JITEL (Jurnal Ilmiah Telekomunikasi.
Elektronika, dan Listrik Tenag.
Vol.
No.
IRWNS 2025, pp.
DOI: https://doi.
org/10.
35313/jitel.
p-ISSN: 2774-7972 e-ISSN: 2775-6696 Rancang bangun sistem portabel pendeteksi aktivitas dan kelelahan otot berbasis sensor elektromiografi Muhammad Rizki1*.
Nurista Wahyu Kirana2.
Ervin Masita Dewi3
1,2,3
Jurusan Teknik Elektro.
Politeknik Negeri Bandung Jl.
Gegerkalong Hilir Ds.
Ciwaruga.
Kabupaten Bandung Barat.
Indonesia tele22@polban.
id, 2nurista.
wahyu@polban.
id, 3ervinmasita@polban.
ABSTRAK
Pemantauan kondisi otot konvensional seringkali terkendala oleh perangkat yang tidak tersedia luas, sulit dioperasikan, serta tidak ergonomis untuk pemantauan berkelanjutan.
Keterbatasan tersebut menyulitkan deteksi kelelahan otot secara langsung saat berolahraga dan meningkatkan risiko cedera.
Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan merealisasikan sebuah sistem pemantauan aktivitas dan kelelahan otot yang portabel, efisien dalam penggunaan daya, serta mudah dioperasikan.
Sistem ini dikembangkan dengan menggunakan sensor Elektromiografi (EMG) untuk mendeteksi sinyal otot.
Penyajian datanya disediakan melalui layar LCD TFT.
Analisis sinyal EMG dilakukan menggunakan metode penurunan amplitudo untuk mengidentifikasi terjadinya kelelahan otot pada otot lengan bawah .
Sistem mendeteksi kelelahan otot berdasarkan penurunan amplitudo sinyal EMG dan telah diuji dengan akurasi deteksi kelelahan sebesar 83,3%, serta tingkat kesesuaian yang tinggi dengan persepsi subjektif subjek terhadap kelelahan, yang membuktikan efektivitas sistem ini sebagai solusi dalam meminimalkan risiko cedera dan mendukung olahraga yang lebih aman.
Kata kunci: aktivitas otot, elektromiografi, kelelahan otot, portabel
ABSTRACT
Conventional muscle condition monitoring is often hampered by devices that are not widely available, difficult to operate, and not ergonomic for continuous monitoring.
These limitations make it difficult to detect muscle fatigue directly during exercise and increase the risk of injury.
This study aims to design and develop a portable, energy-efficient, and user-friendly system for monitoring muscle activity and fatigue.
The system was developed using Electromyography (EMG) sensors to detect muscle signals.
Data presentation is provided via a TFT LCD EMG signal analysis is performed using the amplitude reduction method to identify muscle fatigue in the forearm muscles.
The system detects muscle fatigue based on the decrease in EMG signal amplitude and has been tested with a fatigue detection accuracy of 83.
3%, as well as a high level of agreement with the subjects' subjective perception of fatigue, proving the effectiveness of this system as a solution to minimize the risk of injury and support safer sports.
Keywords: electromyography, muscle activity, muscle fatigue, portable PENDAHULUAN Olahraga merupakan aktivitas yang melibatkan unsur fisik untuk memperoleh kegembiraan serta memelihara dan memulihkan kesehatan fisik dan mental .
Aktivitas fisik dalam olahraga berperan penting dalam menjaga kesehatan tubuh, termasuk mencegah dan mengobati berbagai penyakit seperti kanker, mengurangi stres, dan mencegah gangguan kesehatan lainnya .
Aktivitas olahraga memerlukan kerja otot yang optimal karena otot berfungsi vital dalam pergerakan tubuh melalui proses kontraksi dan relaksasi.
Aktivitas fisik yang intens dan berulang dapat menyebabkan kelelahan otot, yaitu kondisi menurunnya kemampuan otot dalam menghasilkan gaya, sehingga menurunkan efisiensi kerja dan meningkatkan risiko cedera .
Pemantauan kondisi otot sangat diperlukan untuk mendeteksi kelelahan otot secara dini dan mencegah cedera, namun metode konvensional masih bergantung pada alat medis khusus yang mahal dan kurang praktis untuk digunakan secara terus-menerus .
