PERANCANGAN DAN ANALISA TEGANGAN LENGAN CLIMBING ROBOT YANG TERINSPIRASI DARI ULAT DAUN JERUK (PAPILIO MEMNON CATERPILLAR) DENGAN MENGGUNAKAN ABAQUS 6.11-1

AGUNG PRAKOSO, R. Rachmat Sriwijaya, S.T., M.T., D.Eng.

2016 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Robot adalah alat mekanik yang dapat melakukan tugas fisik tertentu, baik yang menggunakan pengawasan dan kontrol manusia maupun dengan program yang telah dibuat terlebih dahulu atau biasa disebut dengan kecerdasan buatan. Salah satu jenis robot yang menarik untuk dikembangkan adalah jenis climbing robot karena pergerakkan secara vertikal merupakan salah satu hal yang menarik dan menantang untuk dapat dilakukan oleh robot. Dalam perancangan dan pengembangan climbing robot ditentukan oleh beberapa aspek seperti jenis pekerjaannya, cara pergerakannya, dan cara menempel pada permukaan bidang kerjanya. Climbing robot dapat digunakan untuk membantu pekerjaan manusia dalam kegiatan inspeksi, pembersihan, dan perawatan di lingkungan yang sulit dan berbahaya. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan desain climbing robot yang terinspirasi dari ulat. Untuk dapat melakukan pergerakan secara vertikal diperlukan observasi dan pengambilan data dari gerakan berjalan ulat. Simulasi ABAQUS 6.11-1 dilakukan untuk mendapatkan pola distribusi tegangan pada lengan-lengan ulat. Hasil dari observasi dan pengambilan data ulat digunakan sebagai landasan untuk mendesain climbing robot dengan menggunakan Solidwork 2012. Kemudian dilakukan simulasi pada desain climbing robot tersebut untuk mendapatkan pola distribusi tegangan pada setiap lengannya. Material climbing robot adalah alluminium 6061-T6 dengan pemberian beban sebesar 5 kg. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa ulat daun jeruk ini memerlukan tujuh kali gerakan dalam satu kali langkah. Mekanisme gerakan berjalannya seperti sebuah gelombang yang secara berurutan dimulai dari gerakan maju dari anal prolegs kemudian dilanjutkan pada pergerakan ventral prolegs dan diakhiri oleh pergerakan thoracic legs. Hasil simulasi menunjukkan bahwa tegangan dan gaya reaksi maksimum pada saat berjalan vertikal sama-sama terjadi pada gerakan kedua di lengan 4. Perubahan titik pusat gravitasi (CG) mempengaruhi perubahan nilai tegangan dan gaya reaksi lengan ulat pada setiap gerakannya. Climbing robot didesain untuk dapat melakukan gerakan maju, mundur dan berbelok. Pada gerakan berjalan maju secara vertikal didapatkan hasil simulasi berupa distribusi tegangan pada lengan LN3 yang berbeda-beda. Tegangan maksimum terjadi pada gerakan keenam di lengan LN3 belakang yaitu sebesar 3259 Mpa. Pada gerakan berbelok, climbing robot mengalami deformasi pada gerakan kelima yang terjadi pada komponen tengah 5, komponen lengan LN3 Tengah-A dan LN3 Tengah-B. Perbaikan dilakukan dengan menambah ketebalan dari 3 mm menjadi 5 mm pada komponen tersebut dan hasilnya climbing robot tersebut mampu menahan beban sebesar 5 kg dan tidak terjadi deformasi.

Robots are mechanical devices that can perform certain physical tasks using either supervisions and controls of human or programs made in advance, namely artificial intelligence. One of the most interesting typical robot to be developed is the climbing robot. This is because climbing vertically poses is one of more interesting and challenging tasks for robot to be performed. The design and development of climbing robot are determined by several aspects such as the type of work, the movement, and the gripper system to the surface. Climbing robot can be used to help the human work such as inspection, cleaning and maintenance in difficult and dangerous environments. The goal of this research is to get a climbing robot design which inspired by caterpillar. Observation and data are required to be collected, especially on the movement of caterpillar dealing with the vertical performances. Simulations are carried out using ABAQUS 6.11-1 to get the stress distributions of the caterpillar legs. The observation results and data collection were then used as the basis in designing climbing robot using Solidworks 2012. Furthermore, simulations on the design of the climbing robot are conducted to get the legs stress distributions. The climbing robot material is aluminium 6061-T6, whereas 5 kilograms of loads was assessed. The results show that the caterpillar requires seven times of movement in one step. The mechanism of movements are like a wave started from the forward movement of the anal prolegs then continued on the movement of ventral prolegs and ended by the movement of thoracic legs. The simulation results show that the maximum stress and reaction force are in the second movement in leg 4 of the caterpillar. The center of gravity change influences the stress and reaction force of the caterpillar legs. Climbing robot is designed to be able to move forward, backward and turn. The simulation results in the vertically forward motion obtain different stress distribution in the legs LN3. Meanwhile, 3259 Mpa of maximum stress occurred in leg LN3 is in the sixth movement in component LN3 belakang. Furthermore, at the turn movement, climbing robot deforms at the fifth movement that occurs in the component tengah 5, component LN3 Tengah-A and LN3 Tengah-B respectively. Therefore, it is a necessary to conduct reparation by increasing the thickness from 3 mm to 5 mm of the component. The results show that the climbing robot is able to hold 5 kg of load with no deformation.

Kata Kunci : ulat daun jeruk, papilio memnon, robot, climbing robot