Perancangan, Pembuatan dan Pengujian Omnidirectional Vehicle

Transkripsi

1 Peancangan, Pembuatan dan Pengujan Omndectonal Vehcle Muljowdodo dan Cahyad Setawan Laboatoum Otomas & Sstem Manufaktu Juusan Teknk Mesn FTI ITB Rngkasan Movng platfom yang dpelukan dalam pengembangan Robot Vson memelukan kemampuan mobltas yang sangat tngg, bak dalam bentuk geakan tanslas maupun otas. Omndectonal vehcle yang dlapokan dsn memlk kemampuan geak plana yang optmal, dalam bentuk geak tanslas kesegala aah dan otas dengan ja-ja belok (tunng adus) da nol sampa tak behngga, sehngga cocok untuk dgunakan sebaga movng platfom Robot Vson untuk geakan dmens. Pengujan yang dlakukan melput kemampuan geakan luus dalam bebeapa aah yang bebeda. Algothma kompensas kesalahan geak luus yang dkembangkan mampu mempebak kesalahan geak tesebut dengan hasl yang sangat bak. Abstact Reseach and development of Robot Vson actvty equs a Movng platfom wth hgh moblty on tanslaton as well as otaton movement. Omndectonal vehcle epoted hee has optmum plana movement n the fom tanslatonal movement on any decton as well as tunng adus fom zeo to nfnty, theefoe t s sutable as a movng platfom fo eseach actvtes on dmensonal Robot Vson. Testng and measuement on the accuacy of vehcle staght tajectoy on dffeent decton have been caed out. Some eo compensaton algothm has been appled and some good esults on educng tajectoy eos have been obseved. Keywods: AGV, Omndectonal Vehcle, Robot Vson. Pendahuluan Pogam pengembangan Robot Vson yang dtujukan teutama untuk tujuan pengatuan navgas secaa bebas (fee navgaton) memelukan suatu platfom geak yang mampu melakukan geakan datas suatu bdang data (plana) dalam bentuk sumbu geak secaa seentak, yatu sumbu tanslas dan sumbu otas. Dengan kemampuan tesebut pengatuan geak suatu vehcle yang menggunakan Robot Vson sebaga senso feedbacknya dapat dlakukan dengan mudah, untuk menggeakkan suatu platfom mencapa suatu poss dengan oentas tetentu. Platfom tesebut dwujudkan dalam bentuk Omndectonal Vehcle dengan buah oda yang masng-masng besudut 0 o, sepet yang dpelhatkan dalam Gamba bekut. 7 Gamba. Omndectonal Vehcle Masng-masng oda selan dapat dgeakkan dalam aah tangensal oleh moto sevo DC bushless, ol yang membentuk oda tesebut dapat pula beputa bebas dalam aah adal. MESIN Vol. XIX No.

2 Jad untuk satu oda yang haus begeak dengan kecepatan V dan sudut α sepet yang dpelhatkan dalam Gamba, maka oda tesebut haus begeak dengan kecepatan v dalam aah tangental dan ol akan beputa dengan kecepatan v j dalam aah aksal. Bekut n penuunan bebeapa umus bedasakan gamba d atas dengan vaabel vekto kecepatan platfom yang ted da besa laju platfom dan aahnya (α). Vekto poss P 0 dapat dtulskan sebaga bekut : P 0 = L..() 0 Gamba. Geakan Roda Omndectonal. Teo Dasa Geakan Geakan Omndectonal Vehcle dlakukan dengan mengatu kecepatan otas ketga oda penggeaknya secaa seentak untuk suatu aah dan kecepatan tetentu (Kalmá Nagy et.al. 00) sepet yang dpelhatkan dalam Gamba. Untuk menggeakkan CM dengan vekto kecepatan V maka masng-masng moto haus begeak ke aah D dengan kecepatan v. Vekto poss P 0 dapat dlhat sebaga vekto poss P0 yang dputa sebanyak π/ ad tehadap CM. Sedangkan umus matk otas adalah sebaga bekut : sehngga, cosθ R ( θ ) = snθ snθ..() cosθ L P = R π...() 0 ( / ) P = 0 hamp sama dengan penuunan vekto poss P 0, vekto poss P 0 dtulskan : L P = R π.(4) 0 ( 4 / ) P = 0 Vekto satuan D dtuunkan da vekto poss L ( / ) P D = R π 0..(5) P 0 : ddapat : D 0 =..(6) D =..(7) Gamba. Geomet Omndectonal Vehcle At notas dalam Gamba adalah: P 0 D = Vekto poss oda ke tehadap CM. = Vekto satuan yang menunjukkan putaan moto. L = Jaak Roda tehadap CM. CM = Cente of Mass yang dasumskan beada d ttk smet obot. D =..(8) Hanya vekto-vekto D nlah yang bsa membekan vekto kecepatan pada platfom. Untuk menggeakkan platfom dengan kecepatan V dan aah α yang konstan, maka kecepatan meupakan poyeks V tehadap D. v Untuk MESIN Vol. XIX No. 8

