Perpustakaan Digital ITB

Batik merupakan salah satu warisan budaya bangsa Indonesia yang memiliki nilai seni tinggi. Salah satu inovasi terkait corak atau pola batik diciptakan oleh Komarudin Kudiya berupa batik pendulum. Batik pendulum adalah perpaduan pola lintasan harmonograf dan ragam hias tradisional batik. Pada proses pembuatannya, pendulum berisi lilin diayunkan dengan gaya dorong dan sudut tertentu. Proses pembuatan batik pendulum seringkali menghasilkan pola yang tidak sesuai atau bertumpuk, sehingga harus diulang. Pola yang dihasilkan juga tidak dapat diduplikasi. Dalam mengotomatisasi proses pembuatan pola pendulum, Cable-Driven Parallel Robot (CDPR) dipilih karena fleksibilitas yang tinggi dan kemampuan menjangkau daerah kerja yang luas. Tipe CDPR under-constrained dengan empat kabel digunakan untuk meningkatkan efisiensi ruang saat mesin tidak digunakan. Penelitian ini membahas pengembangan mesin batik pendulum dengan metode spiral development. Penelitian dimulai dengan analisis kebutuhan sistem terkait arsitektur umum mesin. Dilakukan perancangan desain mesin dengan metode VDI 2206. Secara umum, konstruksi mesin terdiri dari kepala pengarah (Guiding Head/GH) dan corong mesin. Konstruksi GH menggunakan sistem revolute joint yang berfungsi menjaga GH tetap sejajar dengan vektor kabel pada sumbu x dan y. Selain itu, sistem penggulungan kabel juga diperhatikan untuk menghindari kabel yang bertumpuk. Analisis terkait tegangan maksimal (Fmaks) dan minimal (Fmin) juga dilakukan untuk faktor keamanan dan parameter umpan balik berdasarkan spesifikasi mesin dan kabel. Didapatkan nilai Fmaks dan Fmin masing-masing adalah 101,94 N dan 0,1 N. Kemudian, analisis terkait persamaan kinematika menggunakan inverse kinematic dilakukan untuk mengatur pergerakan corong, di mana masukan input berupa koordinat yang akan dituju. Analisis kinematika juga memperhitungkan sistem revolute joint dan sistem penggulungan kabel. Secara arsitektural, mesin batik pendulum dioperasikan menggunakan aplikasi khusus pada sebuah tablet. Aplikasi tersebut digunakan untuk mendesain pola pendulum berdasarkan persamaan spherical pendulum. Keluaran dari aplikasi ini adalah array koordinat pola pendulum yang akan dikirimkan ke mikrokontroler master melalui jaringan WiFi. Pada mikrokontroler master, dilakukan perhitungan inverse kinematic dan kecepatan pergerakan. Hasil perhitungan tersebut akan dikirimkan ke masing-masing mikrokontroler pada setiap GH. Pengujian mesin meliputi pengujian karakteristik statis dan dinamis mesin. Pengujian karakteristik statis meliputi pengujian akurasi dan keterulangan masing-masing GH serta pergerakan corong mesin. Sedangkan pengujian dinamis meliputi pengujian suhu lilin optimal dan kecepatan pergerakan mesin. Pada pengujian karakteristik statis, pengujian akurasi dilakukan dengan mengambil data pergerakan motor terhadap panjang tali dengan pengaruh beban yang bervariasi. Dua beban yang digunakan adalah 1 kg dan 3 kg. Didapatkan rata-rata nilai RMSE untuk beban satu dan dua masing-masing adalah 0,284 mm dan 1,05 mm. Sedangkan untuk pengujian keterulangan hanya dilakukan dengan beban kedua. Didapatkan rata-rata nilai RMSE untuk pengujian keterulangan adalah 0,185 mm. Pengujian pergerakan corong dilakukan dengan menggunakan lintasan lingkaran dengan radius 0,3 m dan lintasan kotak dengan panjang 1 m dan lebar 0,5 m. Pengujian dilakukan dengan mengalirkan lilin pada kain kemudian dilakukan pengukuran terhadap lintasan yang dibuat. Didapatkan nilai RMSE untuk lintasan lingkaran dan kotak masing-masing adalah 0,4463 mm dan 0,4677 mm dengan nilai Maximal Absolute Error (MAE) sebesar 2,5 mm. Pada pengujian dinamis untuk mencari suhu lilin optimal, dilakukan pembuatan pola spiral dengan variasi suhu pada rentang 75 – 85 °C dengan kecepatan konstan 100 mm/s. Pemilihan suhu optimal berdasarkan daya tembus pada kain dan lebar pola yang dihasilkan. Dari hasil pengujian didapatkan suhu optimal berkisar antara 78 – 82 °C, di mana pola yang dihasilkan tidak terlalu lebar dan dapat menyerap dengan baik ke dalam kain. Pengujian kecepatan pergerakan dilakukan dengan variasi kecepatan antara 50 – 150 mm/s dengan suhu lilin konstan di 78 °C. Dari hasil pengujian didapatkan kecepatan maksimal (vmaks) dan minimal (vmin) masing-masing adalah 125 mm/s dan 75 mm/s. Setelah didapatkan kecepatan maksimal dan minimal, dilakukan pengaturan kecepatan berdasarkan karakteristik persamaan spherical pendulum. Kecepatan pergerakan diatur sesuai kecepatan gerak pendulum yang dinormalisasi terhadap kecepatan maksimal dan minimal untuk mengurangi getaran pada corong dan meningkatkan kualitas pola yang dihasilkan. Kata Kunci: Mesin Batik Pendulum, Cable-Driven Parallel Robot, Spherical pendulum, CDPR Under-Constrained