MODIFIKASI MANIPULATOR TIPE KOORDINAT SILINDER UNTUK ROBOT PEMANEN PERTANIAN DALAM GREENHOUSE

Transkripsi

1 MODIFIKASI MANIPULATOR TIPE KOORDINAT SILINDER UNTUK ROBOT PEMANEN KOMODITAS PERTANIAN DALAM GREENHOUSE SKRIPSI Oleh : RAHMAT SALEH F DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2 MODIFIKASI MANIPULATOR TIPE KOORDINAT SILINDER UNTUK ROBOT PEMANEN KOMODITAS PERTANIAN DALAM GREENHOUSE SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh : RAHMAT SALEH F DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

3 INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN MODIFIKASI MANIPULATOR TIPE KOORDINAT SILINDER UNTUK ROBOT PEMANEN KOMODITI PERTANIAN DALAM GREENHOUSE SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh : RAHMAT SALEH F Dilahirkan pada tanggal 6 Mei 1985 di Magelang Tanggal Lulus : Januari 2008 Menyetujui, Bogor, Januari 2008 Dosen Pembimbing Akademik Dr. Ir. I Dewa Made Subrata, M.Agr. NIP Mengetahui, Dr. Ir. Wawan Hermawan, M.S Ketua Departemen Teknik Pertanian

4 RIWAYAT HIDUP PENULIS Penulis dilahirkan di Magelang pada tanggal 6 Mei 1985 yang merupakan anak pertama dari bapak yang bernama Purwantoro dan ibu bernama Nurhidayah. Penulis menyelesaikan pendidikan sekolah dasar di SD Negeri Wates 1, Magelang pada tahun Penulis lalu melanjutkan pendidikan menengah di SLTP Negeri 3 Magelang dan tamat pada tahun Setelah itu, penulis melanjutkan pendidikan tingkat atas di SMU Negeri 2 Magelang dan tamat pada tahun Pada tahun 2003 itu juga, penulis melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) diterima di Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor dan memilih bagian Ergonomika dan Elektronika. Selama menjadi mahasiswa di Institut Pertanian Bogor, penulis aktif berorganisasi di Dewan Perwakilan Mahasiswa Fakultas Teknologi Pertanian (DPM-Fateta) di Departemen Informasi dan Komunikasi pada tahun kepengurusan dan Badan Eksekutif Mahasiswa Fakultas Teknologi Pertanian (BEM-Fateta) sebagai ketua Sub-Divisi Biro Pengembangan Organisasi pada tahun kepengurusan Penulis juga pernah mewakili IPB di ajang Kontes Robot Cerdas Indonesia 2006 sebagai Anggota tim Robot Run-Tank (divisi beroda). Penulis melakukan praktek lapangan di PT Perkebunan Nusantara VIII pada tahun 2006 dengan judul Aspek Keteknikan dalam Pengolahan Teh di PTPN VIII Gedeh, Cianjur, Jawa Barat. Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian, penulis menyelesaikan Skripsi yang berjudul Modifikasi Manipulator Tipe Koordinat Silinder untuk Robot Pemanen Buah dalam Greenhouse.

5 KATA PENGANTAR Syukur dan pujian bagi pemilik segala kesempurnaan, Allah SWT yang Maha Agung. Sholawat dan salam bagi manusia yang termulia dan suri tauladan hidup bagi umat manusia, Muhammad SAW. Karena dengan izin dan atas segala rahmat-nya penulis dapat menyelesaikan Usulan Penelitian yang berjudul Modifikasi Manipulator Tipe Koordinat Silinder Untuk Robot Pemanen Komoditas Pertanian Dalam Greenhouse. Penyusunan usulan penilitian ini merupakan salah satu syarat untuk melakukan penelitian pada Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Usulan Penelitian ini tersusun atas kerjasama dan bimbingan orang-orang yang telah membantu penulis selama penyusunan. Kepada mereka penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Dr. Ir. I Dewa Made Subrata, M.Agr., selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan arahan dan bimbingan selama penyusunan skripsi ini. 2. Dr. Ir. Suroso. M.Agr. dan Ir. Mad Yamin, M.T. selaku dosen penguji yang telah memberikan masukan berharga kepada penulis demi perbaikan skripsi ini. 3. Orang tua dan saudara atas segala do a dan dukungannya. 4. Teman-teman dari keluarga besar TEP 40 atas do a dan motivasinya. 5. Semua pihak yang telah banyak membantu namun tidak dapat disebutkan satu-persatu. Semoga karya tulis ini dapat berguna bagi pihak-pihak yang berkepentingan dan penulis sangat mengharapkan saran dan kritik demi kesempurnaan karya tulis ini. Terima kasih. Bogor, Januari 2008 Penulis i

6 DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR... i DAFTAR ISI... ii DAFTAR GAMBAR... iv DAFTAR TABEL... vi DAFTAR LAMPIRAN... vii I. PENDAHULUAN... 1 A. LATAR BELAKANG... 1 B. TUJUAN... 3 II. TINJAUAN PUSTAKA... 4 A. ROBOT BIO-PRODUKSI... 4 B. MANIPULATOR... 4 C. ROBOT BIO-PRODUKSI (penelitian sebelumnya)... 9 D. GREENHOUSE... 9 III. METODOLOGI PENELITIAN A. WAKTU DAN TEMPAT B. ALAT DAN BAHAN C. TAHAPAN PENELITIAN D. METODE MODIFIKASI E. METODE PENGUJIAN IV. PENDEKATAN DISAIN A. KRITERIA DISAIN B. RANCANGAN FUNGSIONAL C. RANCANGAN STRUKTURAL D. ANALISIS TEKNIK E. ANALISIS MODIFIKASI MANIPULATOR V. HASIL DAN PEMBAHASAN A. KONSTRUKSI PROTOTIPE MANIPULATOR B. KALIBRASI C. PENGUJIAN MASING-MASING JOINT D. PENGUJIAN MANIPULATOR ii

7 E. PENGUJIAN POINT TO POINT VI. KESIMPULAN DAN SARAN A. KESIMPULAN B. SARAN DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN iii

8 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Robot pemanen Apel... 4 Gambar 2. Simbol Joint (JIS)... 5 Gambar 3. Manipulator Tipe Cartesian-Coordinate... 6 Gambar 4. Manipulator Tipe Cylindrical-Coordinate... 7 Gambar 5. Manipulator Tipe Polar-Coordinate... 7 Gambar 6. Manipulator Tipe Scara... 8 Gambar 7. Manipulator Tipe Articulated/Anthropomorphic... 9 Gambar 8. Perhitungan koordinat manipulator tipe cylindrical-coordinate Gambar 9. Mekanisme penyusun joint manipulator Gambar 10. Manipulator robot pemanen yang telah dibuat Gambar 11. Roda caster yang dipasang pada plat besi Gambar 12. Joint sudut beserta bagian-bagiannya Gambar 13. Link vertikal beserta bagian-bagiannya Gambar 14. Joint vertikal beserta bagian-bagiannya Gambar 15. Link horizontal beserta bagian-bagiannya Gambar 16. Joint horizontal beserta bagian-bagiannya Gambar 17. Sistem pemanenan dari arah depan Gambar 18. Sistem pemanenan dari arah menyamping Gambar 19. Grafik hubungan antara nilai pulsa masukan ke motor stepper dengan putaran sudut joint Gambar 20. Grafik hubungan antara nilai hasil konversi bilangan heksadesimal dengan jarak jangkauan joint Gambar 21. Grafik hubungan antara nilai hasil konversi bilangan heksadesimal dengan jarak jangkauan joint Gambar 22. Perbandingan jarak input dengan jarak aktual joint Gambar 23. Perbandingan jarak input dengan jarak aktual joint Gambar 24. Perbandingan jarak input dengan jarak aktual joint Gambar 25. Perbandingan nilai input dengan nilai aktual koordinat X Gambar 26. Perbandingan nilai input dengan nilai aktual koordinat Y iv

9 Gambar 27. Perbandingan nilai input dengan nilai aktual koordinat Z Gambar 28. Grafik perbandingan antara titik pergerakan manipulator dengan simpangan pada koordinat X Gambar 29. Grafik perbandingan antara titik pergerakan manipulator dengan simpangan pada koordinat Y Gambar 30. Grafik perbandingan antara titik pergerakan manipulator dengan simpangan pada koordinat Z Gambar 31. Grafik perbandingan pengukuran point to point antara pemakaian end-effector dengan pemakaian beban 1200 gr v

10 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Spesifikasi motor stepper Tabel 2. Faktor-faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan, fc vi

11 DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Tahapan penelitian Lampiran 2. Diagram alir program pengendalian manipulator robot pemanen. 67 Lampiran 3. Program pengendalian manipulator Lampiran 4. Gambar rangkaian pengendali motor stepper Lampiran 5. Gambar rangkaian pengendali motor DC vertikal Lampiran 6. Gambar rangkaian pengendali motor DC horisontal Lampiran 7. Gambar rangkaian pengendali semua motor Lampiran 8. Gambar Relay driver DC servo motor translasi vertikal Lampiran 9. Gambar rangkaian relay pengendali servo DC translasi horizontal 81 Lampiran 10. Gambar rangkaian interface digital input output jenis PPI Lampiran 11. Gambar rangkaian penguat encoder motor DC horizontal Lampiran 12. Gambar konstruksi manipulator Lampiran 12. Gambar konstruksi manipulator (lanjutan) Lampiran 12. Gambar konstruksi manipulator (lanjutan) Lampiran 13. Data pengujian pada joint Lampiran 14. Data pengujian pada joint Lampiran 15. Data pengujian pada joint Lampiran 16. Data hasil pengujian manipulator dengan end-effector Lampiran 16. Data hasil pengujian manipulator dengan end-effector(lanjutan) 91 Lampiran 17. Data hasil pengujian manipulator tanpa end-effector Lampiran 17. Data hasil pengujian manipulator tanpa end-effector(lanjutan).. 93 Lampiran 18. Data hasil pengujian manipulator dengan beban 200 gr Lampiran 18. Data hasil pengujian manipulator dengan beban 200 gr (lanjutan) Lampiran 19. Data hasil pengujian manipulator dengan beban 1200 gr Lampiran 19. Data hasil pengujian manipulator dengan beban 1200 gr (lanjutan) Lampiran 20. Data pengujian point to point dengan end-effector Lampiran 20. Data pengujian point to point dengan end-effector (lanjutan) vii

12 Lampiran 21. Data pengujian point to point dengan beban 1200 gr Lampiran 21. Data pengujian point to point dengan beban 1200 gr (lanjutan) Lampiran 22. Gambar perbandingan manipulator sebelum dan sesudah dimodifikasi viii

13 I. PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG Perkembangan teknologi di bidang elektronika dan penginderaan (machine vision) yang semakin pesat memicu perkembangan di bidang pengendalian (otomatisasi) yang memiliki nalar tinggi yang dikenal sebagai robot. Dewasa ini pemakaian robot secara komersial terjadi di bidang industri manufacture khususnya di negara maju seperti Jepang dan Amerika Serikat. Pemakaian yang paling mencolok adalah di bidang perakitan mobil dan peralatan elektronik seperti komputer, radio, televisi, dan lain-lain. Tingginya minat angkatan kerja muda untuk bekerja di bidang industri non pertanian, ditambah kesan jorok dan kotor lingkungan kerja pertanian menjadi ancaman akan berkurangnya ketersediaan tenaga kerja di bidang pertanian di masa yang akan datang. Permintaan pasar pun pada produk pertanian yang memiliki tingkat higienis maupun kebersihan yang tinggi, membuat para petani lebih memikirkan cara penanganan produk pertanian yang lebih bersih dan higienis seperti di dalam greenhouse yang bebas dari campur tangan biologis seperti manusia. Adanya kecenderungan tersebut menjadi tantangan bagi tenaga ahli di bidang teknik pertanian untuk menyediakan tenaga mekanis yang mampu menggantikan peran manusia dalam melakukan pekerjaan di bidang pertanian. Namun kompleksnya pekerjaan di bidang pertanian menyebabkan tidak semua pekerjaan bisa dilakukan dengan mesin konvensional. Untuk pekerjaan yang memerlukan tingkat selektifitas yang tinggi, dibutuhkan mesin yang lebih canggih yang mampu membedakan target dan non target. Mesin yang bisa melakukan tugas seperti itu adalah robot pertanian atau robot bioproduksi. Beberapa alasan yang dapat mendukung pentingnya robot bioproduksi yaitu : (1) Meskipun banyak pekerjaan di bidang pertanian yang telah dimekanisasi, masih terjadi banyak kecelakaan, masih banyak pekerjaan monoton yang tidak cocok untuk dikerjakan oleh manusia; (2) Tenaga kerja pertanian yang cenderung semakin berkurang karena jika dibandingkan 1

14 dengan industri lain, pertanian kurang mendatangkan minat sebagai usaha yang berprospek cerah; (3) Permintaan pasar untuk kualitas produk merupakan faktor penting dalam bioproduksi. Evaluasi produk yang dilakukan melalui pengamatan manusia tidak dapat dipercaya terutama dalam hal stabilitas dan keseragaman, walaupun kemampuan manusia dalam memberi persepsi dan alasan belum sepenuhnya dapat diterapkan pada robot. Berikut ini adalah beberapa proyek pengembangan robot-robot pertanian yang sedang dan terus dikembangkan di universitas di Jepang, bekerjasama dengan pusat penelitian milik pemerintah dan perusahaanperusahaan produksi alat-alat pertanian. Beberapa diantaranya adalah sebagai berikut: Robot pemangkas dan pemetik buah anggur Robot pemetik mentimun Robot pembersih lapangan rumput Robot pemetik buah strawberry Robot pemetik tomat besar Robot pemetik tomat mini Robot penanam bunga potong Untuk mengantisipasi pesatnya perkembangan robotika internasional, maka di Indonesia juga perlu adanya pengembangan di bidang robotika khususnya robot bioproduksi. Dengan adanya pembuatan manipulator koordinat silinder untuk robot AERO I ini diharapkan mampu mengembangkan pengetahuan di bidang robotika khususnya robot bioproduksi di Indonesia. Untuk pengembangan selanjutnya, robot AERO I perlu adanya modifikasi agar sistem kerjanya menjadi lebih baik. Robot AERO I perlu untuk dimodifikasi karena pergerakan joint masih bergerak secara sendirisendiri dan bertahap. Selain itu juga, pergerakan pada joint horisontal masih lambat serta positioning accuracy-nya masih terlalu besar. Oleh karena itu, dikembangkan robot AERO II yang diharapkan dapat mengatasi masalah tersebut. 2

15 B. TUJUAN PENELITIAN Tujuan umum dari penelitian ini adalah memodifikasi manipulator robot pemanen komoditas pertanian dalam greenhouse yang telah dikembangkan sebelumnya, yaitu manipulator tipe cylindrical-coordinate. Sedangkan tujuan khusus dari penelitian ini, yaitu memodifikasi dan menguji kemampuan manipulator robot pemanen komoditas pertanian dalam greenhouse untuk menjangkau target dalam koordinat ruang. 3

