Perpustakaan Digital ITB

Robot lunak (soft robot) berbasis kain menawarkan alternatif aktuasi pneumatik yang ringan dan fleksibel dibandingkan aktuator silikon konvensional, namun perilaku deformasinya sangat bergantung pada sifat mekanik kain yang bersifat ortotropik (memiliki sifat mekanik berbeda pada tiap arah anyaman). Penelitian sebelumnya pada aktuator dual-chamber berbasis kain telah memberikan data eksperimental mengenai deformasi akibat tekanan, tetapi belum divalidasi dengan simulasi elemen hingga (FEA) yang parameter materialnya dikalibrasi dari hasil eksperimen aktual. Penelitian ini bertujuan untuk membangun hubungan antara tekanan fluida internal, sifat material kain hasil karakterisasi eksperimental, dan respons deformasi aktuator dual-chamber dengan fokus pada konfigurasi aktuator lima segmen melalui simulasi FEA. Metode penelitian diawali dengan karakterisasi sifat mekanik dua jenis material kain penyusun aktuator, yaitu material untuk kedua lapis terluar dan material untuk lapis tengah, melalui uji tarik pada arah warp dan weft menggunakan universal testing machine, untuk memperoleh parameter mekanik ortotropik E1 dan E2 (modulus elastisitas pada dua arah anyaman), ?12 (rasio Poisson), dan G12 (modulus geser) masing-masing material. Parameter tersebut selanjutnya dimasukkan ke dalam dua model elemen shell/membran terpisah pada perangkat lunak FEA untuk mensimulasikan aktuator dual-chamber dengan konfigurasi lima segmen pada berbagai kombinasi tekanan Bending Chamber (BC) dan Straightening Chamber (SC). Sudut deformasi aktuator diekstraksi dari hasil simulasi dan dibandingkan dengan data eksperimental terdahulu. Hasil karakterisasi menunjukkan kedua jenis material tersebut, selanjutnya disebut material Putih (kedua lapis terluar) dan material Hitam (lapis tengah), memiliki karakteristik mekanik berbeda: material Putih memiliki E1 = 239,5 MPa, E2 = 309,1 MPa, dan ?12 = 0,224, sedangkan material Hitam memiliki E1 = 91,8 MPa, E2 = 134,6 MPa, dan ?12 = 0,269, dengan G12 sebesar 28,8 MPa untuk material Putih dan 16,3 MPa untuk material Hitam. Simulasi FEA untuk seluruh 160 kombinasi tekanan BC dan SC menunjukkan perilaku bistabil pada aktuator, dengan tekanan kritis loncatan yang meningkat seiring level BC, yaitu 17–58 kPa untuk arah straightening dan 2–39 kPa untuk arah bending. Perbandingan dengan data eksperimen sebelumnya menunjukkan kesesuaian bentuk kurva yang baik, dengan selisih tekanan kritis rata-rata sekitar 14% pada arah straightening (rata-rata seluruh level BC) dan di bawah 6% pada arah bending untuk BC 15–30 kPa.