DISAIN STRUKTURAL PENDEKATAN DISAIN

22

C. DISAIN STRUKTURAL

Secara keseluruhan disain end-effector robot pemanen paprika dapat dilihat pada Gambar 20. Struktur setiap bagian dari end-effector tersebut dijabarkan sebagai berikut: Gambar 20. End-effector robot pemanen paprika. a. Rangka Rangka terbuat dari plat aluminium setebal 4 mm dengan ukuran 22 cm x 10 cm. Pada bagian depan terdapat dua balok yang berdiri tegak di kedua sisi, terbuat dari plat aluminium setebal 12 mm dengan ukuran 6 cm x 2 cm. Keduanya berfungsi sebagai penyangga ulir dan rel untuk pergerakan grip sehingga terdapat lubang-lubang untuk dudukan bearing penyangga ulir serta rel. Pada lubang untuk ulir, separuh kedalamannya berdiameter 6.5 mm dan sisanya berdiameter 13 mm. Posisi lubang berdiameter 13 mm saling berhadapan dan berfungsi sebagai dudukan bearing. Di kedua sisi lubang untuk ulir terdapat lubang sedalam 6 mm dengan diameter 4 mm sebagai dudukan rel. Khusus untuk penyangga yang berada di sisi kiri sekaligus berfungsi sebagai dudukan pisau. Bentuk rangka ini dapat dilihar pada Gambar 21. 23 Gambar 21. Rangka dan bagian-bagiannya. b. Pemotong Pemotong terbuat dari pisau stainless steel dengan ketebalan 2 mm, dengan ujung yang meruncing untuk memperbesar daya jangkau end- effector . Mata pisau menghadap ke dalam dan posisi pisau dibuat menyudut ke bagian dalam sebesar 60 o . Hal ini dimaksudkan agar pisau yang diam dapat menghasilkan gerakan memotong yang serupa dengan gerak menyayat dari pisau ketika memotong. Posisi pisau secara vertikal berada di atas bagian grip yang diam. Ujung pisau dan ujung grip yang diam bertemu pada satu titik, sehingga proses pemotongan baru dimulai setelah tangkai buah terjepit tepat di tengah di antara kedua grip. Bentuk dan posisi pisau pada end-effector robot pemanen paprika dapat dilihat pada Gambar 22. Bearing Dudukan ulir dan rel 24 Gambar 22. Pemotong pada rangka dan bagian-bagiannya. c. Grip atau penjepit Konstruksi grip Gambar 23 didasarkan pada prinsip kerja dari klem. Grip tediri dari dua bagian berbentuk batang yang terletak sejajar dan ditopang oleh dua poros yang berfungsi sebagai rel. Batang yang satu diam dan ditopang oleh sebuah pegas tekan, sedangkan batang yang lain merupakan bagian yang bergerak secara linier dengan mekanisme pergerakan mendekati dan menjauhi bagian yang lain dan akan menekannya jika keduanya bertemu. Pegas tekan berfungsi memberikan efek penjepitan pada saat proses pemotongan tangkai buah berlangsung. Gambar 23. Grip pada rangka beserta bagian-bagiannya. Pegas Rel Batang grip Dudukan pisau Pisau 60 o 25 Masing-masing ujung batang bagian depan tampak mengecil membentuk dua buah lengkungan yang saling berhadapan satu sama lain, sehingga jika kedua batang bertemu akan terdapat celah di tengahnya. Bagian inilah yang merupakan wilayah kerja dari grip. Pada lengkung bagian dalam dilapisi spons setebal 4 mm dan karet setebal 1 mm. Fungsi spons untuk memberikan efek penjepitan yang lebih baik tanpa merusak tangkai buah paprika yang akan dipanen, sedangkan lapisan karet berguna menahan agar tidak terjadi slip pada tangkai buah sehingga hasil panen tidak terjatuh. Kedua ujung batang grip juga dibuat menipis agar dapat menjangkau penuh target Gambar 24, yakni setebal 5 mm dari tebal semula 12 mm. Tujuan dari penipisan ini