## STUDI AWAL RANCANG BANGUN PENDETEKSI GERAK PADA LEKUKAN JARI TANGAN
Laura Anastasi Seseragi Lapono a) , Frederika Rambu Ngana, Bernandus, & Ari Bangkit Sanjaya Umbu
Program Studi Fisika, Fakultas Sains dan Teknik, Univeristas Nusa Cendana
a) Corresponding author: laura_lapono@staf.undana.ac.id

## Abstrak
Penelitian  ini  merupakan  penelitian  awal  dan  bertujuan  untuk  merancang  suatu  alat  yang memanfaatkan sensor flex agar dapat mendeteksi lekukan jari tangan. Tahap awal dalam penelitian ini adalah untuk mengukur nilai resistansi yang dihasilkan oleh sensor saat jari tangan dalam posisi lurus dan ditekuk. Resistansi dapat diukur melalui gerakan jari tangan, selanjutnya dianalisis dan diinterpretasikan.  Tiap  sensor  flex  memiliki  nilai  resistansi  yang  berbeda-beda.  Nilai  resistansi akan semakin meningkat ketika jari tangan ditekuk. Saat ibu jari ditekuk, sensor flex menghasilkan nilai resistansi paling kecil dibandingkan keempat jari lainnya. Hal ini disebabkan ibu jari memiliki sudut tekuk yang kecil dibandingkan keempat jari lainnya. Batasan rentang sudut mengacu pada rentang  gerakan jari  sebagai  akibat  dari  anatomi  tangan. Selanjutnya  penelitian ini  diharapkan sebagai dasar untuk pengembangan aplikasi penerjemah bahasa isyarat bagi tunarungu.
Kata kunci : sensor flex; resistansi tekukan;  jari tangan

## Abstract
[Preliminary  Study  of  Motion  Detection  Design  on  Finger  Bending] This  study  is  preliminary research and intended to design a device that coukd detect the finger movement. The first step is to measure the resistance value generated by the sensor flex when the fingers are in a straight and bent position. Resistance can be measured through finger movements, then analysed and intrepretd. Each flex  sensor  has  a  different  resistance value.  The  resistance value  of the  flex  sensor  will  increase when the finger is bent. When the thumb is bent, the sensor produces the least resistance value than the other four fingers. This is because the thumb has a small bend angle compared to the other four fingers. The angle range constraint refers to the limits of ranges of finger motions as a result of hand anatomy.  Furthermore,  this  research  is  expected  to  be  the  basic  for  developing  sing  language translator applications for the deaf.
Keywords : flex sensor; resistance; bend, fingers

## PENDAHULUAN
Komunikasi  adalah  proses  pertukaran suatu  informasi  antar  individu  atau  kelompok dengan  adanya  makna  atau  tujuan  yang  ingin disampaikan.  Pesan  atau  informasi  yang disampaikan  dapat  berupa  komunikasi  verbal atau  komunikasi  non-verbal.   Secara  umum, komunikasi  verbal  adalah  komunikasi  yang berbentuk  lisan  ataupun  tulisan,  contohnya adalah  penggunaan  kata-kata.  Sedangkan komunikasi non-verbal adalah bentuk komunikasi  yang  dilakukan  dengan  tidak menggunakan kata-kata, contohnya menggunakan  bahasa  tubuh  seperti  gerakan tubuh  atau  tangan.  Gestur  atau  gerakan  tubuh merupakan  salah  satu  jenis  komunikasi nonverbal  yang  paling  mudah  dibaca.  Contoh
komunikasi  nonverbal  menggunakan  gestur adalah menunjuk, melambaikan tangan, maupun memperagakan jumlah angka tertentu. Hal-hal  ini  tentu  merupakan  hal  yang  sangat sering kita lakukan saat berkomunikasi.