16 II. TINJAUAN PUSTAKA A. ROBOT BIO-PRODUKSI Secara garis besar, robot bio-produksi memiliki struktur dasar antara lain: manipulator, end-effector, vision sensor, traveling device, control device, dan actuator (Rochim, 2004). Definisi robot bio-produksi, bagaimanapun, belumlah jelas di kalangan profesional yang berhubungan dengan bidang ini. Dengan demikian pengertian mengenai apa yang dimaksud dengan robot bio-produksi masih menjadi subjek diskusi (Kondo dan Ting, 1998). Robot bio-produksi dirancang untuk menangani: tanaman, binatang, makanan dan objek biologi lainnya. Oleh karena itu, perlu pengetahuan mengenai karakteristik objek biologi. Aspek sosial seperti ekonomi, manajemen, pemasaran, dan tingkat penerimaan masyarakat terhadap teknologi ini juga perlu dipertimbangkan. Beberapa contoh robot bio-produksi dapat dilihat pada Gambar 1. Gambar 1. Robot pemanen apel B. MANIPULATOR Berdasarkan Japanese Industrial Standard (JIS B , Terms for Industrial Robots), manipulator adalah peralatan yang mempunyai fungsi sama dengan lengan manusia dan dapat memindahkan benda dalam ruang tiga dimensi. 4

17 Banyak yang mengira bahwa manipulator sama seperti lengan manusia, karena mempunyai fungsi hampir sama dengan lengan manusia. Tetapi pada kenyataan mekanismenya tidak sama dengan lengan manusia, misalnya saja jenis mekanisme dari manipulator terdiri dari berbagai tipe, seperti: cartersian coordinate, cylindrical cooordinate, scara, dan lain sebagainya, sehingga manipulator tidak selalu dapat disebut dengan lengan. Manipulator tersusun dari joint dan link. Mobilitas dari manipulator dijamin dengan adanya joint (sambungan) antara dua lengan (link). Joint yang membentuk manipulator dibedakan secara umum menjadi dua, yaitu rotational joint dan prismatic joint. Rotational joint menyediakan gerakan berputar, sedangkan prismatic joint untuk menyediakan gerakan translasi. Simbol untuk joint terlihat pada Gambar 2. Gambar 2. Simbol Joint (JIS) Menurut (Okamoto et al., 1992) banyaknya sambungan (joint) dan mata rantai (link) disebut derajat bebas (degree of freedom/ DOF). Supaya dapat bergerak dalam ruang tiga dimensi, manipulator membutuhkan minimal tiga derajat bebas. Semakin besar jumlah derajat bebas, akan semakin kompleks konstruksi robot dan semakin sulit untuk mengontrol sistem. Mekanisme dasar manipulator dapat diubah sesuai dengan derajat bebas, tipe joint, panjang link, dan panjang offset. Struktur dasar manipulator sangat berbeda dari mesin konvensional karena manipulator memiliki banyak link dengan dua ujung dimana ujung 5

18 yang satu bebas dan ujung yang lain tetap. Manipulator tersusun atas link dan joint. Mobilitas dari manipulator dijamin dengan adanya joint (sambungan) antara dua titik. Pada suatu rantai kinematik terbuka, tiap sambungan prismatik atau sambungan putar menyediakan derajat mobilitas tunggal. Derajat mobilitas manipulator tersalur sepanjang struktur mekanisnya untuk menyediakan derajat bebas yang diperlukan dalam melakukan pekerjaan. Umumnya manipulator memerlukan 6 DOF agar dapat menggerakkan end-effector ke posisi dan postur yang tepat dalam ruang 3D. Tetapi jumlah DOF bisa berapa saja sesuai keperluan. Semakin banyak DOF akan makin fleksibel, tetapi mekanisme dan cara mengontrolnya akan makin kompleks dan makin berat. Manipulator robot bio-produksi dalam operasinya harus mampu menghindari benturan dengan penghalang dan mencapai sasaran dengan baik meskipun lokasi sasaran cukup kompleks. Jenis-jenis manipulator antara lain: 1. Manipulator Tipe Cartesian-Coordinate/ Rectangular-Coordinate Manipulator tipe cartesian-coordinate mempunyai 3 prismatic joint yang berperan dalam menetapkan posisi dalam ruang. mekanisme dan kontrol dari manipulator ini mudah, tetapi kurang fleksibel. Manipulator jenis ini mempunyai nilai keakuratan yang lebih tinggi dibandingkan dangan manipulator jenis lain. Positioning accuracy adalah tetap diseluruh lokasi workspace. Manipulator jenis ini banyak digunakan untuk material handling dan assembly. Bentuk dari manipulator tipe cartesian-coordinate dapat dilihat pada Gambar 3. 6

19 Prismatic Joint Untuk End-Effector Gambar 3. Manipulator Tipe Cartesian-Coordinate 2. Manipulator Tipe Cylindrical-Coordinate Manipulator tipe cylindrical-coordinate mempunyai 2 prismatic joint dan 1 rotational joint yang kurang berperan dalam menentukan posisi dalam ruang. Manipulator jenis ini lebih fleksibel dibanding jenis yang pertama. Positioning accuracy menurun dengan bertambahnya stroke horizontal. Bentuk dari manipulator tipe cylindrical-coordinate dapat dilihat pada Gambar 4. Untuk End-Effector Prismatik Joint Joint putar Gambar 4. Manipulator Tipe Cylindrical-Coordinate 3. Manipulator Tipe Polar-Coordinate/ Spherical-Coordinate Manipulator tipe spherical-coordinate mempunyai 1 prismatic joint dan 2 rotational joint yang berperan dalam menentikan posisi dalam ruang. Manipulator jenis ini lebih fleksibel dari dua tipe sebelumnya. Positioning accuracy menurun dengan bertambahnya stroke radial. spherical-coordinate manipulator umum digunakan untuk machining. 7

20 Bentuk dari manipulator tipe spherical-coordinate dapat dilihat pada Gambar 5. Untuk End-effector Prismatik joint Joint putar Gambar 5. Manipulator Tipe Polar-Coordinate 4. Manipulator Tipe Scara Manipulator tipe scara memiliki kekuatan relatif tinggi untuk pembebanan vertikal dan lentur untuk pembebanan horizontal. Umum digunakan untuk menangani benda kecil. (SCARA = Selective Compliance Assembly Robot Arm). Bentuk dari manipulator tipe scara dapat dilihat pada Gambar 6. Joint Putar Prismatik Untuk End-effector Gambar 6. Manipulator Tipe Scara 5. Manipulator Tipe Articulated/Anthropomorphic Manipulator tipe articulated/anthropomorphic mempunyai 3 joint yang berperan dalam menentukan posisi dalam ruang. Joint-joint tersebut adalah tipe rotational joint. Ditambah dengan joint lainnya untuk mengatur lengan dan end-effector. Manipulator jenis ini mempunyai jointjoint yang mirip dengan lengan manusia yaitu, bahu, siku dan pergelangan 8

21 tangan. Manipulator ini paling fleksibel dan cepat tetapi mekanisme dan cara kontrol makin sulit serta akurasi posisi lebih rendah dibanding jenisjenis manipulator sebelumnya. Bentuk umum dari manipulator dengan tipe articulated/anthropomorphic dapat dilihat pada Gambar 7. Elbow Joint Putar Untuk End-Effector Shoulder Waist Gambar 7. Manipulator Tipe Articulated/Anthropomorphic C. ROBOT BIO-PRODUKSI ( Penelitian Sebelumnya) Berdasarkan penelitian sebelumnya, Basuki (2007) menyimpulkan bahwa hasil pengujian manipulator didapatkan simpangan rata-rata untuk koordinat X 3.19 mm dan ketepatan rata-rata %, koordinat Y simpangan rata-rata 1.32 mm dan ketepatan rata-rata %, koordinat Z simpangan rata-rata 0.3 mm dan ketepatan rata-rata %. Simpangan pada jarak antara titik acuan dengan titik koordinat tujuan didapatkan simpangan rata-rata sebesar 0.44 dan ketepatan rata-rata %. Dari data di atas, diharapkan untuk penelitian ini diperoleh simpangan rata-rata yang lebih kecil atau ketepatan yang lebih besar. D. GREENHOUSE Greenhouse berasal dari kata green yang berarti hijau dan house yang berarti rumah. Oleh karena itu greenhouse bisa diterjemahkan sebagai rumah hijau, karena tanaman yang ditanam didalamnya selalu tampak hijau sepanjang tahun (Widyastuti, 1993). 9

22 Menurut Nelson (1981) greenhouse didefinisikan sebagai suatu bangunan yang memiliki struktur atap dan dinding yang bersifat tembus cahaya, sehingga tanaman tetap memperoleh cahaya matahari dan terhindar dari kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan. Greenhouse berfungsi melindungi tanaman dari kondisi yang kurang menguntungkan, sehingga tanaman yang tumbuh di dalam greenhouse dapat tumbuh dengan baik dibandingkan dengan tanaman yang tumbuh di lahan terbuka. Lingkungan di dalam greenhouse merupakan areal tertutup sehingga kondisi di dalamnya dapat dikendalikan sesuai dengan kondisi lingkungan yang optimum bagi tanaman. Greenhouse dapat melindungi tanaman dari hujan, angin kencang dan juga serangan hama. Kondisi-kondisi lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan bagi tanaman seperti temperatur, kelembapan udara, intensitas cahaya matahari, dan kecepatan angin juga dapat diatur sedemikian rupa, sehingga menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman. Ada banyak tanaman yang sekarang diusahakan untuk ditanam di dalam greenhouse. Tanaman tersebut kebanyakan adalah tanaman yang sebelumnya ditanam di areal perkebunan. Contoh dari tanaman tersebut adalah paprika. Paprika ini cocok sekali ditanam di dalam greenhouse. Paprika merupakan salah satu tanaman yang buahnya menggantung dan penanamannya membutuhkan jarak tanam tertentu. Sebagai acuan, pada penanaman paprika di dalam greenhouse standar antar bedengan ± 140 cm dan antar tanaman ± 50 cm. 10

23 III. METODOLOGI PENELITIAN A. WAKTU DAN TEMPAT Penelitian dilaksanakan mulai Juni 2007 s/d Desember Modifikasi, kalibrasi serta pengujian dilakukan di Bagian Ergonomika dan Elektronika, lab. kontrol otomatik (di lab. lapangan Leuwikopo), Departemen Teknik Pertanian, Institut Pertanian Bogor. B. ALAT DAN BAHAN 1. Alat Penelitian a. Alat ukur yang digunakan untuk pengukuran koordinat ruang terdiri dari penggaris, meteran dan busur derajat. b. Alat untuk pembuatan prototipe antara lain gerinda potong, las listrik, gerinda tangan, bor listrik, mesin bubut, gergaji, taps, skrap, obeng, tang, kunci pas dan kunci ring. c. Alat untuk pembuatan rangkaian elektronik antara lain solder, solder sucker, tang potong, multitester digital dan osiloskop. d. Peralatan untuk pembuatan program yaitu seperangkat komputer (PC) Pentium TM, 100MHz dengan slot ISA. 2. Bahan Penelitian a. Bahan untuk konstruksi manipulator antara lain: Caster (roda bebas) ukuran tinggi 34 mm dan dimeter roda 25 mm. Slider, rack-pinion, poros berulir, dan worm-gear. Gear box dengan perbandingan 1:10. Plat besi ukuran 400 x 400 mm dan tebal 20 mm. Selang besar (ukuran 15 mm ) dan kecil (ukuran 5 mm) (NB : bahan yang ditambahkan. Fungsinya untuk merapikan kabel) Plat Alumunium tebal 12 mm. Besi silinder pejal diameter 30 mm. Besi siku ukuran 92 x 92 mm dan 60 x 60 dengan tebal 5 mm Mur, baut dan ring sebagai pengencang 11

24 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 submain yang terpisah. Pada pemrogaman yang baru, eksekusi motor akan 12

25 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

26 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 14

27 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. y n = y y...(1) o dimana: y n i = simpangan ke-n (mm) y i = jarak seharusnya (mm) y 0 = jarak aktual (mm) Ketepatan dihitung dengan mengikuti persamaan berikut ini. H X Ketepatan = 1 100%......(2) H 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 15

28 (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 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. 16

29 Z Yp θ = atan Xp P r = X P 2 + Y P 2 Z = Z P Z P Pr Pr = 2 2 Xp + Yp + Zp 2 X P Y P r θ X Y 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). 17

30 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 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. 18

31 IV. PENDEKATAN DISAIN A. KRITERIA DISAIN Persyaratan yang harus dimiliki oleh manipulator adalah manipulator ini harus mampu menjangkau benda dalam ruang tiga dimensi sesuai dengan koordinat yang telah ditentukan. Manipulator yang dibuat merupakan manipulator tipe cylindrical coordinate. Pemilihan tipe manipulator ini didasarkan pada kemudahan dalam perancangan, kemudahan dalam pembuatan dan perakitan, jumlah joint sedikit (3 buah joint), kemudahan dalam perhitungan matematis untuk pencapaian titik koordinat target tujuan. Manipulator yang dibuat terdiri dari 3 derajat bebas (3 DOF) atau 3 buah joint. Ketiga joint tersebut terdiri dari 2 prismatic joint dan 1 rotational joint. Rotational joint menggerakkan manipulator dalam arah putaran mendatar sehingga dapat disebut joint sudut. Prismatic joint yang pertama menyediakan gerak translasi pada manipulator dalam arah vertikal atau manipulator bekerja naik atau turun. Prismatic joint yang kedua menggerakkan manipulator menjangkau target dalam arah horizontal, dalam hal ini manipulator bekerja merentang atau memendek. Mekanisme joint yang menyusun manipulator tipe cylindrical coordinate disajikan pada Gambar 9. Prismatik joint vertikal Prismatik joint horizontal Rotational joint Gambar 9. Mekanisme joint penyusun manipulator.

