MODEL DINAMIKA TERBALIK UNTUK ROBOT REHABILITASI EKSTREMITAS BAWAH DENGAN MENGGUNAKAN METODE LAGRANGIAN

Abstract

ABSTRAK

Pesatnya perkembangan teknologi robotik membawa pengaruh yang cukup besar terhadap perangkat kedokteran seperti pada alat rehabilitasi. Salah satu hasil implementasi dari perkembangan teknologi robotik tersebut adalah robot rehabilitasi ekstremitas bawah yang biasa digunakan untuk latihan rehabilitasi pasien yang mengalami kesulitan berjalan akibat stroke atau kecelakaan. Penggunaan robot jenis ini dapat mengurangi jumlah terapis dan meringankan beban mereka saat menopang badan pasien selama proses latihan berlangsung. Selain itu, robot rehabilitasi bertujuan untuk meningkatkan efektifitas latihan rehabilitasi pasien dengan sistem pelatihan yang aman, nyaman, dan terukur. Untuk mencapai tujuan ini maka diperlukan model dinamis robot yang dapat mengenali pola gaya berjalan pasien. Makalah ini mengusulkan model dinamika terbalik robot rehabilitasi ekstremitas bawah menggunakan metode Lagrangian dengan memanfaatkan informasi kinematis dengan berbagai gerakan dan momentum untuk mendapatkan parameter penggerak setiap link pada model exoskeleton ekstremitas bawah. Penerapan tiga fasa gerakan berjalan pada model robot yang mempertimbangkan kendala fisik dan lingkungan telah menghasilkan torsi pada setiap sendi yang dapat digunakan sebagai nilai masukan model dinamika maju pada penelitian selanjutnya untuk mendapatkan gerakan berjalan yang natural.

Kata kunci: model dinamika terbalik, robot rehabilitasi ekstremitas bawah, pola gaya berjalan, metode lagrangian, torsi

ABSTRACT

The rapid development of robotic technology has had a considerable influence on medical devices such as rehabilitation equipment. One of the robotics implementations is a lower limb rehabilitation robot that is commonly used for patients who have walking limitations due to stroke, accident, or even paralysis. This robot is designed to reduce the number of therapists and relieve their duties in assisting and guiding patients during their walking training. Besides that,  this robot is intended to increase the effectiveness of lower limb rehabilitation exercises while maintaining a safe, comfortable, and scalable training system. To achieve these purposes, a dynamic robot model that can recognize patient movements is needed. This paper proposes an inverse dynamic model for lower limb rehabilitation robot using the Lagrangian method by utilizing kinematic information in various motions and momentums in order to obtain the driving parameters of each link and joint. The three phases of walking motion that are implemented into robot model considering physical and environmental constraints have generated the joint torques which can be used as an input value for the forward dynamic model to obtain a natural walking motion in future studies.

Keywords: inverse dynamics model, lower limb rehabilitation robot, gait patterns, lagrangian method, torque