Studi Mekanisme

Secara umum, studi terhadap mekanisme bisa dibedakan menjadi dua: sintesis dan analisis. Sintesis suatu mekanisme ada dua macam: type synthesis (atau juga disebut sebagai structural synthesis) dan dimensional synthesis. Type synthesis artinya menentukan topologi (arsitektur) suatu mekanisme berdasarkan requirement yang ditentukan. Requirement yang utama biasanya adalah mobilitas, yang mencakup jumlah dan tipe DOF (translational, rotational) serta dimensi (planar, spatial, spherical). Adapun dimensional synthesis artinya menentukan ukuran dari link-link yang menyusun mekanisme. Biasanya ini dilakukan dalam suatu skema “performance optimization” dengan menjadikan ukuran dari link-link sebagai parameter dan satu atau beberapa “performance measure” sebagai objective function. Dimensional synthesis dilakukan sesudah type synthesis.

Adapun analisis mencakup banyak aspek. Analisis yang biasanya pertama-tama dilakukan adalah mobility analysis. Kemudian sesudah itu bisa dilakukan berbagai analisis lainnya antara lain analisis kinematika, analisis statika, dan analisis dinamika. Analisis kinematika biasanya mencakup dua level: 1) level posisi (position kinematics) dan 2) level kecepatan (differential kinematics). Position kinematics mencakup dua macam: forward kinematics dan inverse kinematics. Dalam forward kinematics, jika diketahui posisi aktuator (active joints), kita ingin mendapatkan posisi dan orientasi end-effector. Sebaliknya, dalam inverse kinematics, jika diketahui posisi dan orientasi end-effector, kita ingin mengetahui dimana posisi aktuator seharusnya. Hal yang juga penting untuk dianalisis dalam analisis kinematika adalah singularitas dalam mekanisme.

Adapun analisis dinamika ada dua macam: forward dynamics analysis dan inverse dynamics analysis. Forward dynamics analysis artinya, dengan gaya-gaya diketahui, kita ingin mendapatkan paramater-parameter gerak dari mekanisme (yang mencakup posisi, kecepatan, dan percepatan) sebagai akibat dari gaya-gaya yang bekerja tersebut. Sebaliknya, inverse dynamics analysis artinya, dengan parameter-parameter gerak diketahui, kita ingin mendapatkan gaya-gaya yang diperlukan untuk menghasilkan paramater-parameter gerak yang diketahui tersebut. Dalam analisis dinamika, kita bisa mengasumsikan bahwa semua link dan joint adalah rigid. Ini disebut dengan rigid body dynamics analysis. Bisa juga lebih jauh mengasumsikan joint, link, atau kedua-duanya adalah fleksibel. Ini disebut sebagai flexible body dynamics.