RANCANG BANGUN ROBOT ANKLE EXOSKELETON DENGAN MEKANISME CABLE-DRIVEN GUNA ASISTENSI MOBILITAS BERJALAN

Abstract

Gangguan mobilitas pada ekstremitas bawah, khususnya kelemahan pada sendi pergelangan kaki (ankle), merupakan masalah signifikan yang mempengaruhi kemandirian pasien. Eksoskeleton konvensional tipe rigid memiliki keterbatasan berupa bobot yang berat dan inersia yang tinggi pada bagian kaki (distal mass), yang secara eksponensial dapat meningkatkan biaya metabolisme pengguna. Penelitian ini bertujuan merancang bangun prototipe robot ankle exoskeleton menggunakan mekanisme cable-driven guna memberikan bantuan mikro (micro-assistance) sebagai stimulus proprioseptif pada siklus berjalan. Desain sistem memusatkan aktuator motor DC JGB37-545 di area pinggang untuk meminimalkan beban inersia, menyalurkan gaya tarik ke pergelangan kaki melalui transmisi kabel Bowden baja. Komponen utama difabrikasi menggunakan metode 3D printing dengan material Polylactic Acid (PLA). Analisis simulasi struktural (Finite Element Analysis) menggunakan ANSYS menunjukkan desain aman dengan Safety Factor bernilai 15; di mana komponen motor box mengalami tegangan maksimum 1,2053 MPa dan deformasi 0,0148 mm, serta komponen pulley memiliki tegangan 0,0493 MPa dan deformasi 0,0003 mm. Pengujian fungsional dan analisis kinematika berbasis video (Kinovea) membuktikan purwarupa ini memfasilitasi gerakan berjalan, meski terdapat sedikit pembatasan Range of Motion (ROM) pada puncak dorsifleksi dan fluktuasi transisi gerak (jerk). Simulasi dinamis (MuJoCo) mengonfirmasi saturasi torsi aktuator (1,5 Nm) pada fase push-off untuk target pengguna berbobot 68-70 kg, menegaskan bahwa sistem beroperasi murni pada mode bantuan parsial (Partial Assist).