Berbagai penelitian sebelumnya telah dilakukan dalam pengembangan sistem pemantauan kondisi otot menggunakan sinyal elektromiografi (EMG).
Studi-studi tersebut umumnya memanfaatkan perangkat EMG untuk mendeteksi aktivitas otot dan kelelahan otot, namun sebagian besar masih Naskah diterima tanggal 11 Juli 2025, dipresentasikan tanggal 23 Juli 2025 *E-mail korespondensi Muhammad Rizki: Rancang bangun sistem portable pendeteksi A Vol.
5 No.
2 IRWNS 2025
berbasis alat stasioner dan memerlukan proses analisis sinyal yang kompleks di laboratorium .
Oleh karena itu, dibutuhkan inovasi berupa sistem yang portabel, terjangkau, serta mampu melakukan pemantauan kondisi otot secara langsung.
Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan mengimplementasikan sistem pemantauan aktivitas dan kelelahan otot berbasis sensor elektromiografi guna mendeteksi risiko cedera saat olahraga.
Sistem ini dikembangkan agar dapat memberikan informasi mengenai kondisi otot pengguna, efisien dalam pemakaian daya, mempermudah pemantauan selama latihan, dan mengurangi risiko cedera.
Perbedaan utama dari penelitian ini dibanding penelitian sebelumnya terletak pada pengembangan sistem yang portabel, serta mendukung pemantauan berkelanjutan selama aktivitas fisik berlangsung.
Dengan demikian, sistem ini diharapkan dapat menjadi solusi praktis dalam bidang olahraga dan kesehatan untuk mendukung latihan yang lebih aman dan efisien.
METODE PENELITIAN
Pada penelitian ini, penulis merancang sistem pendeteksi aktivitas dan kelelahan otot menggunakan sensor EMG yang portabel serta dapat diakses melalui layar LCD.
1 Gambaran Umum Sistem Elektromiografi (EMG) adalah teknik untuk mengukur dan merekam aktivitas listrik otot guna mengevaluasi kesehatan otot dan neuron motorik yang mengendalikannya .
EMG berperan penting dalam diagnosis kondisi neuromuskular, penentuan tingkat kelelahan otot, serta analisis klinis dan Terdapat dua metode utama dalam EMG, yaitu surface EMG yang bersifat non-invasif dan banyak digunakan di bidang olahraga atau rehabilitasi, serta intramuscular EMG yang menggunakan elektroda jarum untuk memperoleh data lebih detail dan spesifik terutama untuk keperluan diagnosis klinis .
Analisis sinyal EMG dilakukan dengan memperhatikan parameter amplitudo yang mencerminkan kekuatan kontraksi, frekuensi yang menunjukkan kecepatan aktivitas listrik, dan waktu onset yang mengukur kecepatan respons otot, dengan karakteristik rentang frekuensi 20Ae500 Hz dan tegangan 0,4Ae5V .
EMG banyak diterapkan dalam diagnosis medis, pemantauan program rehabilitasi, penelitian biomekanika, serta optimalisasi teknik olahraga, meskipun memiliki keterbatasan seperti rentan terhadap gangguan sinyal dan kesulitan mendeteksi aktivitas otot dalam .
, .
Otot merupakan alat gerak aktif pada tubuh manusia yang memungkinkan terjadinya pergerakan melalui sifat kontraksibilitas, ekstensibilitas, dan elastisitas, yang membuat otot mampu berkontraksi, memanjang, dan kembali ke ukuran semula setelah relaksasi .
Kontraksi otot terjadi akibat gerakan mengerut dan mengendur pada otot sehingga memungkinkan tulang dan rangka tubuh bergerak.
Otot dan tulang bekerja secara berpasangan saat satu otot berkontraksi, otot pasangannya akan berelaksasi sehingga tulang tertarik ke arah berlawanan .
Aktivitas otot yang dilakukan secara terus-menerus atau beban kerja berat dapat menyebabkan kelelahan, yang ditandai dengan penurunan kapasitas kerja dan ketahanan tubuh.
Kondisi ini sering dialami oleh pekerja maupun atlet dengan aktivitas padat, terutama jika peningkatan intensitas dan volume latihan tidak diimbangi dengan waktu pemulihan yang cukup sehingga meningkatkan risiko cedera otot dan penurunan performa .
