RANCANG BANGUN MEKANISME PENGHASIL GERAK AYUN PENDULUM SINGLE DOF
LATAR BELAKANG Penyebab gerakan adalah gaya. Gaya merupakan pembangkit gerakan. Objek bergerak karena adanya gaya yang bekerja padanya. Gaya yang bekerja dipengaruhi oleh inersia suatu objek atau tahanan yang ditimbulkan. Pada gerakan manusia sangat besar kemungkinan terjadi perubahan gaya-gaya pada bagian tubuhnya. Karena setiap pergerakan yang timbul memungkinkan terjadinya perubahan sudut . Contohnya Biomekanikal yang terjadi pada gerakan lengan atas manusia pada saat berjalan memiliki gerakan sudut ayun yang bervariatif.
Biomekanikal gerakan lengan atas ini dapat digunakan sebagai simulator yang menyerupai gerakan pendulum single DOF (degree of freedom) dengan penggerak menggunakan mekanisme slider-crank
RUMUSAN MASALAH Pemilihan mekanisme ayunan pendulum membentuk suatu sudut tertentu dalam single-DOF Membuat prototipe rancangan mekanisme penghasil gerak Analisa gaya-gaya yang bekerja pada mekanisme penghubung gerak ayun pendulum
Variasi sudut ayunan pendulum (200,300,450)
BATASAN MASALAH Penggerak alat ini menggunakan motor DC Mekanisme yang digunakan adalah mekanisme engkol peluncur (Slider-Crank Mechanism). Sudut bentukan lengan pendulum mengaplikasi dari gerak ayun lengan atas manusia saat berjalan. Kemampuan sudut yang dibentuk pendulum yakni 20°, 30°, dan 45°.
TUJUAN Mendesain sistem penghasil gerak ayunan pendulum multi frekuensi
Membuat prototipe pengganti gerak lengan sebagai simulator alat bantu pengujian alat pemanen energi Mampu mengaplikasikan dan mengembangkan mekanisme gerak ayunan pendulum sebagai aplikasi gerak lengan manusia
Manfaat Mengetahui pola gerak ayunan pendulum single DOF
Mampu menganalisa gerakan ayun pendulum 1-DOF dimana gerak ayunannya mengikuti mekanisme penghubung penggeraknya (Slider-Crank Mechanism).
Sebagai acuan analisa variasi sudut bentukan lengan manusia ketika berjalan.
Mekanisme Engkol Peluncur (Slider-Crank Mechanism) Salah satu mekanisme yang paling berguna dan paling umum dipergunakan adalah sistem rangkaian batang penghubung empat batang. Yang terdiri dari bodi diam 1 sebagai titik pusat, bodi 2 merupakan engkol, bodi 3 sebagai batang penghubung, dan batang 4 merupakan slider yang mempunyai gerak lurus.
Karakteristik Biomekanikal Gerak Berjalan Gerak berjalan pada manusia dapat didefinisikan melalui siklus gaya berjalan yang sering disebut dengan istilah gait cycle. Siklus gaya berjalan ini terdiri dari fase stance dan fase swing, dimana selama fase stance kaki menapak pada permukaan pijakan, sedangkan fase swing kaki melakukan gerak mengayun dan tidak sedang menapak pada permukaan pijakan, untuk fase stance dikategorikan lagi menjadi 3 macam yaitu pada saat kedua kaki sedang menapak tahap pertama, hanya satu kaki yang menapak, dan pada saat kedua kaki sedang menapak pada tahap kedua
Pergerakan dari tiap fase pada siklus gaya lengan
Flexion mendefinisikan gerak dimana dua bagian tubuh yang terhubung saling mendekat Extension mendefinisikan gerak dimana dua bagian tubuh yang terhubung tersebut saling menjauh atau melurus.
Karakteristik Getaran • Getaran adalah gerakan bolak-balik suatu benda dari posisi awalnya • Frekuensi Getaran • Displacement Getaran • Kecepatan dan Percepatan Getaran (velocity & acceleration)
Gerak Pendulum
Sebuah pendulum sederhana yang terdiri dari partikel massa m yang bergantungan dengan panjang L. Perputaran sudut pendulum dinotasikan dalam θ(t) sebagai fungsi waktu. Tegangan batang diekspresikan sebagai notasi T.
