Abstrak —Pada  tugas  akhir  ini  telah  dikembangkan  sebuah perangkat wearable  functional  electrical  stimulation untuk merestorasi  gerakan  pada knee  joint .  Perangkat  keras  dirancang dengan  menggunakan  sensor accelerometer dan gyroscope yang dapat  mengukur  posisi  dan  kemiringan  sudut,  dan  rangkaian electrical  stimulator yang  dapat  menstimulasikan  otot untuk melakukan knee  extension dan knee  flexion .  Pada  pengujian sistem sensor, dilakukan pengukuran pada model kaki statis yang digerakkan  dan  didapatkan  nilai  RMSE  pada knee  joint sebesar 0.714°.  Pada  pengujian  rangkaian electrical  stimulator tegangan maksimum  yang  dapat  dihasilkan  sebesar  95  Volt,  dengan frekuensi  20  Hz  dan  lebar  pulsa  sebesar  200  μS.  Untuk  menguji pada subyek, elektroda ditempatkan pada otot biceps femoris long head untuk melakukan knee flexion dan otot vastus femoris untuk knee  extension .  Besarnya  tegangan  pada  saat  stimulasi knee flexion umumnya  lebih  besar  daripada  stimulasi knee  extension. Hasil  pembacaan  sensor  pada  subyek  kemudian  akan  dijadikan sebagai feedback untuk  sistem kendali cycle-to-cycle control yang dikendalikan oleh fuzzy rule based system . Untuk melakukan knee extension, metode  yang  digunakan  adalah multiple  input  single output (MISO)  yang  menggunakan  nilai error dan desired  range sebagai  input,  sedangkan  dalam  melakukan knee  flexion digunakan single  input  single  output (SISO)  yang  hanya menggunakan nilai error sebagai input. Keluaran fuzzy system ini adalah ΔTB sebagai burst duration dari stimulasi yang dihasilkan
Kata  Kunci — Cycle-to-cycle  control, FES ,  unctional  electrical stimulation, Fuzzy, Knee joint

## I. PENDAHULUAN
ENYAKIT  seperti  stroke  dan  kelumpuhan  ruas  tulang belakang  ( spinal  cord  injury )  pada  umumnya  menyerang sistem  saraf  dan  dapat  menyebabkan  degenerasi  yang  cepat pada otot–otot skeletal yang mengakibatkan paralisis [1]. Pada umumnya,  pasien  penderita  penyakit  tersebut  mengikuti program fisioterapi yang  salah  satunya  adalah Functional Electrical Stimulation (FES).
Sistem  kerja  dari  FES  ini  dilakukan  dengan  memberikan stimulus  elektris  pada  otot skeletal untuk  menghasilkan kontraksi.  Dengan  adanya  kontraksi,  maka  otot  akan menghasilkan  torsi  pada  persendian–persendian  yang menyebabkan  terjadinya  gerakan  [2].  Pada  umumnya,  FES yang biasa ditemui di rumah sakit berukuran cukup besar dan diperlukan  proses  kalibrasi  yang  panjang  sehingga  tidak semua orang dapat menggunakannya. Sedangkan, penggunaan FES yang intens dapat memperbaiki mekanisme
pemulihan pada anggota tubuh yang distimulus lebih cepat. FES  yang wearable pada  umumnya  dilengkapi  dengan sensor gerakan untuk gait analysis (analisa berjalan) dan juga bagian stimulator. Pada  bagian stimulator, FES  akan menghasilkan  pulsa  yang  akan  menstimulus  otot  –  otot  yang telah  ditentukan.  Sebuah mikrokontroler digunakan  untuk membangkitkan  pulsa  stimulus.  Selain mikrokontroler , rangkaian driver juga ditambahkan pada FES agar didapat FES dengan  jumlah channel yang  banyak.  Sistem  sensor gait analysis digunakan  untuk  melihat  perubahan  sudut  dan  juga arah  yang  dihasilkan  dari  anggota  tubuh  yang  digerakkan. Pada  gerakan extension dan flexion pada  sensi  lutut  ( knee joint ),  sistem  sensor  akan  membaca  sudut  yang  dihasilkan. Selain  itu,  dengan  adanya  sistem  kendali cycle-to-cycle control, maka  hasil  pembacaan  sudut  dari  sensor  akan digunakan  sebagai  input  pada  sistem  kendali.  Sudut  yang tercapai  akan  dibandingkan  dengan  sudut  referensi  ( reference angle ) dan durasi stimulus akan diatur secara otomatis.

