Pengembangan Sistem Robot Bantu Terapi Pasien Pasca Stroke Berbasis Permainan Komputer

Abstract

Stroke atau Cerebrovascular Accident (CVA) adalah suatu kondisi dimana pasokan darah ke otak terganggu. Gangguan tersebut diakibatkan adanya sumbatan pada aliran darah yang dikarenakan pecahnya pembuluh darah pada otak. Menurut Stroke Association (2013) Stroke dapat menyerang orang yang berusia diatas 50 tahun akan tetapi usia muda dibawah 45 tahun juga dapat terserang stroke. Pasien yang menderita stroke secara mendadak akan mengalami kelemahan ekstremitas yang mengganggu kegiatan hidup sehari-hari. Terdapat beberapa proses terapi pasien stroke secara medis maupun secara teknologi. Penggunaan terapi secara medis ini masih memiliki kelemahan yaitu membutuhkan waktu yang lama dan membutuhkan pengawasan secara intensif oleh tenaga medis sehingga hal tersebut menyebabkan semakin besarnya biaya terapi. Pemanfaatan teknologi robot di era sekarang telah mencakup berbagai bidang, salah satunya yaitu di bidang kesehatan. Dalam dunia medis, teknologi robot mampu membantu kinerja proses pemulihan atau rehabilitasi. Robot bantu terapi ini bekerja untuk melatih tangan pasien yang terkena stroke agar dapat pulih kembali. Dalam perancangan robot bantu terapi yang dikendalikan dengan push button dan flex sensor, kemudian gerak robot bantu terapi yang difungsikan untuk melatih tangan pasien yang terkena stroke. Terdapat metode untuk mengendalikan robot yaitu menggunakan metode Finite State Machine atau FSM. FSM adalah sebuah metode yang terdiri dari beberapa State berupa perilaku yang dapat dengan mudah terhubung pada setiap State secara bersamaan membentuk sistem kontrol. Metode ini menggunakan sistem kontrol loop tertutup karena ketika tidak ada gerakan dari sensor yang terpasang pada tangan yang normal maka akan terjadi peralihan state dengan perilaku yang berbeda (Satriyo M.B, 2017). Sedangkan dalam perancangan permainan untuk membantu proses terapi ini menggunakan bahasa pemrograman Python. Permainan yang dikembangkan yaitu berupa permainan Tetris. Permainan Tetris sebuah permainan yang sangat sederhana, permainan ini dapat dimainkan diberbagai konsol video game dan untuk algoritmanya bersifat open source sehingga sangat cocok untuk dilakukan pengembangan. Pada pengujian hardware, setiap sensor yang digunakan diambil nilai resistansi dan tegangannya. Pada pengujian flex sensor, nilai resistansi terhadap sudut tekuk sensor. Dengan sudut 0˚, 15˚, 30˚, 45˚, 60˚, 75˚, dan 90˚ didapatkan nilai resistansi sebesar 10,1 kΩ; 10,9 kΩ; 11,9 kΩ; 12,7 kΩ; 14,1 kΩ, 15,3 kΩ, 17,4 kΩ. Dari pengujian tersebut dapat diketahui semakin besar nilai sudut tekuk sensor maka semakin besar juga nilai resistansi yang dihasilkan. Sedangkan pengujian nilai tegangan terhadap sudut tekuk sensor dengan sudut yang sama didapatkan nilai tegangan sebesar 2,5V; 2,4V; 2,29V; 2,21V; 2,08V; 1,98V; 1,83V. Dari pengujian tersebut dapat diketahui bahwa semakin besar nilai sudut tekuk sensor maka semakin kecil nilai tegangan yang dihasilkan. Pengujian joystick dengan melakukan variasi arah dari setiap axis nya dan keluaran dari joystick berupa nilai tegangan dimana nilai tegangan pada axis X saat tidak diarahkan keatas dan ke bawah (diam) sebesar 2,52V, saat diarahkan ke atas sebesar 5,17V dan saat diarahkan kebawah sebesar 0V. Sedangkan pada axis Y saat diam tidak diarahkan ke kanan dan kiri sebesar 2,52V, saat diarahkan ke kanan sebesar 5,17V dan saat diarahkan ke kiri sebesar 0V. Pada pengujian motor untuk mencari waktu rise dan fall pada keluaran feedback sistem kontrol yang ada pada motor Linier L12 dengan melakukan variasi waktu kontrol yaitu pada saat waktu 1 mS, 2 mS, dan 3 mS. Dari hasil pengujian ini waktu rise dan fall tidak dipengaruhi oleh waktu kontrol namun dipengaruhi oleh mekanik robot dan tangan pasien yang memakai robot tangan. Pada pengujian software, pengujian permainan Tetris dilakukan dengan cara mengamati saat responden memainkan permainan Tetris selama 10 menit dengan mode yang berbeda seperti mode normal, mode terapi pemula, dan mode terapi lanjutan. Dan selama 10 menit permainan Tetris tidak mengalami bug sehingga dapat dimainkan dengan waktu yang lama selama proses terapi. Untuk pengujian integrasi robot dan permainan menggunakan komunikasi antar pin Gpio pada Raspberry pi. Pengujian metode FSM dibagi menjadi beberapa state dengan waktu aktif setiap state sebesar 3 detik sedangkan untuk waktu memindai gerakan yaitu selama 20 detik dan untuk waktu pergantian gerakan robot tangan dalam state selama 1,5 detik Pada pengujian state free motion, ketika tidak ada gerakan dari tangan yang terdeteksi oleh sensor maka state ini aktif setiap 20 detik. Pada pengujian state gerakan terdeteksi 1x, ketika sensor mendeteksi gerakan tangan sebanyak 1x maka state ini aktif dan robot akan bergerak dengan gerakan membuka dan menggenggam. Pada pengujian state gerakan terdeteksi 2x, ketika sensor mendeteksi gerakan tangan sebanyak 2x maka state ini aktif dan robot akan bergerak dengan gerakan yoga jari tangan Apana Mudra dan Prana Mudra. Dan Pada pengujian state gerakan terdeteksi 3x, ketika sensor mendeteksi gerakan tangan sebanyak 3x maka state ini aktif dan robot akan bergerak dengan gerakan yoga jari tangan Shunya Mudra dan Surya Mudra. Dalam pengujian keseluruhan robot bantu terapi stroke, robot yang dkendalikan dengan menggunakan metode FSM sangat efektif dalam penggunaan robot sebagai alat bantu terapi. Hal ini dikarenakan setiap gerakan yang dideteksi oleh sensor memiliki fungsi gerakan yang berbeda dalam robot karena setelah gerakan robot masuk dalam state yang akan aktif apabila sensor mendeteksi banyaknya gerakan pada tangan yang normal. Dan penggunaan permainan dalam membantu proses terapi juga sangat efektif karena, pasien sebagai pengguna robot akan lebih fokus dan asyik pada permainan sehingga selama proses terapi tidak merasakan jenuh dan pemilihan permainan Tetris sangat tepat karena merupakan permainan yang paling mudah dan familiar saat dimainkan.