Namun  bagi  seseorang  yang memiliki hambatan dalam fungsi pendengarannya (tunarungu), akan memerlukan bentuk komunikasi  khusus  agar  maksud  pembicaraan bisa  tersampaikan  dengan  baik.  Peran  gerakan tangan  khususnya  untuk  penderita  tunarungu digunakan  sebagai  bahasa  isyarat  untuk menyampaikan  kata  dan  kalimat.  Atau  dengan kata lain, bahasa isyarat digunakan sebagai media komunikasi bagi para penyandang tuna rungu atau tuna wicara.
. Di Indonesia, terdapat dua bahasa isyarat yang digunakan, yaitu Bahasa Isyarat Indonesia (BISINDO) dan  Sistem Isyarat  Bahasa Indonesia (SIBI). BISINDO merupakan bahasa isyarat yang muncul secara alami dalam budaya Indonesia  dan  praktis  untuk  digunakan  dalam kehidupan  sehari-hari  sehingga  BISINDO memiliki  beberapa  variasi  di  tiap  daerah. Sementara  itu,  SIBI  merupakan  sistem  isyarat yang  yang  diakui  oleh  pemerintah  dan digunakan  dalam  pengajaran  di  Sekolah  Luar Biasa  untuk  Tunarungu  (SLB/B).  Salah  satu perbedaan  BISINDO  dan  SIBI  yang  cukup terlihat  adalah  BISINDO  menggerakkan  dua tangan untuk mengisyaratkan abjad, sedangkan SIBI hanya menggunakan satu tangan saja.
Namun  dengan  adanya  keterbatasan pemahaman masyarakat awam terhadap bahasa isyarat    membuat  komunikasi  tidak  terjalin dengan baik. Bagi masyarakat awam berkomunikasi  dengan  penyandang  tunarungu dan tunawicara sehingga sangat. Olehkarena itu diperlukan  sesuatu  sistem  atau  teknologi  yang dapat menerjermahkan bahasa isyarat sehingga dapat  mengatasi  permasalahan  tersebut.  Salah satu  teknologi  yang  paling  umum  digunakan untuk  interaksi  gerakan  di  antarmuka  manusia dan  komputer  adalah data  glove . Data  glove dapat dimanfaatkan untuk membantu pengguna untuk  berinteraksi  dengan  dunia  virtual  dan berfungsi  sebagai  perangkat  input  dalam komunikasi non-verbal.
Sensor  flex  memiliki  bentuk  yang  tipis dan  dapat  melengkung  sehingga  sensor  flex dapat  digunakan  sebagai  pendeteksi  gerakan dan  lekukan  jari  tangan.  Aplikasi  sensor  flex untuk deteksi gerakan manusia ( human tracking movements ), pemantauan pasien [1]. Data glove menggunakan  prinsip  induksi  magnetik  [2]. Perancangan data  glove dengan  menggunakan dua  buah  sensor  flex  yang  dipasang  pada  jari telunjuk dan jari tengah. Sensor flex diletakkan pada proximal phalanges dan middle phalanges [3]. Pada penelitian Saggio, dilakukan penelitian  menggunakan  sensor  flex  yang dibuat  khusus  menggunakan  bahan  PEDOT: polimer PSS untuk mengukur variasi resistansi terhadap  sudut  tekukan  sensor.  Sensor  flex diletakkan pada proximal phalanges dan middle phalanges jari telunjuk [4].
Berdasarkan  latar  belakang  di  atas, penelitian ini akan menggunakan 5 buah sensor flex  yang  diletakkan  pada  kelima  jari  tangan.
Empat  sensor  akan  diletakkan  pada proximal phalanges dan middle  phalanges .  Sedangkan satu  sensor  akan  diletakkan  pada Distal Phalanges – Proximal Phalanges untuk ibu jari.