## II. METODE PENELITIAN

## A. Perancangan Sistem
Diagram  blok  untuk  sistem  FES  ini  dapat  dilihat  pada Gambar 1. Perancangan sistem dibagi menjadi 2 bagian, yaitu perancangan  pada software dan hardware. Sistem  pada hardware akan  meliputi  rangkaian electrical  stimulator dan sensor  system. Sedangkan  pada  perancangan software dibagi menjadi  2,  yaitu embedded  system dan user-interface. Pada saat  akan  dilakukan  stimulasi  pengguna  akan  memasukkan data  input  yang  berupa  besarnya  tegangan  input,  durasi  tiap cycle dan  juga  durasi  pada driver  channel yang  berfungsi untuk  menentukan  lama  stimulasi  pada  otot  subyek  pada user interface .  Setelah  stimulator  berjalan,  maka  sensor  akan membaca  sudut  yang  dihasilkan  oleh  segmen knee  joint

## Studi Eksperimental Fuzzy FES Control untuk Pergerakan Knee Joint
Stanley Setiawan, Achmad Arifin, Fauzan Arrofiqi, Aidatunisadina Linazizah Basith dan Mohammad Nuh Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
E-mail :  arifin@ee.its.ac.id
P
tersebut.  Hasil  pembacaan  sensor  akan  diproses  secara embedded pada mikrokontroler STM32F103C8T6.  Hasil pembacaan  sensor  akan  melalui  proses pre-processing yang terdiri  dari  filter  HPF  dan  filter  kalman  yang  kemudian  akan dijadikan  sebagai feedback sistem cycle-to-cycle dengan menggunakan fuzzy  controller .  Dari  hasil  keluaran fuzzy akan dihasilkan  nilai  ΔTB  untuk  mengatur  durasi  yang  baru. Keseluruhan  sistem  ini  akan  dimonitor  oleh user–interface program dan  data  hasil  percobaan  akan  dimasukkan  kedalam database dalam bentuk *txt.

## B. Perancangan Electrical Stimulator
Diagram blok sistem electrical stimulator dapat dilihat pada Gambar  2.  Rangkaian ini akan ditempatkan pada modul slave pada  segmen shank. Pada  rangkaian electrical  stimulator , pulsa yang dikehendaki adalah sebagai berikut [3]:
 Pulsa monophasic
 Tegangan maksimum 100V
 Lebar pulsa 200 µS
 Frekuensi pulsa 20 Hz
Dalam  merealisasikan  tegangan  hingga  100  V,  dibutuhkan rangkaian non–isolated  boost  converter .  Rangkaian  ini  akan ditempatkan  dalam  modul slave dan  berukuran  kecil  dan ringkas.  Prinsip  kerja  dari  rangkaian boost  converter didasari oleh  mekanisme  saklar.  Saklar  akan  berfungsi  untuk melakukan charge–discharge pada  kapasitor  dan  induktor. Dalam perancangan, sebagai pengganti saklar, akan digunakan transistor  SMD  jenis  MMBTA42  (NPN)  untuk  melakukan proses switching .
Setelah  rangkaian  dapat  menghasilkan  100  Volt,  langkah selanjutnya  adalah  membangkitkan  pulsa  dengan frekuensi 20 Hz dan lebar 200 µS. Rangkaian pembangkit ini menggunakan half H-bridge yang dirancang dengan transistor PNP dan NPN. Pada  bagian  akhir  rangkaian,  keluaran  hasil  pembangkit tegangan  ini  akan  dimasukkan  kedalam  rangkaian driver channel agar  pada  saat  stimulasi,  dapat  ditentukan  dimana channel yang digunakan.

