Desain dan Analisa Kinematika Paralel Robot 4-CRU Sebagai Mekanisme Alat 3D-Printing Bangunan

Putrayudanto, Pradiktio (2018) Desain dan Analisa Kinematika Paralel Robot 4-CRU Sebagai Mekanisme Alat 3D-Printing Bangunan. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[img]
Preview
Text
02111645000040-Undergraduate_Theses.pdf - Accepted Version

Download (2MB) | Preview

Abstract

Teknologi 3D-printing merupakan proses pembuatan suatu objek dengan cara mendepositkan material secara berlapis sesuai dengan digital model yang dibentuk. Teknologi 3D-printing pertama kali dikembangkan di Jepang pada tahun 1984 dan menjadi titik awal dari proses additive manufacturing. Teknologi 3D-printing bangunan banyak memberikan manfaat dan kelebihan dibandingkan proses pembangunan konvensional, diantaranya adalah: dapat menghemat waktu pembangunan, mengurangi limbah pembangunan, efisiensi bahan baku pembangunan, dapat membentuk geometri yang rumit dan dapat menghemat biaya proses pembangunan. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk menganalisa suatu mekanisme robot yang dapat diaplikasikan pada teknologi 3D-printing bangunan. Proses penelitian diawali dengan membuat kriteria desain yang dibutuhkan berdasarkan data mekanisme robot yang telah dikembangkan terdahulu. Data tersebut digunakan untuk menentukan derajat kebebasan yang dibutuhkan, jenis gerakan moving platform dan jenis joint yang digunakan. Setelah model 4-CRU (cylindrical, revolute dan universal joint) dibuat, proses penelitian selanjutnya adalah analisa geometri. Analisa geometri merupakan proses identifikasi posisi dari setiap titik yang direpresentasikan oleh joint. Pada proses ini juga ditentukan titik pusat dari fixed frame dan moving frame. Hasil dari analisa geometri adalah vektor posisi dari titik-titik yang akan dianalisa, parameter desain, dan variabel desain. Proses penelitian selanjutnya adalah analisa kinematika. Analisa kinematika terdiri dari penurunan constrain equations, dekomposisi primer, menentukan mode operasi dan interpretasi jenis gerakan, analisa mode transisi dan singularitas. Constraint equations digunakan untuk membatasi gerakan platform terhadap link yang menghubungkan moving frame dan fixed frame. Hasil constraint equations kemudian didekomposisi primer hingga mendapatkan parameter gerakan. Mode operasi didapatkan dengan cara substitusi parameter gerakan ke dalam matriks transformasi. Matriks tersebut kemudian dinterpretasi hingga mendapatkan jenis gerakan. Analisa mode transisi dilakukan untuk mengetahui konfigurasi perpindahan antar mode operasi. Analisa singularitas dilakukan untuk mengetahui terjadinya kondisi singularitas pada mekanisme paralel robot 4-CRU. Mekanisme robot paralel 4-CRU menghasilkan tiga mode operasi, diantaranya: Schönflies mode (S_1), reversed Schönflies mode (S_2), dan additional mode (AM). Tiap mode operasi tambahan mempunyai jenis gerakan yang berbeda. Hal ini mengindikasikan bahwa ada kondisi spesifik antara hubungan parameter desain terhadap mode operasi tambahan yang dapat dihasilkan. Kondisi hubungan parameter desain 1 menghasilkan mode operasi tambahan 2 (〖AM〗_2) dengan 1-DOF rotasi pada sumbu-x dan 2-DOF translasi pada bidang-yz. Kondisi hubungan parameter desain 2 menghasilkan mode operasi tambahan 3 (〖AM〗_3) dengan 1-DOF rotasi pada sumbu-y dan 2-DOF translasi pada bidang-xz. Kondisi hubungan parameter desain 3 menghasilkan mode operasi tambahan 3 (〖AM〗_3) dengan 2-DOF rotasi dan 2-DOF translasi pada bidang-yz dengan gerakan sepanjang axis-y bergantung dengan axis-x. Konfigurasi singularitasi transisi juga sudah didapatkan untuk tiap perubahan mode operasi. ===================================================================================================== 3D-printing technology is the process of making an object by depositing the material in layers in accordance with the digital model formed. The development of 3D-printing technology is currently also developed in the construction building sector. This can be seen from the increasing number of buildings that was created by the 3D-Printing Building Technology, one of them is a 400 ft2 house that was created in 24 hours by the Russian Robot Company, Apis Cor. A 3D-Printing Building Technology gives many benefit over conventional development process, among others are: lower costs than traditional construction methods, environmental friendly construction process, time savings and reduced number of injuries. The research process begins by making the criteria of design requirement based on robot mechanism data that has been developed before. Those data is used to determine the degree of freedom, type of platform movement and type of joint that will be used. As that, next step of research is geometrical analysis. Geometrical analysis is an identification process of a position for each point represented by the joint. Determining the origin of moving frame and fixed frame is also done in this process. The outcome of geometrical analysis are design parameter, design variable and vector of position for every point which will be identified soon. After we have done with geometrical analysis, our next step is kinematic analysis. Kinematic analysis consists of generating constraint equations, generating motion parameter by primary decomposition, determining modes of operation and interpreting type of movement, analysing transition mode and singularity condition. Constraint equations is used to limit the movement of platform to the which connects moving frame and fixed frame. Those constraint equations then decomposing into primary factor that we call motion parameter. Modes of operation is obtained by substituting the motion parameter into transformation matrix. Type of movement is obtained by interpreting those transformation matrix. Transition mode analysis is performed to determine the configuration of changing between modes of operation. Singularity analysis is performed to determine the occurence of singularity condition in parallel manipulator (PM) 4-CRU. According to this paper we got some conclusion points. The 4-CRU parallel manipulator has three operation modes. It consists of Schönflies mode (S_1), reversed Schönflies mode (S_2), and additional mode (AM). The type of movement for each operation modes performed by4-CRU PM was identified. The first design parameter condition generates additional mode 2 (AM_2) with 1-DOF rotation about x-axis and 2-DOF translation on yz-plane. The second design parameter condition produces Additional Mode 3 (AM_3) with 1-DOF rotation about y-axis and 2-DOF translation on xz-plane. The third design parameter condition generates Additional Mode 4 (AM_4) which consists of 2-DOF rotation and 2-DOF translation on yz-plane with translation movement along y-axis depends on x-axis. Singularity transition configurations also has been identified between two operation modes.

Item Type: Thesis (Undergraduate)
Additional Information: RSM 621.811 Put d-1 3100018076825
Uncontrolled Keywords: 3D-Printing, 4-CRU, Schönflies, workspace, constraint, equation, mode, operasi, gerakan, singularitas
Subjects: T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ211 Robotics.
T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ230 Machine design
Divisions: Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User: Putrayudanto Pradiktio
Date Deposited: 14 Dec 2020 22:25
Last Modified: 14 Dec 2020 22:25
URI: https://repository.its.ac.id/id/eprint/55609

Actions (login required)

View Item View Item