## METODE
Perancangan  alat  ini  memanfaatkan sensor  flex  untuk    mendeteksi  lekukan  jari tangan.  Sensor  flex memiliki  perubahan resistansi  akibat  adanya  perubahan  lekukan pada  bagian  sensor.  Sensor  ini  memiliki keluaran berupa resistansi. Sensor ini membutuhkan tegangan sebesar +5V agar bisa bekerja. Sensor flex ini kemudian dihubungan  ke rangkaian pembagi tegangan. Keluaran resistansi  ini  akan  diberikan  tegangan  yang nantinya  akan  dibaca  oleh  mikrokontroler. Keluaran  dari  sensor  flex  akan  menjadi masukan  untuk Analog  to  Digital  Converter
(ADC)  yang  sudah  terdapat  di  dalam mikrokontroler.  Blok  diagram  perancangan perangkat keras ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Blok Diagram Sistem Perancangan
Rangkaian pembagi tegangan terdiri dari hambatan  yang  dihasilkan  sensor  flex,  resistor 20  KΩ,  dan  tegangan  sumber  5  V  seperti ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Rangkaian Sistem Akuisisi Data untuk Sensor Flex
Sensor flex pertama diletakkan pada jari kelingking,  sensor  flex  kedua  diletakkan  pada jari  manis,  sensor  flex  ketiga  diletakkan  pada jari tengah, sensor flex keempat diletakkan pada
Pembagi Tegangan Sensor Flex Arduino Display
jari telunjuk  dan sensor flex kelima  diletakkan pada  ibu  jari. Masing-masing  nilai  analog  dari sensor flex berturut-turut dipantau di pin analog A1 sampai A5 Arduino. Rangkaian keseluruhan dari alat ini ditunjukkan pada Gambar 3.

## Gambar 3 Rangkaian Alat Keseluruhan

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Sensor flex yang diletakkan pada masing- masing jari tangan untuk mengetahui pergerakan  setiap  jari  tangan.  Pada  ibu  jari, sensor  flex  diletakkan  pada  bagian Distal Phalanges dan Proximal Phalanges . Sedangkan  pada  keempat  jari  lainnya,  sensor flex diletakkan pada bagian proximal phalanges dan middle  phalanges . Guna  mempermudah penggunaan, sensor flex diletakkan sedemikian rupa  pada  sarung  tangan  seperti  ditunjukkan pada Gambar 4.
Gambar 4.  Posisi Peletakan Sensor Flex pada Sarung Tangan
Pengujian  awal  dilakukan  dengan  tujuan mengetahui  nilai  keluaran  sensor  flex  jika  jari tangan  dalam  keadaaan  tegak  dan  dalam keadaan  tertekuk.  Saat  pengujian  sensor  flex, posisi jari tangan saat tegak dan ditekuk seperti ditunjukkan pada Gambar 5.
Gambar 5.  Posisi Jari Tangan saat
a) Tegak dan b) Ditekuk Pengujian masing-masing dilakukan sebanyak 20 kali pengulangan untuk mengetahui  nilai  keluaran  sensor  flex.  Hasil data pembacaan nilai resistansi sensor flex pada saat  semua  jari  tangan  dalam  keadaan  tegak dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Nilai Keluaran Sensor Flex Saat Jari
Tangan Posisi Tegak No. Resistansi (Ω) Jari kelingking Jari manis Jari tengah Jari telunjuk Ibu jari 1 37229 33053  28952 29101  27661 2 36372 32872  28952 28658  27523 3 36797 32516  28952 29403  27523 4 37669 34554  30495 28952  27941 5 37012 33979  28805 29555  27941 6 37448 34749  28224 28952  28658 7 36797 31313  27250 27800  26453 8 39516 31650  26195 28368  27661 9 36583 31650  26715 26067  27661 10 36163 29555  26453 25689  26715 11 35344 31147  26715 29709  28224 12 36163 31313  28082 28805  27523 13 35546 30177  26980 25319  26323 14 34945 32340  27114 26583  28082 15 34554 32340  26980 26583  27941 16 35344 30656  26195 25198  27386 17 35144 32516  27250 24720  27941 18 34945 31481  26715 24486  27800 19 34945 32340  26847 24486  28952 20 34749 31147  26453 24140  28952 Nilai min. 34749 29555  26195 24140  26453
Nilai maks. 39516 34749  30495 29709  28952
Berdasarkan  data  pada  Tabel  1,    nilai- nilai  resistansi  tertinggi  dari  tiap  jari  tangan pada  saat  jari  tangan  ditekuk  akan  digunakan sebagai  batas  atas  resistansi  jika  jari  tangan ditekuk.  Nilai  resistansi  sensor  flex  tiap  jari tangan saat posisi tegak berbeda-beda.
