V. HASIL DAN PEMBAHASAN

Transkripsi

1 V. HASIL DAN PEMBAHASAN 5.1. Konstruksi Prototipe Manipulator Manipulator telah berhasil dimodifikasi sesuai dengan rancangan yang telah ditentukan. Dimensi tinggi manipulator 1153 mm dengan lebar maksimum 595 mm. Bentuk manipulator hasil modifikasi dapat dilihat pada Gambar 13. Koordinat maksimum dan minimum sumbu z 114mm dan 361 mm. Radius minimal ruang yang tersedia pada bidang xy sebesar 595 mm. Menurut Tugiyono (1998) jarak tanam tomat antar baris 5 cm sampai 8 cm dengan tinggi ajir kurang lebih 125 cm. Ruang yang tersedia pada baris tanaman dapat mencukupi untuk manuver manipulator. Daerah koordinat cakupan manipulator pada bidang xy dapat dilihat pada Gambar 14. z(+) y(+) x(+) Gambar 13. Hasil modifikasi manipulator Setelah dilakukan modifikasi pada joint horisontal diperoleh luas daerah cakupan manipulator lebih besar dibanding dengan yang sebelumnya. Perbedaan luas daerah cakupan manipulator dapat dilihat pada Gambar 14 dan Gambar

2 Gambar 14. Luas cakupan koordinat bidang xy manipulator sebelum dimodifikasi Gambar 15. Luas cakupan koordinat bidang xy manipulator setelah dimodifikasi 1. Dudukan bawah (tidak dimodifikasi) Dudukan bawah menggunakan plat beton dengan ukuran 4 mm x 4 mm dan ketebalan 2 mm. Plat beton ini kemudian dilubangi pada sisi-sisi sikunya dengan ukuran diameter 4 mm. Diameter lubang ini disesuaikan dengan diameter lubang pemasangan pada roda caster. Plat beton dilubangi pada sisi-sisinya sebagai tempat untuk memasang empat roda caster yang memiliki ukuran tinggi sekitar 34 mm dengan diameter roda 25 mm. 3

3 Pada bagian tengah plat beton ini juga dilubangi untuk pemasangan gearbox. Plat beton ini dilubangi dngan diameter lubang 8 mm yang disesuaikan dengan lubang pemasangan pada gearbox. 2. Joint putar horisontal 1 (joint 1, tidak dimodifikasi) Joint 1 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 bagian dipotong, sehingga ukurannya menjadi 92 mm x 5 mm. Pada bagian sisi dengan ukuran 5 mm dilubangi dengan diameter 8 mm sebanyak dua buah untuk pemasangan plat besi pada dudukan bawah yang kemudian dikencangkan dengan baut berdiameter 4 mm sebanyak empat buah yang disesuaikan dengan baut berdiameter 4 mm. Kopel terbuat dari poros besi pejal yag berdiameter 3 mm. Pada salah satu bagiannya dilubangi dengan diameter 8 mm menyesuaikan dengan poros motor stepper dan pada bagain lainnya dilubangi dengan diameter 1 mm menyesuaikan dengan poros masukan dari gearbox. Pengencangan antara kopel dengan poros motor stepper dan poros masukan gearbox yaitu menggunakan baut diameter 5.5 mm dan ditaps dengan ukuran 6 mm. Plat poros besi terbuat dari plat besi ukuran 22 mm x 9 mm dan poros besi besi dengan diameter 3 mm. Plat dengan poros ini disatukan dengan cara dilas. Poros dilubangi dengan diameter 15 mm disesuaikan dengan poros keluaran dari gearbox. Kedua bagian ini dikencangkan dengan baut diameter 6 mm sehingga poros besi harus dilubangi dengan diameter 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. Besar sudut putar joint 1 sebesar 17 untuk mencegah terjadinya kabel melilit. Pembatasan sudut putar dilakukan dengan pesangan limit switch. Komponen penyusun dudukan bawah dapat dilihat pada Gambar Link vertikal (tidak dimodifikasi) 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 dimeter 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 dilubangi dengan diameter 2 mm untuk dilewati dengan poros bagian atas ulir diameter 15 mm. 31

