Desain dan Simulasi Model Traktor Berkaki sebagai Biomimetik dari Hewan Berkaki Empat

Abstract

Berdasarkan performa pada pengolahan tanah, hewan berkaki empat dapat memanfaatkan daya lebih efektif dibandingkan dengan traktor 2 roda. Daya yang dibutuhkan oleh hewan dalam menarik beban (misal pembajakan dengan bajak singkal) lebih sedikit dibanding jika menggunakan traktor, sehingga jika mekanisme gerak berkaki dapat diterapkan pada traktor diasumsikan akan dihasilkan efektivitas dan efisiensi penggunaan daya yang lebih tinggi. Selain itu, mekanisme berjalan kaki empat dapat lebih mudah melintasi rintangan dan berjalan dilahan berteras. Oleh karena itu desain mekanisme penggerak traktor menyerupai mekanisme yang sama dengan hewan berkaki empat atau yang disebut metode desain biomimetik perlu diterapkan sebagai penggerak alternatif untuk traktor. Studi perancangan ini berfokus pada desain model kaki berjalan traktor yang menyerupai binatang berkaki empat dengan mekanisme berjalan dari Jansen linkage, kemudian memodifikasi desain tersebut untuk mendapatkan desain kaki berjalan yang optimal. Penelitian dimulai dengan identifikasi gaya berjalan hewan berkaki empat, merumuskan konsep desain, analisa teknik, penggambaran teknik, simulasi rancangan, modifikasi desain dan analisis performa simulasi desain hasil modifikasi. Pendugaan performa dari kaki berjalan akan dilaksanakan dengan simulasi menggunakan software Solidworks Premium 2019. Analisa yang diterapkan terdiri atas analisis kinematika, kekuatan bahan dan dinamis. Dilaksanakan dua simulasi traktor berkaki, yaitu simulasi dengan kecepatan putaran poros konstan dan simulasi dengan kecepatan putar poros terkontrol. Hasil simulasi traktor berkaki putaran konstan mampu bergerak dengan kecepatan maju rata – rata manusia yaitu 1.42 m/s dengan beban setara 1763 N. Simulasi dengan putaran terkontrol hanya mampu dilaksanakan dalam kecepatan rendah, kecepatan maju traktor berkaki yaitu 0.11 m/s dengan beban setara 1246 N. Rata – rata daya motor yang digunakan pada simulasi putaran konstan sebesar 2507.5 watt dan efisiensi penyaluran daya motor ke tenaga tarik sebesar 81.4% sementara pada simulasi putaran terkontrol rata - rata daya yang digunakan sebesar 69.2 watt dan efisiensi penyaluran daya sebesar 48.6%. Slip yang terjadi pada traktor berkaki simulasi putaran konstan sebesar 24.3% sementara pada simulasi putaran terkontrol sebesar 6.9% .Kekuatan bahan material pada desain yang dibuat baik dalam simulasi putaran konstan dan simulasi putaran terkontrol dapat menahan beban gaya dengan tidak melewati yield strength material yang diberikan dan batas displacement yang diizinkan.