PERANCANGAN SISTEM PENGGERAK UNTUK LOW COST ANTHROPOMORPHIC PROSTHETIC HAND MENGGUNAKAN METODE TRIZ

Transkripsi

1 PERANCANGAN SISTEM PENGGERAK UNTUK LOW COST ANTHROPOMORPHIC PROSTHETIC HAND MENGGUNAKAN METODE TRIZ Skripsi ANGGRIYAWAN PUTRANTO I JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2014

2 PERANCANGAN SISTEM PENGGERAK UNTUK LOW COST ANTHROPOMORPHIC PROSTHETIC HAND MENGGUNAKAN METODE TRIZ Skripsi Sebagai Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik ANGGRIYAWAN PUTRANTO I JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2014 i

3

4

5

6 KATA PENGANTAR Alhamdulillah, puji syukur atas kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan Skripsi ini dengan baik. Laporan ini disusun untuk memenuhi syarat guna memperoleh Gelar Sarjana Teknik. Laporan Skripsi ini dapat terselesaikan atas bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam penulisan laporan: 1. Bapak dan Ibu tercinta yang senantiasa memberikan doa, perhatian, dan motivasi kepada penulis. 2. Saudaraku Aditya Putranto dan Alfian Agil Putranto yang senantiasa memberikan doa serta bantuan selama pembuatan laporan. 3. Bapak Dr. Cucuk Nur Rosyidi, ST, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 4. Bapak Ilham Priadythama, ST, MT selaku pembimbing I dan pembimbing akademik serta Bapak Pringgo Widyo Laksono, ST, M.Eng selaku pembimbing II, terimakasih atas bimbingan, ilmu, waktu, kesabaran, dukungan, dan arahan yang telah diberikan kepada penulis, hingga terselesaikan skripsi ini. 5. Ibu Retno Wulan Damayanti, ST, MT dan Bapak Dr. Bambang Suhardi, ST, MT selaku dosen penguji yang telah memberikan saran untuk penulis demi perbaikan skripsi ini. 6. Seluruh dosen Teknik Industri UNS yang telah memberikan ilmu kepada penulis selama mengikuti perkuliahan di Teknik Industri UNS. 7. Mbak Yayuk, Mbak Tutik, Mbak Rina dan seluruh Admin TI, terima kasih atas bantuan administrasinya. 8. Teman-teman bimbingan Pak Ilham, Yudha, Arief dan Ferry yang selalu berjuang bersama sampai tanggal terakhir deadline. 9. Eka, Fikri, Nia, Rosma dan teman-teman lain seperjuangan wisuda Maret 2014 yang telah memberikan banyak masukkan pada pembuatan laporan Skripsi ini. v

7 10. Bara, Iqbal, Pakdhe Noel, Nindy dan Hurrur atas bantuan, doa, kebersamaan dan cerita-cerita supernya. Ayo buruan nyusul wisuda dan semangat nyekripsi. 11. Teman-teman Lab. P3 Fitri dan yang masih berjuang skripsi Quraish, Adnan, dan Yudhi atas kebersamaan dan pengalaman selama menjadi asisten P Ringgo Ismoyo B. atas cerita dan curhatnya selama proses pengerjaan laporan skripsi, ayo semangat bro. 13. Esti dan Monique yang sering ganggu dan diganggu selama proses pengerjaan skripsi, terimakasih bantuannya dan tetep semangat buat cari kerja dan nyekripsinya. 14. Keluarga besar TI 2009 semuanya, terimakasih atas pengalaman, kebersamaan, kekonyolan, touring bareng, kerja sama, dan segalanya yang sangat berharga dan tak terlupakan. 15. Kakak tingkat Lab.P3 dan kakak tingkat TI UNS lainnya atas bantuan serta hasil penelitiannya yang sangat membantu dalam pembuatan laporan skripsi ini. 16. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, terima kasih atas segala bantuan, doa, semangat, dan dukungan yang telah diberikan. Penulis menyadari bahwa laporan skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis membuka diri atas segala kritik, masukan dan saran yang membangun. Semoga laporan skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi penulis dan pembaca sekalian. Amiin. Surakarta, 2 Februari 2014 Penulis vi

