## Rancang Bangun dan Analisis Akurasi Dinamometer Untuk Kajian Biomekanika Gaya Penari Bapang
1 Prasetyo Adri Pamungkas, 2 Muhammad Agus Sahbana, 3 Nurida Finahari *
Prodi Teknik Mesin FT UniversitasWidyagama Malang
* Email korespondensi: nfinahari@widyagama.ac.id

## ABSTRACT
Biomechanics is the study of internal and external forces acting on the body of living things and the effects of these forces. The study of the motion of living things is carried out by applying theories and laws of motion. The forces acting on  the  human  body  organ  systems  in  biomechanics  include  gravitational  force,  body  reaction  force  and  muscle  force. These  forces  can  be  measured  using  a  dynamometer.  This  study  aims  to  design  a  load  cell  sensor-based  dynamometer which  is  used  as  a  mass  sensor,  applied  to  the  design,  then  analyzed  its  accuracy  for  the  study  of  the  biomechanics  of Bapang  dancers.  The  design  is  based  on  the  availability  of  research  funds  but  refers  to  the  Mettler  Toledo  weighing principle, where the floor scale is designed as a measuring base for the dancers to perform their dances. The area of this measuring base is predefined as 1.25 x 1.25 m. This has reduced the accuracy of the design results considering the ideal area for free dancing is 3 x 3 m. The design results have worked well and can record changes in the load during changes in dancer movements. The measured reading accuracy value reaches 98.36% but still includes measurement errors due to differences in the place and time of the calibration measurement, and differences in the clothes of the people who are the object of the load. The load reading display captures an average time delay of 0.468 seconds. It is recommended that the drawbacks  of  this  design  be  corrected  by  designing  a  dancer's  load  measurement  system  using  a  load  sensor  that  is shaped like a ballet shoe, but uses a wireless data transfer system so that the dancers can move freely. In addition, the shoe-shaped dynamometer design can definitively separate the load readings for the right and left feet.
Keywords: biomechanic, dynamometer, accuracy, load force, dancer, Bapang Malangan

## 1. PENDAULUAN
Biomekanika  adalah  ilmu  yang  mempelajari  gaya internal  dan  gaya  eksternal  yang  bekerja  pada  tubuh makhluk  hidup  serta  efek  dari  gaya-gaya  tersebut. Kajian  gerak  makhluk  hidup  dilakukan  dengan menerapkan  teori-teori  dan  hukum-hukum  tentang gerak.  Gaya-gaya  yang  bekerja  pada  sistem  organ gerak  tubuh  manusia  dalam  ilmu  biomekanika  antara lain  gaya  gravitasi,  gaya  reaksi  tubuh  dan  gaya  otot. Gaya-gaya  ini  bisa  diukur  dengan  menggunakan dinamometer  yang  berfungsi  sama  dengan  timbangan berat.  Hukum  yang  akan  digunakan  dalam  analisa biomekanika  adalah  hukum  Newton  II  tentang  gerak dimana  gaya  yang  bekerja  di  suatu  benda  berbanding lurus dengan massa dan percepatan benda tersebut [1].
Timbangan  merupakan  alat  yang  umum  digunakan dalam pengambilan data berat suatu benda. Pengukuran  menggunakan  timbangan  juga  digunakan di  banyak  bidang  baik  untuk  kegiatan  perdagangan, transformasi,  bahkan  kesehatan.  Tingkat  ketelitian yang  digunakan  dalam  timbangan  sangat  bervariasi tergantung dengan kebutuhan. Kemajuan ilmu pengetahuan  dan  teknologi  pada  masa  sekarang  ini berkembang  dengan  sangat  pesat,  sehingga  banyak peralatan  yang  beralih  dari  sistem  analog  menjadi sistem  digital,  bahkan  dalam  alat  ukur  sekalipun. Timbangan  sistem  digital  sudah  mulai  dikenal  di pasaran  dalam  berbagai  skala.  Dengan  sistem  digital, melakukan  aktivitas  penimbangan  menjadi  lebih  cepat dan akurat [2]. Saat ini banyak timbangan digital yang digunakan  untuk  mempermudah  dalam  pengambilan
data,  dimana  data  yang  didapatkan  lebih  akurat  untuk mengurangi  kesalahan  pembacaan  data.  Timbangan dikategorikan ke dalam sistem mekanik dan elektronik.