32 B. RANCANGAN FUNGSIONAL Manipulator yang dibuat berfungsi untuk menjangkau benda dalam ruang tiga dimensi sesuai dengan koordinat yang diinginkan. Karena merupakan robot pemanen maka benda disini merupakan buah yang masih terdapat di pohonnya, sehingga ujung manipulator ini nantinya akan dipasangi dengan end-effector untuk memanen buah tersebut. Untuk mendukung fungsi tersebut maka diperlukan komponen-komponen lain yang saling berkaitan agar manipulator yang dibuat dapat bekerja sesuai dengan fungsinya. Komponen-komponen tersebut beserta fungsinya antara lain: 1. Dudukan Bawah Dudukan bawah berfungsi sebagai tempat menopang seluruh bagian manipulator. Dudukan bawah terdiri dari komponen dengan fungsi masingmasing antara lain: Roda bebas (caster) Roda bebas (caster) berfungsi untuk mempermudah dalam pemindahan manipulator (portable). Plat Besi Plat besi berfungsi sebagai dudukan dari gearbox, sehingga boleh dikatakan plat besi ini menopang seluruh bagian manipulator. 2. Joint Sudut Joint sudut berfungsi memutar manipulator pada sumbu putar atau titik poros pada bidang datar horizontal. Bidang datar horizontal mencakup koordinat x dan y juga koordinat x dan y. Sehingga titik poros putaran manipulator merupakan titik acuan yaitu koordinat (0,0). Komponen yang menyusun joint sudut antara lain: Gearbox Gearbox berfungsi untuk merubah arah putaran poros dari arah mendatar menjadi tegak lurus terhadap sumber putaran. Gearbox juga berfungsi sebagai sumbu putar atau titik poros dari manipulator. Gearbox juga mereduksi putaran yang dihasilkan oleh motor stepper dengan perbandingan 1 :

33 Motor stepper Motor stepper berfungsi sebagai aktuator pada joint sudut yang memutar manipulator pada sumbu putar atau titik poros pada bidang datar horizontal. Dudukan motor stepper Dudukan motor stepper berfungsi untuk menahan motor stepper sehingga dapat menyalurkan dayanya ke gearbox. Kopel Kopel berfungsi menghubungkan poros motor stepper yang berdiameter 8 mm dengan poros gearbox yang berdiameter 10 mm. Plat poros besi Plat poros besi berfungsi menggabungkan poros output dari gearbox dengan plat dudukan dari manipulator vertikal. 3. Link Vertikal Link vertikal berfungsi sebagai dudukan dari link horizontal. Link vertikal menopang manipulator horizontal yang bekerja naik atau turun untuk menjangkau koordinat dalam arah vertikal (koordinat z). Komponenkomponen penyusun link vertikal antara lain: Plat dudukan Plat dudukan terdapat dibagian atas maupun bagian bawah dari link vertikal. Plat dudukan ini berfungsi sebagai dudukan bearing (penopang ulir) dan plat siku (penopang slider vertikal). Plat siku Plat siku berfungsi sebagai penumpu dari slider vertikal. Bantalan (bearing) Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman, dan panjang umur (Sularso dan Suga, 1987). Bantalan pada rancangan ini berfungsi sebagai komponen yang menumpu poros ulir. 21

34 Slider Vertikal Slider vertikal berfungsi sebagai track (lintasan) bagi gerakan naik dan turunnya link horizontal. Ulir Ulir berfungsi sebagai sistem transmisi pendorong turun atau naik bagi joint horizontal. Putaran dari ulir ini yang dapat menyebabkan joint horizontal dapat bergerak naik atau turun. 4. Joint Vertikal Joint vertikal berfungsi memutar poros ulir, sehingga dudukan dari link horizontal dapat bergerak naik atau turun. Joint vertikal menggerakkan link horizontal naik atau turun untuk menjangkau koordinat dalam arah vertikal (koordinat z). Joint vertikal terdiri dari: Motor servo DC Motor servo DC berfungsi sebagai actuator pada joint vertikal yang memutar poros berulir melalui worm-gear. Motor servo DC sudah dilengkapi encoder dan brake (rem). Encoder berfungsi untuk mengetahui sudut putar dari motor servo DC, sehingga pergerakan joint horizontal dalam arah vertikal dapat diketahui atau diukur. Rem berfungsi untuk menghentikan, mengatur dan mencegah putaran yang tidak dikehendaki pada putaran motor servo DC. Dudukan motor servo DC Dudukan motor servo DC berfungsi untuk menahan motor servo sehingga dapat menyalurkan dayanya ke worm-gear. Worm-gear Worm-gear berfungsi mereduksi putaran dari motor servo DC untuk disalurkan ke poros berulir. 5. Link Horizontal Link horizontal berfungsi menjangkau koordinat dari sasaran r melalui gerakan translasi. Koordinat r merupakan titik pada koordinat x dan y. Titik ujung dari link horizontal merupakan tempat dudukan dari end-effector. Komponen yang menyusun link horizontal antara lain: 22

35 Kotak segiempat Kotak segiempat berfungsi sebagai penghubung antara link vertikal dengan link horizontal. Kotak segiempat juga berfungsi sebagai dudukan motor servo DC ( ditambah selenoid sebagai breaker) dan dudukan dari slider horizontal. Slider Horizontal Slider horizontal berfungsi sebagai track (lintasan) bagi gerakan maju dan mundurnya rack. 6. Joint horizontal Joint horizontal berfungsi menggerakkan rack dan slider horizontal maju atau mundur. Joint horizontal terdiri dari: Motor servo DC Motor servo DC berfungsi sebagai actuator pada joint horizontal yang terhubung ke rack-pinion. Motor servo DC sudah dilengkapi dengan encoder tetapi belum dilengkapi dengan brake (rem). Encoder berfungsi untuk mengetahui sudut putar dari motor servo DC, sehingga pergerakan joint horizontal dalam arah horizontal dapat diketahui atau diukur. Rem berfungsi untuk menghentikan, mengatur dan mencegah putaran yang tidak dikehendaki pada putaran motor servo DC. Rack-pinion Rack-pinion berfungsi merubah gerak rotasi (pinion dari putaran motor servo DC menjadi gerak translasi (rack)). 7. Sistem Kendali Power supply Power supply berfungsi memberikan catu daya bagi rangkaianrangkaian elektronika penunjang dan motor-motor penggerak pada manipulator. Rangkaian pengendali motor stepper Rangkaian pengendali motor stepper berfungsi mengendalikan motor stepper melalui amplifier dari motor stepper dalam hal pemberian sinyal pulsa dan arah putaran motor. Rangkaian ini dilengkapi limit switch untuk keamanan dan titik acuan. 23

36 Rangkaian pengendali motor servo DC ( Horizontal ) Rangkaian pengendali motor servo DC berfungsi mengendalikan motor servo DC melalui amplifier dari motor servo DC dalam hal pemberian sinyal pulsa dan arah putaran motor. Rangkaian ini tidak mengendalikan secara langsung brake untuk keamanan dan limit switch sebagai titik acuan. Rangkaian pengendali motor servo DC ( Vertikal ) Rangkaian pengendali motor servo DC berfungsi mengendalikan motor servo DC dalam hal penyalaan, arah putaran, brake atau rem, dan limit switch untuk keamanan dan sebagai titik acuan. Rangkaian pembaca dan penghitung pulsa encoder Rangkaian pembaca dan penghitung pulsa encoder berfungsi membaca pulsa yang sudah dihitung oleh rangkaian penghitung pulsa encoder dan menghitung atau mencacah pulsa keluaran dari encode. 8. Sistem Interface Interface berfungsi sebagai penghubung antara komputer (controller) dengan rangkaian luar seperti rangkaian pengendali motor dan rangkaian pembaca pulsa encoder. 9. Kontroller Kontroller berfungsi sebagai pengendali seluruh kinerja dari manipulator. C. RANCANGAN STRUKTURAL Rancangan struktural dari masing-masing komponen pembentuk manipulator antara lain: 1. Dudukan bawah Struktur komponen penyusun dudukan bawah antara lain: Roda bebas (caster) Roda bebas yang digunakan memiliki tinggi sekitar 34 mm dengan diameter roda 25 mm. 24

37 Plat besi Plat besi yang digunakan mempunyai ukuran 400 x 400 mm dengan ketebalan 20 mm. Plat besi ini memiliki berat sekitar 18 kg. 2. Joint sudut Struktur komponen penyusun joint sudut antara lain: Gearbox Gearbox yang digunakan merupakan sistem transmisi worm-gear yang mereduksi putaran dengan perbandingan 1:10. Putaran motor stepper berkurang 10 kali setelah melewati gear box, sebaliknya daya yang dihasilkan meningkat 10 kali dari daya yang dihasilkan oleh motor stepper. Motor stepper Motor stepper yang digunakan adalah jenis motor stepper unipolar dengan merk Vexta model ASM66AC-T3.6 produksi Oriental Motor. Motor stepper ini dilengkapi dengan amplifier tipe ASD12B-C Tabel 1. Spesifikasi motor stepper Tegangan 2.69 Volt Arus 1.7 Ampere Torsi maksimum 1.25 Nm Batas kecepatan rpm Rasio gir 3.6 : 1 Resolusi /pulsa Dudukan motor stepper Dudukan motor stepper terbuat dari besi siku ukuran 92 x 92 mm dan tebal 5 mm yang dipotong, sehingga ukurannya menjadi 92 x 50 mm. Kopel Kopel terbuat dari poros besi pejal yang mempunyai diameter 30 mm. Dengan lubang untuk poros dari motor stepper berukuran 8 mm dan lubang untuk poros masukan dari gear box berukuran 10 mm. 25

38 Plat poros besi Plat poros besi terbuat dari plat besi ukuran 220 x 90 mm dan poros besi dengan diameter 30 mm. Plat dengan poros ini disatukan dengan cara dilas. 3. Link Vertikal Struktur komponen penyusun link vertikal sudut antara lain: Plat dudukan Plat dudukan bawah terbuat dari plat alumunium dengan ukuran 180 x 180 mm dan tebal 15 mm. Plat dudukan atas terbuat dari plat alumunium dengan ukuran 210 x 125 mm dan tebal 13 mm. Plat siku Plat siku terbuat dari besi siku ukuran 60 x 60 mm dan tebal 5 mm. Salah satu bagiannya dipotong, sehingga ukurannya menjadi 60 x 25 mm. Bantalan (bearing) Bantalan yang digunakan berjumlah dua. Bantalan pertama digunakan untuk menumpu poros pada bagian bawah ulir dengan diameter dalamnya berukuran 20 mm. Bantalan kedua digunakan untuk menahan poros pada bagian atas ulir dengan diameter dalamnya berukuran 15 mm. Kedua bantajan ini berjenis plan bearing. Berdasarkan gerakan bantalan terhadap poros, bantalan yang digunakan adalah bantalan gelinding (rolling bearing). Sedangkan berdasarkan arah beban terhadap poros merupakan jenis bantalan radial. Berdasarkan alurnya, bantalan ini masuk ke dalam jenis bantalan arus dalam baris tunggal. Slider Vertikal Slider vertikal yang digunakan memiliki ukuran 960 x 20 x 19 mm. Slider vertikal dipasang secara vertikal yang di tahan atau ditumpu oleh plat siku pada bagian bawah dan atasnya. 26

39 Ulir Ulir yang digunakan merupakan ulir tenaga jenis ball screw. Ulir dipasang vertikal dan ditumpu oleh dua buah bearing. Panjang poros yang berulir yaitu 880 mm. Ulir yang digunakan adalah ulir tunggal karena jarak baginya sama dengan kisar. Kisar adalah jarak antara puncak-puncak yang berbeda satu putaran dari satu jalur pada ulir (Sularso dan Suga, 1987). Jarak baginya yaitu 10 mm. Diameter dalam ulir 20 mm dan diameter luar 25 mm dengan sudut ulir sebesar Joint Vertikal Struktur komponen penyusun joint vertikal antara lain: Motor servo DC Motor servo DC yang digunakan memiliki spesifikasi daya 60 Watt, tegangan 65 volt, arus 1,3 ampere dan putaran maksimum 3000 RPM. Encoder pada motor ini memiliki spesifikasi tegangan 5 volt dengan output keluaran pulsa A dan pulsa B. Keluaran pada pulsa A menghasilkan 200 pulsa per satu putaran, sama halnya dengan keluaran pada pulsa B juga menghasilkan 200 pulsa per satu putaran. Dudukan motor servo DC Dudukan motor servo DC terbuat dari siku 60 x 60 mm dan tebal 5 mm. Salah satu bagiannya dipotong, sehingga ukurannya menjadi 60 x 35 mm. Roda gigi cacing (worm gear) Roda gigi cacing terdiri atas sebuah roda gigi dan pasangannya berupa cacing. Spesifikasi dari roda gigi dan cacingnya yaitu roda gigi memiliki diameter dalam 45 mm dengan jumlah gigi 30 buah. Cacing memiliki diameter dalam 10 mm dan jarak bagi 5 mm. 5. Link Horizontal Struktur komponen penyusun link horizontal antara lain: Kotak segiempat Kotak segiempat terdiri dari 4 plat alumunium yang tersusun menjadi sebuah box. Boxplat memiliki ukuran 180 x 125 x 66 mm. Plat 27

40 alumunium yang digunakan mempunyai tebal 11 mm. Plat dikencangkan dengan menggunakan baut pengencang. Slider Horizontal Slider yang digunakan memiliki ukuran 936 x 20 x 16 mm. 6. Joint Horizontal Struktur komponen penyusun manipulator horizontal antara lain: Motor servo DC Motor servo DC yang digunakan adalah motor DC merk National tipe TS 1982 N123 E6 dengan spesifikasi tegangan DC 60 V, arus 0.3 A, daya output 60 W, dan putaran maksimum 3000 rpm. Motor servo DC ini belum dilengkapi dengan brake (rem) maka harus dibuat rem buatan. Motor telah di lengkapi encoder. Encoder pada motor ini memiliki spesifikasi tegangan 5 volt dengan output keluaran pulsa A dan pulsa B. Keluaran pada pulsa A menghasilkan 200 pulsa per satu putaran, sama halnya dengan keluaran pada pulsa B juga menghasilkan 200 pulsa per satu putaran. Rack-Pinion Rack-pinion terdiri dari rack yaitu batang besi yang bergerigi dan pinion yaitu pasangan roda giginya. Rack berukuran panjang 100 cm, lebar 3 cm dan tebal 7 mm. Pinion mempunyai dimeter dalam 41 mm dan jumlah gigi sebanyak 19 buah. Tipe roda gigi yang digunakan adalah tipe roda gigi lurus dimana letak giginya berjajar pada dua bidang silinder. 7. Sistem Kendali Power supply Power supply berfungsi memberikan catu daya bagi rangkaianrangkaian elektronika penunjang dan motor-motor penggerak pada manipulator. Unit ini berupa transformator dan jembatan dioda yang berfungsi untuk merubah tegangan AC menjadi DC. Tegangan yang tersedia adalah 5 V, 12 V, 24 V, dan 64 V. 28

41 Rangkaian pengendali motor stepper Rangkaian ini berupa IC 555, IC 4023, IC 4049, rangkaian switch transistor, dan limit switch untuk keamanan dan titik acuan. Gambar rangkaian dapat dilihat pada Lampiran 4. Rangkaian pengendali servo motor DC vertikal Rangkaian ini terdiri dari IC 4023, IC 4049, rangkaian switch transistor, relay, dan limit switch. Unit ini terhubung dengan driver dari motor DC sebelum terhubung dengan motor DC. Gambar rangkaian dapat dilihat pada Lampiran 5. Rangkaian pengendali servo motor DC horizontal Rangkaian ini terdiri dari IC 4023, IC 4049, rangkaian switch transistor, relay ON-OFF motor dan rem, relay untuk H-bridge motor, dan limit switch. Gambar rangkaian dapat dilihat pada Lampiran 6. Rangkaian penguat encoder motor DC horizontal Rangkaian ini terdiri dari IC 555 dan resistor. Dari rangkaian ini CN kaki 6 dapat berupa sinyal segi empat yang dibangkitkan dari komputer sehingga kecepatan putar motor stepper bisa diatur. Gambar rangkaian dapat dilihat pada Lampiran Interface Interface terhubung pada slot ISA komputer dengan alamat 0X 300. Unit ini terdiri dari PPI 8255, buffer IC 74LS245, IC 74LS688 dengan saklar untuk keperluan pengalamatan. Untuk lebih jelasnya, lihat Lampiran Kontroller Sebagai unit kontroler digunakan komputer jenis Pentium I yang dilengkapi dengan slot ISA untuk pemasangan sistem interface. Komputer ini dilengkapi dengan program bahasa-c untuk pemrograman algoritma pengendalian dari manipulator. 29