Derajat Kebebasan (Degree Of Freedom)
Derajat kebebasan adalah jumlah koordinat bebas (independent coordinates) yang dibutuhkan untuk menggambarkan posisi dari sistem secara lengkap terhadap suatu referensi yang dianggap diam Secara garis besar derajat kebebasan dapat dibagi menjadi dua yaitu, satu derajat kebebasan (single degree of freedom) untuk sistem yang gerakannya dapat digambarkan dengan satu koordinat dan multi derajat kebebasan (multi degree of freedom) untuk sistem yang gerakannya digambarkan oleh lebih dari satu koordinat.
Motor DC dan Power Supply
Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada medan magnet, maka akan timbul tegangan (GGL) yang berubah-ubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik. Motor DC sebagai alat penggerak piringan atau engkol sedangkan power supply berfungsi untuk memberikan daya ke motor DC supaya dapat berputar.
METODOLOGI
ALUR PENELITIAN
METODOLOGI
TAHAP PERMODELAN SISTEM
METODOLOGI Bulan No
Kegiatan
Oktober 1
1
Kajian Pustaka
2
Persiapan & Pembuatan Alat
3
Pengujian Alat & Pengambilan Data
4
Analisa Data
5
Penulisan Laporan Tugas Akhir
6
Ujian Tugas Akhir
2
3
November 4
1
2
3
Desember 4
1
2
3
Januari 4
1
2
3
Februari 4
1
2
3
Maret 4
1
2
3
4
Variasi Sudut Lubang Piringan
Dimensi Piringan Batang Penghubung
Mekanisme Lengan
Perhitungan Titik Berat Lengan
Gaya-gaya Reaksi Mekanisme
Rincian Biaya
Kesimpulan • Rancang bangun ini diaplikasikan pada gerak ayunan lengan manusia pada saat berjalan. • Variasi sudut bentukan pada prototype diaplikasikan saat gerak ayun lengan membentuk sudut bentukan (20o,30o dan 45o) • Prototipe dibuat sedemikian rupa menyerupai lengan manusia dengan memperhitungan panjang lengan manusia yang disesuaikan panjangnya yaitu sebesar 250 mm dan 300 mm. • Mekanisme gerak pendulum satu DOF ini memanfaatkan mekanisme slider crank dengan pemakaian motor DC serta power supply sebagai penggerak mekanisme.
Saran 1. Sudut bentukan lengan manusia ketika berjalan dari rancang bangun ini merupakan sebagian kecil sudut bentukan yang bisa terbentuk pada mekanisme gerak lengan manusia. 2.Panjang batang pendulum diasumsikan sebagai lengan manusia walaupun berat dari lengan manusia belum bisa tercapai sebagai salah satu inputan. 3. Untuk kedepannya Prototipe ini dapat dikembangkan dengan lebih banyak variasi sudut bentukan lengan dengan berat lengan secara nyata sebagai inputan yang sebenarnya.
D. Dimargonas, Andrew, “Vibration for Engineers”, Prentice Hall PTR, New jersey, 2002. Hibbeler, R.C.,”Mekanika Teknik Dinamika,” PT. Prenhallindo, Jakarta, 1998. McAtamney, Lynn and Corlett, E Nigel; RULA : A Survey Method for Investigation of Workrelated Upper Limb Dissorders, Applied Ergonomics, vol.24 No.2, p.91-99, (April 1993) Kelly, S. Graham,”Fundamentals of Mechanical Vibrations“, McGraw Hill, Singapore, 2000. Martin, George H.,”Kinematika dan Dinamika Teknik”, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1982. Meirovitch, Leonard,”Fundamentals of Vibrations“, McGraw Hill, Singapore, 2001. Rao, Singiresu S., “Mechanical Vibration, 3rd Edition,” Addison Wesley Publishing Company. Inc. United State of America, 1995. Thomson, William T., “Teori Getaran dengan Penerapan,” Penerbit Erlangga, Jakarta, 1992. Tim Penyusun Buku Ajar Kalkulus,”Kalkulus 2”, Jurusan Matematika FMIPA ITS, Surabaya, 2005. Washington, Gregory, ”Simulink Tutorial”, The Intelligent Structures and Systems Laboratory, Department of Mechanical Engineering, The Ohio-State University, Ohio, 2002.
Terima kasih
Mohon Saran Dan Kritik
