2.5. Torsi
Perhitungan Torsi bergantung pada panjangnya Link dari lengan robot dan berat bebannya.Torsi didefinisikan sebagai mengubah atau memutar kekuatan dan dihitung
menggunakan rumus :
L lengan
Panjang
F
Gaya Torsi
L F
2-1
Dimana F merupakan gaya berat W
mxa F
2-2
g m
W
2-3 Sehingga.
L g
m
2-4
Kecepatan tergantung pada model dan spesifikasi dari motor servo dan stepper. Semakin besar daya yang akan digunakan akan mampu mengangkat beban dengan cepat,
kekuatan dari motor servo dan stepper juga mempengaruhi berat beban yang bisa diangkatnya. Semakin besar kekuatan servo dan stepper maka semakin besar juga berat
beban yang dapat diangkat. Sehingga hasil dari perhitungan torsi akan membantu dalam pemilihan motor servo dan motor stepper yang nantinya akan digunakan [10]
2.6. Gy-4988 A4988 Stepper Motor Driver Module
Gambar 2.11. Modul Driver Motor Stepper PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Gy-4988 A4988 Stepper Motor Driver Module seperti yang ditunjukan gambar 2.11. adalah modul penggerak yang digunakan untuk menggendalikan motor stepper mulai dari
full step, half step, 14 step, 18 step, dan 116 step. Kapasitan output driver bisa sampai 35V dan 2A. Karena dapat melakukan hingga 116 step maka ketelitian setiap step makin
bertambah. Driver ini memiliki internal sircuit protection meliputi thermal shutdown, undervoltage lockout UVLO dan crossover-current protection. Sehingga menambah
keamanan pada driver motor stepper ini [11]
2.7. Kinematika
Fu, K. S.,R. C. Gonzales,C. S. G. Lee 1987. Robotics: Control, Sensing, Vision, and Intellegence, 1
st
edition mengatakan bahwa “kinematika adalah ilmu tentang gerak tanpa memperhatikan penyebab salah satunya adalah gaya yang mempengaruhinya berhubungan
dengan geometri dari gerakan. Dalam mengkaji kinematik perlu dilakukan deskripsi analisis dari penempatan posisi secara spasial dari lengan robot sebagai sebuah fungsi
waktu. Secara garis besar, kinematika ini membahas tentang hubungan antara derajat kebebasan masing masing joint, posisi, serta orientasi dari end-effector pada lengan robot”.
Pada kinematika terdapat dua dasar yaitu direct atau forward kinematics. Dan yang kedua adalah invers kinematik atau arm solution. Yang nantinya akan sering digunakan dalam
perancangan lengan robot [12]. Karena Fokus utama inverse kinematik adalah bagaimana end-effector dapat mencapai posisi objek dengan dengan baik berdasarkan peletakan
referensi koordinat frame yang sudah ditentukan [13]. Dengan menggunakan ilmu geometri dan hukum dari trigonometri maka permasalahan pada inverse kinematik dapat
diselesaikan seperti pada gambar 2.12. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Gambar 2.12. Sudut Joint Untuk mencari өi bisa menggunakan ilmu geometri seperti dibawah ini
2 2
2
sin Pz
Py Px
Pz i
2-5
2 2
2 2
2
cos Pz
Py Px
Py Px
i
2-6
cos sin
tan
1
i i
i
2-7
Dengan menggunakan pendekatan geometri dapat menyelesaikan permasalahan inverse kinematic. Dengan metode geometri dan memasukan area kerja dari lengan robot
maka dapat dibuat permodelan joint dan link robot yang nantinya akan digunakan untuk bangun geometri sederhana seperti lingkaran. Tetapi untuk untuk struktur joint yang lebih
kompleks maka tidak dapat menggunakan metode ini [13]. Dari buku Endra Pitowarno, 2006, Robotika Desain, Kontrol dan Kecerdasan Buatan mengatakan bahwa “analisis
persamaan kinematik dapat diselesaikan dengan cara yang paling dasar yaitu menggunakan PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
persamaan trigonometri. Setiap komponen dalam koordinat X,Y,Z dinyatakan sebagai transformasi dari tiap - tiap komponen ruang sendi r,ө. Jari - jari r dalam persamaan
sering ditulis sebagai panjang lengan atau link [1].