Timbangan sistem digital mengkorelasikan pembacaan  berat  dari  sensor load  cell dengan  monitor LCD. Hasil korelasi tersebut menghasilkan sebuah data massa  benda  dengan  nilai  kesalahan  akurasi  yang minim. Perancangan sebuah timbangan yang ditujukan untuk menghitung berat ideal manusia dapat diwujudkan  menggunakan  sensor load  cell sebagai sensor  massa  yang  dikorelasikan  dengan  sensor ping [3].  Dari  hasil  penelitian,  penggunaan  alat  tersebut lebih  efisien  dibanding  mengukur  berat  ideal  manusia secara  bertahap  dan  terpisah.  Rancang  bangun  alat tersebut  secara  otomatis  akan  menghitung  berat  ideal dengan  cara  menghitung  selisih  tinggi  badan  dengan berat badan.
Alat ukur didesain dan dibuat dengan mengutamakan kemampuan seperti ketelitan, kecermatan,  dan  kemampuan  membaca.  Akan  tetapi, ketidaksempurnaan  tidak  bisa  dihilangkan  sama  sekali [4]  Tingkat  akurasi  dalam  sebuah  pengukuran  sangat diperlukan untuk mengetahui kedekatan hasil pengukuran terhadap nilai sebenarnya [5]. Permasalahan  ketidaktepatan  dalam  pengukuran  dari alat  ukur  ini  dapat  diatasi  dengan  melakukan  kalibrasi ulang  pada  alat  tersebut  [6].  Kalibrasi  merupakan serangkaian  kegiatan  yang  bertujuan  menentukan kebenaran  konvensional  nilai  penunjukan  alat  ukur dengan  cara  membandingkan  terhadap  standar  ukur yang  mampu  tertelusur  pada  standar  nasional  maupun
internasional.  Hasil  yang  didapatkan  dari  kegiatan kalibrasi  adalah  mendapatkan  kesalahan  penunjukan, nilai  pada  tanda  skala,  faktor  kalibrasi,  atau  faktor kalibrasi  lainnya  [7].  Pada  penelitian  ini  digunakan timbangan  berbasis load  cell yang  dikorelasikan dengan  sistem  digital  (dinamometer)  untuk  mengukur perubahan berat badan penari selama melakukan tarian. Dinamometer  ini  banyak  digunakan  untuk  melakukan penelitian biomekanika penari. Setiap gerakan seorang penari  akan  memberikan  gaya  gravitasi  yang  berbeda, sehingga  akan  mengakibatkan  perubahan  massa  pada sensor load cell .

## II. METODOLOGI PENELITIAN
Prinsip  kerja  dinamometer  biomekanik  yang dirancang  ini  sama  dengan  timbangan  badan  skala besar  ( floor  scale ).  Alat  ini  direncanakan  memiliki  4 load  cell yang  merupakan  sensor  berat,  terletak  di  4 titik  tumpuan  landasan  (Gambar  1).  Luasan  rangka direncanakan  1  m  x  1  m  dan  luasan  landasan  adalah
1,25 m x 1,25 m yang nantinya akan diberi garis-garis jala  sebagai  penanda  jarak  langkah  gerakan. Display berfungsi  menampilkan  hasil  pembacaan  dari  sensor load cell pada setiap gerakan penari. Hal ini bertujuan agar sistem yang dibangun sesuai dengan metode yang diterapkan.  Uji  coba  akurasi  dilakukan  dengan membandingkan  pembacaan  beban  pada  titik-titik tumpuan  standar  pada floor  scale .  Tahap  uji  akurasi dilakukan  dengan  membandingkan  hasil  pengukuran dinamometer  terhadap  timbangan  Mettler  Toledo. Sistem kalibrasi yang dilakukan Mettler Toledo sendiri mengikuti  proses  tertentu  untuk  kapasitas  100  kg, yaitu:
a. Uji dengan beban penuh : 100 kg.
b. Ulangi  dengan  melakukan  test  pojok  (A)  untuk beban 1/3 dari 100 kg (33 kg).
c. Ulangi  untuk  peningkatan  beban  linier  :  25  kg  / 50 kg / 75 kg / 100 kg.
d. Ulangi  untuk  pengulangan  beban  sama  :  50  kg  / 50 kg / 50 kg.