## C. Perancangan Sistem Sensor
Dalam  upaya  merealisasikan  suatu  sistem closed–loop , maka  dibutuhkan  sebuah feedback. Pada  penelitian  ini,  nilai feedback yang  digunakan  adalah  nilai  pengukuran  sudut  pada knee  joint yang  menggunakan  modul accelerometer dan gyrometer yang  di  tempatkan  pada  kedua  modul master dan slave. Modul accelerometer yang  digunakan  adalah  GY-61 yang dilengkapi oleh sensor MEMS tipe ADXL35, sedangkan gyroscope yang  digunakan  adalah  ENC-03.  Kedua  sensor tersebut akan digabung menjadi satu untuk mendapatkan suatu sudut seperti pada Gambar 3.
Accelerometer adalah  sebuah  alat  yang  dapat  mengukur  3 derajat  kebebasan  ( degree  of  freedom  / DOF)  yang  berbeda. Ketiga DOF itu adalah poros x, y dan z. Pada ADXL35, skala penuh yang dapat terukur sebesar 3g, dimana 1 g adalah 9,81 m/detik 2 . Untuk mendapatkan sudut pada satu titik, digunakan persamaan berikut yang telah diberikan oleh datasheet.
(1)
Sudut yang dicari dituliskan pada sin θ, sedangkan S adalah nilai  sensitifitas  dan  V offset adalah  nilai  tegangan  yang  keluar pada saat sumbu 0g.
Gyroscope adalah  suatu  alat  ukur  yang  mampu  mengukur kecepatan  sudut  dalam  satuan  °/s (deg/sec).  Berbeda  dengan accelerometer ,  sensor  ini  hanya  dapat  mengukur  1  sumbu. Percepatan angular maksimum yang dihasilkan oleh sensor ini sebesar  300.  Untuk  mendapatkan  kecepatan  sudut  dan  posisi sudut gyroscope , maka digunakan persamaan yang didapatkan dari datasheet pada persamaan 2 dan 3.
(2) (3)
Dari persamaan tersebut, akan didapatkan sebagai posisi sudut yang diukur pada saat –n, merupakan kecepatan sudut gyroscope , dt adalah time sampling yang digunakan rangkaian, V offset merupakan  tegangan  pada  saat  0g,  dan  S  adalah sensitivitas.
Agar  didapatkan  pengukuran  yang  benar–benar  akurat dalam  mengukur  sudut  persendian  lutut  ( knee–joint ),  maka diperlukan  penempatan  posisi  sensor  pada  segmen thigh dan shank. Pada  modul master yang  ditempatkan  pada  segmen thigh ,  digunakan accelerometer untuk  sumbu  Z  dan  Y. Sedangkan untuk gyroscope sensor ditempatkan searah dengan sumbu Y. Namun, untuk modul slave , digunakan accelerometer untuk  sumbu  Z  dan  X,  dan  untuk  sumbu gyroscope digunakan  sumbu  X.  Digunakan  2  sumbu  pada sensor accelerometer dikarenakan  pada  saat  percobaan pengukuran,  penggunaan  1  sumbu  akan  menimbulkan pembacaan  yang  kurang  akurat,  maka  dari  itu,  penggunaan  2 sumbu  dimaksudkan  untuk  saling  melengkapi  dan  saling menghilangkan  nilai  sudut  yang  tidak  dapat  terbaca  oleh sumbu  yang  statu.  Untuk  mendapatkan  sudut  kemiringan  dari kedua modul tersebut maka dapat dituliskan pada persamaan 4.