4 Plat siku terbuat dari besi siku ukuran 6 mm x 6 mm dan tebal 5 mm. Salah satu bagiannya dipotong, sehingga ukurannya menjadi 6 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 6 mm dilubangi dengan diameter 6 mm dalam arah tegak sebanyak dua buah untuk pemasangan pada slider vertikal. Pada biagian 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 2 mm dan 15 mm yang disesuaikan dengan diameter poros bagian bawah ulir yang diameter 2 mm dan poros bagian atas yang bediameter 15 mm. Kedua bearing dipasang dengn plat dudukan atas dan bawah dan dikencangkan dengan baut berdiameter 12. 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. Ketinggian minimum yang dapat dicapai sebesar 361 mm serta ketinggian maksimum 114 mm. 4. Joint translasi vertikal (joint 3, tidak dimodifikasi) Joint vertikal atau joint 3 terdiri dari motor servo DC, dudukan motor servo DC, dan worm-gear. Dudukan motor servo DC terbuat dari saku 6 mm x 6 mm dan tebal 5 mm. Salah satu bagiannya dipotong, sehingga ukurannya 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 diameter 8 mm dan dikencangkan dengan baut 3 mm. 5. Link horisontal Link horisontal tersusun oleh dua buah plat besi. Plat besi I berukuran panjang 42 mm dengan ukuran penampang 16 mm x 2 mm. Plat besi I dibaut pada plat besi segi empat yang melekat pada ulir link vertikal. Plat besi II berukuran panjang 4 mm dan ukuran penampang 16 mm x 1 mm. Plat besi I dan besi II dihubungkan oleh poros yang berdiameter 14 mm. Poros menyalurkan putaran motor DC secara langsung. Motor DC dibaut dan dipasang tetap terhadap plat besi I sehingga poros memutar plat besi II. Ujung lain poros dihubungkan encoder. Sisi atas dan bawah poros plat besi II terdapat dua plat lingkaran berdiameter 5 mm serta tebal 5 mm. Poros kedua plat besi melingkar terdapat bearing yang berfungsi untuk menahan poros agar tetap tegak. 32

5 6. Joint putar horisontal 2 (Joint 2) Joint putar horisontal disebut juga joint 2 terdiri dari motor DC, dudukan motor DC, poros pejal, dan encoder. Transmisi putaran motor menggunakan transmisi poros langsung. Poros motor DC dimasukkan ke dalam poros pejal dan dibaut dengan ukuran baut 5 mm. Poros encoder dihubungkan ke poros pejal dengan menggunakan karet. Penghubung karet digunakan agar tidak merusak encoder jika poros pejal mengalami kemiringan. Sudut minimal joint horisontal sebesar 2 dan sudut maksimal 32. Bentuk joint 2 serta besar sudut putar dapat dilihat pada Gambar 16 dan gambar 17. Gambar 16. Joint dan link horisontal Gambar 17. Besar sudut minimal joint 2 33

6 5.2. Kalibrasi Kalibrasi dilakukan terhadap motor stepper (joint 1), motor DC (Joint 2), dan motor servo DC (Joint 3). Nilai pergerakan diinput ke program kemudian nilai pergerakan aktual diukur. Grafik hubungan antara lama pergerakan terhadap nilai sudut joint 1 dapat dilihat pada Gambar 18 dan Gambar 19. Sudut ( ) y =.1179x R² = Waktu (ms) Gambar 18. Grafik kalibrasi sudut putar joint 1 (putaran arah kiri) y =.965x R² =.9984 Sudut ( ) Waktu (ms) Gambar 19. Grafik kalibrasi sudut putar joint 1 (putaran arah kanan) Tabel hasil kalibrasi awal joint 1 dapat dilihat pada Lampiran 3. Dari grafik kalibrasi motor joint 1 diperoleh dua persamaan awal kalibrasi yaitu persamaan gerak arah kiri dan gerak arah kanan. 34