42 D. ANALISIS TEKNIK Analisis teknik diperlukan untuk mengetahui tingkat keamanan dari kekuatan bahan yang digunakan dalam perancangan. Analisis teknik juga diperlukan untuk mengetahui gaya-gaya yang bekerja pada rancangan alat, sehingga alat dapat melakukan fungsinya dengan baik. 1. Analisis keamanan plat poros besi dan diameter poros gearbox Menurut Sularso dan K. Suga (1997), untuk menghitung besarnya diameter poros yang digunakan adalah dengan menentukan daya rencana Pd (kw) dengan rumus : Pd = fcp (kw)... (3) dimana : P = Daya nominal out put dari motor penggerak (kw). fc = Faktor koreksi diambil dari tabel faktor koreksi daya (Tabel 2). Tabel 2. Faktor-faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan, fc Daya yang akan ditransmisikan fc Daya rata-rata yang diperlukan Daya maksimum yang diperlukan Daya normal Untuk mengetahui momen puntir atau disebut juga momen rencana (T) dapat digunakan persamaan sebagai berikut: ( T /1000)(2πn1 / 60) Pd =... (4) 102 sehingga : Pd n 5 = (kg.mm)... (5) T 1 Besarnya tegangan geser yang diijinkan ( a ) dapat dihitung dengan persamaan : τ = τ /( sf ) 1 sf 2... (6) a b dimana : a = Tegangan geser yang diijinkan (kg.mm) 30

43 b = Kekuatan tarik (kg/mm 2 ) sf 1 = Faktor keamanan dari faktor kelelahan puntir, harga 5.6 bahan SF dan 6.0 bahan S-C sf 2 = Faktor bentuk fisik karena pengaruh konsentrasi tegangan dan kekasaran permukaan dengan harga 1.3 sampai 3.0 Dari persamaan diatas diperoleh rumus untuk menghitung diameter poros yaitu : d s 5.1 = KtCbT τ a 1/ 3... (7) dimana : d s = Diameter poros (mm) K t C b = Faktor keamanan oleh pengaruh keadaan momen puntir, besarnya antara 1.0 sampai 3.0 = Faktor pengaruh beban adanya beban lentur oleh transmisi lain, besarnya antar 1.2 sampai 2.3, bila tidak ada, Cb = 0 Daya yang dihasilkan oleh motor stepper dapat diketahui dengan persamaan: P = T x (8) Dari persamaan 8 di atas daya yang dihasilkan oleh motor stepper: Torsi motor stepper = 1.25 Nm Putaran maksimum = 500 rpm Kecepatan sudut ( 1 ) = 2 x x n.... (9) = 60 = rad/s P = 1.25 x P = Watt P = kw Daya rencana : Pd = x 1.2 = kw 31

44 Momen puntir : T = 9.74 x x 500 T = 153 kg.mm Bahan poros adalah baja difinis dingin (S35C D), alasan pemakaian adalah poros dapat dibubut, digerinda, dan perlakuan lainnya. Bahan ini memiliki kekuatan tarik b tegangan geser yang diijinkan : = 53 kg/mm 2, dengan Sf 1 = 6 dan Sf 2 = 2, maka a = 53 = 4.42 kg/mm2 6 2 Faktor koreksi untuk momen puntir adalah Kt =1.5 dan beban dikenakan secara halus dengan faktor lenturan adalah Cb = 2. Dari nilai-nilai tersebut diameter poros dapat ditentukan : d s = /3 = 8.1 mm Dari hasil perhitungan diameter poros minimal 8,1 mm. Poros yang digunakan pada plat poros besi berdiameter 30 mm dan diameter poros gearbox 15 mm, sehingga cukup aman dalam penggunaannya. 2. Torsi yang dihasilkan oleh joint sudut Torsi pada joint 1 dapat dihitung dengan persamaan reduksi dari worm-gear yaitu: T 2 = η T1 R... (10) Dimana : T 2 = Torsi keluaran dari poros roda gigi (Nm) T 1 = Torsi masukan ke roda cacing (Nm) = Efisiensi (%) R = Rasio Torsi yang dihasilkan oleh motor stepper sebesar 1.26 Nm. Perbandingan rasio dari gearbox dengan sistem transmisi worm-gear yaitu 1 : 32

45 10. efisiensi () penyaluran tenaga reduction gear sebesar 99 %, sehingga torsi yang dihasilkan oleh joint 1 dapat dihitung 10 T 2 = 99 % T 2 = Nm Jadi torsi yang dihasilkan pada joint sudut sebesar Nm. 3. Gaya dorong ulir yang diperlukan untuk mendorong link horizontal Besarnya gaya dorong yang diperlukan untuk menaikkan link horizontal dapat dihitung dengan menggunakan rumus: F = m g... (11) Dimana : F = gaya (N) m = massa benda (kg) g = percepatan gravitasi (m/s 2 ) Besarnya massa dari link dan joint horizontal sebesar 4.84 kg. Gaya grafitasi sebesar 9,8 m/s 2., sehingga besarnya gaya dorong yang diperlukan F = 3.23 x 9.8 F = N Jadi gaya yang diperlukan untuk mendorong ke atas link dan joint horizontal harus lebih besar dari N Gaya dorong ulir dapat diketahui dengan perhitungan ulir tenaga (power screw). Persamaan yang digunakan untuk menghitung gaya dorong ulir adalah (Shigley dan Mischke, 2001): Fd T = 2 m 1+ πfdm.... (12) πdm fl di mana: T = torsi pada ulir (Nm) F = gaya dorong ulir (N) d m f l = diameter efektif ulir (m) = koefisien gesek permukaan ulir = kisar/pitch (m) = sudut ulir ( o ) 33

46 Torsi pada ulir dapat diketahui dengan menghitung torsi motor DC yang melewati worm-gear. Torsi yang di hasilkan oleh motor DC dapat diketahui melalui persamaan berikut: P T =... (13) ω Dimana : T = Torsi (N.m) P = Daya (Watt) = Kecepatan sudut (rad/s) Besarnya daya pada motor DC 60 Watt dan putaran motor 3000 rpm, kecepatan sudut dapat diketahui dengan persamaan berikut: = 2 x x n = 60 = rad/s Maka besar torsi motor DC T = T = Nm Torsi yang dihasilkan oleh motor DC sebesar Nm. Perbandingan rasio dari worm-gear yaitu 1 : 30. efisiensi () penyaluran tenaga reduction gear sebesar 99 %, sehingga torsi pada ulir dapat dihitung 30 T 2 = 99 % 0,191 1 T 2 = Nm Torsi pada ulir didapatkan sebesar Nm. Ulir yang digunakan pada disain ini adalah ulir recirculating ball screws. Terdapat bola atau rol yang berputar di antara ulir dengan nut, sehingga gesekan di antaranya akan jauh lebih kecil. Gesekan yang terjadi ini diperkecil lagi dengan pemberian pelumas pada bola atau rol tersebut. Maka koefisien gesek antara ulir dengan nut sebesar 0.11 yang merupakan koefisien gesek antara baja dengan baja atau besi yang diberi pelumas (Kurtus, 2005). Ulir memiliki diameter dalam 21 mm dan diameter luar 25 mm. Diameter efektif berada diantara diameter luar dan diameter dalam, sehingga 34

47 diambil diameter efektif 23 mm. Sudut ulir sebesar mm Berdasarkan persamaan gaya dorong ulir: dan panjang kisar F( ) 1+ π (0.11)(23 10 ) 3 π (23 10 ) (0.11)( ,672 = 3 F = N Dari hasil diatas didapatkan gaya dorong yang dihasilkan ulir untuk menggerakkan link dan joint horizontal kearah atas adalah N. Nilai ini lebih besar dari gaya ke bawah dari link dan joint horizontal yang besarnya N. ) E. ANALISIS MODIFIKASI MANIPULATOR Modifikasi manipulator dari segi konstruksi hanya dilakukan pada bagian motor. Motor yang digunakan sebelumnya adalah motor AC dan diganti dengan motor DC. Untuk penjelasannya ada dipembahasan. Modifikasi manipulator dari segi elektronika dan pemrograman dilakukan pada hardware dan software-nya. Pada hardware, rangkaian elektronika yang digunakan sebelumnya (khusus yang dimodifikasi) adalah rangkaian pengendali motor AC, rangkaian penghitung pulsa encoder, rangkaian pembaca pulsa penghitung encoder, serta rangkaian pengendali lama putaran motor servo AC dan diganti dengan rangkaian pengendali servo motor DC vertikal dan horisontal, dan rangkaian penguat servo motor DC horisontal. Pada software, pemrograman sebelumnya dibuat untuk mengeksekusi joint secara sendiri-sendiri dan diganti dengan pemrograman untuk mengeksekusi joint secara bersamaan. Untuk gambar perbandingan manipulator antara sebelum dan sesudah dimodifikasi ada pada lampiran

48 V. HASIL DAN PEMBAHASAN A. KONSTRUKSI PROTOTIPE MANIPULATOR Manipulator yang telah dibuat dapat dilihat pada gambar 10. Link Horisontal Link Vertikal Joint sudut Dudukan bawah Gambar 10. Manipulator yang telah dibuat Bagian-bagian konstruksi penyusun manipulator yaitu antara lain: 1. Dudukan Bawah Dudukan bawah menggunakan plat besi dengan ukuran 400 mm x 400 mm dan ketebalan 20 mm. Plat besi ini kemudian di lubangi pada sisi-sisi sikunya dengan ukuran diameter 4 mm. Diameter lubang ini disesuaikan dengan diameter lubang pemasangan pada roda caster. Plat besi ini di lubangi pada sisi-sisinya sebagai tempat untuk memasang empat roda caster yang memiliki ukuran tinggi sekitar 34 mm dengan diameter roda 25 mm. Pada bagian tengah plat besi ini juga dilubangi untuk pemasangan gearbox. Plat besi ini dilubangi dengan diameter lubang 8 mm yang disesuaikan dengan lubang pemasangan pada gearbox. Komponen penyusun dudukan bawah di sajikan pada Gambar

49 Plat besi Roda Caster Gambar 11. Roda caster yang dipasang pada plat besi. 2. Joint Sudut Joint sudut terdiri dari gearbox, kopel, dudukan motor stepper, motor stepper, dan plat poros besi. Gearbox dipasang pada plat besi pada dudukan bawah dengan pengencangan menggunakan baut berdiameter 8 mm sebanyak empat buah pada masing-masing sisinya. Dudukan motor stepper terbuat dari besi siku ukuran 92 mm x 92 mm yang pada salah satu bagiannya dipotong, sehingga ukurannya menjadi 92 mm x 50 mm. Pada bagian dengan ukuran 50 mm dilubangi dengan diameter 8 mm sebanyak dua buah untuk pemasangan pada plat besi pada dudukan bawah yang kemudian dikencangkan dengan baut berdiameter 8 mm. Pada bagian yang ukurannya 92 mm dilubangi dengan ukuran 4 mm sebanyak empat buah yang disesuaikan dengan lubang pemasangan pada motor stepper yang kemudian dikencangkan dengan baut berdiameter 4 mm. Kopel terbuat dari poros besi pejal yang berdiameter 30 mm. Pada salah satu bagiannya dilubangi dengan diameter 8 mm mrnyesuaikan dengan poros motor stepper dan pada bagian lainnya dilubangi dengan diameter 10 mm menyesuaikan dengan poros masukan dari gearbox. Pengencangan antara kopel dengan poros motor stepper dan poros masukan gearbox yaitu menggunakan baut berdiameter 6 mm sehingga kopel harus dilubangi dengan diameter 5.5 mm dan ditaps dengan ukuran diameter 6 mm.

50 Plat poros besi terbuat dari plat besi ukuran 220 mm x 90 mm dan poros besi dengan diameter 30 mm. Plat dengan poros ini disatukan dengan cara dilas. Poros besi dilubangi dengan diameter 15 mm disesuaikan dengan poros keluaran dari gearbox. Kedua bagian ini dikencangkan dengan baut berdiameter 6 mm sehingga poros besi harus dilubangi dengan diameter 5.5 mm dan ditaps dengan ukuran diameter 6 mm. Pada bagian plat besi pada sudut-sudut sisinya dilubangi dengan diameter 12 mm untuk pemasangan pada plat dudukan bawah dari link vertikal. Komponen penyusun dudukan bawah dapat dilihat pada Gambar 12. Motor stepper Kopel Plat poros besi Gearbox Dudukan motor stepper Dudukan bawah Gambar 12. Joint sudut beserta bagian-bagiannya 3. Link Vertikal Link vertikal terdiri dari plat dudukan bawah, plat dudukan atas, plat siku, bearing, slider vertikal dan ulir. Plat dudukan bawah dilubangi dengan diameter 12 mm sebanyak empat buah untuk dipasang dengan plat poros besi. Plat dudukan bawah juga dilubangi dengan diameter 12 mm sebanyak empat buah disesuaikan dengan lubang pemasangan pada bearing dan dilubangi 6 mm untuk dipasang dengan plat siku sebanyak empat buah. Plat dudukan atas juga dilubangi dengan diameter 12 mm sebanyak empat buah disesuaikan dengan lubang pemasangan pada bearing sebanyak empat buah dan dilubangi 6 mm untuk dipasang dengan plat siku sebanyak empat buah. Plat dudukan atas juga dilubangi dengan diameter 6 mm untuk dipasang dengan dudukan motor servo DC dan

51 dilubangi dengan diameter 20 mm untuk dilewati dengan poros bagian atas ulir yang berdiameter 15 mm Plat siku terbuat dari besi siku ukuran 60 mm x 60 mm dan tebal 5 mm. Salah satu bagiannya dipotong, sehingga ukurannya menjadi 60 mm x 25 mm. Plat siku yang dibutuhkan sebanyak 4 buah untuk menopang slider vertikal, dua buah dipasang pada plat dudukan atas dan dua buah lagi dipasang pada plat dudukan bawah. Pada bagian plat siku dengan ukuran 60 mm dilubangi dengan diameter 6 mm dalam arah tegak sebanyak dua buah untuk pemasangan pada slider vertikal. Pada bagian dengan ukuran 25 mm dilubangi dengan diameter 6 mm dalam arah memanjang sebanyak dua buah untuk dipasang pada plat dudukan atas dan bawah. Slider vertikal dipasang secara vertikal dengan empat buah plat siku dan dikencangkan dengan baut berdiameter 6 mm. Bearing yang digunakan jenis plan bearing segi empat sebanyak dua buah dengan diameter dalamnya 20 mm dan 15 mm yang disesuaikan dengan diameter poros bagian bawah ulir yang berdiameter 20 mm dan poros bagian atas yang berdiameter 15 mm. Kedua bearing dipasang dengan plat dudukan atas dan bawah dan dikencangkan dengan baut berdiameter 12 mm. Panjang poros bagian bawah ulir dipotong sehingga berukuran panjang 32 mm sesuai dengan tinggi dari bearing, sehingga poros bagian bawah ulir tidak menembus plat dudukan bawah. Komponen-komponen penyusun link vertikal dapat dilihat pada Gambar 13. Plat dudukan atas Plat siku Plat dudukan atas Bearing Ulir Plat dudukan bawah Gambar 13. Link vertikal beserta bagian-bagiannya.