Kelelahan otot disebabkan oleh gangguan metabolisme energi dan akumulasi produk sampingan metabolik, seperti asam laktat, yang menghambat kontraksi otot.
Kelelahan ini umum terjadi pada olahraga yang menuntut daya tahan tinggi atau intensitas tinggi dalam waktu singkat, dan dapat diperparah oleh kenaikan beban latihan yang tidak terukur yang memengaruhi keseimbangan hormon dan sistem saraf.
Oleh karena itu, penting untuk memastikan adanya periode istirahat dan pemulihan yang cukup agar kebugaran fisik tetap terjaga .
Kelelahan sendiri mencakup penurunan kinerja fisik, rasa lelah, serta penurunan produktivitas dan motivasi.
Kondisi ini bersifat subjektif dan dapat muncul dalam berbagai bentuk, seperti kelelahan visual, fisik, saraf, atau otot.
Kelelahan otot ditandai dengan menurunnya kemampuan otot membangkitkan gaya akibat aktivitas berlebih, kurang istirahat, atau tidur yang tidak cukup.
Pemantauan menggunakan teknologi seperti EMG dapat membantu mendeteksi tanda awal kelelahan otot sehingga strategi pemulihan dapat disusun lebih efektif .
, .
2 Cara Kerja Sistem Sistem bekerja dengan menangkap sinyal aktivitas otot menggunakan sensor Elektromiografi (EMG).
Sinyal keluaran dari sensor diproses oleh mikrokontroler untuk memperoleh parameter aktivitas JITEL (Jurnal Ilmiah Telekomunikasi.
Elektronika, dan Listrik Tenag.
Vol.
5 No.
2 IRWNS 2025
Muhammad Rizki: Rancang bangun sistem portable pendeteksi A otot, meliputi kontraksi atau relaksasi, kekuatan otot, jumlah repetisi, serta tingkat kelelahan otot.
Tingkat kelelahan ditentukan berdasarkan analisis penurunan amplitudo sinyal EMG maksimum selama aktivitas berlangsung.
Prinsip dasar yang digunakan adalah bahwa semakin tinggi tingkat kelelahan otot, semakin menurun amplitudo sinyal EMG maksimum yang dihasilkan.
Informasi hasil deteksi ditampilkan secara real-time pada layar LCD untuk memudahkan pemantauan oleh pengguna.
Sistem ini dirancang menggunakan komponen berukuran kecil sehingga menghasilkan desain yang minimalis dan portabel, dengan tujuan meningkatkan kenyamanan pengguna saat digunakan dalam berbagai aktivitas.
Aktivitas otot yang dipantau dapat disesuaikan dengan jenis olahraga maupun kebutuhan pengguna.
Peletakan sensor EMG perlu disesuaikan dengan lokasi otot target yang akan Gambar 1 memperlihatkan ilustrasi penempatan sistem pada otot lengan bawah .
untuk mendeteksi aktivitas dan kelelahan otot pada saat melakukan latihan menggunakan handgrip.
Gambar 1.
Ilustrasi penggunaan sistem 3 Perancangan Sistem Gambar 2 memperlihatkan diagram blok sistem pendeteksi aktivitas otot berbasis sensor elektromiografi (EMG) yang dikembangkan pada penelitian ini.
Sistem memperoleh sumber daya utama dari baterai lithium-ion yang berfungsi untuk menyuplai daya ke seluruh rangkaian.
Tegangan keluaran baterai dimonitor melalui rangkaian pembagi tegangan yang terhubung ke mikrokontroler untuk mendeteksi sisa daya baterai.
Bat erai Lit hium Ion Rangkaian Pembagi Tegangan Push But t on Modul Mikrokont roler.
WiFi, dan Charger
Modul Sensor
Elekt romiograf i Modul
LCD TFT
Gambar 2.
Diagram blok pendeteksi aktivitas dan kelelahan otot dengan sensor EMG Modul sensor EMG akan menangkap sinyal dari aktivitas otot, kemudian mengirimkan sinyal tersebut ke mikrokontroler untuk diproses.
Modul mikrokontroler berperan sebagai pusat pengendali sistem sekaligus mendukung fungsi pengisian daya menggunakan USB type C.