Hasil  data  pembacaan  nilai  resistansi sensor  flex  pada  saat  semua  jari  tangan  dalam keadaaan ditekuk dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2 Nilai Keluaran Sensor Flex Saat Jari Tangan Posisi Tekuk No. Resistansi (Ω) Jari kelingking Jari manis Jari tengah Jari telunjuk Ibu jari 1 40.745 48.263  49.622 52.159 30.982 2 54.108 50.325  51.413 54.108 30.982 3 48.597 47.933  52.539 51.413 30.656 4 56.183 60.277  50.684 54.512 30.818 5 54.108 52.539  53.708 52.924 30.495 6 46.337 47.933  50.325 49.622 30.335 7 54.922 53.708  54.512 51.046 30.020 8 54.922 59.324  58.857 54.512 30.495 9 49.622 53.314  60.277 52.539 30.982 10 46.965 55.337  55.337 52.159 32.165 11 47.607 57.493  56.183 52.539 31.820 12 50.325 57.942  59.797 48.263 30.818 13 45.421 46.965  49.972 49.972 30.177 14 45.421 47.284  52.539 50.325 30.656 15 44.826 46.028  54.922 50.325 30.020 16 46.028 46.028  51.413 50.325 30.020 17 51.413 56.183  56.183 49.972 30.177 18 47.933 51.784  56.614 51.413 30.335 19 54.512 55.337  57.051 55.757 31.650 20 44.826 50.325  49.972 50.325 30.818 Nilai min. 40.745 46.028  49.622 48.263 30.020 Nilai maks. 56.183 60.277  60.277 55.757 32.165
Berdasarkan  data  yang  diperoleh  pada Tabel 4.1 dan Tabel 4.2, diperoleh batas bawah nilai data keluaran sensor flex sebagai informasi bahwa  jari  tangan  dalam  keadaan  tegak  dan diperoleh  batas  atas  nilai  data  keluaran  sensor flex  sebagai  informasi  bahwa  jari  tangan tertekuk.
Selain  itu  dalam  penelitian  ini  juga  dilakukan pengecekan  perubahan  resistansi  sensor  flex
jika  kondisi  tangan  dalam  kondisi  lurus  dan mengepal  secara  bergantian.  Dimulai  dari keadaan  kelima  jari  tangan  lurus  kemudian mengepal  dan  uji  coba  ini  dilakukan  sebanyak 5x. Hasil data pembacaan resistansi sensor flex pada  saat  semua  jari  tangan  dalam  keadaan tegak  yang  disajikan  dalam  bentuk  grafik ditunjukkan pada Gambar 6
Gambar 6. Perubahan Resistansi Sensor Flex terhadap Pergerakan Jari Tangan
Berdasarkan data pada Gambar 6, terlihat bahwa  terdapat  perbedaan  resistansi  yang dihasilkan.  Hal  ini  dikarenakan  kondisi menekuk tiap jari tangan yang tidak sama ditiap percobaannya.  Khususnya  yang  tampak  jelas perbedaannya adalah pada percobaan ke 2  dan 3 untuk resistansi yang dihasilkan sensor flex 1 yang  terle  terletak  pada  jari  kelingking.  Pada percobaan  2  dan  3,  kondisi  jari  kelingking kurang  menekuk  sehingga  menghasilkan  nilai resistansi  di  bawah  dari  nilai  yang  diperoleh saat percobaan 1, 4, dan 5.
