Gambar 3.5. Tampilan Seluruhnya Design Gambar 3D Lengan Robot Pada design lengan robot yang dikendalikan oleh motor servo memiliki gerakan
yang terbatas. Motor servo yang digunakan memiliki batas putar. Batas putar motor servo yang digunakan adalah 180
. Tetapi sudut yang digunakan pada lengan robot tidak digunakan pada posisi maksimal. Sudut yang digunakan disesuaikan dengan sudut
maksimal pada setiap lengan penghubung robot. Sudut maksimal yang dapat di jangkau oleh lengan robot sebagai berikut :
Tabel 3.2. Tabel sudut maksimal jangkauan lengan robot
NO. Lengan Penghubung link Panjang lengan
Sudut maksimal yang dapat dijangkau
1. Gripper Jari
15cm 180
2. Pitch
5cm 180
3. Elbow
12cm 180
4. Shoulder
18cm 180
5. Base berputar pada poros
0cm 90
3.1.3. Perancangan Inverse Kinematics
Berdasarkan pemodelan mekanik lengan robot yang telah dibahas sebelumnya, maka dapat dibuat pemodelan kinematika pada lengan robot. Perbedaan panjang setiap
lengan atau penghubung link dan perbedaan besarnya sudut-sudut pada setiap sendi joint dimanfaatkan dalam sebuah model perhitungan inverse kinematics untuk
menentukan titik koordinat pada ujung end effector yaitu pada ujung setiap jari gripper. Perancangan prototype lengan robot berjari ini menggunakan perhitungan inverse
kinematics dengan metode pendekatan geometri. Titik koordinat yang dihasilkan
merupakan posisi akhir lengan robot untuk menentukan dimana tuts keyboard yang akan ditekan.
Tabel 3.2. Tabel perencanaan gerakkan lengan robot berdasarkan putaran motor RC servo.
No. Link lengan
Panjang cm Total
Mak. Min.
1 Base
- 200
100 -100
2 Shoulder
18 90
90 3
Elbow 12
180 90
-90 4
Pitch 5
180 90
-90 5
Gripper 15
200 200
Dengan desain posisi awal seperti yang pada gambar 3.3, untuk posisi tersebut dengan menggunakan perhitungan invers kinematics sudut-sudut pada setiap link robot dapat
ditentukan.
Gambar 3.6. posisi lengan robot dan keyboard saat kondisi awal
Gambar 3.7. skema posisi awal lengan sederhana
Dengan diketahui panjang setiap lengan OA, AB, BC dan jarak OD maka: OD = 40 cm
CD = 1 jarak antara jari dan tuts keyboard Sudut AOY adalah 46,8
maka sudut pada AOX adalah 43.2 OC =
√ +
= √ 40 + 1
= 40,012 OB =
√ +
=
19 ,63 + 2
= 20,46 Dengan aturan cosinus maka sudut-sudut pada segitiga OAB adalah :
Cos α =
. .
=
, .
.
=
0,114 α = 83,45
O
OAB = 83,45
O
Cos β =
. .
=
, .
. ,
=
0,485 β = 60,98
O
ABO = 60,98
O
Cos γ =
. .
=
, .
.
=
0,812 γ = 35,7
O
BOA = 35,7
O
untuk mencari sudut ABC, digunakan aturan cosinus pada segitiga OBC. Penjumlahan antara sudut ABO dengan sudut OBC tersebut kemudian dikurangi 360
, maka : cos OBC
= 0,966 = 166
O
Sudut ABC = 360
O
- sudut ABO + sudut OBC = 360
O
– 60,98
O
+ 166
O
= 110,55
O
Ditentukan gerakan inisiasi lengan adalah lurus keatas dengan memberikan pulsa 1,5 ms pada motor servo sehingga membentuk sudut sebesar 90
O
. Kemudian gerakan lengan untuk menjangkau keyboard dimulai dengan lengan OA membentuk sudut 46,8
O
pada sumbu Y dengan memberikan pulsa kurang dari 1,5 ms, kemudian lengan AB membentuk
sudut 96,55
O
terhadap OA, selanjutnya lengan BC membentuk sudut 110,55
O
terhadap lengan AB. Setting posisi tersebut akan menempatkan gripper kurang lebih 1cm diatas tuts
keyboard. Posisi tersebut diatur secara manual dengan memberikan pulsa pada motor servo untuk bergerak dan diukur ketepatannya dengan busur derajat.
Karena perpindahan lengan robot dalam bermain keyboard hanya membutuhkan gerakan secara horizontal dan posisi awal yang digunakan adalah oktaf ke 3 atau middle
yang merupakan batas oktaf untuk tangan kanan pada gambar 3.4. maka perhitungan pada ibu jari yang nantinya akan berpindah dari posisi awal pada nada C kemudian nada F
adalah:
Gambar 3.8. posisi lengan robot pada tuts keyboard dilihat dari atas
Gambar 3.9. posisi lengan robot dari atas sederhana
O 41
Pada gambar 3.9. posisi A merupakan posisi awal lengan robot dan B merupakan perpidahan ibu jari dari nada C ke nada F, dengan kondisi lengan tidak berubah maka besar
sudut pada AOB :
Dengan menggunakan aturan Tangensial Mencari sudut OA :
tan θ =
3 - 1
= = 0,15
θ = tan
-1
0,15 = 8,5
O
Mencari sudut OB : tan θ =
3 – 2
= = 0,05
θ = tan
-1
0,05 = 2,86
O
Karena sudut AOB adalah sudut penjumlahan antara sudut AOY dan YOB maka : AOB = 8,5
O
+ 2,86
O
= 11,36
O
3.2. Perancangan Rangkaian pengendali utama
Pada rangkaian pengendali utama terdapat dua buah komponen yang digunakan untuk mengontrol gerakan lengan robot. Pengendali tersebut adalah Arduino Mega 2560
R3 dan Adafruit Servo Controller. Rangkaian kontroler pada Arduino Mega 2560 R3 akan menerima data yang
dikirimkan dari keypad yang telah terhubung dengan analog input, bagian tersebut juga telah memiliki ADC Analog to Digital Converter
Adafruit Servo Controller tersebut dapat menggerakkan 16 servo secara bersamaan atau sekuensial. Servo controller tersebut juga dilengkapi antarmuka dengan PC Personal
Computer menggunakan RS232. Servo controller tersebut menggunakan sumber tenaga yang terpisah dengan arduino.
