Perencanaan Dan Perhitungan Inverse Kinematics 3D Concrete Printer Dengan Robot Serial Manipulator Menggunakan Matlab

Nafisa, Ardian Zaky (2025) Perencanaan Dan Perhitungan Inverse Kinematics 3D Concrete Printer Dengan Robot Serial Manipulator Menggunakan Matlab. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 2038211065-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Perkembangan teknologi di dunia konstruksi modern memerlukan adanya inovasi dalam metode pembangunan yang lebih efisien dan presisi. Teknologi 3D concrete printing hadir sebagai solusi konstruksi kontemporer yang menjanjikan, dimana robot manipulator menjadi komponen kunci dalam implementasinya. Akan tetapi, keakuratan pergerakan robot dalam proses 3D concrete printer masih menjadi tantangan utama, terutama untuk struktur yang kompleks. Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan dan mengevaluasi inverse kinematics pada robot serial manipulator 6-DOF yang akan digunakan pada 3D concrete printing. Metodologi yang dilakukan meliputi penentuan parameter Denavit-Hartenberg (DH), analisis forward kinematics untuk mengetahui posisi dan orientasi dari end effector dan perhitungan inverse kinematics untuk mengetahui sudut pada joint. Simulasi dilakukan menggunakan MATLAB Simulink untuk memvalidasi model kinematik yang nantinya dapat memberikan hasil yang tepat untuk memastikan posisi dan orientasi end effector. Kemudian memberikan solusi inverse kinematics yang benar untuk mencapai posisi dari target yang ditentukan. Sistem ini memungkinkan robot serial manipulator bergerak dengan akurat dalam 3D concrete printing terutama untuk struktur yang kompleks. Pada penelitian terhadap metode inverse kinematics yang dikembangkan menunjukkan bahwa posisi end-effector yang diperoleh dari perhitungan mampu mendekati hasil simulasi MATLAB dengan tingkat akuras yang cukup tinggi. Pada sumbu X, deviasi maksimum yang tercatat adalah sekitar 0,33%; sedangkan pada sumbu Y, selisih posisinya mencapai 0,91%. Sementara itu, pada sumbu Z ditemukan selisih sebesar 3,91% yang kemungkinan besar dipengaruhi oleh tuning dari software MATLAB dan sensitivitas tinggi dari konfigurasi wrist joint (theta 4 hingga theta 6) terhadap orientasi vertikal. Secara keseluruhan, rata-rata kesalahan relatif pada ketiga sumbu masih di bawah 5% yang berarti menandakan bahwa pendekatan inverse kinematics yang digunakan dalam penelitian mampu menghasilkan solusi yang cukup presisi dan layak diterapkan pada sistem robotik 3D concrete printer, terutama untuk pencetakan struktur geometris kompleks dengan orientasi posisi yang berubah-ubah.
======================================================================================================================================
The advancement of technology in modern construction demands innovation in building methods that are both efficient and precise. 3D concrete printing emerges as a promising solution in contemporary construction, with the robotic manipulator serving as a key component in its implementation. However, ensuring accurate robotic movement during the 3D printing process remains a major challenge, particularly for complex structures. This study aims to develop and evaluate the inverse kinematics of a 6-DOF serial manipulator robot designed for 3D concrete printing applications. The methodology includes determining the Denavit-Hartenberg (DH) parameters, performing forward kinematics analysis to obtain the position and orientation of the end-effector, and solving the inverse kinematics to determine the required joint angles. Simulations were conducted using MATLAB Simulink to validate the kinematic model and ensure the accuracy of end-effector positioning and orientation. The system is expected to provide reliable inverse kinematics solutions to achieve the desired target position, thereby enabling the robot manipulator to move accurately—especially when printing geometrically complex structures. The results of this study indicate that the inverse kinematics method developed is capable of producing end-effector positions that closely match those generated by MATLAB simulations, with a high degree of accuracy. Along the X-axis, the maximum deviation recorded was approximately 0.33%, while along the Y-axis, the difference reached 0.91%. The Z-axis exhibited the largest deviation of about 3.91%, which is likely influenced by MATLAB’s software tuning and the high sensitivity of the wrist joint configuration (from joint 4 to joint 6) to vertical orientation. Overall, the average relative error across all three axes remained below 5%, indicating that the proposed inverse kinematics approach is sufficiently precise and feasible for implementation in robotic 3D concrete printing systems, particularly for printing complex geometrical structures with dynamic positional orientations.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	3D Concrete Printer, Parameter Denavit-Hartenberg, Robot Serial Manipulator, Kinematika Terbalik, MATLAB, Denavit-Hartenberg Parameter, Inverse Kinematics
Subjects:	T Technology > TH Building construction > TH1461 Concrete construction. T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ211 Robotics. T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ211.4 Robot motion
Divisions:	Faculty of Vocational > Mechanical Industrial Engineering (D4)
Depositing User:	Ardian Zaky Nafisa
Date Deposited:	05 Aug 2025 09:42
Last Modified:	05 Aug 2025 09:42
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/127405

Actions (login required)

View Item