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