Aktuator digunakan untuk mengerakkan mekanik pada robot. Slides from Braunl and Jussi Suomela

Transkripsi

1 Aktuator digunakan untuk mengerakkan mekanik pada robot Slides from Braunl and Jussi Suomela 1

2 Aktuator adalah elemen yang mengkonversikan besaran listrik analog menjadi besaran lainnya misalnya kecepatan putaran Perangkat elektromagnetik yang menghasilkan daya gerakan sehingga dapat menghasilkan gerakan pada robot

3 RHex Rough-Terrain Robot: Robot Arm on How it's Made: How Hydraulic Ram Works : Snake robot : Autonomous mobile robot: Robot ant: Homemade Robot:

4 Electrical Hydraulic Pneumatic Others Jussi Suomela HUT/Automation 4

5 Mudah dikontrol Kecepatan biasanya rpm Ada beberapa tipe Pengontrolan akurat Effisiensi sangat baik Jussi Suomela HUT/Auomation 5

6 Tersedia yang berputar atau yang linier Gerakan linier dg gigi atau dengan gerakan linier motor

7 DC-motors asynchronous motors synchronous motors reluctance motors (stepper motors) Jussi Suomela HUT/Automation 7

8 Mengubah energi listrik arus searah menjadi energi gerak atau energi mekanik Ada 2 bagian : rotor dan stator Rotor : bagian yang berputar, berupa koil dimana arus listrik dapat mengalir Stator : bagian yang tetap, menghasilkan medan magnet Jussi Suomela HUT/Automation 8

9

10 Motor DC bekerja berdasarkan prinsip gaya Lorentz, ketika sebuah konduktor beraliran arus diletakkan dalam medan magnet, maka sebuah gaya (yang dikenal dengan gaya Lorentz) akan tercipta secara ortogonal diantara arah medan magnet dan arah aliran arus.

11 Pengendalian kecepatan putar motor DC dapat dilakukan dengan mengatur besar tegangan terminal motor V TM. Metode lain yang biasa digunakan untuk mengendalikan kecepatan motor DC adalah dengan teknik modulasi lebar pulsa atau Pulse Width Modulation (PWM).

12 Controller + H- bridge PWM-control Speed control by controlling motor current=torque PID control

13 H-bridge adalah sebuah perangkat keras berupa rangkaian yang berfungsi untuk menggerakkan motor. Rangkaian ini diberi nama H-bridge karena bentuk rangkaiannya yang menyerupai huruf H

14

15 Hardware Implementation with Microcontroller: 2 Digital output pins from microcontroller, [one at Gnd, one at Vcc] feed into a power amplifier Alternative: use only 1 digital output pin plus one inverter, then feed into a power amplifier

16 very simple, very popular in industry 0,5kW - 500kW More difficult to control (frequency) nowadays as accurate control as DC-motors Jussi Suomela HUT/Automation 16

17 Jussi Suomela HUT/Automation 17

18 Pada motor besar 100 kw - XXMW also small ones ~ brushless DC-motors from 50W to 100 kw Pengontrolan sama dengan motor asynchronous Digunakan pada kapal, industri Jussi Suomela HUT/Automation 18

19 Stepper Motors

20 Motor stepper adalah perangkat elektromekanis yang bekerja dengan mengubah pulsa elektronis menjadi gerakan mekanis diskrit. Motor stepper bergerak berdasarkan urutan pulsa yang diberikan kepada motor. Karena itu, untuk menggerakkan motor stepper diperlukan pengendali motor stepper yang membangkitkan pulsapulsa periodik. Penggunaan motor stepper memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan penggunaan motor DC biasa

21 Sudut rotasi motor proporsional dengan pulsa masukan sehingga lebih mudah diatur. Motor dapat langsung memberikan torsi penuh pada saat mulai bergerak Posisi dan pergerakan repetisinya dapat ditentukan secara presisi Memiliki respon yang sangat baik terhadap mulai, stop dan berbalik (perputaran) Sangat realibel karena tidak adanya sikat yang bersentuhan dengan rotor seperti pada motor DC Dapat menghasilkan perputaran yang lambat sehingga beban dapat dikopel langsung ke porosnya Frekuensi perputaran dapat ditentukan secara bebas dan mudah pada range yang luas.