7 Gerakan arah kiri diperoleh y=.1779x.175 di mana y dalam ( ) dan x dalam (ms). Gerakan arah kanan diperoleh persamaan y= di mana y dalam ( ) dan x dalam (ms). Kalibrasi sudut putar joint 2 berdasarkan ketelitian encoder. Ketelitian encoder adalah 2 pulsa/putaran. Pembuatan program perhitungan pulsa dilakukan dengan menghitung perubahan logika ke logika 1 dan sebaliknya sehingga ketelitian encoder menjadi 4 pulsa/putaran. Dalam satu putaran memiliki sudut 36 maka diperoleh nilai pulsa terhadap satu derajat adalah 1.11 pulsa/. Hasil kalibrasi gerak translasi joint 3 dengan metode penambahan jumlah penghitung saat terbaca pulsa logika 1 pada sensor encoder ditunjukkan pada Gambar 2 dan Gambar y =.1445x R² =.9967 Jarak (mm) Penghitung Gambar 2. Grafik kalibrasi gerak translasi joint 3 logika 1 (pergeseran arah bawah) 4 35 y =.756x R² = Jarak (mm) Penghitung Gambar 21. Grafik kalibrasi gerak translasi joint 3 logika 1 (pergeseran arah atas) 35

8 Hasil kalibrasi awal gerak translasi joint 3 dengan logika 1 dapat dilihat pada Lampiran 1. Persamaan kalibrasi awal diperoleh y =.1445x untuk pergeseran arah bawah dan y =.756x untuk pergeseran arah atas. Nilai y adalah jarak pergeseran (mm) serta x merupakan penghitung. Hasil kalibrasi gerak translasi joint 3 dengan metode penambahan jumlah pulsa saat terjadi perubahan logika ke logika 1 pembacaaan sensor pada encoder dapat dilihat pada Gambar 22 dan Gambar y =.1266x R² =.999 Jarak (mm) Pulsa Gambar 22. Grafik kalibrasi gerak translasi joint 3 (pergeseran arah atas) dengan perhitungan pulsa encoder 35 3 y =.1418x R² =.9992 Jarak (mm) Pulsa Gambar 23. Grafik kalibrasi gerak translasi joint 3 (pergeseran arah bawah) dengan perhitungan pulsa encoder. 36

9 Hasil kalibrasi awal gerak translasi joint 3 dengan perhitungan pulsa perubahan logika ke logika 1 dapat dilihat pada Lampiran 15. Persamaan kalibrasi awal diperoleh y =.1266x untuk pergeseran arah atas dan y =.1418x untuk pergeseran arah bawah. Nilai y adalah jarak pergeseran (mm) serta x merupakan jumlah pulsa. Kalibrasi gerak translasi joint 3 juga dilakukan dengan metode pewaktu. Hasil kalibrasi gerak translasi joint 3 dengan metode pewaktu dapat dilihat pada Tabel 3. Kalibrasi gerak translasi joint 3 dengan pewaktu dilakukan untuk mendapatkan rata-rata waktu dibagi rata-rata jarak pergerakan aktual. Dari hasil percobaan diperoleh waktu/jarak rata-rata gerakan arah atas ms/mm dan gerakan arah bawah ms/mm. Tabel 3. Kalibrasi gerak translasi joint 3 dengan pewaktu Arah atas Arah bawah No Jarak (mm) Timer (ms) Timer/jarak (ms/mm) Jarak (mm) Timer (ms) Timer/jarak (ms/mm) Rata-rata Rata-rata Penyempurnaan Kalibrasi Penyempurnaan kalibrasi dilakukan untuk menguji hasil kalibrasi awal masing-masing joint. Tiap joint digerakkan pada koordinat tertentu jika terjadi simpangan dan memiliki pola yang teratur, akan dihasilkan persamaan baru yang disebut persamaan koreksi. Persmaan koreksi berfungsi untuk mengkoreksi persamaan hasil kalibrasi agar diperoleh simpangan yang lebih kecil. 37

10 Hasil pengujian persamaan kalibrasi awal sudut putar joint 1 menghasilkan sudut aktual yang lebih besar dibandingkan sudut input. Karena sudut aktual yang lebih besar, sehingga sudut input dikurang terlebih dahulu oleh persamaan koreksi. Hasil pengurangan tersebut kemudian dimasukkan ke dalam persamaan kalibrasi. Besar simpangan sudut aktual terhdap sudut input dapat dilihat pada Gambar 24 dan Gambar y = 1.317ln(x) R² =.9452 Aktual ( ) Input ( ) Gambar 24. Grafik koreksi sudut putar joint 1 (putaran arah kiri) Aktual ( ) y = 4.143ln(x) R² = Input ( ) Gambar 25. Grafik koreksi sudut putar joint 1 (putaran arah kanan) Hasil pengujian kalibrasi awal sudut putar joint 1 dapat dilihat pada Lampiran 4. Persamaan koreksi kalibrasi diperoleh dua persamaan yaitu y = ln(x) untuk putaran arah kiri dan 38