8 ABSTRAK Anggriyawan Putranto, NIM : I PERANCANGAN SISTEM PENGGERAK UNTUK LOW COST ANTHROPOMORPHIC PROSTHETIC HAND MENGGUNAKAN METODE TRIZ. Skripsi. Surakarta : Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Desember Beberapa penelitian mengenai low cost anthropomorphic prosthetic hand telah dilakukan di Laboratorium Perencanaan dan Perancangan Produk, Universitas Sebelas Maret. Penelitian yang telah dilakukan memiliki tujuan agar rancangan prosthetic hand dapat dioperasikan dan diintegrasikan dengan kontrol myoelectric. Oleh karena itu, dibutuhkan kajian mengenai sistem penggerak pada rancangan prosthetic hand. Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan konsep rancangan sistem transmisi untuk low cost anthropomorphic prosthetic hand. Kebutuhan teknis pada rancangan diperoleh dari kriteria prosthetic hand Poonekar dan diagram fungsional rancangan. Rancangan sistem transmisi melibatkan banyak elemen dan kriteria, sehingga memunculkan kontradiksi. Penelitian ini menggunakan metode TRIZ sebagai pemecah permasalahan kontradiksi teknis yang terjadi. Tahapan yang dilalui adalah penentuan technical requirement, contradiction analysis, contradiction elimination dan solution interpretation. Dari 23 technical contradiction, metode TRIZ berhasil menyelesaikan 21 kasus kontradiksi. Hasil akhir dari penelitian ini berupa konsep rancangan transmisi lima jari yang adaptif dengan 3 motor sebagai aktuator masing-masing pada ibu jari, jari telunjuk dan gabungan jari tengah, manis, kelingking. Hasil konsep rancangan transmisi mampu melakukan 5 dari 6 variasi gerakan dasar penggenggaman. Kata kunci: transmisi, low cost anthropomorphic prosthetic hand, TRIZ xiii + 59 halaman; 27 gambar; 10 tabel; 3 lampiran Daftar pustaka : 20 ( ) vii

9 ABSTRACT Anggriyawan Putranto, NIM : I DESIGN OF TRANSMISSION SYSTEM FOR LOW COST ANTHROPOMORPHIC PROSTHETIC HAND USING TRIZ METHODOLOGY. Thesis. Surakarta: Industrial Engineering, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University, Desember Some researches on low cost anthropomorphic prosthetic hand have been conducted in Laboratory of Product Planning and Design, Sebelas Maret University. Those researches aim to make a prosthetic hand design can be operated and integrated with myoelectric control. Therefore, this research requires a study on the drive mechanism on a prosthetic hand design. This research aims to produce a conceptual design transmission for low-cost anthropomorphic prosthetic hand. Technical requirements on the design are derived from prosthetic hand criterias by Poonekar and design functional diagram. The design of transmission system involves many elements and criterias, which rise contradiction. This research uses TRIZ as a problem solver of technical contradiction. The steps of this research are determine the technical requirements, contradiction analysis, contradiction elimination and solution interpretation. From the 23 technical contradictions, TRIZ has successfully resolved 21 of them. The final result of this research is design concept of the five finger adaptive transmission with 3 motors as actuator, each for thumb, pointing finger and the unity of middle, ring, little finger. This concept design enables to perform 5 of the 6 basic grasping movements. Key words: transmission, low cost anthropomorphic prosthetic hand, TRIZ vii + 59 pages; 27 pictures; 10 tables; 3 attachments References : 20 ( ) viii

10 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i LEMBAR PENGESAHAN... ii SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS KARYA ILMIAH... iii SURAT PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH... iv KATA PENGANTAR... v ABSTRAK... vii ABSTRACT... viii DAFTAR ISI... ix DAFTAR TABEL... xii DAFTAR GAMBAR... xiii DAFTAR LAMPIRAN... xiv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... I Perumusan Masalah... I Tujuan Penelitian... I Manfaat Penelitian... I Batasan Masalah... I Sistematika Penulisan... I-5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Prosthetic Hand... II Jenis Prosthetic Hand... II Penelitian Terdahulu... II Gerakan Dasar Tangan Manusia... II TRIZ (Theory of Inventive Problem Solving)... II Problem Definition... II Problem Classification and Tool Selection... II Problem Solution... II Physical Contradiction Resolution / Separation Principles II Analyze the commit Physical to Contradiction user... II-17 ix

