Analisis Forward dan Inverse Kinematics Pada Lampu Bedah Medis Menggunakan Aplikasi MATLAB

Abstract

Lampu bedah medis merupakan alat yang digunakan untuk penerangan pada saat jalannya proses tindakan operasi. Pada lampu bedah medis masih banyak menggunakan sistem manual dalam mengarahan lampu seperti menarik atau mendorong lengan lampu. Hal ini tentu mengharuskan dokter ataupun perawat bedah mengarahkan lampu bedah medis secara manual meskipun masih menggunakan Handskun yang terkontaminasi banyak bakteri karena proses operasi. Dari permasalahan tersebut menjadi alasan diciptakannya lampu bedah medis dengan gerak lengan otomatis berbasis robot manipulator yang dioperasikan menggunakan sistem kontrol guna mengatur posisi pencahayaan lampu. Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah simulasi Forward dan Inverse Kinematic menggunakan aplikasi MATLAB. Forward Kinematic sendiri yaitu analisa kinematika robot dengan cara mengetahui nilai pergerakan sudut pada setiap masing-masing joint sehingga didapatkan koordinat atau posisi dan orientasi pada end-effector, sedangkan Inverse Kinematic adalah kebalikan Forward Kinematic, dimana diberikan posisi end-effector, dan yang akan dicari adalah berapa besar sudut yang harus diubah untuk tiap joint agar dapat mencapai posisi end-effector tersebut. Penelitian ini dilakukan bertujuan untuk mengetahui rumus matriks transformasi dan hasil jangkauan posisi maksimum Forward Kinematic serta simulasi Inverse Kinematic agar dapat mengetahui error posisi antara posisi target dengan hasil simulasi posisi. Hasil simulasi dari aplikasi MATLAB ini berupa nilai koordinat dari analisis Forward Kinematic dan nilai sudut theta dan Forward Kinematic dari Inverse Kinematic. Setelah didapatkan data hasil simulasi, kemudian dilanjutkan dengan membandingkan hasil simulasi dengan hasil perhitungan dan hasil pengukuran pada robot lampu bedah medis. Perbandingan tersebut dilakukan untuk mengetahui nilai matriks transformasi dan mengetahui jangkauan maksimum untuk analisa Forward Kinematic serta nilai error yang terjadi pada Inverse Kinematic. Pada hasilnya didapatkan nilai matriks yang sama antara simulasi MATLAB dengan simulasi Roboanalyzer dan perhitungan. Akan tetapi terdapat error yang terjadi pada inverse dengan nilai terbesar pada pengujian ketiga dengan posisi X, Y, Z yakni 60 cm, 60 cm, -60 cm dengan besar 11.54% atau 15.49 cm. Sedangkan untuk nilai error kecil terdapat pada pengujian pertama dengan posisi X, Y, Z yaitu 45 cm, 45 cm, -45 cm dengan besar 5.05% atau 7.42cm. Besarnya nilai error yang terjadi dikarenakan adanya pengaruh dari panjang lengan yang mana semakin besar nilai panjang lengan maka error yang didapatkan semakin besar. error dapat pula terjadi dikarenakan robot bergerak menuju jangkauan maksimum, maka error posisi meningkat secara signifikan. Selain itu error dapat terjadi karena kesalahan perakitan atau assembly pada roda gigi joint 2. Hal ini tentu dapat menimbulkan backlash pada roda gigi yang diakibatkan pengaruh bobot link dan joint yang berlebih. Dari pengaruh bobot tersebut menimbulkan defleksi pada joint 2 dan 3 yang mempengaruhi error posisi dari robot lampu bedah medis.