52 4. Joint Vertikal Joint vertikal terdiri dari motor servo DC, dudukan motor servo DC, dan worm-gear. Dudukan motor servo DC terbuat dari siku 60 mm x 60 mm dan tebal 5 mm. Salah satu bagiannya dipotong, sehingga ukurannya menjadi 60 mm x 35 mm. Pada bagian plat siku dengan ukuran 60 mm dilubangi dengan diameter 5 mm sebanyak empat buah disesuaikan dengan lubang pemasangan pada motor servo DC. Pada bagian dengan ukuran 35 mm dilubangi dengan diameter 6 mm sebanyak 2 buah untuk dipasang pada plat dudukan atas dan dikencangkan dengan baut berdiameter 6 mm. Motor servo DC dipasang pada dudukan motor servo DC dan dikencangkan dengan baut berdiameter 5 mm. Roda gigi pada worm-gear dipasang dengan poros bagian atas ulir yang berdiameter 15 mm dan dikencangkan dengan baut berdiameter 6 mm. Roda cacing pada worm-gear dipasang dengan poros keluaran motor servo DC yang berdiameter 8 mm dan dikencangkan dengan baut 3 mm. Komponen penyusun joint vertikal dapat dilihat pada Gambar 14 Motor servodc Roda gigi Roda cacing Gambar 14. Joint vertikal beserta bagian-bagiannya. 5. Link Horizontal Link horizontal terdiri dari boxplat dan slider horizontal. Boxplat tersusun dari empat buah plat aluminium tebal 11 mm. Plat bagian atas dan bawah berukuran 180 mm x 125 mm dan plat bagian samping kiri dan kanan berukuran 180 mm x 50 mm. Pada plat bagian bawah yang bagian yang dipasang dengan plat bagian samping dikurangi tebalnya sehingga

53 tebalnya menjadi 5 mm. Keempat plat alumunium ini dikencangkan dengan baut berdiameter 5 mm. Plat bagian bawah dan atas dilubangi dengan diameter 47 mm untuk dipasang dengan nut pada ulir. Pada plat bagian bawah dilubangi dengan diameter 8 mm sebanyak lima buah disesuaikan dengan lubang pemasangan pada nut ulir dan keduanya dikencangkan dengan baut berdiameter 8 mm dengan nut. Plat bagian atas dilubangi dengan diameter 4 mm disesuaikan dengan lubang pemasangan pada motor servo DC. Selain itu, pada bagian ini diberi pengganjal berupa akrilik yang diberi lubang dengan diameter 9 mm agar pinion untuk menggerakkan lengan (rack) dapat dijangkau. Plat bagian samping kanan dilubangi dengan diameter 5 mm sebanyak empat buah disesuaikan dengan lubang pemasangan pada bagian blocks pada slider vertikal dan keduanya dikencangkan dengan baut berdiameter 5 mm. Plat bagian bawah juga dilubangi dengan diameter 5 mm sebanyak empat buah disesuaikan dengan lubang pemasangan pada bagian blocks pada slider horizontal dan keduanya dikencangkan dengan baut berdiameter 5 mm. Komponen penyusun joint link horizontal dapat dilihat pada Gambar 15. Kotak segiempat Slider Horizontal Gambar 15. Link horizontal beserta bagian-bagiannya.. 6. Joint Horizontal Joint horizontal motor servo DC dan rack-pinion. Motor servo DC dipasang pada plat bagian atas boxplat dan dikencangkan dengan baut berdiameter 4 mm. Pinion dipasang pada poros motor servo DC dan dikencangkan dengan baut berdiameter 6 mm. Rack dilubangi dengan diameter 6 mm dan dipasang pada slider horizontal, kemudian keduanya

54 dikencangkan dengan baut 6 mm. Selain itu, pada bagian ini diberi pengganjal berupa akrilik ukuran 91 mm x 72 mm yang diberi lubang dengan diameter 9 mm agar pinion untuk menggerakkan lengan (rack) dapat dijangkau oleh pinion. Komponen penyusun joint horizontal dapat dilihat pada Gambar 16. Motor servo DC Pinion Rack Gambar 16. Joint horizontal beserta bagian-bagiannya. Manipulator yang telah dibuat memiliki dimensi tinggi 1270 mm dan lebar 40 mm. Rentang maksimum joint horizontal 870 mm dari sumbu vertikal. Tinggi maksimum pergerakan joint vertikal dari dasar 1020 mm dan minimumnya 400 mm. Manipulator yang telah dibuat mampu berputar pada sudut putar joint sudut. Tetapi karena melilitnya kabel dari motor penggerak ketika berputar 360 0, maka kemampuan berputar penuh tersebut di kurangi menjadi Konstruksi manipulator secara keseluruhan dapat dilihat pada Lampiran 12. Manipulator ini merupakan salah satu dari beberapa bagian dalam robot bio-produksi. Untuk menjadi sebuah robot bio-produksi yang utuh maka manipulator ini perlu dilengkapi dengan end-effector, travelling device, dan vision sensor, dan control device yang mengatur keseluruhan dari sistem kerja robot bio-produksi. Manipulator yang telah dibuat memiliki ruang operasi atau daerah tiga dimensi yang masih dapat dijangkau oleh manipulator. Ruang operasi tersebut yaitu pada koordinat X antara -460 mm sampai dengan 460 mm, pada

55 koordinat Y antara 0 mm sampai dengan 460 mm, dan pada koordinat Z antara 0 mm sampai dengan 620 mm. Dengan ruang operasi seperti ini jenis tanaman buah yang di budidayakan di dalam greenhouse yang dapat dipanen dengan manipulator ini yaitu paprika, cabai dan tomat Sistem pemanenan yang mampu dilakukan oleh manipulator ini adalah sistem pemanenan dari arah depan dan menyamping. Sistem pemanenan dari arah depan dan dari arah menyamping dapat dilihat pada Gambar 17 dan 18. Ujung manipulator mendekati buah dari arah depan Buah Gambar 17. Sistem pemanenan dari arah depan. Ujung manipulator mendekati buah dari arah samping Buah

56 B. KALIBRASI Gambar 18. Sistem pemanenan dari arah menyamping. Kalibrasi dilakukan terhadap motor stepper, motor servo DC (pada link vertikal ), dan motor servo DC (pada link horisontal) dengan memasukkan nilai pergerakan kemudian mengukur hasil pergerakan dari masing-masing joint. Grafik hubungan antara jumlah step ke motor stepper dengan sudut putar joint 1 dapat dilihat pada gambar jumlah step ke motor stepper y = 102,12x + 14,794 R 2 = 0, sudut putar ( o) Gambar 19. Grafik hubungan antara nilai pulsa masukan ke motor stepper dengan putaran sudut joint 1. Dari grafik hubungan antara jumlah step motor stepper dengan sudut putar joint 1 didapatkan persamaan linier y = x dimana y adalah jumlah step motor stepper dan x adalah besar sudut putar. Persamaan ini yang kemudian dimasukkan ke dalam program pengendalian manipulator. Sedangkan batasan untuk nilai sudut diperoleh hasil antara 10º s/d 156.5º dengan asumsi jumlah step ke motor stepper adalah antara 1000 s/d Grafik hubungan antara nilai pulsa encoder dengan jarak jangkauan yang diinginkan pada masing-masing joint 2 dan joint 3 dapat dilihat pada gambar 20 dan

57 jumlah pulsa encoder y = 2941,2x , R 2 = panjang pergerakan (mm) Gambar 20. Grafik hubungan antara pulsa masukan ke motor DC vertikal dengan jarak jangkauan joint jumlah pulsa encoder y = 2,275x - 10,003 R 2 = 0, ,0 100,0 200,0 300,0 400,0 500,0 600,0 700,0 panjang pergerakan (mm) Gambar 21. Grafik hubungan antara nilai pulsa masukan ke motor DC horisontal dengan jarak jangkauan joint 3 Dari grafik hubungan antara jumlah pulsa encoder motor DC vertikal dengan panjang pergerakan joint 2 didapatkan persamaan linier y = x dimana y adalah jumlah pulsa encoder motor DC vertikal dan x adalah panjang pergerakan joint 2. Sedangkan untuk jarak jangkauan yang diperoleh adalah antara 35 mm s/d 615 mm dengan asumsi jumlah pulsa encoder yang dimasukkan adalah antara s/d Dari grafik hubungan antara jumlah pulsa encoder motor DC horisontal dengan panjang pergerakan joint 3 didapatkan persamaan linier y = 2.275x dimana y adalah jumlah pulsa encoder motor DC horisontal dan x 45

58 adalah panjang pergerakan joint 3. Sedangkan untuk jarak jangkauan yang diperoleh antara 45.3 mm s/d mm dengan asumsi jumlah pulsa encoder yang dimasukkan adalah antara 100 s/d Kedua persamaan ini kemudian dimasukkan ke dalam program pengendalian manipulator. Untuk kecepatan dari joint 1 pada saat naik dan turun adalah º/det dan dari joint 2 pada saat naik adalah 1.49 cm/det dan pada saat turun adalah 1.42 cm/det. Sedangkan kecepatan untuk joint 3 pada saat maju mendekati objek adalah 0.37 m/det dan pada saat mundur menjauhi objek adalah 0.25 m/det. Dari data kecepatan joint 2 dan 3 di atas terjadi perbedaan kecepatan. Hal itu dikarenakan pada saat bermanuver masing-masing joint memperoleh beban yang berbeda. C. PENGUJIAN MASING-MASING JOINT Data hasil pengujian pada joint 1 dapat dilihat pada lampiran 13. Dari data tersebut didapatkan simpangan rata-rata dan ketepatan sebesar %. Terjadinya penyimpangan ini disebabkan karena pada sambungan poros gearbox dengan plat besi tidak terlalu kuat pengunciannya sehingga terjadi loss diantara keduanya. Penyimpangan juga terjadi karena tidak tepatnya joint sudut berada pada titik acuan sebelum melakukan manuver menuju target. Ketepatan antara jarak input dengan jarak aktual joint 1 juga dapat dilihat dengan menggunakan koefisien determinasi yang dapat dilihat pada Gambar 22. sudut Aktual joint 1 ( 0 ) R 2 = sudut masukan joint 1 ( 0 ) Gambar 22. Perbandingan jarak input dengan jarak aktual joint 1. 46

59 Pada Gambar 22, perbandingan antara jarak input dengan jarak aktual joint 1 didapatkan koefisien determinasi R 2 =1 maka jarak aktual semakin mendekati jarak input. Data hasil pengujian pada joint 2 dapat dilihat pada lampiran 14. Dari data tersebut didapatkan simpangan rata-rata 1.57 mm dan ketepatan sebesar %. Penyimpangan pada pengujian terjadi karena adanya tenggat waktu pada saat merespon pembacaan encoder dengan menghentikan pergerakan motor melalui brake atau rem. Penyimpangan juga kemungkinan terjadi karena tidak tepatnya joint vertikal berada pada titik acuan sebelum melakukan manuver menuju target. Ketepatan antara jarak input dengan jarak aktual joint 2 juga dapat dilihat dengan menggunakan koefisien determinasi yang dapat dilihat pada Gambar jarak aktual joint 2 (mm) R 2 = jarak input joint 2 (mm) Gambar 23. Perbandingan jarak input dengan jarak aktual joint 2. Pada Gambar 24, perbandingan antara jarak input dengan jarak aktual joint 3 didapatkan koefisien determinasi R 2 =1 maka jarak aktual semakin mendekati jarak input. Hasil pengujian pada joint 3 disajikan pada lampiran 15. Dari hasil pengujian tersebut didapatkan simpangan rata-rata 0.58 mm dan ketepatan sebesar 99,81 %. Penyimpangan terbesar terjadi pada saat pengujian pada nilai jarak masukan 600 mm. Penyimpangan pada pengujian terjadi karena adanya 47

60 tenggat waktu pada saat merespon pembacaan encoder, pengaruh pembebanan ke depan dari rack yang berat sehingga motor akan berhenti lebih cepat dari pemberhentian yang telah ditentukan atau pengaruh pengereman yang terlalu cepat atau lambat sehingga memberikan sedikit loss. Penyimpangan ini juga terjadi karena kesalahan pada perakitan mekanik dimana pada joint tiga menggunakan sistem rack-pinion, kontak antara rack dengan pinion terjadi back lash (kelonggaran) sehingga pada link horizontal terjadi loss. Penyimpangan juga kemungkinan terjadi karena tidak tepatnya joint 1 berada pada titik acuan sebelum melakukan manuver menuju target. Penyebaran simpangan pada joint 3 dapat dilihat pada Gambar R 2 = 1 jarak aktual joint 3 (mm) jarak input joint 3 (mm) Gambar 24. Perbandingan jarak input dengan jarak aktual joint 3. Dari pengujian masing-masing joint di atas didapatkan joint yang memiliki simpangan terbesar yaitu joint vertikal (joint 2) dengan rata-rata simpangan 1,57 mm. Hal ini memberikan informasi bahwa kemungkinan penyumbang simpangan (error) terbesar pada pencapaian titik koordinat ruang dari manipulator adalah pada pergerakan dari joint vertikal (joint 2). D. PENGUJIAN MANIPULATOR Dari 40 kali ulangan pengujian gerakan manipulator menuju koodinat tiga dimensi, didapat data seperti terlihat pada lampiran 16 (pengujian 48