Hasil pemrosesan data aktivitas otot ditampilkan pada modul LCD TFT, sehingga pengguna dapat memantau kondisi otot secara langsung.
JITEL (Jurnal Ilmiah Telekomunikasi.
Elektronika, dan Listrik Tenag.
Muhammad Rizki: Rancang bangun sistem portable pendeteksi A Vol.
5 No.
2 IRWNS 2025
4 Perancangan Elektronik Perancangan elektronik pada sistem ini adalah membuat rangkaian elektronik.
Gambar 3 memperlihatkan diagram rangkaian elektronik dari sistem pemantau aktivitas otot berbasis sensor Elektromiografi (EMG) yang dirancang pada penelitian ini.
Sistem ini terdiri atas beberapa modul utama, yaitu modul mikrokontroler, modul LCD, modul sensor EMG, push button, rangkaian pembagi tegangan, dan baterai lithium-ion sebagai sumber daya.
L M
GPIO1
GND
GPIO2
GPIO3
GPIO9
GPIO4
GPIO7
GPIO5
GPIO8
GPIO6
BAT BAT-
Modul Mikrokontroler A B D C G H
GND VCC SCL SCK
RES
BAT BAT-
Modul LCD
GND
VCC
COM
Modul Sensor EMG Baterai 1BT1 Button Gambar 3.
Diagram pengkabelan sistem elektronik 5 Perancangan Mekanik Desain mekanik dari sistem pendeteksi aktivitas otot berbasis sensor EMG dapat dilihat pada Gambar 4.
Casing perangkat dirancang dengan bentuk persegi yang minimalis, portabel dan ergonomis.
Desain ini dilengkapi dengan beberapa fitur, seperti lubang untuk pemasangan tombol, lubang untuk konektor daya, serta jendela pada bagian atas yang berfungsi sebagai tempat pemasangan modul LCD TFT.
Casing mekanik ini dirancang agar mampu melindungi komponen elektronik di dalamnya dari benturan ringan serta faktor lingkungan, seperti debu.
Desain sudut casing dibuat membulat untuk meningkatkan estetika serta mengurangi potensi cedera pengguna akibat tekstur casing yang sudut Selain itu, casing juga dilengkapi dengan lubang pengait untuk strap sehingga posisi perangkat tetap stabil saat digunakan dalam aktivitas olahraga.
Dimensi casing telah disesuaikan agar dapat menampung seluruh rangkaian elektronik termasuk baterai lithium-ion tanpa mengurangi aspek Gambar 4.
Perancangan desain mekanik 6 Perancangan Algoritma Gambar 5 memperlihatkan diagram alir algoritma kerja sistem pemantau aktivitas otot berbasis sensor EMG.
Algoritma dimulai dengan proses inisialisasi program yaitu pengaturan pin input dan output pada mikrokontroler.
Setelah inisialisasi, sistem memasuki tahap kalibrasi sensor EMG.
Pada tahap ini, pengguna diminta untuk melakukan kontraksi dan relaksasi otot selama 5 detik.
Data hasil JITEL (Jurnal Ilmiah Telekomunikasi.
Elektronika, dan Listrik Tenag.
Vol.
5 No.
2 IRWNS 2025
Muhammad Rizki: Rancang bangun sistem portable pendeteksi A kontraksi dan relaksasi ini digunakan sebagai referensi awal untuk mendeteksi aktivitas otot selanjutnya dan untuk menyesuaikan ambang batas pengolahan sinyal.
Selanjutnya, sistem melakukan proses pengolahan sinyal EMG yang diterima dari sensor.
Mikrokontroler memproses sinyal tersebut untuk memperoleh parameter aktivitas otot, seperti kekuatan kontraksi, jumlah repetisi, kondisi otot relaksasi/kontraksi, dan indikator kelelahan otot.
Setelah pengolahan sinyal, sistem membaca status push button untuk mendeteksi perintah dari pengguna, termasuk perintah untuk mematikan alat.
Kemudian, hasil pemrosesan sinyal ditampilkan pada layar LCD.
Proses ini berlangsung secara berulang hingga pengguna memberikan perintah untuk mematikan alat melalui push button.
Ketika alat dimatikan, algoritma berakhir dan sistem berhenti beroperasi.