Gambar 1. Skema alat uji
III. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
Gambar 2. Hasil pembacaan beban dinamis
Desain  dinamometer  ini  didasarkan  pada  prinsip timbangan  badan/beban  yang  telah  ada.  Luasan  area pengukuran  beban  didesain  berdasarkan  ketersediaan anggaran.  Area  yang  ideal  untuk  menari,  khususnya tari Bapang Malangan, sebenarnya diidentifikasi seluas 3 m x 3 m. Ini terlalu jauh di atas kapasitas pembuatan tim  peneliti  (Gambar  2).  Identifikasi  jangkauan  jarak saat  menari  bebas  bisa  digunakan  untuk  menskalakan pengurangan ekspresi beban  pada saat penari bergerak di  atas  dinamometer . Pengukuran  delay  dilakukan dengan  cara  menjalankan  video  rekaman  dalam  mode slow motion . Pembacaan angka pada display dicari
yang paling jelas terbaca setelah satu gerak dilakukan. Selisih  waktu  dari  detik  gerak  dilakukan  dengan pembacaan  display  yang  jelas  adalah  nilai  delay pembacaan. Nilai selisih terbaca dalam skala 1/25 detik dan  diubah  menjadi  1/100  detik  untuk  memudahkan analisa. Terbaca rata-rata delay adalah 0.468 detik . Grafik  pembacaan  beban  menunjukkan  bahwa lonjakan  beban  terjadi  pada  saat  penari  turun  dan menyentuh  landasn  dari  gerak  loncat.  Aktualnya  saat meloncat penari tidak menyentuh landasan dan display pembacaan  seharusnya  menunjukkan  angka  0,  tetapi tersebab  adanya  delay  pembacaan  display  dari tangkapan sensor, display pembacaan terus menunjukkan adanya nilai pembacaan. Hasil pengukuran  delay  menunjukkan  rata-rata  delay  adalah 0.468 detik.
Gambar 3. Grafik data beban dinamis
Dinamometer hasil rakitan dapat dikatakan berfungsi  sempurna  dan  semua  titik-titik  pengukuran standar  pada  landasan  ukur  bisa  direkam  perubahan bebannya. Namun demikian, karena desain dinamometer ini memang dirancang sesuai kemampuan  pendanaan  tim  peneliti  sehingga  dimensi landasan floor scale hanya bisa ditetapkan 1.25 x 1.25 m. Hal ini telah membatasi kinerja dinamometer untuk dapat  mengukur  perubahan  beban  penari  saat  menari. Artinya  adalah  penari  tidak  dapat  bergerak  bebas  di atas  landasan  ukur  sehingga  gerakan  yang  dilakukan juga  tidak  menunjukkan  performansi  maksimal sebagaimana mestinya. Ini tidak mencerminkan akurasi hasil penelitian yang maksimal.
Hasil  perbandingan  dengan  timbangan  standar Mettler  Toledo  juga  belum  menunjukkan  tingkat akurasi  yang  sebenarnya,  karena  pengukuran  beban orang  yang  menjadi  obyek  dilakukan  tidak  seketika pada  waktu  dan  tempat  yang  sama,  mengingat  lokasi timbangan standar berbeda dengan lokasi dinamometer. Pakaian yang dikenakan obyek ukur juga tidak  sama.  Maka  hasil  akurasi  yang  tercatat  masih termasuk  kesalahan  kondisi  obyek  terkait  perbedaan berat pakaian dan kondisi lingkungan.
Dalam  penggunaannya,  mengacu  pada  hasil pengukuran,  desain  dinamometer  untuk  pengukuran beban penari, bisa berfungsi  dengan baik. Penggunaan loadcell yang  terhubung  dengan  sistem display elektronik memungkinkan pencatatan perubahan beban yang  bisa  direkam  sehingga  bisa  diketahui  perubahan beban  sesuai  perubahan  gerakan-gerakan  penari, meskipun akurasinya  hanya pada nilai 98,36%. Dalam proses pengujian pengukuran beban dinamis, yaitu saat digunakan  untuk  mengukur  perubahan  beban  dinamis penari,  semua  titik  yang  diinjak  penari  memunculkan pembacaan  beban.  Tapi  untuk  posisi-posisi  digaris pinggir  landasan,  pembacaan  beban  tidak  stabil. Luasan  landasan  juga  menjadi  penghambat  penari untuk  bergerak  bebas  sehingga  diduga  beban  yang terukur  belum  menggambarkan  beban  sesungguhnya dari  penari  jika  bergerak  bebas.  Yang  menjadi kekurangan dinamometer ini adalah adanya kelambatan respon saat dilakukan pengukuran dinamis, dimana perubahan pembacaan display lebih lambat dari perubahan  gerak  penari,  dengan  rata-rata  delay  0.468 detik.  Hal  ini  menyebabkan  kesulitan  tersendiri  untuk menganalisis  aspek  biomekanika  meskipun  bisa
memberikan  gambaran  cukup  jelas  untuk  dinamika gayanya.