(4)
Gambar 3. Axis yang digunakan pada modul master (a) dan modul slave (b)

## D. Perhitungan Knee Joint Angles Berdasarkan Sensor Fusion
Setelah  mendapatkan besaran sudut pada segmen thigh dan shank ,  maka  diperlukan  sebuah  persamaan  untuk  menghitung kemiringan  dari knee  joint ,  sebagai  gabungan  dari  kedua segmen.  Setelah  didapatkan  sudut  pada  setiap  segmen  pada persamaan  (6),  hasil  pembacaan  yang  dalam  satuan  radian perlu  dikalikan  dengan .  Hasil  pada  Sumbu  X,  Y  dan  Z adalah  vektor  akselerasi  pada accelerometer dalam  satuan  g. Berlandaskan  persamaan  sudut tilt dan  sketsa free  body diagram ,  maka  persamaan  untuk  mendapatkan knee  joint angle dapat dihitung dengan persamaan:
(5)
Setelah  mendapatkan  nilai  sudut tilt dalam  sistem  FES dengan  baik  maka  dibutuhkan  sebuah  metode preprocessing. Dikarenakan  sudut  yang  didapatkan  cukup  rentan  terhadap noise atau  gangguan  dikarenakan  sensitivitas  dari  sensor– sensor tersebut. Oleh karena itu diperlukan sebuah filter untuk menghilangkan  gangguan–gangguan  tersebut.  Selain  itu, karena  sifat  sensor  –  sensor  yang  terlalu  sensitif,  diperlukan sebuah  metode  untuk  meminimalisir  kesensitifitasan  dari sensor accelerometer dan gyroscope . Metode tersebut disebut juga sebagai Kalman Filter.
Dalam  proses  ini,  digunakan low  pass  filter  2 nd order yang akan  meredam noise dari  keluaran  sensor.  Proses  ini  akan menggunakan  filter  dengan  frekuensi  cutoff  4Hz,  Setelah mendapatkan nilai yang telah difilter, maka hasil tersebut akan diproses didalam kalman filter , untuk mengestimasi nilai sudut yang  akan  dihasilkan.  Filter  ini  dapat  menggabungkan  nilai gyroscope yang mengukur sudut tilt secara dinamis dan presisi namun  cenderung  melayang,  dan  nilai accelerometer yang kurang  stabil  dalam  keadaan  dinamis  namun  tidak  ada kecenderungan  untuk  melayang.  Prinsip  dari  filter  ini  adalah predict atau  mengestimasi  dan correct atau  mengoreksi.  Pada fase predict ,  sudut  yang  dihitung  merupakan  sudut  dari gyroscope yang diintegralkan terhadap waktu, sedangkan pada fase correct merupakan  perbaikan  nilai drift dari  hasil gyroscope .
E. Fuzzy Controller untuk Kendali Cycle-to-cycle Control
Sebelum  melakukan  pembahasan  pada fuzzy  controller, maka  akan  dilakukan  pembahasan  terlebih  dahulu  tentang cycle-to-cycle  control. Dengan  menggunakan cycle-to-cycle control ,  setiap  otot  akan  di  stimulasi  oleh  sebuah  rentetan stimulus  yang  berada  didalam  satu  durasi.  Stimulus  yang dihasilkan akan memiliki amplitudo, frekuensi dan lebar pulsa yang  sama  untuk  membuat  target  otot  bergerak  seperti  yang diinginkan.  Sistem  kendali  ini  akan  dapat  menghasilkan  lama durasi  ( burst  duration )  dari  sinyal  stimulus  yang  akan ditentukan dari penggunaan fuzzy controller. Persamaan untuk cycle-to-cycle  control dituliskan  pada  persamaan  6.  Nilai adalah durasi dari pulsa stimulus yang diberikan pada siklus  sebelumnya,  nilai adalah  nilai  output  kontroler, sedangkan nilai
akan didapatkan dari fuzzy controller.
(6)
Sistem kendali fuzzy adalah sebuah metode pengaturan yang berdasarkan dengan logika ketidak pastian ( fuzzy ). Dalam kata lain,  skema  dari  sistem  kendali  ini  dapat  di  tuliskan  dalam
bentuk if  –  then .  Sistem  kontrol fuzzy memiliki  3  bagian penting,  yang  pertama  adalah fuzzification .  Pada  proses  ini, diberikan  nilai  –  nilai  dan  derajat  keanggotaan  sebagai masukan.  Input  dalam  hal  ini  adalah  nilai error yang dihasilkan  apabila  dibutuhkan  pergerakan knee  flexion .  Pada saat  dibutuhkan  gerakan knee  extension sistem  ini  akan menggunakan  nilai error dan  nilai desired  range (sudut  yang diinginkan)  sebagai  nilai  masukan.  Nama  lain  dari  skema  ini adalah single-input-single-output (SISO)  untuk knee  flexion , dan multiple-input-multiple-output (MISO)  untuk  gerakan knee  extension .  Nilai  sudut  referensi  pada  kedua  gerakan tentunya  berbeda.  Pada knee  extension ,  sudut  referensi  yang digunakan  adalah  15°  sedangkan  pada knee  flexion sebesar 69°.  Semua  sudut  referensi  diambil  dari  titik  0°  pada knee joint .
