Perpustakaan Digital ITB

Soft robotics merupakan salah satu evolusi pada bidang robotika dengan karakteristik robot yang ringan dan mampu dideformasi. Soft robots menggunakan material yang lunak, fleksibel, dan dapat diregangkan, serta reversibel. Fluidic Elastomer Actuator (FEA) adalah jenis aktuator soft robot dengan nilai pemanjangan yang tinggi, dapat beradaptasi, dan berdaya rendah. FEA terdiri dari elastomer sintetis yang dioperasikan dengan perluasan aktuator akibat tekanan baik secara pneumatik atau secara hidraulik. FEA secara pneumatik memiliki kelebihan dengan adanya udara yang tersedia di mana-mana, ramah lingkungan, ringan, dan viskositas rendah. Sistem pneumatic networks secara luas digunakan dalam soft robotics dengan merancang chamber pada polimer elastomer dan aktuasi pneumatik dapat mengubah bentuk tubuh aktuator. Secara umum soft robot pneumatic networks ini memiliki dua bagian yaitu bagian atas disebut lapisan extensible dan bagian bawah disebut lapisan inextensible yang akan bergerak ketika diberikan fluida bertekanan ke dalam badan soft robots. Pada lapisan extensible berisi chamber yang dihubungkan oleh satu saluran dan ketika diberi tekanan, akan mengembangkan bagian atas, dan meregangkan dinding bagian dalam dari chamber. Perubahan bentuk ini menghasilkan penekukan seluruh pneumatic networks karena perbedaan dalam fleksibilitas bagian atas dan bawah lapisan pneumatic networks. Pergerakan pneumatic networks ini sangat bergantung pada desain dan dapat menghasilkan defleksi yang signifikan sehingga memiliki cukup banyak potensi untuk aplikasi medis, terutama untuk perangkat prostetik dan rehabilitasi. Berdasarkan potensi yang tinggi dari soft robotics pada bidang medis terutama pneumatic networks. Maka pada tugas akhir ini dilakukan eksplorasi fabrikasi pneumatic networks, pengaruh modifikasi desain dan pemilihan material pada lapisan inextensible dari pneumatic networks terhadap evaluasi pergerakan pneumatic networks. Penelitian tugas akhir ini bertujuan untuk menentukan cara mengatasi dan cara mencegah kegagalan fabrikasi pneumatic networks yang ditemukan pada penelitian ini. Selain itu untuk menentukan pengaruh dari modifikasi desain dengan parameter ketebalan dinding chamber, jarak antar-chamber, dan jumlah chamber serta pemilihan material pada lapisan inextensible terhadap pergerakan pneumatic networks. Proses desain aktuator dan cetakan menggunakan Solidworks dan metode fabrikasi dengan metode molding menggunakan karet silikon. Proses evaluasi keberhasilan fabrikasi dilakukan dengan pengujian menggunakan pompa udara dan juga pengecekan kondisi jalur fluida dan chamber menggunakan air berwarna. Hasil menunjukkan bahwa proses degasifikasi dan proses penempelan lapisan extensible ke lapisan inextensible merupakan dua proses penting yang sangat mempengaruhi keberhasilan fabrikasi pneumatic networks. Proses degasifikasi ini berguna untuk memastikan tidak terdapat gelembung udara dalam campuran silikon karena gelembung udara ini berpotensi menyebabkan kebocoran dan juga berisiko mengganggu pergerakan aktuator. Proses penempelan lapisan extensible dengan lapisan inextensible harus benar-benar diukur sesuai ketinggian strut dan lapisan pembatas sehingga jalur fluida dan chamber dapat terhindar dari penyumbatan. Hasil variasi parameter pada desain pneumatic networks ini menunjukkan bahwa semakin tebal dinding chamber terutama dinding chamber bagian dalam akan menyebabkan semakin kecil sudut penekukan yang dihasilkan. Hal ini dilihat dari hasil pengujian untuk tebal dinding chamber bagian dalam 1mm dapat menghasilkan sudut penekukan hingga 228.03°, tebal dinding chamber bagian dalam 2mm dapat menghasilkan sudut penekukan hingga 163.42°, dan tebal dinding chamber bagian dalam 3mm hanya dapat menghasilkan sudut penekukan hingga 81.49°. Kemudian semakin besar jarak antar-chamber menghasilkan sudut penekukan yang lebih besar akibat semakin panjang ukuran aktuator. Hal ini dilihat dari hasil pengujian untuk jarak antar-chamber 2.5mm dengan panjang aktuator 64mm hanya dapat menghasilkan sudut penekukan 72.5°, jarak antar-chamber 5mm dengan panjang aktuator 74mm dapat menghasilkan sudut penekukan 80.04°, dan jarak antar-chamber 10mm dengan panjang aktuator 94mm dapat menghasilkan sudut penekukan hingga 158.66°. Variasi lainnya adalah semakin banyak jumlah chamber maka sudut penekukan yang dihasilkan akan semakin besar. Hal ini dilihat dari hasil pengujian untuk jumlah chamber 5 hanya dapat menghasilkan sudut penekukan 136.94°, jumlah chamber 10 dapat menghasilkan sudut penekukan 177.33°, dan jumlah chamber 15 dapat menghasilkan sudut penekukan hingga 221.67°. Hasil terakhir adalah semakin besar nilai gramatur kertas atau ketebalan kertas pada lapisan inextensible maka sudut penekukan yang dihasilkan akan semakin kecil. Hal ini dilihat dari hasil pengujian untuk lapisan inextensible material hvs dengan gramatur 7.975g/m2 dengan ketebalan 0.1mm dapat menghasilkan sudut penekukan hingga 163.42°, material dupleks putih dengan gramatur 399.50g/m2 dengan ketebalan 0.5mm dapat menghasilkan sudut penekukan 61.03°, dan material dupleks coklat dengan gramatur 975.75g/m2 dengan ketebalan 1.5mm hanya dapat menghasilkan sudut penekukan 47.75°.