## RANCANG BANGUN SEPEDA LISTRIK UNTUK PENDERITA CACAT KAKI
Eko Sulistyo 1 , Rodika 2
1 Dosen Jurusan Teknik Elektronika Politeknik Manufaktur Negeri Bangka Belitung
2 Dosen Jurusan Teknik Mesin Politeknik Manufaktur Negeri Bangka Belitung
Email: sulistyo.eko@gmail.com

## ABSTRACT
This  time  the  need  of  transport's  mode  for  the  disabled  leg  is  not  maximized.  To  fulfill  these  need,  we need the necessary transportation tools, one of the tools is a bike. However, the existing bike cannot be used for patients with leg disabilities. The purpose of this research is to design an electric bike wake for the  disabled  leg  with  movers  using  hand  paddles  and  electric  system.  Bikes  are  made  to  be  able  to provide a low risk of injury while driving and can be used on any terrain. This research will be focused on the design and make electric bike frame for the disabled leg  with brushless motor drive and battery charging via PLN's electricity. The stages of the research is the first stage of drafting the bike according to the list of needs. The concept design electric bikes are made with size 1270 x 850 x 1226 mm and uses three wheels. For the movers using brushless DC motors 350 Watt / 48 V with battery accu used 12V / 7 Ah combined series of 4 pieces battery and for manual use paddle power hand. The second stage of is the process  of  making  electric  bike.  The  third  stage  of  is  the  process  of  testing  an  electric  bike.  Tests performed  include  testing  the  strength  of  the  frame,  tilt  test  and  movers’s  test  on  the  bike.  From  the results of Static test performed that by loading 70 kg on the bike showed the bike suffered no damage and passed  the  test.  In  testing  of  stability  with  position  of  the  front  wheel  facing  upwards,  downwards  and sideways with make a tilt angle of 10 0 . The test results revealed bike was not damaged and will not tip so the bike passed the test. For the test movers electric bike, the speed of electric bicycles from testing up to 20Km / h on a straight road for 1 hour and charging time for 3.5 hours using a charge battery 48V / 2A through voltage PLN’s source.
Keywords: foot deformity, stability, electric bikes

