 Rumus Korelasi Product Moment ................................................. 22

Rumus 2.5 Rumus Alpha ................................................................................. 23

Rumus 2.6 Rumus Mean Aritmatik ................................................................. 24

Rumus 2.7 Rumus Skala Interval ..................................................................... 24

Rumus 4.1 Rumus dasar perbandingan ............................................................ 37

Rumus 4.2 Persamaan ukuran parapodium dewasa dan anak .......................... 37

Rumus 4.3 Persamaan batas bawah ukuran parapodium dinamik anak ........... 37

DAFTAR NOTASI

= Koefisien korelasi Product Moment

N = Jumlah subjek uji coba

= Jumlah skor butir

= Jumlah skor butir kuadrat

∑Y = Skor total

= Jumlah skor total kuadrat

∑XY = Jumlah perkalian skor butir dengan skor total

= Reliabilitas instrumen

k = Banyaknya butir pertanyaan atau banyaknya soal

∑σ = Jumlah varians butir

= Varians total

M = Mean/Rata-rata hitung

∑ X = Jumlah semua nilai kuesioner

N = Jumlah responden

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Gambar Teknik Parapodium Dinamik Anak.

Lampiran 2 Tabel Kadar Chromium.

Lampiran 3 Penawaran harga dari Toko Bintang Timur.

Lampiran 4 Tabel Yield Strength.

Lampiran 5 Hasil Analisa titik kristis dengan CATIA.

Lampiran 6 Surat permohonan penelitian di RS. Orthopedi Soeharso

Lampiran 7 Surat pengambilan data penelitian di RS. Orthopedi

Lampiran 8 Surat permohonan penelitian di YPAC

Lampiran 9 Surat peminjaman alat parapodium dinamik anak

Lampiran 10 Standart pengambilan data kuisioner

Lampiran 6 Kuisioner Uji Kualitatif Parapodium Dinamik Anak.

Lampiran 7 Hasil Analisa Kuisioner dengan SPSS

Lampiran 8 Resume data hasil kuisioner

Lampiran 9 Tabel Resume Kuisioner Uji Kualitatif Parapodium Dinamik Anak.

Lampiran 10 Tabel nilai-nilai r Product Moment