Seperti  yang  telah  disebutkan,  kedua  sistem  kendali  ini menggunakan  nilai error sebagai  nilai  masukan.  Untuk mendapatkan  nilai error digunakan  pengurangan  nilai  sudut yang  dituju  dengan  nilai  sudut  maksimum  yang  tercapai  oleh subyek  pada  saat  itu.  Persamaan  ini  dapat  dilihat  pada persamaan 7.
(7)
Sedangkan  nilai desired  range didapatkan  dari  hasil perbedaan  dari  sudut extension pada  siklus  saat  ini, dibandingkan  dengan  sudut  referensi  pada  kontak  awal. Dengan  kata  lain, desired  range adalah  trayektori  yang  akan ditempuh oleh segmen yang akan distimulasi. Pada rancangan ini, yang  digunakan  untuk  gerakan knee  extension adalah  15°  sedankan  untuk  gerakan knee  flexion adalah  69°. Dalam  merancang  kontroler fuzzy ,  maka  variabel  input  pada “error”  dan “desired  range” dibedakan  menjadi  7  istilah linguistik: negative  large (NL) ,  negative  medium (NM) , negative  small (NS) ,  zero (Z) ,  positive  small (PS) ,  positive medium (PM)  dan positive  large (PL).  Aturan  pada  sistem kendali fuzzy ini  dapat  dilihat  pada  Tabel  1  untuk  sistem kendali MISO dan Tabel 2 untuk sistem kendali SISO.
Tabel 1. Tabel fuzzy rule untuk kendali MISO Desired Range S M L Error NL PL PL1 PL2 NM PM PL2 PL2 NS PS PM PL1 Z Z Z Z PS NS NM NL PM NM NL NL1 PL NL NL1 NL2
Tabel 2. Tabel fuzzy rule untuk kendali SISO Error NL NM NS Z PS PM PL ΔTB PL PM PS Z NS NM NL (b) (b)
Cara  pembacaan  dari  tabel  1  dan  2  dapat  menggunakan analogi if  –  then .  Misalkan  input  pada error yang  dihasilkan berada  pada  kisaran  PS  ( positive  small ),  dan  input  pada desired range berada pada kisaran medium . Maka hasil output , yaitu  nilai yang  dihasilkan  berada  pada  NM  ( negative medium ).  Dalam  implementasinya,  kedua  sistem  kendali  ini menggunakan  nilai  sudut  yang  tertera  dalam  kondisi–kondisi yang telah ditetapkan. Nilai sudut yang digunakan untuk sistem kendali  MISO  dapat  dilihat  pada  Tabel  3  dan  Tabel  4. Sedangkan,  untuk  sistem  kendali  SISO,  besaran  yang digunakan  dalam  penentuan  nilai error dapat  dilihat  pada Tabel 5.
Tabel 5. Nilai sudut yang digunakan untuk nilai error pada SISO Keterangan Nilai Minimum Nilai Puncak Nilai Maksimum NL -81 -35 -25 NM -27.5 -17.5 -7.5 NS -10 -5 0 Z -2.5 0 2.5 PS 0 5 10 PM 7.5 17.5 27.5 PL 25 35 69 Tabel 6. Nilai sudut yang digunakan untuk nilai ΔTB Keterangan Nilai Minimum Nilai Puncak Nilai Maksimum NL -350 -300 -225 NM -275 -200 -125 NS -175 -100 -25 Z -75 0 75 PS 25 100 175 PM 125 200 275 PL 225 300 350
Setelah  mendapatkan  kisaran  dimana akan  didapatkan, maka diperlukan sebuah metode defuzzification untuk merubah nilai hasil fuzzification yaitu bilangan fuzzy menjadi nilai pasti atau disebut crisp set . Pada perencanaan, metode defuzzification yang  digunakan  adalah  metode Centroid . Setelah  mendapatkan  nilai
,  maka  hasil  tersebut  akan ditambahkan pada burst duration (lama durasi) stimulasi pada otot pasien.