11 y = 4.143ln(x) untuk putaran arah kanan. Persamaan koreksi disubtitusikan ke persamaan kalibrasi awal sehingga diperoleh persamaan kalibrasi y ln (y) =.1179x untuk putaran arah kiri serta y-4.143ln(y) =.965x untuk putaran arah kanan dimana y dalam ( ) dan x dalam (ms). Bentuk program pengendali motor joint 1 dapat dilihat pada Lampiran 28 dan Lampiran 29. Hasil pengujian persamaan kalibrasi awal sudut putar joint 2 dapat dilihat pada Lampiran 7. Sudut aktual terukur lebih besar dibandingkan sudut perhitungan persamaan kalibrasi awal. Rata-rata kelebihan sudut putaran arah kanan dan kiri yaitu 8.7 dan 8.2. Nilai-nilai tersebut sama dengan 9 jumlah pulsa. Koordinat sudut masukan setelah dikonversi menjadi nilai pulsa, selanjutnya dikurangi besar kelebihan pulsa. Hasil pengujian persamaan kalibrasi awal jarak translasi joint 3 dengan penambahan jumlah pulsa saat terbaca logika 1 pada sensor encoder menghasilkan jarak aktual yang lebih besar dibandingkan jarak input. Karena jarak atual yang lebih besar, sehingga koordinat input dikurang terlebih dahulu oleh persamaan koreksi. Hasil pengurangan tersebut yang kemudian dimasukkan ke dalam persamaan kalibrasi awal sehingga didapat persamaan kalibrasi baru. Besar simpangan dapat dilihat pada Gambar 26 dan Gambar y =.132x R² = Simpangan (mm) Input (mm) Gambar 26. Grafik koreksi jarak translasi joint 3 (pergeseran arah atas) dengan logika 1 39

12 Simpangan (mm) y =.1677x R² = Input (mm) Gambar 27. Grafik koreksi jarak translasi joint 3 (pergeseran arah bawah) dengan logika 1 Hasil pengujian kalibrasi awal jarak translasi joint 3 dengan logika 1 dapat dilihat pada Lampiran 11 dan Lampiran 12. Persamaan koreksi kalibrasi diperoleh dua persamaan yaitu y =.132x untuk pergerakan arah atas dan y =.1677x.3335 untuk pergerakan arah bawah. Persamaan koreksi disubtitusikan ke persamaan kalibrasi awal sehingga diperoleh persamaan kalibrasi y =.8831x untuk pergerakan arah atas serta y =.1736x untuk pergerakan arah bawah dimana y dalam (mm) dan x adalah jumlah penghoitung. Bentuk program pengendali gerak translasi joint 3 logika 1 dapat dilihat pada Lampiran 32 dan Lampiran 33. Hasil pengujian persamaan kalibrasi jarak translasi joint 3 dengan perhitungan pulsa perubahan logika ke logika 1 menghasilkan jarak aktual yang lebih besar dibandingkan jarak input. Besar simpangan dapat dilihat pada Gambar 28 dan Gambar 29. Aktual (mm) y =.1572x R² = Input (mm) Gambar 28. Grafik validasi jarak translasi joint 3 (pergeseran arah atas) dengan perhitungan pulsa encoder 4

13 6 5 4 y =.1296x R² =.993 Aktual (mm) Input (mm) Gambar 29. Grafik validasi jarak translasi joint 3 (pergeseran arah bawah) dengan perhitungan pulsa encoder Hasil pengujian kalibrasi awal jarak translasi joint 3 dengan perhitungan perubahan pulsa encoder dari logika ke logika 1 dapat dilihat pada Lampiran 16. Persamaan koreksi kalibrasi diperoleh dua persamaan yaitu y =.1572x untuk pergerakan arah atas dan y =.1296x untuk pergerakan arah bawah. Persamaan koreksi disubtitusikan ke persamaan kalibrasi awal sehingga diperoleh persamaan kalibrasi y =.152x untuk pergerakan arah atas serta y =.1629x untuk pergerakan arah bawah dimana y dalam (mm) dan x adalah jumlah penghoitung. Bentuk program pengendali motor joint 3 perhitungan pulsa encoder dapat dilihat pada Lampiran 34 dan Lampiran 35. Koreksi persamaan kalibrasi jarak translasi joint 3 dengan pewaktu tidak dilakukan karena hasil pengujian tidak menghasilkan pola simpangan yang teratur Validasi Masing-masing Joint 1. Tanpa beban Validasi masing-masing joint dilakukan dengan memasukkan nilai jarak dari perismatik joint dan nilai sudut dari rotasional joint. Masing-masing joint digerakkan tersendiri dan dicatat besar penyimpangan. 41

