Desain dan Analisa Kekuatan Exoskeleton Ekstrimitas Bawah

Sebastian, Joshua Martinus (2024) Desain dan Analisa Kekuatan Exoskeleton Ekstrimitas Bawah. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5007201165-Undergraduate_Thesis.pdf Restricted to Repository staff only Download (2MB) | Request a copy

Abstract

Exoskeleton merupakan teknologi baru yang mulai dikembangkan pada abad ini. Exoskeleton memiliki beragam manfaat bagi penggunanya, seperti rahabilitasi dan juga membantu manusia dalam mengangkat beban yang berat dan sulit diangkat dengan hanya mengandalkan otot. Pada penelitian ini, exoskeleton akan dirancang dengan tujuan membantu penggunanya dalam mengangkat suatu beban. Pertimbangan desain utama mencakup material ringan dengan kemudahan penggunaan, komponen mekanis yang kuat untuk daya tahan dan sistem transmisi yang sederhana dengan motor penggerak yang mudah didapat dipasaran. Penelitian ini juga memiliki tujuan yaitu untuk mengetahui kekuatan material dari exoskeleton ekstrimitas bawah yang telah didesain. Pada penelitian ini, mekanisme kontrol tidak dibahas. Penelitian ini dilakukan dengan menganalis kinematika dan dinamika dari exoskeleton terlebih dahulu. Persamaan torsi kemudian dapat ditentukan dengan menggunakan mekanika Lagrangian. Setelah itu, exoskeleton ekstrimitas bawah dapat didesain sesuai dengan batasan desain yang telah ditentukan. Batasan tersebut berupa diameter gearbox dibuat bernilai 150 mm yang dimana nilainya 2 kali lebih kecil dari diameter gearbox yang sebelumnya dibuat. Dari hasil analisa kinematika dan dinamika diperoleh besar torsi maksimum yang diperlukan sebesar 111 Nm pada sendi pergelangan kaki, 251 Nm pada sendi paha dan 11.7 Nm pada sendi pinggul. Simulasi kekuatan material kemudian dapat dilakukan dengan menggunakan software 3D. Sistem transmisi digunakan dengan menggunakan dua jenis transmisi yaitu spur gear dan planetary gear dengan rasio transmisi 4 : 3 untuk spur gear dan 29 : 4 untuk planetary gear atau total 9.6425 : 1 rasio transmisi. Material untuk roda gigi menggunakan material yang telah dibuat oleh manufaktor yaitu 1045 plain carbon steel. Dari analisa kekuatan material, material roda gigi tersebut masih aman digunakan dengan faktor keselamatan yang paling kecil bernilai 1,3. Sedangkan untuk material linkage diperoleh material aluminium 6061 yang dipakai untuk linkage paha dan aluminium 1060 yang dipakai untuk linkage betis, pinggul, dan kaki. Setelah mengurangi berat dan mengganti desain dari sistem transmisi, massa diperoleh masing – masing linkage betis, paha, pinggul, dan kaki dari desain yang baru sebesar 0.858 kg, 3.818 kg, 55.045 kg, dan 1.587 kg.
========================================================================================================================
Exoskeleton is a new technology that has begun to be developed in this century. Exoskeletons have various benefits for their users, such as rehabilitation, and they also help humans lift heavy and difficult loads by relying only on muscles. In this study, the exoskeleton will be designed to help its users lift a load. The primary design considerations include lightweight materials with ease of use, solid mechanical components for durability, and a simple transmission system with a drive motor readily available on the market. This study also aims to determine the material strength of the designed lower extremity exoskeleton. In this study, the control mechanism needs to be discussed. This study was conducted by first analyzing the kinematics and dynamics of the exoskeleton. The torque equation can then be determined using Lagrangian mechanics. After that, the lower extremity exoskeleton can be designed according to the predetermined design limitations. The limitation is in the form of a gearbox diameter made with a value of 150 mm, which is two times smaller than the diameter of the previously made gearbox. From the kinematics and dynamics analysis results, the maximum torque required is 111 Nm at the ankle joint, 251 Nm at the thigh jointand 11.7 Nm at the hip joint. Material strength simulation can then be done using 3D software. The transmission system uses two types of transmissions, namely spur gear and planetary gear, with a transmission ratio of 4: 3 for spur gear and 29: 4 for planetary gear, or a total transmission ratio of 9.6425: 1. The material for the gears uses material that has been made by the manufacturer, namely 1045 plain carbon steel. From the material strength analysis, the gear material is still safe to use, with a minor safety factor of 1.3. For the linkage material, the aluminium 6061 material is used for the thigh linkage and aluminium 1060 is used for the calf, hip, and leg linkage. After reducing the weight and changing the design of the transmission system, the masses obtained for each calf, thigh, hip, and leg linkage of the new design were 0.858 kg, 3.818 kg, 55.045 kg, and 1.587 kg.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Exoskeleton, Deflection, Solidworks Exoskeleton, Defleksi, Solidworks
Subjects:	T Technology > T Technology (General) > T59.7 Human-machine systems.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Joshua Martinus Sebastian
Date Deposited:	12 Aug 2024 07:46
Last Modified:	12 Aug 2024 07:46
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/114881

Actions (login required)

View Item