## III. HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA
A. Uji Coba Rangkaian Electrical Stimulator dan Sensor Langkah  pertama,  dilakukan  ujicoba  pada  rangkaian non- isolated  boost  converter untuk  melihat  tegangan  output  yang dihasilkan.  Percobaan  ini  dilakukan  dengan  merubah  nilai frekuensi  setiap  1  KHz  dari  9  KHz  hingga  22  KHz  dengan nilai dutycycle yang  bervariasi.  Hasil  keluaran  nilai boost converter dapat  dilihat  pada  Gambar  4.  Gambar  tersebut merupakan  grafik  hasil  keluaran boost  converter pada frekuensi  yang  berbeda.  Dari  hasil  yang  didapatkan,  setiap frekuensi  yang  digunakan  akan  menghasilkan  tegangan  yang berbeda–beda.  Selain  nilai  tegangan  yang  berbeda,  terdapat juga  beberapa  tegangan  yang  menurun  ketika duty  cycle digunakan  dalam  nilai  tertentu.  Maka  diputuskan  untuk menggunakan  frekuensi  20  KHz  untuk  rangkaian boost converter. Tegangan  maksimum  yang  dihasilkan  pada  saat digunakan frekuensi ini sebesar dan tegangan maksimum yang dapat dikeluarkan oleh rangkaian ini sebesar 98.01 Volt.
Setelah  dilakukan  ujicoba  pada  rangkaian boost  converter , maka dilakukan ujicoba pada rangkaian pembangkit sinyal 200 µS,  20Hz,  100  V.  Uji  coba  ini  menggunakan oscilloscope untuk  melihat  hasil  lebar  pulsa  dan  frekuensi  yang  dihasilkan oleh  rangkaian  apabila  tidak  diberikan  beban  seperti  pada Gambar  5.  Pulsa  yang  dihasilkan  merupakan  hasil  keluaran pada mikrokontroler pada  PWM2.  Tegangan maksimum hasil rangkaian  ini  hanya  dapat  mencapai  98  Volt,  namun  hal tersebut  tidak  menjadi  masalah  karena  hasil  keluaran  sudah mendekati  rancangan  yang  diinginkan  dan  dengan  tegangan
Gambar  4.  Perbandingan  tegangan  output boost  converter terhadap duty cycle dan frekuensi
Tabel 4.
Nilai sudut yang digunakan untuk nilai desired range pada MISO Keterangan Nilai Minimum Nilai Puncak Nilai Maksimum NL -15.1 -11.5 -9.5 NM -10 -7.5 -5 NS -5.5 -3 -0.5 Z -1 0 1 PS 0.5 1.5 2.5 PM 2 3 4 PL 3.5 4.5 4.9
Tabel 3.
Nilai sudut yang digunakan untuk nilai error pada MISO Keterangan Nilai Minimum Nilai Puncak Nilai Maksimum NL -15 -12 -9.5 NM -10.5 -8 -5.5 NS -6.5 -4 -1.5 Z -2.5 0 2.5 PS 1.5 4 6.5 PM 5.5 8 10.5 PL 9.5 12 15
sebesar  98  Volt,  diyakini  sudah  dapat  menggerakan  otot subyek.
Pada  pengujian  sensor,  kedua  modul  ditempatkan  pada thigh dan shank seperti pada Gambar 6. Rangkaian yang digunakan ada  2,  yaitu  rangkaian Master yang  di  letakkan  pada  segmen thigh dan  rangkaian Slave yang  ditempatkan  pada  segmen shank. Untuk  mengetahui  keakuratan  dari  pembacaan  sensor, maka  digunakan  digunakan  model  kaki  statis  dengan perbandingan  1:1  dengan  kaki  manusia  dan  dilakukan pengukuran  pada  setiap  sudutnya.  Pengukuran  sudut  dengan model kaki ini dimulai dari sudut  -10° hingga sudut 90°  yang menggambarkan  pergerakkan  ketika  kaki  bergerak flexion yaitu pada saat 90° dan pergerakan extension yaitu pada saat - 10°. Sudut yang terukur sudah menunjukan hasil yang baik dan perbedaan  hasil  pengukuran  dengan  hasil  yang  sebenarnya dibandingkkan  dengan  metode Real  Mean  Square  Error (RMSE).  Hasil  yang  didapatkan  adalah  0.714°.  Hasil  ini merupakan hasil yang baik, dan dapat digunakan sebagai nilai feedback sistem FES.