61 manipulator dengan end-effector ), lampiran 17 (pengujian manipulator tanpa end-effector ), lampiran 18 (pengujian manipulator dengan beban 200 gr), dan lampiran 19 (pengujian manipulator dengan beban 1200 gr). Dari tabel pada lampiran 16 didapatkan simpangan rata-rata untuk koordinat X adalah 1.1 mm dan ketepatan rata-rata %, untuk koordinat Y simpangan rata-ratanya adalah 1.0 mm dan ketepatan rata-rata %, sedangkan koordinat Z simpangan rata-ratanya adalah 0.3 mm dan ketepatan rata-rata %. Dari hasil tersebut dapat diketahui tingkat ketepatan manipulator dalam menjangkau target berada pada rata-rata 98.8 %. Dari tabel pada lampiran 17 didapatkan simpangan rata-rata untuk koordinat X adalah 1.0 mm dan ketepatan rata-rata 98.6 %, untuk koordinat Y simpangan rata-ratanya adalah 0.8 mm dan ketepatan rata-rata 98.9 %, sedangkan koordinat Z simpangan rata-ratanya adalah 0.2 mm dan ketepatan rata-rata %. Dari hasil tersebut dapat diketahui tingkat ketepatan manipulator dalam menjangkau target berada pada rata-rata 99.2 %. Dari tabel pada lampiran 18 didapatkan simpangan rata-rata untuk koordinat X adalah 1.2 mm dan ketepatan rata-rata 98.5 %, untuk koordinat Y simpangan rata-ratanya adalah 1.2 mm dan ketepatan rata-rata 98.5 %, sedangkan koordinat Z simpangan rata-ratanya adalah 0.3 mm dan ketepatan rata-rata 99.8 %. Dari hasil tersebut dapat diketahui tingkat ketepatan manipulator dalam menjangkau target berada pada rata-rata 99.0 %. Dari tabel pada lampiran 19 didapatkan simpangan rata-rata untuk koordinat X adalah 1.3 mm dan ketepatan rata-rata 98.0 %, untuk koordinat Y simpangan rata-ratanya adalah 1.9 mm dan ketepatan rata-rata 97.6 %, sedangkan koordinat Z simpangan rata-ratanya adalah 0.3 mm dan ketepatan rata-rata 99.8 %. Dari hasil tersebut dapat diketahui tingkat ketepatan manipulator dalam menjangkau target berada pada rata-rata 98.5 %. Ketepatan antara nilai input dengan nilai aktual pada masing-masing koordinat juga dapat dilihat dengan menggunakan koefisien determinasi. Semakin mendekati y = x dan koefisien determinasi mendekati R 2 = 1, maka nilai aktual semakin mendekati nilai input. Grafik perbandingan nilai input dengan nilai aktual dapat dilihat pada Gambar

62 pengujian tanpa end-effector koordinat sumbu x R 2 = nilai aktual (mm) nilai input (mm) pengujian dengan end-effector koordinat sumbu x R 2 = nilai aktual (mm) nilai input (mm) pengujian dengan beban 200 gr koordinat sumbu x R 2 = nilai aktual (mm) nilai input (mm) 50

63 pengujian dengan beban 1200 gr koordinat sumbu x R 2 = nilai aktual (mm) nilai input (mm) Gambar 25. Perbandingan nilai input dengan nilai aktual koordinat X pengujian tanpa end-effector koordinat sumbu y nilai aktual (mm) R 2 = nilai input (mm) pengujian dengan end-effector koordinat sumbu y nilai aktual (mm) R 2 = nilai input (mm) 51

64 pengujian dengan beban 200 gr koordinat sumbu y nilai aktual (mm) R 2 = nilai input (mm) nilai aktual (mm) pengujian dengan beban 1200 gr koordinat sumbu y R 2 = nilai input (mm) Gambar 26. Perbandingan nilai input dengan nilai aktual koordinat Y nilai aktual (mm) pengujian tanpa end-effector koordinat sumbu z R 2 = nilai input (mm) 52

65 nilai aktual (mm) pengujian dengan end-effector koordinat sumbu z R 2 = nilai input (mm) nilai aktual (mm) pengujian dengan beban 200 gr koordinat sumbu z R 2 = nilai input (mm) pengujian dengan beban 1200 gr koordinat sumbu z nilai aktual (mm) R 2 = nilai input (mm) Gambar 27. Perbandingan nilai input dengan nilai aktual koordinat Z 53

66 Dari gambar 25, 26, dan 27 yang disajikan di atas dapat diketahui pada koordinat X didapat koefisien R 2 rata-rata = , Y didapat koefisien R 2 rata-rata = dan Z didapatkan koefisien determinasi R 2 rata-rata = 1. Hal itu terjadi karena simpangan yang terjadi tidak terlalu besar. Dari hasil perhitungan simpangan, ketepatan, dan koefisien determinasi dapat diketahui bahwa manipulator memiliki simpangan terbesar pada arah koordinat X. Pencapaian target pada arah koordinat X dipengaruhi oleh pergerakan dari dua joint, yaitu joint sudut (joint 1) dan joint horizontal (joint 3). Dari hasil pengujian pada masing-masing joint, diketahui bahwa joint horizontal memiliki simpangan (error) terbesar, sehingga kemungkinan besarnya simpangan pada arah koordinat X dipengaruhi oleh joint horizontal. Penyimpangan (error) yang terjadi pada pangujian manipulator merupakan akumulasi dari penyimpangan (error) yang terjadi pada masingmasing joint, seperti diantaranya adalah kesalahan dalam perancangan mekanik sehingga menyebabkan terjadinya loss pada pergerakan joint dan penyimpangan juga terjadi karena tidak tepatnya salah satu joint untuk berada pada titik acuan sebelum melakukan manuver menuju target. Jika salah satu saja joint melakukan kesalahan maka penyimpangan (error) pada titik koordinat target tujuan dapat terjadi. Sebagai perbandingan, pada manipulator tanpa end-effector ternyata memiliki simpangan dan ketepatan lebih baik dibandingkan dengan manipulator dengan end effector ataupun dengan pemberian beban. Hal itu disebabkan karena pembebanan pada ujung joint horisontal sangat berpengaruh terhadap manuver untuk joint horisontal tersebut. Namun, loss perbandingan yang terjadi antara manipulator tanpa end-effector dengan manipulator dengan end-effector adalah kecil. Loss perbandingan yang terjadi diantara keduanya kecil dikarenakan kecepatan motor yang besar ( tegangan yang diberikan besar) atau massa dari end-effector yang masih dalam batas toleransi kemampuan pengangkatan dari motor tersebut. 54

67 E. PENGUJIAN POINT TO POINT Pengujian ini lakukan untuk mengetahui kemampuan manipulator untuk bergerak 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 dimana manipulator itu berada. Pengujian dilakukan pada tiga titik koordinat jangkauan pada satu kali pengujian. 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 manipulator horizontal (nilai r) dan joint sudut (besar sudut). Hubungan antara nilai titik koordinat input tiga dimensi dengan nilai pergerakan aktual manipulator dalam koordinat tiga dimensi dengan metode point to point dapat dilihat pada lampiran 20 ( pengujian dengan end-effector) dan lampiran 21 (pengujian dengan beban 1200 gr ). Pada pengujian dengan end-effector dapat dilihat perbandingan antara target pertama dengan target kedua dimana sebagian besar simpangan rata-rata yang terjadi semakin besar atau meningkat dan ketepatan rata-rata menurun dengan bertambahnya target jangkauan. Pada pencapaian target pertama simpangan rata-rata yang terjadi adalah 1.17 mm. Lalu pada pencapaian target kedua simpangan rata-rata mengalami penurunan yaitu menjadi 1.09 mm. Pada pencapaian target ketiga simpangan rata-rata meningkat drastis, yaitu menjadi 2.2 mm. Pada pencapaian target keempat simpangan rata-rata semakin meningkat yaitu menjadi 3.0 mm. Begitu juga dengan pencapaian target kelima dan keenam simpangan rata-rata menjadi 4.8 mm dan 5.0 mm. 55

68 Ketepatan rata-rata pada pencapaian target pertama adalah % lalu mengalami penurunan menjadi % pada pencapaian target kedua dan turun lagi menjadi % pada pencapaian target ketiga. Ketepatan rata-rata pada pencapaian target keempat juga mengalami penurunan yaitu menjadi % tetapi pada pencapaian kelima ketepatan rata-rata naik menjadi 96.89% dan kembali mengalami penurunan pada pencapaian target keenam yaitu menjadi %. Hal ini dikarenakan terjadinya penyimpangan pada setiap pencapaian titik target apalagi tanpa adanya koreksi ke titik acuan. Pada pengujian dengan beban 1200 gr dapat dilihat perbandingan antara target pertama dengan target kedua dimana sebagian besar simpangan rata-rata yang terjadi semakin besar atau meningkat dan ketepatan rata-rata menurun dengan bertambahnya target jangkauan. Pada pencapaian target pertama simpangan rata-rata yang terjadi adalah 1.44 mm. Lalu pada pencapaian target kedua simpangan rata-rata mengalami peningkatan, yaitu menjadi 1.64 mm. Pada pencapaian target ketiga simpangan rata-rata meningkat drastis, yaitu menjadi 3.1 mm. Pada pencapaian target keempat simpangan rata-rata semakin meningkat yaitu menjadi 4.0 mm. Begitu juga dengan pencapaian target kelima dan keenam simpangan rata-rata menjadi 6.1 mm dan 6.5 mm. Ketepatan rata-rata pada pencapaian target pertama adalah % lalu mengalami penurunan menjadi % pada pencapaian target kedua dan turun lagi menjadi % pada pencapaian target ketiga. Ketepatan rata-rata pada pencapaian target keempat juga mengalami penurunan yaitu menjadi % tetapi pada pencapaian kelima ketepatan rata-rata naik menjadi 96.10% dan kembali mengalami penurunan pada pencapaian target keenam yaitu menjadi %. Hal ini dikarenakan terjadinya penyimpangan pada setiap pencapaian titik target apalagi tanpa adanya koreksi ke titik acuan. Perbedaan nilai input dengan nilai aktual dengan enam kali pergerakan manipulator menuju titik sasaran pada koordinat X dapat dilihat pada Gambar 28. Pada koordinat X, simpangan membesar dan ketepatan mengalami penurunan pada setiap pencapaian target pada koordinat ini. Hal itu dikarenakan terjadinya penyimpangan pada setiap pencapaian titik target apalagi tanpa adanya koreksi ke titik acuan. 56

69 Pengujian point to point dengan end-effector pada sumbu X Simpangan X (mm) Titik pergerakan manipulator Pengujian 1 Pengujian 4 Pengujian 9 Simpangan X (mm) Pengujian point to point dengan beban 1200 gr pada sumbu X Titik pergerakan manipulator Pengujian 1 Pengujian 4 Pengujian 9 Gambar 28. Grafik perbandingan antara titik pergerakan manipulator dengan simpangan pada koordinat X Pada koordinat Y dapat dilihat perbandingan antara titik pertama, titik kedua dengan titik ketiga dimana simpangan semakin besar dan ketepatan menurun dengan bertambahnya target jangkauan. Hal ini dikarenakan juga terjadinya penyimpangan pada setiap pencapaian titik target apalagi tanpa adanya koreksi ke titik acuan. Perbedaan nilai input dengan nilai aktual dengan enam kali pergerakan manipulator menuju titik sasaran pada koordinat Y dapat dilihat pada Gambar

70 Pengujian point to point dengan end-effector pada sumbu Y Simpangan Y (mm) Titik pergerakan manipulator Pengujian 1 Pengujian 4 Pengujian 9 Pengujian point to point dengan beban 1200 gr pada sumbu Y Simpangan Y (mm) Titik pergerakan manipulator Pengujian 1 Pengujian 4 Pengujian 9 Gambar 29. Grafik perbandingan antara titik pergerakan manipulator dengan simpangan pada koordinat Y Pada koordinat Z dapat dilihat perbandingan antara titik pertama dengan titik kedua dimana simpangan semakin kecil lalu membesar dan ketepatan naik lalu menalami. Hal ini disebabkan karena nilai input yang diberikan mengalami penurunan. Sehingga ketepatannya juga naik. Perbedaan nilai input dengan nilai aktual dengan tiga kali pergerakan manipulator menuju titik sasaran pada koordinat Z dapat dilihat pada Gambar

71 Pengujian point to point dengan end-effector pada sumbu Z Simpangan Z (mm) Titik pergerakan manipulator Pengujian 1 Pengujian 4 Pengujian 9 Pengujian point to point dengan beban 1200 gr pada sumbu Z 4 Simpangan Z (mm) Titik pergerakan manipulator Pengujian 1 Pengujian 4 Pengujian 9 Gambar 30. Grafik perbandingan antara titik pergerakan manipulator dengan simpangan pada koordinat Z Dari pengujian point to point diatas dapat di tarik kesimpulan bahwa simpangan akan semakin membesar dan ketepatan semakin menurun ketika manipulator bermanuver ke beberapa titik tanpa adanya koreksi ke titik acuan. Hal ini menyebabkan ketika manipulator bermanuver kesekian kali tanpa koreksi ke titik acuan maka kesalahan pencapaian titik koordinat semakin besar karena setiap arah koordinat X, Y, dan Z masing-masing menyumbangkan kesalahan (error) yang terakumulasi. Namun untuk koordinat Z kesalahan yang terjadi cenderung disebabkan oleh nilai masukan 59

72 yang diberikan. Sehingga pencapaian tujuan dari koordinat Z akan mengalami kesalahan yang cenderung lebih kecil dibandingkan dengan koordinat X dan koordinat Y. 7 Perbandingan pengukuran point to point antara pemakaian endeffector dengan pemakaian beban 1200 gr Simpangan rata-rata (mm) Dengan endeffector Dengan beban 1200 gr Titik pergerakan manipulator Gambar 31. Grafik perbandingan pengukuran point to point antara pemakaian end-effector dengan pemakaian beban 1200 gr Dari pengujian point to point juga dapat diketahui bahwa dengan endeffector (massa gr) diperoleh simpangan rata-rata yang lebih kecil dibandingkan dengan beban 1200 kg. Selain itu juga, simpangan rata-rata yang terjadi cenderung meningkat pada setiap bermanuver pada target selanjutnya. Pada pengujian waktu dari jarak jangkauan, dilakukan tiga sampel pengujian. Pada pengujian pertama, yaitu dengan kooordinat x = 200 mm, y = 400 mm dan z = 100 mm diperoleh waktu selama 8 detik. Pada pengujian kedua, yaitu dengan kooordinat x = 300 mm, y = 100 mm dan z = 150 mm diperoleh waktu selama 9.8 detik. Sedangkan pada pengujian ketiga, yaitu dengan kooordinat x = 400 mm, y = 200 mm dan z = 200 mm diperoleh waktu selama 12.4 detik. Dari ketiga data di atas, yang menjadi penyebab utama cepat atau lambatnya waktu dari jarak jangkauan adalah kecil atau besarnya nilai koordinat z yang dimasukkan. 60