Mulai Inisialisasi program, pin input , dan pin out put Kalibrasi Sensor EMG Proses Pengolahan Sinyal EMG Proses Baca Push But t on Proses Tampilan LCD User memat ikan Selesai Gambar 5.
Diagram alir keseluruhan sistem
HASIL DAN PEMBAHASAN
Implementasi sistem dilakukan sesuai dengan perancangan yang dijelaskan dibagian metode Adapun hasil implementasi dan uji coba dari sistem pemantauan aktivitas dan kelelahan otot berbasis sensor EMG terdapat pada Gambar 6 sebagai realisasi elektronik dan Gambar 7 realisasi JITEL (Jurnal Ilmiah Telekomunikasi.
Elektronika, dan Listrik Tenag.
Muhammad Rizki: Rancang bangun sistem portable pendeteksi A Gambar 6.
Realisasi rangkaian elektronik Vol.
5 No.
2 IRWNS 2025
Gambar 7.
Realisasi desain mekanik 1 Pengujian Modul Mikrokontroler Modul mikrokontroler diuji untuk memastikan bahwa seluruh fungsinya berjalan dengan baik dan setiap pin input beroperasi sesuai spesifikasi.
Pengujian dilakukan dengan memberikan perintah AuanalogReadAy pada pin-pin input yang telah ditentukan, kemudian hasil pembacaan dibandingkan dengan tegangan aktual yang diukur menggunakan voltmeter.
Tegangan input diberikan melalui potensiometer dengan sumber tegangan sebesar 3,3V, yang selanjutnya disesuaikan untuk menguji rentang pembacaan setiap pin.
Gambar rangkaian pengujian ada pada Gambar 8, pengujiannya pada Gambar 9, serta hasil pengujian disajikan pada Tabel 1.
GPIO1
GPIO2
GND
GPIO3
GPIO9
GPIO4
GPIO7
GPIO5
GPIO8
GPIO6
Modul Mikrokont roler Gambar 8.
Rangkaian pengujian modul mikrokontroler Gambar 9.
Pengujian modul mikrokontroler Tabel 1 Hasil pengujian pin input modul mikrokontroler No.
Pin
GPIO 1
GPIO 6
GPIO 1
GPIO 6
GPIO 1
GPIO 6
Output
Potensio
(%)
Tegangan (V) ADC Terbaca 2,04 2,05 Konversi Tegangan ycycyc y yc.
yc yeyayye 2,01 2,01 2 Pengujian Modul Sensor Elektromiografi Sensor elektromiografi (EMG) bekerja dengan mendeteksi potensial listrik yang dihasilkan oleh sel otot ketika mengalami kontraksi maupun relaksasi.
Aktivitas otot tersebut menghasilkan arus listrik dengan amplitudo yang proporsional terhadap tingkat aktivitas otot.
Besarnya amplitudo sinyal EMG dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain penempatan elektroda pada permukaan kulit dan jenis elektroda yang digunakan.
Gambar 10 memperlihatkan pengujian sensor elektromiografi, sedangkan Tabel 2 menyajikan hasil deteksi sinyal sensor saat otot dalam kondisi kontraksi dan relaksasi.
JITEL (Jurnal Ilmiah Telekomunikasi.
Elektronika, dan Listrik Tenag.
Muhammad Rizki: Rancang bangun sistem portable pendeteksi A Vol.
5 No.
2 IRWNS 2025
Gambar 10.
Pengujian sensor elektromiografi Tabel 2.
Hasil pengujian sensor elektromiografi Jenis Otot Forearm Keadaan Otot Kontraksi Relaksasi Selisih Amplitudo .
V) 3 Pengujian Modul LCD TFT Pengujian modul LCD dilakukan dengan mendesain menu serta mengintegrasikannya dengan variabel yang telah diproses oleh mikrokontroler.
Gambar 11 menunjukkan pengujian layar LCD TFT yang terdiri dari waktu, daya baterai, kekuatan, repetisi, kelelahan, dan kondisi otot.
Gambar 11.
Realisasi pengujian layar LCD 4 Pengujian Sistem Keseluruhan Untuk menguji kinerja alat yang telah dikembangkan, dilakukan pengujian langsung pada otot Setelah pemasangan, subjek diminta untuk menggerakkan handgrip selama beberapa kali sehingga menu pada alat bekerja dengan baik.