## B. Uji Coba Kontroler
Seperti  yang  diketahui,  hasil  keluaran  dari  kontroler  ini adalah  nilai  ΔTB,  yang  didapatkan  dari  kontroler  SISO  dan kontroler MISO. Kedua pengujian ini menggunakan kaki statis sebagai  penggerak,  dan  nilai  setiap  hasil  pengukurannya dicatat  dan  digambarkan  dalam  grafik.  Pada  pengujian  sistem kontrol  SISO,  nilai yang digunakan sebagai input adalah nilai error dari  pengurangan  sudut  referensi  dan  sudut  tercapai. Kaki  statis  digerakkan  dari  sudut  -10°  hingga  sudut  90°. Sistem kontrol akan menghitung derajat keanggotaan dan akan menentukan  nilai  ΔTB  pada  setiap cycle .  Grafik  hasil percobaan ini dapat dilihat pada Gambar 7. Pada gambar dapat terlihat  dengan  jelas  bahwa  nilai error akan  berbanding terbalik dengan nilai achieved angle yaitu sudut yang tercapai. Dari  hasil  nilai error tersebut,  dapat  terlihat  juga  bahwa  nilai Δ TB akan menurun ketika nilai error menurun.
Pada pengujian kontroler MISO, sesuai namanya maka nilai input  yang  digunakan  adalah  nilai error dan  nilai desired range .  Nilai error yang  digunakan  pada  kontroler  ini menggunakan  metode  yang  sama  seperti  kontroler  SISO. Sedangkan  nilai desired  range dapat  diartikan  sebagai trayektori  yang  akan  ditempuh  oleh  segmen  ketika  akan distimulus.  Sama  seperti  kontroler  SISO,  hasil  keluaran  dari sistem  kontrol  ini  adalah  nilai  ΔTB.  Hasil  nilai  ΔTB  adalah nilai  durasi  yang  akan  ditambahkan  pada  durasi  stimulator. Jadi, semakin besar nilai ΔTB, semakin besar pula perubahan nilai  durasi  yang  akan  disalurkan  pada  subyek.  Hal  ini  dapat terlihat  dengan  jelas  pada  grafik.  Namun  ketika  durasi rangkaian  sudah mencapai titik tertentu, yang pada percobaan ini ditentukan sebesar 5 detik, maka nilai durasi akan menjadi 0  dan  akan  ditambahkan  kembail  apabila  nilai  ΔTB  tetap sama. Nilai ΔTB digambarkan pada Gambar  8 sebagai bagian dari kontroler SISO.
Gambar  8.  Perbadingan  nilai error ,  ΔTB  dan  sudut  yang  tercapai  pada kontroler SISO
Gambar  7.  Perbadingan  nilai error ,  ΔTB  dan  sudut  yang  tercapai  pada kontroler SISO
Gambar  5.  Perbandingan  tegangan  output boost  converter terhadap duty cycle dan frekuensi
Gambar  6.  Peletakkan  modul master dan slave pada subyek kondisi berdiri dan duduk

## C. Uji Coba Subyek
Setelah  melewati  percobaan  kontroler,  maka  dapat dikatakan bahwa perangkat sudah siap diujikan kepada subyek. Uji  coba  dilakukan  dengan  menempatkan  elektroda  pada lokasi otot biceps femoris long head (BFLH) yang berada pada kaki  bagian posterior, seperti  pada  Gambar  9.  Data  yang diambil pada saat melakukan proses uji coba respon stimulator ini  adalah  stimulus  minimum  yang  akan  dirasakan  subyek sesaat  sebelum  segmen  subyek  dapat  bergerak,  dan  stimulus maksimum  yang  akan  dirasakan  subyek  pada  saat  subyek melakukan knee flexion maksimum.