11 2.4.2 Separate the Physical Contradiction... II Technical Contradiction Elimination / Inventive Principles II-19 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Studi Pustaka... III Identifikasi Masalah... III Perumusan Masalah... III Penentuan Tujuan... III Deskripsi Permasalahan... III Functional Modelling and Functional Analysis... III Technical Requirement... III Contradiction Analysis... III Contradiction Elimination... III Solution Interpretation... III Conceptual Design... III Analisis dan Interpretasi Hasil... III Kesimpulan dan Saran... III-4 BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 4.1 Deskripsi Permasalahan... IV Functional Modeling and Analysis... IV Technical Requirement... IV Contradiction Analysis... IV Improving Feature... IV Worsening Feature... IV Contradiction Elimination... IV Solution Interpretation... IV Conceptual Design... IV-15 BAB V ANALISIS 5.1 Penentuan Konsep Awal Rancangan... V Analisis Kontradiksi... V Solusi Akhir Kontradiksi... V Integrasi dengan Sistem Myoelectric... V-5 x

12 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 Kesimpulan... VI Saran... VI-1 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xi

13 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Rancangan Jari Optimal... II-8 Tabel 2.2 Rancangan Ibu Jari Optimal... II-9 Tabel Problem Parameters... II-19 Tabel Inventive Principles... II-20 Tabel 4.1 Peta Kebutuhan Aktuator... IV-2 Tabel 4.2 Actuator Activation Strategy... IV-4 Tabel 4.3 Technical Requirement... IV-8 Tabel 4.4 Improving Feature... IV-9 Tabel 4.5 Worsening Feature... IV-10 Tabel 4.6 Inventive Principles... IV-11 xii

14 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 TBM Hand... II-3 Gambar 2.2 Link penyusun jari TBM Hand... II-4 Gambar 2.3 TBM Hand adaptive grasp system... II-4 Gambar 2.4 Trajectory jari TBM Hand selama grasping... II-5 Gambar 2.5 LARM Hand 4... II-5 Gambar 2.6 Rancangan jari LARM Hand... II-6 Gambar 2.7 Rancangan jari LPPD Hand... II-7 Gambar 2.8 Rancangan thumb LPPD Hand... II-8 Gambar 2.9 High Performance Anthropomorphic Robot Hand... II-9 Gambar 2.10 Perbedaan jenis pemegangan power grip dan precision grip... II-10 Gambar 2.11 Model gerakan tangan cylindrical... II-11 Gambar 2.12 Model gerakan tangan tip... II-11 Gambar 2.13 Model gerakan tangan hook... II-12 Gambar 2.14 Model gerakan tangan palmar... II-12 Gambar 2.15 Model gerakan tangan spherical... II-13 Gambar 2.16 Model gerakan tangan lateral... II-13 Gambar 3.1 Diagram alir penelitian... III-1 Gambar 4.1 Rancangan transmisi pada TBM Hand... IV-2 Gambar 4.2 Model analisis fungsional rancangan transmisi pada TBM Hand... IV-4 Gambar 4.3 Diagram tahap penentuan Technical Requirement... IV-7 Gambar 4.4 Konsep rancangan sistem transmisi dengan 3 motor independen... IV-16 Gambar 4.5 Spesifikasi Motor FA-130RA IV-17 Gambar 4.6 Screw M5 x 0,8... IV-17 Gambar 4.7 Rancangan transmisi 3D jari telunjuk dan ibu jari... IV-19 Gambar 4.8 Rancangan transmisi 3D gabungan 3 jari... IV-20 Gambar 5.1 Perbandingan rancangan konsep dengan TBM Hand... V-2 Gambar 5.2 Force Magnification commit Drive to... user V-2 xiii

15 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 : Tabel Kontradiksi TRIZ... L1-1 Lampiran 2 : Penjelasan 40 inventive principles... L2-1 Lampiran 3 : Spesifikasi motor DC FA-130RA L3-1 xiv