73 VI. KESIMPULAN DAN SARAN A. KESIMPULAN 1. Prototipe modifikasi manipulator robot pemanen telah dibuat, baik dalam konstruksi, rangkaian elektronika penunjang maupun program pengendaliannya. 2. Pada pengujian gerakan manipulator menuju koodinat tiga dimensi dilakukan 4 pengujian dengan perlakuan yang berbeda, pada pengujian dengan end-effector didapatkan data simpangan rata-rata untuk koordinat X 1.1 mm dan ketepatan rata-rata %, koordinat Y simpangan ratarata 1.0 mm dan ketepatan rata-rata 98.24%, koordinat Z simpangan ratarata 0.3 mm dan ketepatan rata-rata %. Pada pengujian tanpa endeffector didapatkan data simpangan rata-rata untuk koordinat X 1.0 mm dan ketepatan rata-rata 98.6 %, koordinat Y simpangan rata-rata 0.8 mm dan ketepatan rata-rata 98.9 %, koordinat Z simpangan rata-rata 0.2 mm dan ketepatan rata-rata %. Pada pengujian dengan beban 200 gr didapatkan data simpangan rata-rata untuk koordinat X 1.2 mm dan ketepatan rata-rata 98.5 %, koordinat Y simpangan rata-rata 1.2 mm dan ketepatan rata-rata 98.5 %, koordinat Z simpangan rata-rata 0.3 mm dan ketepatan rata-rata %. Pada pengujian dengan beban 1200 gr didapatkan data simpangan rata-rata untuk koordinat X 1.3 mm dan ketepatan rata-rata 98.0 %, koordinat Y simpangan rata-rata 1.9 mm dan ketepatan rata-rata 97.6 %, koordinat Z simpangan rata-rata 0.3 mm dan ketepatan rata-rata %. 3. Pada pengujian point to point menuju koordinat tiga dimensi dilakukan enam kali pergerakan dengan 2 perlakuan. Pada perlakuan pertama menggunakan end-effector diperoleh pencapaian target pertama simpangan rata-rata yang terjadi adalah 1.17 mm dengan ketepatan rata-rata %. Lalu pada pencapaian target kedua simpangan rata-rata mengalami penurunan yaitu menjadi 1.09 mm dengan ketepatan rata-rata %. Pada pencapaian target ketiga simpangan rata-rata meningkat, yaitu menjadi 2.2 mm dengan ketepatan rata-rata %. Pada pencapaian 61

74 target keempat simpangan rata-rata semakin meningkat yaitu menjadi 3.0 mm dengan ketepatan rata-rata %. Begitu juga dengan pencapaian target kelima dan keenam simpangan rata-rata menjadi 4.8 mm dengan ketepatan rata-rata % dan 5.0 mm dengan ketepatan rata-rata 94.93%. Pada perlakuan pertama menggunakan beban 1200 gr diperoleh pencapaian target pertama simpangan rata-rata yang terjadi adalah 1.44 mm dengan ketepatan rata-rata 99.24%. Lalu pada pencapaian target kedua simpangan rata-rata mengalami penurunan yaitu menjadi 1.64 mm dengan ketepatan rata-rata %. Pada pencapaian target ketiga simpangan ratarata meningkat, yaitu menjadi 3.1 mm dengan ketepatan rata-rata %. Pada pencapaian target keempat simpangan rata-rata semakin meningkat yaitu menjadi 4.0 mm dengan ketepatan rata-rata %. Begitu juga dengan pencapaian target kelima dan keenam simpangan rata-rata menjadi 6.1 mm dengan ketepatan rata-rata % dan 6.5 mm dengan ketepatan rata-rata %. 4. Hasil pengujian menunjukkan tingkat ketepatan alat menjangkau titik koordinat target berada di atas 98 % untuk pengujian yang sama dengan pengujian sebelumnya yaitu pengujian tanpa beban atau end-effector. Dan meningkat + 3 % dari penelitian sebelumnya. Sehingga dapat dikatakan modifikasi berhasil dilakukan. B. SARAN 1. Perlu dilakukan penyempurnaan konstruksi dari manipulator agar lebih kokoh. 2. Dalam pengembangan selanjutnya, manipulator robot pemanen perlu ditambah joint putar arah tegak sehingga diharapkan mampu memanen dalam arah miring. 3. Perlu diberikan brake (rem ) pada joint horisontal agar diperoleh hasil yang maksimal. 62

75 DAFTAR PUSTAKA Anonim. Budidaya Paprika secara Hidroponik di Greenhouse. google. com /seach / greenhouse. Html. 14 November Bolton, W Mechatronics Electronic Control System in Mechanical Engineering. Addison Wesley Longman, Ltd. England. Groover, M. P., M. Weiss, R. N. Nagel, dan N. G. Odrey Industrial Robotics Technology, Programming, and Applications. McGraw-Hill Book Co., Singapore. Histand, M. B Introduction to Mechatronics and Measurement Systems. McGraw-Hill Companies, Inc. United States. Kondo, N., T. Fujiura, M. Monta, dan F. Sevila Robots in Bioproduction in Open Fields. dalam Kondo, N dan K. C. Ting Robotics for Bioproduction Systems. ASAE, St. Joseph, MI, USA. Kondo, N dan K. C. Ting Introduction. dalam Kondo, N dan K. C. Ting Robotics for Bioproduction Systems. ASAE, St. Joseph, MI, USA. Kondo, N Fundamentals dan Basic Components of Robots. dalam Kondo, N dan K. C. Ting Robotics for Bioproduction Systems. ASAE, St. Joseph, MI, USA. Kondo, N Multi operation robot for grapevine. 4 Januari Kurtus Pengenalan Elemen Mesin. Jakarta Kusuma, M. R Belajar Turbo C Dengan Cepat dan Mudah. PT Elex Media Komputindo. Jakarta, Indonesia. Rochim Dasar-dasar Desain Robot Bio-produksi. PT Elex Media Komputindo. Jakarta, Indonesia. Sharon, D., J. Harstein, dan G. Yantian Robot dan Otomasi Industri (Alih Bahasa). PT Elex Media Komputindo. Jakarta, Indonesia. 63

76 Shigley, J. E., C. R. Mischke Mechanical Engineering Design. McGraw- Hill Companies, Inc. United States. Sularso dan K. Suga Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Pradnya Paramita. Jakarta. Setyadi Graha, Basuki Desain dan Pengujian Manipulator Robot Pemanen Buah dalam Lingkungan Greenhouse. Skripsi Jurusan Teknik Pertanian, IPB, Bogor. Thyer, G. E Computer Numerical Control of Machine Tools. Butterworth- Heinemann, Ltd. England. Wardhana, A Desain dan Pengujian End-effector Robot Pemanen Cabai Merah. Skripsi. Jurusan Teknik Pertanian, IPB, Bogor. 64

77 LAMPIRAN 65

78 Lampiran 1. Tahapan penelitian Mulai Memilih dan menentukan bagian manipulator yang akan dimodifikasi Disain kasar bentuk manipulator modifikasi Mencari komponen konstruksi utama di pasaran Memodifikasi ulang komponen konstruksi sehingga sesuai dengan disain yang diinginkan Pembuatan prototipe manipulator yang sudah dimodifikasi Pengintegrasian antara komponen mekanik dengan elektronik Uji fungsional alat Berhasil Tidak Modifikasi Ya Pembuatan program pengendalian manipulator Uji kinerja alat Selesai 66

79 Lampiran 2. Diagram alir program pengendalian manipulator robot pemanen Mulai Masukkan titik koordinat ruang Tidak Titik koordinat masih dalam jangkauan Ya Perhitungan konversi Joint sudut bergerak sesuai koordinat Joint vertikal bergerak sesuai koordinat Joint horizontal bergerak sesuai koordinat Ke titik koordinat point selanjutnya Ya Tidak Kembali ke titik acuan 67

80 Lampiran 3. Program pengendalian manipulator // // //---Program Robot Pemanen di lingkungan Greenhouse---// // // #include <stdio.h> #include <dos.h> #include <conio.h> #include <math.h> #define PA1 0x308 #define PB1 0x309 #define PC1 0x30A #define PCON1 0x30B #define PA2 0x30C #define PB2 0x30D #define PC2 0x30E #define PCON2 0x30F void keluar (void); void motorall(void);void motorall1(void); void rem (void); void nilaimasukan(void); void perhitungan (void); void titikacuan(void); void tesmotor(void); void gerak_lanjut(void); void motordchor1(void); void motordcvert1(void); void motorsteper1(void); int status, statusdcvert, statusdchor, statusstep; int statusawaldcvert, statusawaldchor,statusawalstep; double pulsadcvert, pulsadchor, pulsastep; double jpulsadcvert, jpulsadchor, jpulsastep; int motor, motor1, motordcvert, motordchor, motorsteper; int arahdcvert,arahdchor, arahstep; int berhenti, i,gerak,point; double jarak_x;double jarak_y;double z; double r;double radian;double sudut; double derajat, r_seb,rprint,sudut_seb,sudutprint,z_seb,zprint; void main(void) { clrscr(); //statusawaldcvert = 1; statusawaldchor = 1; // statusawalstep =1; outportb(pcon1,0x82); // PB input, PA dan PC output outportb(pa1,0x00); // tesmotor(); // r_seb = 0;z_seb = 0;sudut_seb =0; // for (i=0;i<10;i++) { pulsadcvert = 0; pulsadchor = 0;motor = 0x00; pulsastep =0; nilaimasukan(); perhitungan(); 68

81 motorall(); gerak_lanjut(); } // titikacuan(); } void tesmotor(void) { // Tes motor dc horizontal outportb(pa1,0x30); // searah jarum jam --> maju outportb(pa1,0x10); // berlawanan jarum jam --> mundur outportb(pa1,0x00); // Test motor dc vertikal outportb(pa1,0x01); // searah jarum jam --> naik outportb(pa1,0x03); // berlawanan jarum jam --> turun outportb(pa1,0x00); // Test motor stepper motorsteper = 1; motor = (motor & 0xF3) 0x04; // stepper on cw stepper motor1 = (motor & 0xF3) 0x0C; // stepper on ccw stepper // motor = (motor & 0xF3) 0x30; // motor = (motor & 0xF3) 0x10; // outportb(pa1,0x00); outportb(pa1,motor1); outportb(pa1,0x00); // outportb(pa1,motor); // outportb(pa1,0x00); } void nilaimasukan(void) { masukan: printf("masukkan jarak koordinat x (antara -460 s/d 460 mm): "); scanf("%lf",&jarak_x); printf("masukkan jarak koordinat y (antara 0 s/d 460 mm): "); scanf("%lf",&jarak_y); printf("masukkan jarak koordinat z (antara 0 s/d 620 mm): "); scanf("%lf",&z); if ((jarak_x <-460) (jarak_x>460) (jarak_y<0) (jarak_y > 460) (z < 0) (z > 620)) { clrscr(); printf ("Koordinat yang anda masukkan melebihi range!!\n"); goto masukan; } } void perhitungan(void) { 69

82 r = sqrt (jarak_x * jarak_x + jarak_y * jarak_y); radian = atan ((jarak_x * 1.0) / (jarak_y * 1.0)); derajat = (radian / 3.14) * 180.0; if (derajat>=0){sudut = derajat;} else if (derajat <0){sudut = derajat;} // jpulsadchor = * r ; printf ("sudut joint 1 = %lf\n",sudut); printf ("jarak vertikal joint 2 = %lf\n",z); printf ("jarak horizontal joint 3 = %lf\n",r); if (r_seb<r){arahdchor = 1;} else {arahdchor = 0;} rprint = r - r_seb; r = fabs(r - r_seb); r_seb = r; if (sudut_seb<sudut){arahstep = 1;} else {arahstep = 0;} sudutprint = sudut - sudut_seb; sudut = fabs(sudut - sudut_seb); sudut_seb = sudut; if (z_seb<z){arahdcvert = 1;} else {arahdcvert = 0;} zprint = z - z_seb; z = fabs(z - z_seb); z_seb = z; printf ("sudut perpindahan joint 1 = %lf\n",sudutprint); printf ("jarak perpindahan vertikal joint 2 = %lf\n",zprint); printf ("jarak perpindahan horizontal joint 3 = %lf\n",rprint); jpulsastep = * sudut ; jpulsadcvert = * z ; jpulsadchor = * r ; // Motor Stepper if ((arahstep == 1)&&(jpulsastep > 0)) {motor = (motor & 0xF3) 0x0C; motorsteper = 1; } else if((arahstep == 0)&&(jpulsastep > 0)) {motor = (motor & 0xF3) 0x04; motorsteper = 1; } else if(jpulsastep == 0) {motor = motor & 0xF3; motorsteper = 0; } //------Motor DC vertikal if ((arahdcvert==1)&&(jpulsadcvert>0)) {motor = (motor & 0xFD) 0x03; motordcvert=1;} else if((arahdcvert==0)&&(jpulsadcvert>0)) {motor = (motor & 0xFD) 0x01; motordcvert=1;} else if(jpulsadcvert==0) {motor = motor & 0xFE; motordchor=0;} 70

83 //------Motor DC horizontal if ((arahdchor==1)&&(jpulsadchor > 0)) {motor = (motor & 0xDF) 0x10; motordchor=1;} else if((arahdchor==0)&&(jpulsadchor > 0)) {motor = (motor & 0xDF) 0x30; motordchor=1;} else if(jpulsadchor==0) {motor = motor & 0xEF; motordchor=0;} // Menghidupkan motor outportb(pa1,motor); } void motorall(void) { do { status = inportb(pb1); statusstep = status & 0x04; statusdchor = status & 0x02; statusdcvert = status & 0x01; motorsteper1(); motordchor1(); motordcvert1(); }while((motordchor!= 0) (motordcvert!= 0) (motorsteper!=0)); printf("pulsa encoder horisontal = %lf\n", pulsadchor); printf("pulsa encoder vertikal = %lf\n", pulsadcvert); printf("pulsa steper = %lf\n", pulsastep); //rem(); } void motordchor1(void) { if(motordchor!= 0) {if((statusawaldchor == 0) &&(statusdchor == 0x02)){pulsadchor++;} if((pulsadchor > jpulsadchor)&&(motordchor == 1)) {motor = motor & 0xCF; outportb(pa1, motor); motordchor = 0;} statusawaldchor = statusdchor; } } void motordcvert1(void) { if(motordcvert!= 0) {if((statusawaldcvert == 0) &&(statusdcvert == 0x01)){pulsadcvert++;} if((pulsadcvert > jpulsadcvert)&&(motordcvert == 1)) {motor = motor & 0xFC; outportb(pa1, motor); motordcvert = 0;} 71