## PENDAHULUAN
Sebagian  orang  ada  yang  memiliki  ketidak sempurnaan  (cacat  fisik),  kecacatan  tersebut  bagi sebagian  orang  dapat  menghambat  aktifitasnya.  Tetapi bagi  sebagian  orang  keterbatasan  fisik  bukan  menjadi penghalang untuk melakukan aktifitas.
Salah  satu  peraturan  tertulis  tentang  kesamaan para  penyandang  cacat  dengan  masyarakat  normal lainnya  adalah  Undang-Undang  Nomor  4  Tahun  1997, pasal  1  (ayat  1)  dan  Peraturan  Pemerintah  Nomor  43 Tahun  1998,  khususnya  pasal  1  (ayat  1)  dengan  tegas dinyatakan  bahwa,  sebagaimana  warga  masyarakat lainnya,  penyandang  cacat  “  berhak  mempunyai kesamaan  kedudukan,  hak  dan  kewajiban  dalam berperan  dan  berintegrasi  secara  total  sesuai  dengan kemampuannya  dalam  segala  aspek  kehidupan  dan penghidupannya”.  Dalam  implementasinya,  sebagian masyarakat  ada  yang  belum  menyadari  betapa pentingnya menyediakan prasarana dan sarana aksesibilitas standar bagi para penyandang cacat secara fisik.  Dalam  hal  ini  bagi  penderita  cacat  kaki,  untuk menunjang  aktifitas  terutama  dalam  hal  mobilitas  dari satu  tempat  ke  tempat  lain  akan  terganggu,  maka diperlukan alat bantu transportasi.
Sepeda sebagai alat transportasi darat yang murah dan ramah lingkungan, sangat menarik untuk
dikembangkan  bila  dibandingkan  dengan  mode transportasi  yang  lain  seperti  mobil  dan  motor. Selain itu, sepeda sudah banyak dimanfaatkan untuk transportasi  umum,  transportasi  ke  tempat  kerja, serta  telah  menjadi  gaya  hidup (life  style )  di  kota- kota  besar  .  Kebutuhan  konsumen  terhadap  sepeda menunjukkan  tren  yang  semakin  meningkat  [1]. Dampak  yang  ditimbulkan  adalah  semakin  banyak tipe  dan  model  sepeda  yang  beredar  di  pasaran. Namun,  sepeda  yang  ada  di  pasaran  belum mengakomodir untuk bisa digunakan pada penderita cacat  kaki,  sehingga  perlu  penelitian  untuk perencanaan  dan  pembuatan  sepeda  khususnya untuk  penderita  cacat  kaki.  Penelitian  tentang pembuatan alat transportasi khususnya sepeda sudah banyak  dilakukan  diantaranya  pada  tahun  2004,  I Made  Londen  Batan  merancang  sepeda  roda  tiga, yang direncanakan untuk bisa dipakai oleh penderita cacat  tubuh  (satu  tangan  atau  satu  kaki  buntung). Akan  tetapi  biaya  pembuatan  sepeda  ini  sangat tinggi dan tidak cocok untuk jalanan yang menanjak dan  belum  dilengkapi  dengan  energi  baterai. Selanjutnya  pada  tahun  2012,  D.Z.  Anugra  dalam penelitiannya tentang sepeda listrik bertenaga surya, hasil dari penelitian ini sepeda masih diperuntukkan bagi  orang  yang  normal  dan  belum  bisa  digunakan
untuk  pengendara  yang  mengalami  cacat  kaki. Disamping  itu  dalam  penelitian  ini,  tenaga  surya sebagai  sumber  sepeda  belum  optimal  dikarenakan kontrol  traking  daya  maksimum  ( maximum  power tracking )  pada solar  cell belum  dibuat.  Selanjutnya pada  tahun  2014,  Rodika  melakukan  penelitian  sepeda listrik  roda  tiga  yang  dapat  dikayuh  dengan  kaki.  Dari hasil  evaluasi  terhadap  sepeda  ini  didapatkan  kendala pada  saat  berbelok  pada  kecepatan  diatas  30  km/jam kesetimbangan roda depan sepeda tidak stabil dan dapat membahayakan  pengendara  dan  beresiko  terjadi kecelakaan.
Dari  permasalahan  diatas  dan  untuk  membantu penderita  cacat  kaki  untuk  beraktifitas  dan  kebutuhan akan  alat  transportasi  yang  aman  dan  ergonomis  [2], akan  dirancang  dan  dibuatkan  sepeda  listrik  untuk penderita  cacat  kaki  dengan  desain  rangka  yang  dapat digunakan manual dan listrik. Desain manual bertujuan sebagai  sepeda  untuk  aktifitas  olah  raga  bagi  penderita cacat  kaki  yang  direncanakan  dengan  menggunakan pergerakan  tangan  dan  desain  listrik  bertujuan  sebagai sepeda  untuk  aktifitas  transportasi  untuk  jarak  yang jauh.
Dari  penelitian  sepeda  listrik  ini  diharapkan dapat membantu penderita cacat kaki untuk beraktifitas dengan  mudah  khususnya  masalah  transportasi  yang selama ini menjadi kendala.

## METODE PENELITIAN
Pada  penelitian  ini  akan  difokuskan  dengan merancang  dan  membuat  rangka  sepeda  listrik  untuk penderita cacat kaki dengan penggerak motor brushless dan  pengisian  baterai  melalui  listrik  PLN.  Adapun tahapan penelitian yang dilakukan adalah : a. Tahap pertama dilakukan pengumpulan data dengan cara  pembuatan  kuisioner  dan  disebarkan  kepada beberapa  responden  yaitu  penderita  cacat  kaki.  Dari hasil  kuisioner  selanjutnya  dilakukan  rekapitulasi  data sebagai  bahan  referensi  dalam  perancangan  dan pembuatan  sepeda  listrik  sesuai  dengan  kebutuhan penderita cacat kaki. b. Tahap  Kedua  dilakukan  pembuatan  konsep  sepeda sesuai  dengan  daftar  kebutuhan  dari  hasil  kuisioner. Konsep perancangan sepeda  listrik  yang dibuat dengan ukuran    1270  x  850  x  1226  mm  dan  menggunakan  3. Untuk  penggerak  menggunakan  motor  brushless  dan untuk manual menggunakan tenaga kayuh tangan. c. Tahap  ketiga  dilakukan  pemilihan  material  pada rangka  sepeda  listrik  yang  akan  dibuat.  Adapun  untuk mengetahui    material  pada  rangka  sepeda  listrik  yang akan  dibuat  perlu  diuji  kekuatan  dari  material  yang dipakai.
d. Tahap  Keempat  adalah  proses  pembuatan  sepeda listrik.
e. Tahap  Kelima  adalah  proses  pengujian  sepeda listrik.Adapun pengujian yang dilakukan meliputi :
 Uji  kekuatan  rangka  sepeda  listrik.  Pengujian kekuatan  rangka  sepeda  listrik  dilakukan  dengan meletakkan  beban  70  kg  pada  rangka  sepeda. Tujuannya  untuk  menentukan  kekuatan  rangka sepeda agar aman digunakan.
 Uji  kemiringan  sepeda  listrik.  Pengujian  ini bertujuan  untuk  mengetahui  kestabilan  sepeda
pada posisi  miring. Adapun tahapan pengujian ini  adalah  dengan  memiringkan  posisi  sepeda kemudian  diberikan  beban  70  kg  pada  rangka sepeda.  Dari  hasil  pengujian  diamati  apakah sepeda  masih  stabil  berdiri  atau  tidak.  Jika sepeda  masih dalam kondisi  berdiri atau stabil maka  proses  pengujian  dikatakan  sesuai dengan perancangan dan sebaliknya.
 Uji  kestabilan  sepeda  listrik  saat  berbelok. Pengujian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui kecepatan  sepeda  saat  berbelok  dan  tidak terguling. Adapun tahapan pengujian ini adalah dengan  memberikan  kecepatan  sepeda  saat berbelok  sesuai  dengan  hasil  perhitungan  dan mengamati kondisi sepeda apakah masih stabil atau  tidak.  Pemberian  kecepatan  ini  dilakukan bertahap  sampai  kecepatan  maksimum  yang diijinkan  agar  sepeda  ini  tidak  guling  atau stabil saat berbelok.
Perancangan  dan  pembuatan  sepeda listrik  dilakukan  di  Bengkel  Mekanik  untuk rangka sepeda dan kontrolnya di Laboratorium Elektronika.  Untuk  pengujiannya  dilakukan  di jalan dengan kondisi jalan rata, turun dan naik.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan  metode  penelitian,  tahapan  awal yang  dilakukan  adalah  perancangan  dan  pembuatan sepeda, adapun hasilnya sebagai berikut:

