12
•
Motor Stepper merk Vexta model ASM66AC-T3.6 produksi Oriental Motor, tegangan 2.69 volt dan arus 1.7 ampere.
•
2 buah Motor DC daya 60 Watt, tegangan 65 volt, arus 1.3 ampere NB : motor sebelumnya menggunakan sebuah motor AC dan
motor DC. Dan sekarang motor AC diganti dengan motor DC. 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. Bahan untuk pembebanan pada joint 3 dengan massa 200 gr, 1200 gr dan end-effector + 600 gr .
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 MODIFIKASI
1. Modifikasi program Pada pemrograman sebelumnya, program yang dibuat hanya
mengeksekusi masing-masing joint. Maksudnya joint akan bergerak secara bertahap, yaitu dari joint putar lalu joint vertikal dan eksekusi yang
terakhir adalah joint horisontal. Dengan demikian, dapat dikatakan dalam menjangkau target, robot AERO I masih terlalu lambat.
Pada pemrograman selanjutnya, program yang dibuat akan mengeksekusi joint secara bersama-sama. Maksudnya, joint akan
menjangkau target secara bersamaan. Untuk modifikasi ini, program yang digunakan masih sama, yaitu bahasa-C. Namun, dalam pemrogramannya
ada bagian yang harus diubah. Bagian yang paling banyak diubah adalah pada bagian pengeksekusian
motor. Pada pemrograman sebelumnya, eksekusi motor dibuat pada sub- main
yang terpisah. Pada pemrogaman yang baru, eksekusi motor akan
13 dibuat pada sub-main yang sama sehingga diharapkan motor akan
bergerak bersama-sama. Untuk sub-main yang lain, masih sama dengan sub-main pada pemrograman sebelumnya.
2. Modifikasi motor Pada robot AERO I, motor yang digunakan pada joint horisontal
adalah motor AC. Motor ini bergerak atau berputar secara bertahap dan cenderung lambat. Sehingga dapat dikatakan penjangkauan target pada
joint horisontal sangat lambat. Pada robot AERO II, motor yang digunakan pada joint horisontal
adalah motor DC. Motor ini bergerak atau berputar secara continue dan cepat sehingga dengan motor ini diharapkan pergerakan dari joint
horisontal menjadi lebih cepat dalam menjangkau target. Motor AC yang sebelumnya digunakan, langsung dicopot dan diganti
dengan motor DC. Penempatan dari motor DC masih sama dengan penempatan dari motor AC.
3. Modifikasi rangkaian elektronika Pada robot AERO I, rangkaian yang digunakan dapat dikatakan cukup
rumit dan complicated. Rangkaian yang dibuat antara lain power supply, rangkaian pengendali motor stepper, rangkaian pengendali motor AC,
rangkaian pengendali motor DC, rangkaian penghitung pulsa encoder, rangkaian pembaca pulsa penghitung encoder,dan rangkaian pengendali
lama putaran motor DC. IC yang digunakan adalah IC 555, gerbang NAND IC 74LS10, IC 4070, IC 74LS138, IC 74LS245, IC 74LS373 dan,
IC 74LS688. Pada robot AERO II, rangkaian yang digunakan lebih sederhana
dibandingkan dengan robot AERO I. Rangkaian yang dibuat antara lain power supply,
rangkaian pengendali motor stepper, rangkaian pengendali motor DC vertikal, rangkaian pengendali motor DC horisontal, Rangkaian
penguat encoder motor DC horizontal. IC yang digunakan adalah IC 555, IC 4023, dan IC 4049.
14 Penggantian rangkaian sebenarnya adalah imbas dari penggantian
motor. Dengan demikian, dapat dikatakan rangkaian yang digunakan harus sesuai dengan motor yang digunakan. Rangkaian yang digunakan
sebelumnya diubah total kecuali power supply yang masih dapat digunakan dengan penambahan output tegangan yaitu 24 V, 40 V dan 64
V. E.
METODE PENGUJIAN
Pengujian yang dilakukan pada manipulator robot yaitu antara lain: 1. Kalibrasi
Kalibrasi dilakukan untuk mendapatkan hubungan antara jarak atau 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 sudut jangkauan yang diinginkan dengan pulsa masukan ke motor
stepper. Kalibrasi pada motor stepper dilakukan dengan terlebuh dahulu 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
15 encoder
. Kalibrasi pada motor servo dilakukan dengan terlebih dahulu menggerakkan joint 2 atau 3 ke posisi limit switch titik acuan. Kemudian
nilai pulsa dimasukkan ke dalam program pengendalian motor servo. Setelah itu, program tersebut dijalankan dan motor berputar sehingga joint 2
atau 3 bergerak. Nilai pulsa tersebut akan dibandingkan dengan nilai pembacaan pulsa 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 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 mm y
i
= jarak seharusnya mm y
= jarak aktual mm Ketepatan dihitung dengan mengikuti persamaan berikut ini.
Ketepatan = 100
1 ×
− −
H X
H ......................... ................2
dimana: H = jarak seharusnya mm
X = jarak aktual mm 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
16 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. Program pengendalian ini dibuat berbeda dengan penelitian sebelumnya. Perbedaannya terdapat pada pengeksekusian joint. Jika pada
penelitian sebelumnya joint dijalankan secara bertahap dari joint 1 stepper, joint 2 vertikal lalu joint 3 horisontal, pada program
pengendalian yang baru joint dijalankan secara bersamaan sehingga memungkinkan terjadinya error. Namun, dengan pengeksekusian secara
bersamaan tersebut diharapkan pencapaian ke titik tujuan jadi lebih cepat. Diagram alir program pengendalian pergerakan manipulator menuju titik
sasaran dapat dilihat pada Lampiran 2. Dalam pengukuran ini diberi dua perlakuan yaitu dengan pembebanan
dan tanpa pembebanan. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan hasil perbandingan antara kedua perlakuan tersebut. Selain itu juga, untuk
perlakuan dengan pembebanan diharapkan dapat diperoleh berat maksimum yang dapat diangkat oleh lengan manipulator. Pembebanan yang akan
diberikan adalah 200 gr dan 1200 gr serta pembebanan dengan end effector yang memiliki massa + 600 gr.
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.
17 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 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. Pr
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
2 2
2
Pr Zp
Yp Xp
+ +
=
18 Kemudian dengan memasukkan nilai r dan besar sudut tersebut ke dalam
rumus koordinat dua dimensi didapatkan nilai koordinat X dan Y jika dilakukan dengan perhitungan. Untuk memperoleh nilai aktual maka setelah
diperoleh nilai r ditarik garis pada sumbu X dan pada sumbu Y dengan menggunakan penggaris atau meteran. Penentuan jarak X dan Y haruslah
siku-siku dengan garis r. Lihat pada gambar 8. 4.
Pengujian point to point Pengujian ini dilakukan 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 yang akan dijangkau oleh manipulator.
Pengujian hanya dilakukan pada enam titik koordinat jangkauan pada satu kali pengujian dengan pertimbangan agar error yang diperoleh masih
dalam toleransi yaitu kurang dari 2 mm. 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. Lihat pada gambar 8.
Pada pengujian point to point hanya diberikan pembebanan dengan end-effector
+ 600 gr dan 1200 gr. Hal itu dilakukan untuk memperoleh hasil perbandingan antara berat end-effector dengan berat maksimum yang
mungkin terjadi dengan massa 1200 gr tersebut.
IV. PENDEKATAN DISAIN A.