84 } statusawaldcvert = statusdcvert; } void motorsteper1(void) { if(motorsteper!= 0) {if((statusawalstep == 0) &&(statusstep == 0x04)){pulsastep++;} if((pulsastep > jpulsastep)&&(motorsteper == 1)) {motor = motor & 0xF3; outportb(pa1, motor); motorsteper = 0;} statusawalstep = statusstep; } } void rem (void) { if ((arahdchor == 1)&&(jpulsadchor > 0)&&(jpulsadchor<=200)) {outportb(pa1,0x10);delay(jpulsadchor-40);outportb(pa1,0x00);} else if ((arahdchor == 1)&&(jpulsadchor > 200)&&(jpulsadchor<=400)) {outportb(pa1,0x10);delay(jpulsadchor-130);outportb(pa1,0x00);} else if ((arahdchor == 1)&&(jpulsadchor > 400)&&(jpulsadchor<=600)) {outportb(pa1,0x10);delay(jpulsadchor-250);outportb(pa1,0x00);} else if ((arahdchor == 1)&&(jpulsadchor > 600)&&(jpulsadchor<=800)) {outportb(pa1,0x10);delay(jpulsadchor-400);outportb(pa1,0x00);} else if ((arahdchor == 1)&&(jpulsadchor > 800)&&(jpulsadchor<=1000)) {outportb(pa1,0x10);delay(jpulsadchor-590);outportb(pa1,0x00);} else if ((arahdchor == 1)&&(jpulsadchor > 1000)&&(jpulsadchor<=1200)) {outportb(pa1,0x10);delay(jpulsadchor-750);outportb(pa1,0x00);} else if ((arahdchor == 1)&&(jpulsadchor > 1200)) {outportb(pa1,0x10);delay(jpulsadchor- 1150);outportb(PA1,0x00);} } void gerak_lanjut(void) { awal: printf("tekan 0 untuk ke titik point atau 1 untuk ke titik acuan :"); scanf("%d",&point); if (point==1){titikacuan();} else if (point==0){goto selesai;} else {goto awal;} selesai: } void titikacuan(void) { j11: printf("tekan 1 untuk joint 1 ke titik acuan :"); scanf("%d",&gerak); if (gerak==1) 72

85 { motor = (motor & 0xF3) 0x0C; // motor stepper cw outportb(pa1,motor); j12: printf ("tekan 1 untuk berhenti:"); scanf("%d",&berhenti); if(berhenti==1) {outportb(pa1,0x00); // semua motor off goto j13;} goto j12; } goto j11; j13: j21: printf("tekan 1 untuk joint 2 ke titik acuan :"); scanf("%d",&gerak); if (gerak==1) {outportb(pa1,0x03); // motor dc vertikal turun j22: printf ("tekan 1 untuk berhenti:"); scanf("%d",&berhenti); if(berhenti==1) {outportb(pa1,0x00); // semua motor off goto j23;} goto j22; } goto j21; j23: j31: printf("tekan 1 untuk joint 3 ke titik acuan:"); scanf("%d",&gerak); if(gerak==1) {if ((jpulsadchor>0)&&(jpulsadchor<=200)) {outportb(pa1,0x10);delay(jpulsadchor+420);outportb(pa1,0x00);} mundur if ((jpulsadchor >200)&&(jpulsadchor<=400)) {outportb(pa1,0x10);delay(jpulsadchor+800);outportb(pa1,0x00);} if ((jpulsadchor >400)&&(jpulsadchor<=600)) {outportb(pa1,0x10);delay(jpulsadchor+1000);outportb(pa1,0x00);} if ((jpulsadchor >600)&&(jpulsadchor<=800)) {outportb(pa1,0x10);delay(jpulsadchor+800);outportb(pa1,0x00);} if ((jpulsadchor >800)&&(jpulsadchor<=1000)) {outportb(pa1,0x10);delay(jpulsadchor+500);outportb(pa1,0x00);} if ((jpulsadchor >1000)&&(jpulsadchor<=1200)) {outportb(pa1,0x10);delay(jpulsadchor+400);outportb(pa1,0x00);} if ((jpulsadchor >1200)) {outportb(pa1,0x10);delay(jpulsadchor+1800);outportb(pa1,0x00);} //motordc 73

86 j32: printf("tekan 1 untuk berhenti:"); scanf("%d",&berhenti); if(berhenti==1) {outportb(pa1,0x00); // semua motor off goto j33;} goto j32; } goto j31; j33: //keluar(); } void keluar (void) { printf("tekan tombol 1 untuk kembali:"); scanf ("%d\n",&berhenti); if (berhenti==1) {outportb(pa1,0x00);} // semua motor berhenti } 74

87 Lampiran 4. Gambar rangkaian pengendali motor stepper CN2 kaki 6 +5V 10 K CN2 kaki ON-OFF Limit Switch +5V CW/CCW 2K2 +5V Sinyal ke motor stepper CN3 kaki 7 Arah putaran motor stepper CN3 kaki 8 Keterangan : CN 3 Kaki 7 Kaki 8 Kaki 10 Kaki 3 Drive motor stepper kaki 12 (sinyal, Putih) kaki 10 (arah, Hitam) kaki 2 (ground, Coklat) kaki 11, 9, 1 ( +5V, Merah) 75

88 Lampiran 5. Gambar rangkaian pengendali motor DC vertikal 2K2 ON-OFF IC 4023 CN1 kaki 3 Limit Switch +5V CW/CCW +5V IC V 12 V CN1 kaki 4 CN3 Kaki 1 Rem 12V 65V + - CN3 kaki 2 76

89 Lampiran 6. Gambar rangkaian pengendali motor DC horizontal 2K2 ON-OFF IC 4023 CN1 kaki 8 Limit Switch +5V CW/CCW +5V IC V 12 V CN1 kaki 7 CN3 Kaki 5 Rem 12V 65V + - CN3 kaki 6 77

90 Lampiran 7. Gambar rangkaian pengendali semua motor Keterangan : CN1 : 1 = Ground 7 = Limit switch DC Horizontal 2 = +5 V 8 = Limit switch DC Horizontal 3 = Limit switch DC Vertikal 9 = 4 = Limit switch DC Vertikal 10 = 5 = LS stepper 6 = LS stepper CN2 : (ke komputer) konektor 25 pin 1 = ON-OFF servo DC Vertikal 1 2 = ON-OFF servo DC Vertikal 2 3 = Ground 14 4 = CW/CCW stepper 4 5 = ON-OFF stepper 3 6 = Sinyal input stepper 7 = ON-OFF DC Horizontal 5 8 = CW/CCW DC Horizontal 6

91 9 = Encoder DC Vertikal 9 10 = Encoder DC Horizontal 10 CN3 : 1 = Relay ON-OFF servo DC Vertikal 2 = Relay CW/CCW servo DC Vertikal 3 = + 5V 4 = + 12V 5 = Relay ON-OFF servo DC horizontal 6 = Relay CW/CCW servo DC horizontal 7 = Sinyal Stepper (kaki 12 driver) 8 = Arah putaran stepper (kaki 10 driver) 9 = Ground 10 = Ground CN4 : 1 = Ground 2 = + 5V 3 = Input A encoder servo DC vertikal 4 = 5 = Input B encoder servo DC vertikal 6 = 7 = Input A encoder servo DC Horizontal 8 = 9 = Input B encoder servo DC Horizontal 10 = 79

92 Lampiran 8. Gambar Relay driver DC servo motor translasi vertikal Keterangan kabel ke CN3 : Kabel hijau = Sinyal ON-OFF Kabel Kuning = Ground Kabel Oranye = + 12V Kabel Coklat = Sinyal CW/CWW Konektor ke relay DC horizontal 1 = + 12V (Putih) 2 = CW/CWW (Hijau) 3 = Ground (Hitam) 4 = ON-OFF (Biru)

93 Lampiran 9. Gambar rangkaian relay pengendali servo DC translasi horizontal Keterangan warna kabel konektor pada DC horizontal : DC vertikal Merah = + 12V Dihubungkan ke warna Putih Hitam = Ground Dihubungkan ke warna Hitam Putih = ON-OFF Dihubungkan ke warna Biru Oranye = CW/CWW Dihubungkan ke warna Hijau

94 Lampiran 10. Gambar rangkaian interface digital input output jenis PPI8255 Bus Data A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A31 A30 A29 A28 A27 A26 A25 A A0 A1 PPI1 CS PA PB PC PPI2 A0 A1 CS PA PB PC A23 A22 A21 A20 A11 B13 B14 B Saklar 82

95 Lampiran 11. Gambar rangkaian penguat encoder motor DC horizontal 83

96 Lampiran 12. Gambar kontruksi manipulator SKALA : 1 : 8 SATUAN : mm TANGGAL : 11/01/2007 DIGAMBAR : Rahmat Saleh NRP : F DIPERIKSA : Dr. Ir.Dewa Made Subrata, M.Agr.

97 Lampiran 12. Gambar kontruksi manipulator (lanjutan) KETERANGAN No. KOMPONEN 1. RODA CASTER 2. PLAT BESI 3. GEARBOX 4. PLAT POROS BESI 5. DUDUKAN MOTOR STEPPER 6. MOTOR STEPPER 7. PLAT DUDUKAN BAWAH 8. BEARING PLAT SIKU 10. ULIR 11. SLIDER VERTIKAL 12. BOX-PLAT ALUMINIUM 13. MOTOR DC 14. SLIDER HORIZONTAL 15. RACK 16. PLAT DUDUKAN ATAS 17. WORM-GEAR 18. DUDUKAN MOTOR DC 19. MOTOR DC SKALA : 1 : 8 SATUAN : mm TANGGAL : 11/01/2007 DIGAMBAR : Rahmat Saleh NRP : F DIPERIKSA : Dr. Ir.Dewa Made Subrata, M.Agr. 2

98 Lampiran 12. Gambar kontruksi manipulator (lanjutan) SKALA : 1 : 8 SATUAN : mm TANGGAL : 11/01/2007 DIGAMBAR : Rahmat Saleh NRP : F DIPERIKSA : Dr. Ir.Dewa Made Subrata, M.Agr. 3

99 Lampiran 13. Data pengujian pada joint 1 Pengujian Joint 1 Rata-rata Simpangan Ketepatan Sudut ( 0 ) Sudut Aktual ( 0 ) (%) Rata-rata

100 Lampiran 14. Data pengujian pada joint 2 Pengujian Jarak (mm) Joint 2 Rata-rata Simpangan Ketepatan Jarak Aktual (mm) (mm) (mm) (%) Rata-rata

101 Lampiran 15. Data pengujian pada joint 3 Pengujian Jarak(mm) Joint 3 Rata-rata Simpangan Ketepatan Jarak Aktual (mm) (mm) (mm) (%) , Rata-rata

102 Lampiran 16. Data hasil pengujian manipulator dengan end-effector no. masukan (mm) teoritis aktual aktual (mm) simpangan ketepatan x y z r (mm) sudut ( ) z (mm) r (mm) sudut ( ) z (mm) x y z x y z x y z

103 Lampiran 16. Data hasil pengujian manipulator dengan end-effector (lanjutan) no. masukan (mm) teoritis aktual aktual (mm) simpangan ketepatan x y z r (mm) sudut ( ) z (mm) r (mm) sudut ( ) z (mm) x y z x y z x y z Ratarata

104 Lampiran 17. Data hasil pengujian manipulator tanpa end-effector no. Masukan (mm) teoritis aktual Aktual (mm) simpangan ketepatan x y z r (mm) sudut ( ) z (mm) r (mm) sudut ( ) z (mm) x y z x y z x y z

105 Lampiran 17. Data hasil pengujian manipulator tanpa end-effector (lanjutan) no. Masukan (mm) teoritis aktual Aktual (mm) simpangan ketepatan x y z r (mm) sudut ( ) z (mm) r (mm) sudut ( ) z (mm) x y z x y z x y z Ratarata

106 Lampiran 18. Data hasil pengujian manipulator dengan beban 200 gr masukan (mm) Teoritis aktual aktual (mm) simpangan ketepatan No. r x y z r (mm) sudut ( ) z (mm) sudut ( ) z (mm) x y z x y z x y z (mm)

107 Lampiran 18. Data hasil pengujian manipulator dengan beban 200 gr ( lanjutan ) masukan (mm) teoritis aktual aktual (mm) simpangan ketepatan No. z r x y z r (mm) sudut ( ) sudut ( ) z (mm) x y z x y z x y z (mm) (mm) ratarata

108 Lampiran 19. Data hasil pengujian manipulator dengan beban 1200 gr masukan (mm) teoritis aktual aktual (mm) simpangan ketepatan No. x y z r (mm) sudut ( ) z (mm) r (mm) sudut ( ) z (mm) x y z x y z x y z

109 Lampiran 19. Data hasil pengujian manipulator dengan beban 1200 gr ( lanjutan ) No. masukan (mm) teoritis aktual aktual (mm) simpangan ketepatan x y z r (mm) sudut ( ) z (mm) r (mm) sudut ( ) z (mm) x y z x y z x y z ratarata

110 Lampiran 20. Data pengujian point to point dengan end-effector Nilai masukan yang diberikan : No. pergerakan 1 (mm) pergerakan 2 (mm) pergerakan 3 (mm) pergerakan 4 (mm) pergerakan 5 (mm) pergerakan 6 (mm) x y z x y z x y z x y z x y z x y z Nilai aktual yang terjadi : No. pergerakan 1 (mm) pergerakan 2 (mm) pergerakan 3 (mm) pergerakan 4 (mm) pergerakan 5 (mm) pergerakan 6 (mm) x y z x y z x y z x y z x y z x y z

111 Lampiran 20. Data pengujian point to point dengan end-effector (lanjutan) Simpangan dan ketepatan yang diperoleh : No. simpangan 1 (mm) ketepatan 1 (%) simpangan 2 (mm) ketepatan 2 (%) simpangan 3 (mm) ketepatan 3 (%) x y z x y z x y z x y z x y z x y z ratarata No. simpangan 4 (mm) ketepatan 4 (%) simpangan 5 (mm) ketepatan 5 (%) simpangan 6 (mm) ketepatan 6 (%) x y z x y z x y z x y z x y z x y z ratarata

112 Lampiran 21. Data pengujian point to point dengan beban 1200 gr Nilai masukan yang diberikan : No. Pergerakan 1 ( mm ) pergerakan 2 ( mm ) pergerakan 3 ( mm ) pergerakan 4 ( mm ) pergerakan 5 ( mm ) pergerakan 6 ( mm ) x y z x y z x y z x y z x y z x y z Nilai aktual yang terjadi : pergerakan 3 ( mm Pergerkan 1 ( mm ) pergerakan 2 ( mm ) No. ) pergerakan 4 ( mm ) pergerakan 5 ( mm ) pergerakan 6 ( mm ) x y z x y z x y z x y z x y z x y z

113 Lampiran 21. Data pengujian point to point dengan beban 1200 gr (lanjutan) Simpangan dan ketepatan yang diperoleh : No. simpangan 1 (mm) ketepatan 1 (%) simpangan 2 (mm) ketepatan 2 (%) simpangan 3 (mm) ketepatan 3 (%) x y z x y z x y z x y z x y z x y z ratarata No. simpangan 4 (mm) ketepatan 4 (%) simpangan 5 (mm) ketepatan 5 (%) simpangan 6 (mm) ketepatan 6 (%) x y z x y z x y z x y z x y z x y z ratarata

114 Lampiran 22. Gambar perbandingan manipulator sebelum dan sesudah dimodifikasi 1. Pada segi konstruksi Motor AC Motor DC Gambar Kontruksi Sebelum 2. Pada segi elektronika Gambar Kontruksi Sesudah Gambar Rangkaian Sebelum Gambar Rangkaian Sesudah