14 1.5 1 Simpangan ( ) Gambar 3. Simpangan hasil validasi joint 1 putaran arah kiri Simpangan ( ) Gambar 31. Simpangan hasil validasi joint 1 putaran arah kanan Gambar 3 dan Gambar 31 menunjukkan bersar simpangan pada joint 1. Simpangan terbesar putaran arah kiri adalah 1. Rata-rata simpangan joint 1 putaran arah kiri diperoleh.1 dengan ketelitian 99.8%. Putaran arah kanan menunjukkan simpangan terbesar mencapai 2. Rata-rata simpangan putaran arah kanan sebesar.5 dengan ketelitian 98.8%. Data hasil validasi joint 1 dapat dilihat pada Lampiran 5 dan Lampiran 6. Besar simpangan rata-rata joint 1 diperoleh lebih besar dibandingkan dengan penelitian sebelumnya. Simpangan ini disebabkan karena kopel penghubung poros motor stepper sering mengalami kelonggaran sehingga perlu pemeriksaan jika simpangan membesar. Simpangan yang diperoleh belum memadai untuk memperoleh manipulator yang presisi. Simpangan kurang dari 1 pada joint 1 dan joint 2 sudah dapat membuat simpangan manipulator pada sumbu-x dan sumbu-y yang cukup besar. Perlu 42

15 ketelitian kurang dari 1 agar diperoleh simpangan manipulator pada bidang xy yang lebih baik. Kecepatan rata-rata joint 1 sebesar 1 /detik Simpangan ( ) Gambar 32. Simpangan hasil validasi joint 2 putaran arah kiri Simpangan ( ) Gambar 33. Simpangan hasil validasi joint 2 putaran arah kanan Hasil validasi joint 2 dapat dilihat pada Gambar 32 dan Gambar 33. Simpangan terbesar joint 2 arah kiri sebesar 8. Rata-rata simpangan putaran arah kiri adalah 2.7 dengan ketelitian 92.7%. Putaran arah kanan memiliki simpangan terbesar sebesar 4. Rata-rata simpangan putaran arah kanan adalah 1.9 dengan ketelitian 94.1%. Besar simpangan pada joint ini disebabkan oleh momen gaya pada lengan. Momen gaya pada lengan menyebabkan adanya putaran lanjutan pada motor. Motor yang digunakan tidak dilengkapi rem sehingga lengan 2 dapat terus berputar meskipun motor telah di-off. Data validasi joint 2 dapat dilihat pada Lampiran 8 dan Lampiran 9. Kecepatan rata-rata joint 2 sebesar 12 /detik. 43

16 15 Simpangan (mm) logika 1 pulsa encoder pewaktu -15 Gambar 34. Simpangan hasil validasi joint 3 pergerakan arah atas 15 1 Simpangan (mm) logika 1 pulsa encoder pewaktu Gambar 35. Simpangan hasil validasi joint 3 pergerakan arah bawah Besar perbandingan simpangan joint 3 dengan metode perhitungan logika 1, perhitungan pulsa encoder, dan pewaktu dapat dilihat pada Gambar 34 dan Gambar 35. Metode perhitungan logika 1 yaitu penambahan variabel penghitung jika saat pembacaan pulsa yang terbaca adalah logika 1. Hasil validasi metode logika 1 memiliki simpangan terbesar gerakan arah bawah adalah 9 mm. Rata-rata simpangan sebesar 3.4 mm dengan ketelitian 96.5%. Gerakan ke atas memiliki simpangan terbesar 1 mm. Rata-rata simpangan sebesar 3.7 mm dengan ketelitian 96.3%. Data hasil validasi joint 3 dengan perhitungan logika 1 dapat dilihat pada Lampiran 13 dan Lampiran 14. Besarnya simpangan karena frekuensi pulsa encoder mencapai 25 khz lebih besar dibandingkan dengan frekuensi program sebesar 1 khz. Hal ini menyebabkan ada pulsa yang tidak terhitung. 44