Endra Pitowarno dalam menganalisis permasalahan inverse kinematic menggunakan metode geometri. Karena pendekatan geometri dapat digunakan untuk analisis lengan
robot satu sendi hingga tiga sendi
Kinematik Lengan Robot Satu Sendi
Gambar 2.13. Konfigurasi Lengan Robot Satu Sendi Persamaan inverse kinematic dari lengan robot satu sendi pada gambar diselesaikan
dengan menentukan kedudukan ujung lengan Px,y dahulu sehingga besaran sudut ө dapat dihitung dengan cara [1]
tan
1
x y
2-8
Kinematik Lengan Robot Dua Sendi.
Gambar 2.14. Konfigurasi Lengan Robot Dua Sendi
Inverse kinematic lengan robot dua sendi pada gambar dapat dijabarkan menggunakan hukum identitas trigonometri secara forward kinematic [1]
cos cos
2 1
2 1
1
l
l x
2-9
sin sin
2 1
2 1
1
l
l y
2-10
Identitas trigonometri
sin sin
cos cos
cos b
a b
a b
a
2-11
cos sin
cos sin
sin a
b b
a b
a
2-12 Persamaan 1 dan persamaan 2 dapat ditulis kembali
sin sin
cos cos
cos
2 1
2 2
1 2
1 1
l l
l x
2-13
sin cos
cos sin
sin
2 1
2 2
1 2
1 1
l l
l y
2-14 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Dari persamaan diatas dapat dicari
2
dengan mengeluarkan
2
cos
dari kedua persamaan dengan operasi pangkat dua pada keduanya sehingga didapat [1]
2 1
2 2
2 1
2 2
2
2 cos
y x
2-15
Sehingga
2 cos
2 1
2 2
2 1
2 2
1 2
y x
2-16
Lalu sudut
1
didapat dari,
2 2
2 2
2
cos sin
tan l
l l
dan
x y
tan
2-17
Sedangkan
a
1
2-18
Dengan menggunakan identitas trigonometri
tan tan
1 tan
tan tan
b a
b a
b a
2-19
Didapatkan
sin .
cos sin
. cos
tan
2 2
2 2
1 2
2 2
2 1
1
l y
l l
x l
x l
l y
2-20
Sehingga
1
dapat dihitung PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
sin .
cos sin
. cos
tan
2 2
2 2
1 2
2 2
2 1
1
l y
l l
x l
x l
l y
2-21
Dengan penjabaran trigonometri maka persamaan dan merupakan persamaan dari inverse kinematics lengan robot dua sendi
3 2
1
2-22
Perhitungan Gir Reduksi
Untuk memperringan dari kerja motor stepper kita bisa menggunakan berbagai macam cara, salahsatunya adalah dengan cara mereduksi beban dengan gir atau roda gigi, dimana
dalam penggunaanya harus memiliki minimal dua buah roda gigi. Roda gigi yang pertama nantiya akan diletakan pada beban dan roda gigi kedua akan diletakan pada penggerak.
Roda gigi yang menempel pada penggerak juga sering disebut driver gear atau gear pinion dan roda gigi yang terdapat pada beban juga sering disebut driven gear atau spur gear.
perhitungan dari reduksi menggunakan dua buah roda gigi dapat dicari dengan cara
Ratio Gear
Gear Spur
Gear Pinion
2-23
Artinya jika tanpa gir reduksi maka jika ingin memutar beban satu kali maka motor juga harus berputar satu kali dan itu membebani kerja motor karena torsi yang dibutuhkan
juga besar. Akan tetapi jika menggunakan gir reduksi jika ingin memutar beban satu kali maka motor akan berputar lebih dari satu kali, tergantung dari ratio gear yang digunakan
untuk mereduksi beban. Maka torsi yang dibutuhkan motor untuk memutar beban jauh lebih ringan daripada tanpa menggunakan gir reduksi
23
BAB III PERANCANGAN SISTEM
Bab ini menjelaskan mengenai perancangan prototype lengan robot dengan penggerak motor stepper dengan 4 DOF yang dikendalikan oleh mikrokontroler Arduino Uno R3
berdasarkan masukan dari visual basic. Perancangan sistem ini ada dua bagian, yaitu perangkat keras hardware dan perangkat lunak software . Perancangan pada bab ini
dibagi menjadi dua bagian besar yaitu:
1. Perancangan Perangkat Keras - Perancangan Mekanik Lengan Robot
Kategori