22 Motor stepper tipe Variable reluctance (VR) Motor stepper tipe Permanent Magnet (PM) Motor stepper tipe Hybrid (HB)

23 Motor ini terdiri atas sebuah rotor besi lunak dengan beberapa gerigi dan sebuah lilitan stator. Ketika lilitan stator diberi energi dengan arus DC, kutub-kutubnya menjadi termagnetasi. Perputaran terjadi ketika gigi-gigi rotor tertarik oleh kutub-kutub stator.

24 Memiliki rotor yang berbentuk seperti kaleng bundar (tin can) yang terdiri atas lapisan magnet permanen yang diselang-seling dengan kutub yang berlawanan Dengan adanya magnet permanen, maka intensitas fluks magnet dalam motor ini akan meningkat sehingga dapat menghasilkan torsi yang lebih besar. Motor jenis ini biasanya memiliki resolusi langkah (step) yang rendah yaitu antara 7,5 0 hingga 15 0 per langkah atau 48 hingga 24 langkah setiap putarannya.

25 Memiliki struktur yang merupakan kombinasi dari kedua tipe motor stepper sebelumnya. Memiliki gigi-gigi seperti pada motor tipe VR dan juga memiliki magnet permanen yang tersusun secara aksial pada batang porosnya seperti motor tipe PM. Paling banyak digunkan dalam berbagai aplikasi karena kinerja lebih baik. Menghasilkan resolusi langkah yang tinggi yaitu antara 3,6 0 hingga 0,9 0 per langkah atau langkah setiap putarannya.

26

27 Pengontrolan sudut Lambat Biasanya tidak ada feedback Posisi akurat Mudah dikontrol Jussi Suomela HUT/Automation 27

28

29 Mengetahui jumlah putaran motor Piringan memiliki celah-celah di mana cahaya inframerah dari LED bisa melewati dan mengenai phototransistor saat sejajar dengan celah dan cahaya akan terhalang saat celah bergeser. Proses ini akan menimbulkan lewat tidaknya cahaya inframerah saat as berputar.

30 Pada saat lubang piringan tidak melalui celah tersebut, maka cahaya terhalang dan photo transistor berada dalam kondisi terbuka. Tegangan pada keluaran rangkaian ini (kaki 1 dari connector 3 pin) adalah sebesar VCC Pada saat lubang piringan berada pada celah, cahaya tidak lagi terhalang dan photo transistor akan berada dalam kondisi saturasi. Arus mengalir dari VCC ke emitor melalui R 1K yang mengakibatkan keluaran dari rangkaian ini terhubung ke Ground atau tegangan 0 Volt. Putaran dari piringan encoder akan membuat keluaran rangkaian ini berubah-ubah dari logika 0 ke 1 dan kembali lagi ke 0 dan seterusnya.

31 Pada motor yang memiliki 10 celah encoder maka akan diperoleh perhitungan bahwa setiap celah mewakili sudut sebagai berikut Sudut celah = 360/jumlah celah = 36º Apabila terdeteksi adanya 3 pulsa maka akan diperoleh informasi bahwa motor telah bergerak 36º x 3 = 108º

32 Untuk pengendalian kecepatan motor Cara memanipulasi lebar sinyal atau tegangan yang dinyatakan dengan pulsa dalam suatu perioda Mengatur tegangan sumber yang konstan untuk mendapatkan tegangan rata-rata yang berbeda

33

34

35 linear movement big forces without gears actuators are simple in mobile machines Bad efficiency Jussi Suomela HUT/Automation 35

36

37 Jussi Suomela HUT/Automation 37

38 like hydraulic except power from compressed air fast on/off type tasks big forces with elasticity no leak problems Jussi Suomela HUT/Automation 38

39 piezoelectric magnetic ultra sound SMA inertial Jussi Suomela HUT/Automation 39

40

41

42

43