## IV. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan
Dinamometer  biomekanika  dirancang  dengan pemberian  garis-garis  jala  pada  plat  form  sebagai penanda  jarak  langkah  gerakan.  Dengan  penambahan monitor  digital  ( display )  yang  berfungsi  untuk membaca  setiap  gerakan  penari.  Luasan  desain landasan  pengukuran  terbatas  dan  menghambat kebebasan  bergerak  penari.  Tingkat  akurasi  hasil pengukuran  dengan  cara  kalibrasi  terhadap  alat  ukur standar Mettler Toledo adalah 98,36%. Nilai akurasi ini masih  termasuk  kesalahan  obyek  akibat  perbedaan pakaian  dan  situasi  lingkungan  saat  uji  kalibrasi. Terjadi kelambatan perubahan pembacaan pada display dari  perubahan  gerak  penari  dengan  rata-rata  0.468 detik.
Saran
Mengingat luasan landasan pengukuran mempengaruhi  keleluasaan  bergerak  penarinya,  dan diduga  bisa  menyebabkan  pembacaan  beban  tidak menggambarkan  beban  sesungguhnya  yang  dialami penari saat menari bebas, maka sebaiknya direncanakan  penggunaan  sensor  beban  yang  didesain mirip  sepatu  balet.  Sepatu  ukur  ini  sebaiknya menggunakan sistem transfer data tanpa kabel sehingga kebebasan  gerak  penari  bisa  terjamin.  Desain dinamometer  berbentuk  sepatu  juga  bisa  memisahkan pembacaan  beban  untuk  kaki  kanan  dan  kiri  secara definitif.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] N.  Finahari,  G.  Rubiono,  and  I.  Qiram, Biomekanika  Tari .  Yogyakarta:  K-Media, 2019.
[2] S.  Latifa,  “Mengoperasikan  Alat  Ukur,” Blogspot ,  2014.  http://latifah0307.blogspot. com/2014/03/mengoperasikan-alat-ukur.html (accessed Jul. 11, 2020).
[3] Y.  Taalongonan,  H.  Kolibu,  and  B.  Lumi, “Rancang  Bangun  Alat  Penghitung  Indeks Massa Tubuh,” J. Ilm. Sains , vol. 14, no. 2, pp. 118–124, 2014.
[4] A. Sabat, “Perancangan  dan  Kalibrasi Timbangan  Digital,”  in Pros.  Nas.  Rekayasa Teknol.  Ind.  Dan  Inform.  XIII ,  2019,  pp.  173– 177.
[5] N.  Fitria,  “Analisis  Perbandingan  Tingkat Akurasi  Timbangan  Digital  dan  Manual Sebagai  Alat Pengukur Berat Badan Anak,” J. ILmu  Komput.  Dan  Bisnis ,  vol.  9,  no.  1,  pp. 1864–1868, 2018.
[6] F.  Neneng,  D.  Ginting,  S.  F.  Retnawaty,  N. Febriani,  Y.  Fitri,  and  S.  P.  Wirman, “Pentingnya  Akurasi  dan  Presisi  Alat  ukur Dalam Rumah Tangga,” J. Pengabdi. Untukmu Negeri. , vol. 1, no. 2, pp. 61–64, 2017.
[7] S.  Joko,  “Uji  Kalibrasi  (Ketidakpastian Pengukuran)  Timbangan  Digital  Mengacu
Pada Standar JCGM 100:2008,” J.  Tek.  Mesin
CAKRAM , vol. 1, no. 1, pp. 12–16, 2018.
[8] C.  I.  R.  Arief  and  A.  Ro’uf,  “Aplikasi  Sensor Load  cell  Pada  Purwarupa  Sistem  Sortir Barang,” Indones.  J.  Electron.  Instrum.  Syst. , vol. 4, no. 1, pp. 35–44, 2014.
[9] R.  A.  Sani  and  A.  I.  Maha,  “Kontruksi Timbangan  Digital  Menggunakan  Load  Cell Berbasis Arduino Uno Dengan Tampilan LCD (Liquid  crystal  Display),” J.  Einstein ,  vol.  5, no. 2, pp. 1–6, 2017.
[10] D.  Nofianto,  S.  A.  Putra,  P.  Adri,  and  Didin, “Hasil  Observasi  Pra  Eksperimen,”  Malang, 2020.