Hasil pengukuran ini kemudian dibandingkan dengan pernyataan subjek mengenai tingkat kelelahan yang mereka rasakan, untuk mengevaluasi kesesuaian antara data objektif dari alat dengan persepsi subjektif subjek.
Gambar 12 menunjukkan ilustrasi pengujian sistem saat digunakan oleh subjek serta Tabel 3 hasil pengujian keseluruhan.
JITEL (Jurnal Ilmiah Telekomunikasi.
Elektronika, dan Listrik Tenag.
Muhammad Rizki: Rancang bangun sistem portable pendeteksi A Vol.
5 No.
2 IRWNS 2025
Gambar 12.
Pengujian sistem saat latihan Beban Handgrip (K.
Tabel 3.
Hasil pengujian sistem kelelahan Tegangan Repetisi Kontraksi Hasil Sistem Hasil Sebenarnya .
V) Normal Normal Normal Normal Normal Lelah Lelah Lelah Lelah Lelah Lelah Lelah Hasil pengujian menunjukkan evaluasi sistem deteksi kelelahan otot berbasis sinyal EMG dengan beban handgrip 55 kg.
Sistem mendeteksi kelelahan berdasarkan penurunan amplitudo sinyal kontraksi otot selama aktivitas repetitif.
Deteksi kelelahan dihitung dari rata-rata sinyal sebanyak 3 repetisi terakhir, dengan rumus:
ycIycaycycaOeycycaycyca 3 ycyceycyyceycycnycycn ycIycnycuycycayco yaycaycoycnycaycycaycycn yayceycoycaycoycaEaycaycu = 100 ycu .
Oe ( .
Pengujian pada enam titik menunjukkan akurasi 83,3% .
dari 6 deteksi bena.
Sistem mendeteksi kondisi normal pada repetisi awal dan mendeteksi kelelahan pada sinyal rendah .
mV, 88mV, 54 mV).
Satu kesalahan terjadi pada repetisi keempat karena sistem memerlukan minimal tiga repetisi untuk kalkulasi, sehingga respons awal agak lambat.
Sistem secara umum berfungsi baik dengan komunikasi data real-time dan hasil klasifikasi yang cukup akurat.
Namun, terdapat sedikit delay pada fase awal akibat proses kalkulasi rata-rata dan pembaruan tampilan.
Kesimpulannya, sistem deteksi kelelahan EMG menunjukkan performa baik dengan akurasi 83,3%.
Ke depan, peningkatan algoritma diperlukan agar lebih sensitif pada fase transisi kelelahan serta perbaikan kalibrasi awal untuk mengurangi false negatif.
KESIMPULAN
Penelitian ini berhasil merancang dan merealisasikan sistem portabel pendeteksi aktivitas dan kelelahan otot berbasis sensor elektromiografi (EMG) yang mampu memantau kondisi otot dan memberikan informasi langsung kepada pengguna melalui layar LCD.
Sistem menunjukkan akurasi deteksi kelelahan sebesar 83,3%.
Hasil pengujian menunjukkan bahwa sistem efektif dalam mendeteksi penurunan amplitudo sinyal EMG sebagai indikator kelelahan otot, serta menunjukkan kesesuaian yang tinggi dengan persepsi subjektif subjek terhadap kelelahan.
Meskipun demikian, sistem ini dapat dikembangkan lebih lanjut dengan menambahkan fitur analisis berbasis kecerdasan buatan (AI) untuk klasifikasi tingkat kelelahan yang lebih presisi, memperluas cakupan deteksi pada kelompok otot lain, dan integrasi lebih mendalam dengan Internet of Things (IoT) agar mendukung pemantauan jarak jauh secara efisien.
JITEL (Jurnal Ilmiah Telekomunikasi.
Elektronika, dan Listrik Tenag.
Vol.
5 No.
2 IRWNS 2025
Muhammad Rizki: Rancang bangun sistem portable pendeteksi A UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan Terima Kasih kepada Politeknik Negeri Bandung, khususnya bidang akademik, atas Bantuan Dana Tugas Akhir 2023 yang telah diberikan.
REFERENSI