Selain  itu,  nilai  resistansi  yang  dihasilkan sensor  flex  5  berada  dibawah  dari  nilai resistansi  yang  dihasilkan  keempat  sensor lainnya. Hal ini disebabkan karena posisi sensor flex 5 ini terletak pada ibu jari dan sudut yang terbentuk  dari  tekukan  ibu  jari  tidak  sebesar keempat  jari  lainnya.  Dalam  penelitian Chin- Shyurng,  F.  dan  Sun,  H  (2005) dijelaskan bahwa  batasan  rentang  untuk  sudut  DIP  joint adalah 0° ≤ θ PIP_Flexion ≤ (90°~100°). Sedangkan batasan rentang sudut untuk IP joint (ibu jari) 0°
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.010.011.012.013.0 R es is ta ns i ( Ω ) Waktu (detik) Resistansi Flex 1 Resistansi Flex 2
Resistansi Flex 3 Resistansi Flex 4 Resistansi Flex 5
≤  θ Thumb_IP_Flexion ≤  90°.  Batasan  rentang  sudut mengacu  pada  batas  rentang  gerakan  jari sebagai akibat anatomi tangan.

## SIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan  hasil  yang  diperoleh  dalam penelitian  ini,  maka  dapat  disimpulkan  bahwa alat  yang  dirancang  dengan  memanfaatkan sensor  flex  untuk  mendeteksi  lekukan  jari tangan berhasil dibuat dan mengdapatkan hasil yang  sesuai.  Nilai  resistansi  dari  sensor  flex akan semakin naik jika semakin ditekuk. Sensor flex  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini memiliki  resistansi  mulai  dari  31,5  KΩ  saat kondisi tegak atau lurus dan naik menjadi 53,2 KΩ saat kondisi tertekuk.
Nilai  resistansi  yang  dihasilkan  dari  jari kelingking  hingga  ibu  jari  pada  kondisi  tegak masing-masing  sebesar  39.516  Ω,  34749  Ω, 30.495  Ω  ,  29.709  Ω  ,  dan  28.952  Ω.  Nilai resistansi  yang  dihasilkan  dari  jari  kelingking hingga  ibu  jari  pada  saat  mengepal  masing- masing sebesar 56.183 Ω, 60.277 Ω, 60.277 Ω, 55.757  Ω,  dan  32.165  Ω.  Terlihat  bahwa  saat jari  tangan  dalam  posisi  ditekuk,  sensor  flex yang  terletak  pada  ibu  jari  menghasilkan resistansi  lebih  kecil  dibanding  nilai  resistansi sensor flex yang terdapat di keempat jari tangan lainnya. Hal ini disebabkan karena posisi sensor flex  tersebut  terletak  pada  ibu  jari  dan  sudut yang  terbentuk  dari  tekukan  ibu  jari  tidak sebesar keempat jari lainnya.
Dalam  penelitian  ini  tentunya  masih banyak  kekurangan  dan  kedepannya  akan  ada pengembangan  dalam  penelitian  selanjutnya. Untuk  itu  guna  menjadikan  sistem  ini  menjadi lebih baik, maka terdapat beberapa saran untuk pengembangan  penelitian  ini  lebih  lanjut. Penelitian ini dapat disempurnakan lagi dengan menambahkan pengukuran perubahan resistansi sensor flex terhadap perubahan sudut tekukan dan dapat dikembangkan untuk deteksi bahasa isyarat untuk huruf .

## DAFTAR PUSTAKA
1 Futane.T.A. 2016. Gesture Recognition by using Flex Sensor Patient Monitoring.  Int.  J.  Innov.  Res.  Sci. Technol. 2 (08): .
2 Chin-Shyurng,  F.  and  Sun  H.  2005. Development  of  a  Data  Glove  With Reducing  Sensors  Based  on  Magnetic Induction.  IEEE  Trans.  Ind.  Electron. 52 (2): 585.
3 Hamizi Adnan N, Wan K, Khadijah Za S, Desa H, Azri Abd Aziz M. 2012. The Development of a Low Cost Data Glove by  Using  Flexible  Bend  Sensor  for Resistive  Interfaces.  2nd  Int.  Malaysia- irel.  Jt.  Symp.  Eng.  Sci.  Bus.  (May 2014): 579.
4 Saggio  G.  2012.  Mechanical  model  of flex  sensors  used  to  sense  finger movements. Sensors Actuators A Phys. 185 (October 2012): 53.