10
III. METODOLOGI PENELITIAN A.
WAKTU DAN TEMPAT
Penelitian dilaksanakan mulai Juni 2006 sampai dengan Desember 2006. Pembuatan prototipe manipulator robot dilakukan di Bengkel dan
Laboratorium Ergonomika dan Elektronika Pertanian, Departemen Teknik Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Kalibrasi serta pengujian dilakukan di
Laboratorium Ergonomika dan Elektronika Pertanian, Departemen Teknik Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
B. ALAT DAN BAHAN
1. Alat Penelitian
a. Alat ukur yang digunakan untuk pengukuran koordinat ruang terdiri
dari penggaris, meteran dan busur derajat. b.
Alat untuk pembuatan prototipe antara lain gerinda potong, las listrik, gerinda tangan, bor listrik, mesin bubut, gergaji, taps, skrap, obeng,
tang, kunci pas dan kunci ring. c.
Alat untuk pembuatan rangkaian elektronik antara lain solder, solder sucker, tang potong, multitester digital dan osiloskop.
d. Peralatan untuk pembuatan program yaitu seperangkat komputer PC
Pentium
TM
, 100MHz dengan slot ISA. 2.
Bahan Penelitian a.
Bahan untuk konstruksi manipulator antara lain:
•
Caster roda bebas ukuran tinggi 34 mm dan dimeter roda 25 mm.
•
Slider , rack-pinion, poros berulir, dan worm-gear.
•
Gear box dengan perbandingan 1:10.
•
Plat besi ukuran 400 x 400 mm dan tebal 20 mm.
•
Plat Alumunium tebal 12 mm
•
Besi silinder pejal diameter 30 mm.
11
•
Besi siku ukuran 92 x 92 mm dan 60 x 60 dengan tebal 5 mm
•
mur, baut dan ring sebagai pengencang
•
Motor Stepper merk Vexta model ASM66AC-T3.6 produksi Oriental Motor, tegangan 2,69 volt dan arus 1,7 ampere.
•
Motor DC daya 60 Watt, tegangan 65 volt, arus 1,3 ampere
•
Motor AC merk Mitsubishi tipe HC-MFS13B, tegangan AC tiga phase 105 V, arus 0,3 A, daya output 100 W
b. Bahan untuk pembuatan rangkaian elektronik antara lain PCB, resistor,
kapasitor, dioda, trimpot, LED, transistor, mosfet, trafo, relay, limit switch, IC Intregated Circuit, PPI 8255, dan kabel
C. TAHAPAN PENELITIAN
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode pendekatan rancangan secara umum yaitu berdasarkan pendekatan rancangan fungsional
dan pendekatan rancangan struktural. Tahapan dari penelitian yang dilaksanakan dapat dilihat pada Lampiran 1.
D. METODE PENGUJIAN
Pengujian dilakukan dengan menghitung simpangan dan ketepatan antara nilai masukan dengan nilai aktual. Simpangan dihitung dengan
mengikuti persamaan berikut ini.
i o
n
y y
y −
= ..........................................................................................1
dimana: y
n
= simpangan ke-n y
i
= jarak seharusnya y
= jarak aktual Ketepatan dihitung dengan mengikuti persamaan berikut ini.
Ketepatan = 100
1 ×
− −
H X
H ........................................................2
dimana: H = jarak seharusnya
X = jarak aktual
12 Pengujian yang dilakukan pada manipulator robot yaitu antara lain:
1. Kalibrasi
Kalibrasi dilakukan untuk mendapatkan hubungan antara jarak dan sudut jangkauan yang diinginkan dengan nilai masukan untuk
pergerakan dari joint, yang dihasilkan oleh putaran dari motor listrik. Kalibrasi ini dilakukan berulang-ulang dengan memasukkan nilai
heksadesimal yang berbeda-beda dimulai dari yang terkecil hingga terbesar sampai pergerakan joint mencapai jangkauan maksimum.
Data-data kalibrasi tersebut kemudian dicari persamaan linearnya sehingga persamaan tersebut dapat dimasukkan kedalam program
pengendalian manipulator. Karena manipulator yang dibuat menggunakan 2 jenis motor
yang berbeda yaitu motor servo dan motor stepper, maka teknik pengkalibrasian antara dua jenis motor tersebut berbeda.
Kalibrasi pada motor stepper dilakukan untuk mendapatkan hubungan antara jarak dan sudut jangkauan yang diinginkan dengan
pulsa keluaran ke motor stepper. Kalibrasi pada motor stepper dilakukan dengan cara pertama kali joint 1 digerakkan ke posisi limit
switch titik acuan. Kemudian nilai pulsa keluaran dimasukkan ke
dalam program pengendalian pergerakan motor stepper. Setelah itu, program tersebut dijalankan dan motor berputar sehingga joint 1
berputar menuju sudut jangkauan tertentu. Setelah itu, sudut jangkauan perputaran dari joint 1 diukur dengan menggunakan busur
derajat. Kalibrasi pada motor servo dilakukan untuk mendapatkan
hubungan antara jarak dan sudut jangkauan yang diinginkan dengan nilai pulsa encoder. Kalibrasi pada motor servo dilakukan dengan
cara pertama kali joint 2 atau 3 digerakkan ke posisi limit switch titik acuan. Kemudian nilai heksadesimal dimasukkan ke dalam program
pengendalian motor servo. Setelah itu, program tersebut dijalankan dan motor berputar sehingga joint 2 atau 3 bergerak. Nilai
heksadesimal tersebut akan dibandingkan oleh IC pencacah dari pulsa
13 encoder
, jika sama maka pergerakan joint akan terhenti. Setelah itu, jarak jangkauan dari joint 2 dan joint 3 diukur dengan menggunakan
penggaris atau meteran. 2.
