Analisa Dinamis Robot Paralel 4-CRU Sebagai 3D Printer Bangunan pada Mode Operasi 3 Derajat Kebebasan

Beberapa dekade terakhir, teknologi 3D printer telah ditemukan dan tim riset teknik telah melakukan eksperimen-eksperimen sehingga teknologi 3D printer dapat dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan industri konstruksi. Riset 3D printer oleh Cesaretti et. al. membuktikan bahwa 3D printer dapat menghasilkan bentuk-bentuk yang rumit, namun mekanisme yang digunakan membuat printability dari 3D printer kurang baik karena tidak adanya orientasi. Robot paralel 4 kaki dikembangkan dengan mempertimbangkan workspace yang lebih luas serta kemudahan proses desain dan kontrol dibandingkan dengan robot paralel 6-DoF; dengan kekakuan, momen inersia, dan kapasitas payload yang relatif sama.Riset awal mengenai mekanisme 3D printer baru telah dilakukan oleh Putrayudanto et al. yang membahas mengenai analisa kinematika. Riset ini selanjutnya dikembangkan oleh Istito et al. dengan menganalisa perilaku dinamis pada mekanisme robot paralel 4-CRU. Dari riset ini diketahui perilaku dinamis mekanisme pada 4 geometri dan dihasilkan data berupa gaya aktuasi dan daya motor yang diperlukan untuk melakukan mengerakan dengan lintasan yang telah disediakan. Pada riset yang dilakukan Istito et al. perilaku dinamis pada mekanisme robot hanya dianalisa pada mode operasi Schoenflies sehingga belum bisa menjelaskan apa yang terjadi pada mekanisme ketika beroperasi pada mode operasi tambahan. Oleh karena itu, tugas akhir ini bertujuan menyempurnakan desain robot paralel 4-CRU dengan melakukan analisa dinamis pada mekanisme ketika beroperasi pada mode operasi tambahan. Proses diawali dengan melakukan analisa posisi untuk memperoleh matriks rotasi dari moving frame pada setiap lengan ke fixed frame. Matriks rotasi tersebut digunakan untuk mengubah orientasi gaya yang bekerja pada lengan. Setelah itu, dilakukan analisa kecepatan dan percepatan sesaat (Instantaneous velocity and acceleration) sehingga diperoleh kecepatan dan percepatan sesaat dari moving platform. Data tersebut digunakan untuk mendapatkan kecepatan dan percepatan dari moving platform dan setiap lengan. Setelah kecepatan dan percepatan dari moving platform dan setiap lengan telah diperoleh, maka dilakukan analisa dinamis pada lengan dan moving platform. Persamaan yang diperoleh dari analisa dinamis pada moving platform dan lengan digunakan untuk menentukan gaya aktuasi, gaya reaksi, gaya constraint, momen constraint, dan momen reaksi yang bekerja pada robot paralel tersebut. Persamaan kesetimbangan dinamis diturunkan berdasarkan metode Newton-Euler pada masing-masing kondisi geometri yang memiliki 2 gerakan translasi dan 1 gerakan rotasi. Gaya aktuasi dan daya dari keempat geometri telah diperoleh dengan memberikan lintasan sesuai dengan masing-masing parameter gerak mode operasi. Keempat geometri memiliki daerah singularity yang berbeda dan apabila moving platform mendekati atau berada pada daerah singularity, maka gaya aktuasi dan daya yang dibutuhkan motor menjadi sangat besar secara tiba-tiba sehingga moving platform dapat mengalami shaky motion. Kata kunci: 3D-printer bangunan, mode operasi, orientasi, instantaneous kinematic