## Perancangan dan Pembuatan Rangka Sepeda
Rangka  sepeda  dibuat  dengan  menggunakan bahan  bentuk pipa hollow kotak berukuran 30 x 30 mm  sebagai  rangka  utama  sepeda.  Adapun  konsep perancanagan  sepeda  yang  dibuat  adalah  sebagai berikut:
Gambar 1. Konsep Rancangan Sepeda
Perhitungan momen bengkok maksimal pada rangka utama pada gambar 2 sebagai berikut:
∑ F = 0 Fm    = 979 mm – Fb . 1271 mm = Fb     = 539,18 N
∑ F = 0 Fa – Fm – Fb = 0 Fa = Fm - Fb Fa = 700 N – 539,18 N Fa = 160,82 N
∑ M = 0 Mb a = Fa x 979 mm
Mb a = 157442,18 Nmm

## ∑ M = 0
Mb b = Fb x 292 mm

## Mb b = 157440,56 Nmm
Jadi  momen  bengkok  maksimal  pada  rangka sepeda yaitu 157442,18 Nmm .
Gambar 2. Momen bengkok pada rangka utama
Perhitungan Kekuatan Batang Rangka. Ukuran batang rangka = 30 x 30 mm Bahan rangka = st42
Untuk  menghitung  kekuatan  batang  rangka menggunakan rumus berikut :

## = Mbmax . C

## I
Dimana diketahui :
dan  C  yaitu  :  ½  .b,  Rumus  inersia  untuk  Pipa  Hollow Kotak yaitu :
= 157442,18Nmm . ½ .30 mm = 34,98 N/mm 2 = 35 N/mm 2
35 N/mm 2 47 N/mm 2 (aman).
Sedangkan perancangan sepeda lainnya dibuat sebagai Tabel. 1 berikut ini  :
Tabel 1. Spesifikasi perancangan sepeda
Dimensi (P x L x T) 1270 x 850 x 1226 mm Jarak Sumbu Roda (Depan – Belakang) 1269 mm Jarak Sumbu Roda (Kiri – Kanan) 870 mm JarakTerendah ( Ground Clearence ) 349 mm Sudut Belok Max 45 o Diameter Roda Depan 23” x 50 mm Diameter Roda Belakang 20” x 50 mm Sistem Suspensi Shock Arsorber 750 lb Sistem Pengereman Tromol Kanvas Rem Kapasitas Penumpang 1 Penumpang
Setelah  perancangan  rangka  sepeda  selesai dilakukan,  selanjutnya  proses  pembuatan  rangka sepeda.  Hasil  dari  pembuatan  rangka  sepeda  listrik sebagai berikut :