adalah untuk memperluas daya jangkau end-effector terhadap target, yakni tangkai buah paprika. Ukuran ini merupakan tebal maksimum ujung end-effector yang masih mampu menjangkau penuh target. Hal ini berdasarkan panjang rata-rata tangkai buah sebesar 30 mm, yang berbentuk busur dengan sudut sebesar 20 o . Panjang bagian yang tipis ini masing-masing 6 cm dari ujung untuk mengantisipasi diameter maksimum badan buah sebesar 11 cm. Gambar 24. Dasar perencanaan ketebalan ujung end-effector. Ujung end-effector 20 o 5 mm Lekukan tangkai buah Batang tanaman 26 d. Sistem penggerak Sistem penggerak yang dipergunakan pada end-effector ini terdiri dari motor, ulir, dan unit transmisi daya. Motor merupakan sumber tenaga untuk memutar ulir, dan penghubung antara motor penggerak dan batang berulir adalah unit transmisi daya Gambar 25. Gambar 25. Sistem penggerak pada rangka beserta bagian-bagiannya. Motor yang digunakan adalah motor DC merk Büehler 25.5 V dengan torsi 0.6125 Nm Gambar 26. Ulir yang digunakan adalah ulir standar M6 yang diameter efektifnya sebesar 5.530 mm. Unit transmisi daya menggunakan sistem “gir dan gir” dengan rasio putaran 2140. Gir pada poros motor terbuat dari bahan teflon polimer, berdiameter 4 cm dengan jumlah gigi 40 buah, sedangkan gir pada poros ulir berdiameter 2 cm dengan jumlah gigi 21 buah dan terbuat dari besi. Motor Gir motor Gir ulir Ulir 27 Gambar 26. Motor DC. e. Sistem kendali Sistem kendali pada end-effector Gambar 27 berupa rangkaian pengendali arah putaran motor serta pengendali mulai dan berhentinya motor berputar. Untuk mengendalikan perputaran motor diperlukan rangkaian pengendali yang dapat membuat motor berputar searah jarum jam maupun sebaliknya. Gambar 27. Sistem kendali pada rangka beserta bagian-bagiannya. Limit switch Rangkaian elektronika pengendali motor Bodi motor Gearbox As keluaran 28 Arah putaran motor DC dapat diubah dengan menukar pemberian catu daya pada kutub-kutubnya. Berdasarkan hal tersebut maka perputaran dari motor dikendalikan menggunakan rangkaian H-Bridge. Komponen yang digunakan untuk mendukung hal ini adalah IC L298 Multiwatt 15 yang mengandung dua buah H-Bridge di dalamnya. Rangkaian pengendali motor DC dua arah dengan menggunakan IC L298 dapat dilihat pada Gambar 28. Input Fungsi Ven = 1 C = 1 ; D = 0 Berputar searah jarum jam C = 0 ; D = 1 Berputar berlawanan arah jarum jam C = D Berhenti Ven = 0 C = X ; D = C Berhenti untuk putaran bebas Gambar 28. Rangkaian pengendali motor DC dua arah. Batas pergerakan dari grip diatur dengan menempatkan limit switch pada kedua ujung pergerakan tiap grip. Waktu mulai dan berhentinya motor berputar diatur dengan kontrol on-off, yakni hanya dengan memberikan sinyal berlogika 1 atau 0. Gambar 29 menunjukkan rangkaian pengendali waktu mulai dan berhentinya motor berputar. 29 OnOff CWCCW Limit Switch 1 Limit Switch 2 C D x x x 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Gambar 29. Rangkaian pengendali putaran motor. Nilai yang dikendalikan untuk rangkaian pada Gambar 29 di atas adalah nilai pengendali arah putaran motor, baik searah jarum jam maupun sebaliknya. Nilai pada keluaran “C” dan “D” dihubungkan dengan rangkaian pengendali motor DC dua arah pada Gambar 28 menggunakan IC 7410. C D Limit switch 1 Limit switch 2 cwccw onoff 30

V. ANALISIS TEKNIK