Tabel 7. Perbandingan respon stimulus pada subyek Subyek Berat Badan Stimulus Minimum Stimulus Maximum A 80 51 60 B 60 35 50 C 83 60 90
Hasil yang didapatkan adalah bahwa respon setiap subyek berbeda–beda.  Dari  ketiga  subyek  yang  digunakan,  dapat terlihat  bahwa  bentuk  segmen thigh mempengaruhi  peletakan elektroda,  dimana  letak  otot  BFLH  juga  mengikuti  bentuk segmen thigh setiap  orang.  Selain  itu,  berat  badan  juga mempengaruhi  hasil  respon.  Subyek  yang  memiliki  berat badan  yang  lebih  berat  membutuhkan  stimulus  yang  lebih besar  dibandingkan  subyek  dengan  berat  badan  ringan.  Hasil percobaan dapat dilihat pada Tabel. Subyek A dan C memiliki berat badan yang cukup tinggi. Selain itu, bentuk segmen thigh yang  dimiliki  kedua  subyek  juga  lebih  lebar  dibandingkan dengan  subyek  B.  Dari  hasil percobaan ini dapat disimpulkan bahwa  subyek  dengan  berat  yang  cukup  tinggi  membutuhkan stimulus yang lebih besar.

## IV. KESIMPULAN DAN SARAN
Sistem  kontrol cycle–to–cycle dengan fuzzy  rule  system terbukti cukup handal. Hasil yang dikeluarkan oleh
sesuai dengan  hasil  masukan  yang  berupa error dan desired  range pada model kaki statis. Namun, untuk mendapatkan hasil yang baik  pada  subyek,  peletakan  elektroda  pada  otot  kaki  sangat berpengaruh  pada  hasil.  Posisi  otot  pada  setiap  subyek  akan berbeda,  maka  dari  itu  diperlukan  keahilan  untuk  mencari lokasi  otot  yang  akan  digunakan.  Hasil error yang  dihasilkan
dari  sistem  ini  terbukti  memiliki  nilai  yang  cenderung  kecil, dan sudut yang tercapai sudah mendekati sudut referensi yang digunakan.  Respon  stimulasi  yang  dihasilkan  oleh  subyek bergantung  dari  fisiologi  subyek  dan  juga  berat  badannya. Semakin  berat  subyek,  maka  tegangan  yang  digunakan  juga lebih besar daripada subyek yang memiliki berat lebih ringan.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  rasa  syukur  kepada  Tuhan  YME karena  atas  rahmatNya  dan  penyertaanNya,  penulis  dapat menyelesaikan  penelitian  ini.  Terimakasih  juga  kepada  kedua orang  tua  penulis  atas  bantuan  materil  dan  moril.  Ucapan terimakasih kepada bapak dosen pembimbing, kakak kelas dan teman  –  teman  seperjuangan  yang  telah  memberikan  fasilitas kepada  penulis  dan  mendukung  dalam    menyelesaikan penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Barbara  M.  Doucet,  Amy  Lam,  dan  Lisa  Griffin.  “ Neuromuscular Electrical Stimulation for Skeletal Muscle Function ”. Yale J Biol Med. 2012; 85(2): 201 – 215. [NCBI]
[2] Cheryl  L.  Lynch,  G.M.  Graham,  dan  M.  R.  Popovic.  “ Including  non  – ideal  Behaviour  in  Simulations  of  Functional  Electrical  Stimulation Applications” . Artificial organs, 35(3):  267 –  269,  2011.
[Individual.utoronto.ca]
[3] Arifin,  A.,  T.  Watanabe  dan  T.  Masuko.  “ Application  of  Knowledge Engineering and Fuzzy System in Realizing Cycle – to – Cycle Control Method  for  Swing  Phase  of  FES  –  induced  Gait” .  International Symposium  on  Medical,  Bio  –  and  Nano  –  Electronics,  3 rd Edition 2008, pp.43-51.
Gambar  9.  Grafik  perbandingan  nilai  ΔTB  dengan  durasi burst  duration pada pin BFLH