3 menjalankan opeas n dgunakan dot poduct (hasl kal ttk). v = V..(9) D Geakan ODV duj ke bebeapa aah bebeda yang ddefnskan tehadap famenya sepet yang dpelhatkan dalam Gamba 4. komponen vekto kecepatan V : V cosα = V..(0) snα sedangkan untuk vekto d bdang dmens, maka u v = u + v uv da umus (9) maka ddapat :..() v = V cosα 0 + V snα = V snα dengan caa yang sama ddapat :..() Gamba 4. Defns Aah Geakan ODV v = ( V cosα + V sn v α = ( V cosα V sn α )..() )..(4) Jad obot tesebut dapat begeak dengan kecepatan V konstan ke aah α dengan mengatu kecepatan oda sebesa v, v dan v.. Pengujan dan Analss Pengujan geakan ODV yang dlakukan melput dua jens, yatu : Pengujan ketepatan jaak yang d tempuh oleh obot. Pengujan keluusan lntasan yang sudah dtempuh oleh obot. Pengujan dlakukan dengan menggeakkan platfom pada poss tetentu dengan kecepatan m/s. Platfom tdak dbe beban kecual beatnya send sebesa ± 60 kg. Sebelum pengujan dlakukan, pelu dbuat suatu efeens gas luus yang menandakan keluusan geakan obot. Refeens luus n ddefnskan tehadap keluusan fame. Dengan bantuan lase ponte, dbuat suatu gas luus tetentu tehadap fame yang menjad lntasan deal obot. Semua eo duku da poss obot tehadap gas efeens tesebut... Pengujan Jaak Tempuh Pengujan n dlakukan dengan menggeakkan obot luus menuju poss tetentu yatu mete dan 5 mete dengan aah obot 90 sepet yang dpelhatkan dalam Gamba 4. Pengujan n dulang sebanyak kal. Tujuan pengujan n adalah : - Mengetahu ketepatan (akuas) panjang lntasan yang dtempuh. - Mengetahu keteulangan panjang lntasan yang dtempuh. - Mengetahu pengauh akseleas dan deseleas tehadap panjang lntasan yang dtempuh. - Mengetahu lntasan obot untuk panjang lntasan m dan 5 m. Hasl Pengujan dapat dlhat pada Gamba 5a untuk jaak m, dan Gamba 5b untuk jaak 5 m. eo (cm) Gamba 5a. Pengukuan untuk Panjang Lntasan m (00 cm) aah dstance (cm) Data Data Data Pengukuan Panjang Lntasan m 9 MESIN Vol. XIX No.