Pengujian pada masing-masing joint Pengujian
pada masing-masing
joint dilakukan
untuk mendapatkan simpangan error dan ketepatan jarak atau sudut target
jangkauan pada masing-masing joint. Dengan adanya pengujian ini, dapat diketahui ketepatan jangkauan dari masing-masing joint dan
juga dapat diketahui joint yang menyumbangkan simpangan error terbesar pada pergerakan manipulator.
Pengujian dilakukan dengan cara memasukkan nilai jarak atau sudut yang harus dicapai oleh joint. Kemudian dengan menggunakan
alat ukur penggaris atau busur derajat jarak atau sudut jangkauan diukur jangkauan aktual. Pada masing-masing pengujian dilakukan
tiga kali pengulangan. 3.
Pengujian manipulator Pengujian dilakukan dengan terlebih dahulu membuat program
pengendalian pergerakan manipulator menuju titik sasaran dalam koordinat tiga dimensi. Diagram alir program pengendalian
pergerakan manipulator menuju titik sasaran dapat dilihat pada Lampiran 2.
Manipulator yang dibuat merupakan manipulator dengan tipe
cylindrical-cordinate sehingga perhitungan posisi tiga dimensinya
dapat dilihat pada Gambar 8. Pehitungan ini lalu dimasukkan ke dalam program pengendalian manipulator. Program pengendalian
pergerakan manipulator ini dibuat dalam bahasa-C yang dapat dilihat pada Lampiran 3.
14 Gambar 8. Perhitungan koordinat manipulator tipe cylindrical-coordinate
Pengujian manipulator
dilakukan untuk
mendapatkan simpangan error dan ketepatan jangkauan antara titik koordinat
yang harus dituju titik koordinat masukan dengan pencapaian titik koordinat tujuan titik koordinat aktual. Uji kinerja ini dilakukan
melalui titik acuan, dalam artian setiap pergerakan manipulator dimulai dari titik acuan. Setiap manipulator sudah mencapai titik
koordinat tujuan, maka manipulator tersebut harus kembali lagi ke titik acuan, sebelum bermanuver ke titik koordinat tujuan berikutnya.
Pengujian dilakukan dengan cara memasukkan nilai koordinat tiga dimensi X,Y, dan Z. Penentuan nilai koordinat ini dilakukan
secara random. Setelah itu diukur pergerakan jangkauan masing- masing joint. Pengukuran tidak dilakukan melalui pengukuran
koordinat X dan Y, kecuali koordinat Z. Hal ini dikarenakan pengukuan koordinat X dan Y sulit dilakukan karena mengukur
koordinat ruang dan tidak mengukur pergerakan atau jangkauan dari joint
sehingga kesalahan pengukuran dapat terjadi. Berbeda halnya
X
Y Z
P
X
P
Y
P
Z
P
θ
r
θ = atan
Xp Yp
r = X
P 2
+ Y
P 2
Z = Z
P
Pr
2 2
2
Pr Zp
Yp Xp
+ +
=
15 dengan mengukur koordinat Z dimana pengukuran dilakukan pada
pergerakan vertikal dari joint horizontal, sehingga kesalahan pada saat pengukuran sangat kecil.
Pengukuran dilakukan dengan mengukur pergerakan dari link horizontal
nilai r dan pergerakan joint 1 atau joint sudut besar sudut. Kemudian dengan memasukkan nilai r dan besar sudut
tersebut ke dalam rumus koordinat dua dimensi didapatkan nilai koordinat X dan Y.
4. Pengujian point to point
Pengujian ini lakukan untuk mendapatkan simpangan error pada pergerakan manipulator dari titik koordinat yang satu ke titik
koordinat berikutnya tanpa adanya koreksi ke titik acuan. Pengujian ini dimaksudkan untuk mengetahui seberapa besar simpangan dan
ketepatan manipulator ketika harus bermanuver dari satu titik ke titik berikutnya tanpa harus kembali ke titik acuan. Hal ini menuntut
programmer untuk membuat program yang dapat menyimpan dan mengingat titik-titik koordinat target dari manipulator, baik titik
koordinat sebelum maupun titik koordinat dimana titik jangkauan manipulator
itu berada. Pengujian hanya dilakukan pada dua titik koordinat jangkauan
pada satu kali pengujian. Penentuan titik koordinat target dipilih secara random. Pengujian dilakukan dengan cara pertama-tama
manipulator di arahkan ke titik acuan. Kemudian nilai koordinat tiga
dimensi X,Y, dan Z dimasukkan kedalam program. Setelah itu diukur pergerakan jangkauan masing-masing joint. Metode pengukuran
sama seperti pada pengujian manipulator yaitu tidak dilakukan melalui pengukuran koordinat X dan Y, kecuali koordinat Z tetapi
dengan mengukur link horizontal nilai r dan joint sudut besar sudut.
16
IV. PENDEKATAN DISAIN A.