## Gambar 3. Sepeda listrik

## Perancangan dan Pembuatan Penggerak Sepeda
Penggerak  sepeda  menggunakan  motor  BLDC (brushless DC)  350 Watt/48 V, dengan baterai  Aki yang  digunakan  12V/7  Ah  yang  digabung  seri sebanyak  4  buah  aki,  Sehingga  aki  yang  digunakan menjadi  48V/7  AH.Arus  yang  dibutuhkan  untuk menggerakkan motor dapat dihitung  sebagai berikut I = 350 W/48 V = 7,219 A.
Waktu maksimal pemakaian motor adalah : Jam pemakaian motor = kapasitas aki (AH)/I motor = 7 AH/7,219 A = 0,97 Jam = 1 jam pemakaian Jika perhitungan  dikurangi  rugi  –rugi  aki  sebesar  20%, maka  didapatkan  :  Waktu  pemakaian  =  0,97  jam  - dieffisiensi  Aki  sebesar  20  %  =  0,98  jam  –  0,196 jam  =  0,784  Jam  (47  menit).  Sedangkan  untuk pengisian  baterai  menggunakan  charge  aki  48V/2A
melalui  sumber  tegangan  PLN.  Perhitungan  lamanya waktu pengisian adalah 7 AH/2 A = 3,5 Jam.

## C. PENGUJIAN SEPEDA
Pengujian  yang  dilakukan  terhadap  sepeda meliputi  pengujian  kekuatan  statis,  dinamis,  kestabilan dan kecepatan.Berikut pengujian yang dilakukan:
- Pengujian Statis adalah pengujian statis/tak bergerak ( Static  Strength )  dilakukan  dengan  pembebanan  70 kg  pada  sepeda.  Hasil  dari  pengujian  sepeda  tidak mengalami kerusakan dan dinyatakan lulus pengujian.
Gambar 4. Pengujian statis
- Pengujian  kestabilan  dengan  posisi  roda  depan menghadap ke atas, kebawah dan posisi roda miring ke samping dengan membuat sudut kemiringan 10 0 . Hasil pengujian dinyatakan sepeda tidak mengalami kerusakan  dan  tidak  terguling  sehingga  sepeda dinyatakan lulus pengujian. Berikut gambar pengujian yang dilakukan.
Gambar 5. Pengujian kestabilan sepeda
- Pengujian kecepatan sepeda
Berikut  hasil  uji  coba  rata-rata  kecepatan  sepeda  pada berbagai kondisi jalan sebagai berikut:
Tabel 2. Pengujian kecepatan sepeda
Percobaan Ke Jarak (km) Kecepatan (Km/Jam) Kondisi jalan 1 1 30 Jalan turun 2 0,7 17 Jalan naik 3 1,3 20,4 Jalan datar
Kecepatan  sepeda  dan  jarak  yang  ditempuh  oleh  sepeda bergantung  kepada  kondisi  jalan  yang  ditempuh  dan kapasitas baterai yang digunakan.

## SIMPULAN DAN SARAN
Dari  hasil  perancangan  dan  pembuatan  sepeda listrik  untuk  penderita  cacat  kaki  dan  pengujian  yang dilakukan    maka  dapat  diambil  kesimpulan  sebagai berikut:
1. Perhitungan  kekuatan  material  pada  beban  70 kg  didapat    tegangan  maksimum  pada  rangka sebesar  35  N/m2  lebih  kecil  dari  tegangan maksimum dari material sebesar 47 N/m2 yang berarti rangka aman untuk digunakan .
2. Pengujian  Statis  yang  dilakukan  dengan pembebanan  70  kg  pada  sepeda.  Hasil  dari pengujian  sepeda  tidak  mengalami  kerusakan dan dinyatakan lulus pengujian
3. Pengujian  kestabilan  dengan  posisi  roda  depan menghadap  ke  atas,  kebawah  dan  posisi  roda miring  ke  samping  dengan  membuat  sudut kemiringan  10 0 .  Hasil  pengujian  dinyatakan sepeda  tidak  mengalami  kerusakan  dan  tidak terguling  sehingga  sepeda  dinyatakan  lulus pengujian.
4. Kecepatan sepeda listrik dari pengujian maksimal  20Km/jam  pada  jalan  lurus  dengan lama  waktu  1  jam  dan  lama  pengisian  baterai 3,5 jam

## UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada Direktur  Jenderal  Pendidikan  Tinggi  Kementrian Riset,  Teknologi  dan  DIKTI  Republik  Indonesia, yang telah  memberikan dana  hibah penelitian  hibah bersaing  untuk  mengembangkan  penelitian  rancang bangun  sepeda  listrik  untuk  penderita  cacat  kaki tahun anggaran 2016.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Sanyoto,  Budi  Luwar.  (2009),  “Sepeda  Untuk Orang  Cacat  Dengan  Penggerak  Motor Pemotong Rumput”. Surabaya.
[2] Nurmianto,  E.  (2004),  Ergonomi,  Konsep Dasar dan Aplikasinya, Guna Widya, Surabaya.