Optimasi Velg Loopwheel untuk Kursi Roda Menggunakan Metode BPNN-GA

Rahman, Dhafin Auliaur (2024) Optimasi Velg Loopwheel untuk Kursi Roda Menggunakan Metode BPNN-GA. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5007201083-Undergraduate_Thesis.pdf Restricted to Repository staff only Download (6MB) | Request a copy

Abstract

Kursi roda merupakan alat bantu mobilitas bagi individu yang sedang dalam tahap rahabilitasi maupun lansia yang mengalami penurunan kesehatan sehingga menyebabkan kesulitan untuk bergerak. Penggunaan kursi roda pada jalan yang tidak rata pasti akan membuat pengalaman berkendara yang tidak nyaman dan membahayakan bagi kesehatan. Apalagi kursi roda konvesional saat ini kebanyakan tidak memiliki suspensi pada komponennya. Oleh karena itu, perlunya pengimplementasian loopwheel sebuah velg yang terintegrasi dengan suspensi pada kursi roda konvensional. Loopwheel berbentuk pegas melingkat yang bisa melentur menyesuaikan kondisi lingkungan sehingga dapat memberikan suspensi tangensial untuk meredam guncangan dari segala arah. Oleh sebab itu, loopwheel dapat memberikan untuk meningkatkan kenyamanan berkendara bagi pengguna kursi roda itu sendiri. Penelitian ini akan berfokus pada mencari nilai deformasi maksimum berdasarkan parameter yang sudah ditentukan, tegangan minimum berdasarkan input variasi ketebalan loopspring yaitu 3 mm, 3.5 mm, 4 mm, 4.5 mm, 5 mm, dan 5.5 mm serta variasi lebar loopspring yaitu 15 mm, 16 mm, 17 mm, dan 18 mm. Nantinya akan dilakukan pemodelan 3D untuk loopwheel yang meliputi hub, rim, loop spring, ban, dan jalan lalu akan dianalisis menggunakan analisa elemen hingga pada software ANSYS Workbench 19.2. Hasil simulasi kemudian akan dioptimasi menggunakan software MATLAB R2023a dengan metode BPNN untuk mencari nilai net terbaik yang akan diolah selanjutnya menggunakan metode Genetic Algorithm (GA) untuk mendapat desain variasi ketebalan dan jenis material yang optimum. Hasil dari penelitian ini diperoleh bahwa semakin besar lebar dan atau tebal maka luas penampang loop spring pada loopwheel akan semakin besar juga sehingga nilai deformasi dan stress yang terjadi juga akan semakin kecil, hal yang sama berlaku pula untuk sebaliknya. Pengimplementasian loopwheel pada kursi roda menyebabkan sistem mengalami frekuensi natural pada rentang 3.3433 – 10.6548 Hz dengan nilai yang berbanding lurus dengan deformasi dan nilai ini sudah dapat mengakomodir kebutuhan pengguna kursi roda secara umum. Pada penelitian ini 28 data nilai deformasi dan stress yang akan di optimasi dengan metode BPNN-GA. Proses BPNN memiliki net terbaik untuk deformasi dengan jumlah hidden layer 3, jumlah neuron per layer 4, dan menggunakan activation function logsig dengan mean square error (MSE) sebesar 7.63 × 10-17 Sedangkan untuk net terbaik stress yaitu dengan jumlah hidden layer 2, jumlah neuron per layer 5, dan menggunakan activation function satlin dengan MSE sebesar 1.75 × 10-19 Proses optimasi dilanjutkan dengan Genetic Algorithm (GA) yang mendapatkan parameter terbaik input lebar 17.5 mm dan tebal 4.75 mm yang menjadi parameter terbaik untuk loop spring. Parameter ini menghasilkan output deformasi 2.11421 mm dan stress 223.11 MPa dan memiliki error dibawah 10% jika dibandingkan dengan simulasi ulang dan perhitungan manual, sehingga metode peramalan BPNN-GA dapat dikatakan sangat baik.
======================================================================================================
A wheelchair is a mobility aid for individuals who are in the rehabilitation stage or elderly people whose health is declining, making it difficult to move. Using a wheelchair on uneven roads will definitely make the driving experience uncomfortable and dangerous to health. Moreover, most conventional wheelchairs currently do not have suspension components. Therefore, it is necessary to implement a loopwheel, a wheel rim that is integrated with the suspension on a conventional wheelchair. The loopwheel is in the form of a coiled spring that can flex according to environmental conditions so that it can provide tangential suspension to absorb shocks from all directions. Therefore, loopwheel can provide increased driving comfort for wheelchair users themselves. This research will focus on finding the maximum deflection value based on predetermined parameters, minimum stress based on input variations in loopspring thickness, namely 3 mm, 3.5 mm, 4 mm, 4.5 mm, 5 mm, and 5.5 mm and variations in loopspring width, namely 15 mm, 16 mm, 17 mm, and 18 mm. Later, 3D modeling will be carried out for the loopwheel which includes the hub, rim, loop spring, tire and road and then it will be analyzed using finite element analysis in ANSYS Workbench 19.2 software. The simulation results will then be optimized using MATLAB R2023a software with the BPNN method to find the best net value which will then be processed using the Genetic Algorithm (GA) method to obtain an optimum thickness and material type variation design. The results of this research show that the greater the width and/or thickness, the greater the cross-sectional area of ​​the loop spring on the loopwheel, so that the cooling and stress values ​​that occur will also be smaller. The same thing applies vice versa. Implementing the loopwheel on the wheelchair system results in a natural frequency in the range 3.3433 – 10.6548 Hz with a value that is directly proportional to the cooling and this value can accommodate the needs of wheelchair users in general. In this study, 28 freezing and stress value data will be optimized using the BPNN-GA method. The BPNN process has the best net for clicking with a number of hidden layers of 3, the number of neurons per layer is 4, and uses the logsig activation function with a mean square error (MSE) of 7.63×10-17. Meanwhile for the best stress net, namely with a number of hidden layers of 2, the number neurons per layer 5, and using the satlin activation function with an MSE of 1.75×10-19. The optimization process was continued with the Genetic Algorithm (GA) which obtained the best input parameters of 17.5 mm width and 4.75 mm thickness which were the best parameters for the loop spring. This parameter produces an output as high as 2.114 mm and a stress of 223.11 MPa and has an error below 10% when compared with repeated simulations and manual calculations, so the BPNN-GA forecasting method can be said to be very good.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Loopwheel, Suspensi, Getaran, Deformasi, Tegangan Loopwheel, Suspention, Vibration, Deflection, Load
Subjects:	T Technology > T Technology (General) > T57.62 Simulation T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA347 Finite Element Method T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA460 Metals--Fatigue. T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA645 Structural analysis (Engineering)
Divisions:	Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Dhafin Auliaur Rahman
Date Deposited:	08 Aug 2024 15:00
Last Modified:	08 Aug 2024 15:00
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/114037

Actions (login required)

View Item