4 eo (cm) - - Pengukuan untuk Panjang Lntasan 5m (0 cm) aah dstance (cm) Data Data Data... Pengujan Tanpa Kompensas Pengujan dlakukan dengan menggeakkan obot sejauh 0 mete untuk aah obot 90, 0 dan 70 sepet yang telhat pada Gamba 4. Untuk masngmasng aah geakan obot, pengujan dulang 5 kal. Pada pecobaan n, smpangan keluusan geak obot sangat besa. Smpangan maksmum bsa mencapa,4 mete untuk panjang lntasan 0 mete aah 70 sepet yang telhat pada Gamba 4. Gamba 5b. Pengukuan Panjang Lntasan 5 m Hal n tejad kaena bebeapa sebab, tetap yang palng bepengauh antaa lan : Da data-data datas telhat bahwa untuk semua jaak tempuh lntasan dan aah 90 sepet yang ddefnskan pada Gamba 4, eo yang dhaslkan maksmum % da panjang lntasan. Besa eo maksmum yang dhaslkan adalah cm pada panjang lntasan m. Tetap hasl tesebut tdak telalu bagus mengngat secaa teots satu esolus enkode setaa dengan, mm jaak tempuh oda. Kesalahan tesebut dapat dsebabkan teutama oleh :. Dmens olle yang tdak pess, sehngga jka olle dputa maka damete olle beubah-ubah, smpangannya mencapa,5 mm. Hal n menyebabkan untuk poss olle yang bebeda, damete oda akan bebeda juga.. Adanya slp antaa oda dengan lanta, teutama pada saat pecepatan dan pelambatan.. Pengujan Keluusan Lntasan Pengujan keluusan dlakukan kal dengan konds pogam kendal yang bebeda, yatu : A. Konds Tanpa Kompensas B. Kompensas Kecepatan Moto C. Kompensas Flp-flop Hasl keseluuhan smpangan ata-ata da ketga pengujan datas dpelhatkan dalam Tabel. bekut n. Tabel. Hasl Pengujan Keluusan Pengujan Poss.5 m Rata-ata Eo (cm) Poss 5 m Poss 7.5 m Poss 0 m A 6 6,4 6,4 64,7 B , C -0, 0,7,6, Caa pengujan dan hasl pengujan datas, secaa lebh nc duakan lebh lanjut bekut n.. Tejad msalgnment antaa ketga oda tu sehngga ketga sumbu oda tdak behmpt pada satu ttk.. Adanya pebedaan damete masng-masng oda.. Alasan yang sama dengan analsa pengujan vaas jaak tempuh obot.... Pengujan dengan Kompensas Pengujan dlakukan dengan membekan modfkas pada pogam dalam bentuk pembean kompensas kecepatan untuk setap moto bedasakan pada datadata empk da hasl bebeapa kal pecobaan. Hasl pengujan mempelhatkan bahwa keluusan geakan obot menjad lebh bak dbandngkan dengan keluusan geakan obot pada pecobaan petama. Eo maksmum yang tejad adalah 0,6 mete untuk panjang lntasan 0 mete dengan aah geakan 0 sepet yang dpelhatkan dalam Gamba 4. Namun pada pecobaan n, haga-haga kompensas untuk masng-masng moto dbatas oleh esolus kecepatan moto. Walaupun eo pada pecobaan n lebh kecl da eo pada pecobaan tanpa kompensas, tetap tetap mash tedapat eo sstemats. Adanya eo n beat eo mash bsa dpebak lag.... Pengujan dengan Kompensas Pada pecobaan bekutnya, dgunakan algotma bau untuk mengatas ketebatasan esolus kecepatan moto. Djelaskan pada Gamba 6 dbawah n, ketebatasan esolus akan menyebabkan tejadnya eo sstemats. Pada Gamba 6, kompensas A yang dbekan, hanya bebeda satu esolus kecepatan moto dengan kompensas B. Telhat kedua kompensas tesebut menunjukkan penympangan sstemats ke aah yang bebeda. MESIN Vol. XIX No. 0

5 Untuk menghaslkan eo yang kecl maka dgunakan kompensas A dgabungkan dengan kompensas B dengan pebandngan waktu secaa begantan, sehngga dapat dsebut sebaga Kompensas Flp-Flop. Pebandngan waktu antaa dgunakan haga kompensas A dan B ddapat da pecobaan dan dmasukkan ke dalam tabel pada pogam. Dengan kompensas tesebut, da bebeapa pebandngan waktu antaa kompensas A dan kompensas B yang dplh, dpeoleh keluusan geak yang lebh bak, sepet yang dpelhatkan dalam Tabel dan Gamba 7. Pada aah 0 sepet yang dpelhatkan dalam Gamba 4, untuk 0 mete jaak tempuh, eo maksmal yang tejad 0, mete atau hanya, %. Sedangkan haga eo ata-ata adalah 0,0 mete atau 0, % sepet yang dpelhatkan dalam Gamba 7 bekut n Untuk kepeluan geakan ODV tanpa senso lua, haga eo n danggap cukup bak. Gamba 6. Kompensas Flp-Flop Rata-ata tap Pecobaan untuk Sudut Geakan Robot dstance (cm ) Pecobaan Pecobaan Pecobaan Gamba 7. Kuva Hasl Pengujan Keluusan 4. Kesmpulan Peancangan, Pembuatan dan Pengujan Omndectonal Vehcle telah dlakukan dan dapat dtak bebeapa kesmpulan sebaga bekut:. Omndectonal Vehcle yang dancang dan dbuat telah duj dengan hasl mampu befungs dengan bak.. Penguangan smpangan lntasan dengan penggunaan Kompensas Flp-Flop, akbat ketebatasan esolus kecepatan moto penggeak, menunjukkan hasl yang jauh lebh bak apabla dbandngkan dengan caa kompensas basa. 5. Pustaka. Kalmá-Nagy, Tamás dkk, Nea Optmal Tajectoy Geneaton and Contol of an Omndectonal Vehcle, Conell Unvety, 8 Apl 00.. Spenko, Mathew dkk, Analyss and Desgn of an Omndectonal Platfom fo Opeaton on Non- Ideal Floos, MIT. MESIN Vol. XIX No.