17 Hasil validasi joint 3 dengan perhitungan pulsa encoder memperoleh simpangan terbesar gerakan arah bawah adalah 1 mm. Rata-rata simpangan sebesar 3.7 mm dengan ketelitian 95.2%. Pergerakan joint 3 arah atas memiliki simpangan terbesar 1 mm. Rata-rata simpangan adalah 3.8 mm dengan ketelitian 95.2%. Data hasil validasi joint 3 dengan perhitungan perubahan logika pulsa ke logika 1 dapat dilihat pada Lampiran 17 dan Lampiran 18. Besarnya simpangan karena frekuensi pulsa encoder lebih besar dibanding frekuensi program. Hal ini menyebabkan ada pulsa yang tidak terhitung. Metode ini lebih banyak pulsa yang tidak terhitung karena penambahan variabel penghitung setelah dilakukan dua kali pembacaan sensor. Jumlah variabel penghitung akan bertambah jika pembacaan pertama adalah logika dan pembacaan kedua adalah logika 1. Besar simpangan joint 3 dengan pergerakan metode pewaktu memilik simpangan terbesar untuk gerakan arah bawah adalah 4 mm. Rata-rata simpangan 1.1 mm dengan ketelitian 98.8%. Gerakan arah atas memiliki simpangan terbesar 5 mm. Rata-rata simpangan 1.1 mm dengan ketelitian 98.7%. data hasil validasi dapat dilihat pada Lampiran 19 dan Lampiran 2. Penyebab simpangan pada metode ini adalah kecepatan putar motor berubahubah. Kecepatan motor berubah karena tegangan input yang tidak stabil. Tegangan input diambil dari hasil penyearah tegangan keluaran transformator tanpa melewati rangkaian penstabil tegangan. Kaecepatan rata-rata joint 3 pergerakan arah atas sebesar 25 mm/detik sedangkan kecepatan arah bawah 3 mm/detik. Hasil ketiga metode pergerakan joint 3 menunjukkan metode pewaktu memiliki ketelitian tertinggi. Kecepatan pembaca pulsa sebaiknya minimal dua kali lebih besar kecepatan pulsa yang dihasilkan oleh endcoder. Frekuensi pembaca pulsa yang lebih kecil membuat beberapa pulsa tidak terbaca sehingga menghasilkan error yang besar. Metode pewaktu digunakan untuk pergerakan sumbu vertikal manipulator dipilih karena memiliki ketelitian yang lebih baik. Besarnya simpangan pada joint 3 disebabkan oleh adanya perbuhan kecepatan putar motor dan perubahan kecepatan pewaktu (komputer). Kecepatan putar motor dipengaruhi oleh tegangan dan beban. Tegangan yang semakin kecil membuat kecepatan putar motor lebih lambat. Semakin besar beban yang diterima oleh motor menyebabkan putaran motor menjadi lebih lambat. Simpangan juga dapat disebabkan karena perubahan kecepatan pewaktu. Perhitungan pewaktu dilakukan dengan mengitung jumlah looping program. Kecepatan looping dipengaruhi oleh kecepatan pemrosesan komputer. 2. Pembebanan 9 g dan 22 g Validasi dengan pembebanan dilakukan untuk memperoleh besar simpangan masingmasing joint karena variasi pembebanan. Beban 9 g digunakan sebagai perkiraan massa minimum end-effector, sedangkan beban 22 g merupakan beban maksimum yang dapat diangkat oleh motor joint 3. Pembebanan 22 g juga digunakan untuk menguji kekuatan link horisontal dan plat beton pemberat. Beban maksimum kekuatan link horisontal yang 45

18 direncanakan sebesar 5 g serta beban maksimum yang dapat ditopang oleh manipulator sebesar 4 g. Simpangan validasi masing-masing joint diambil dari pengujian manipulator secara keseluruhan. Hasil validasi joint 1 dengan pembebanan 9g putaran dapat dilihat pada Gambar 36 dan Gambar 37 sedangkan hasil pembebanan 22g dapat dilihat pada Gambar 38 dan Gambar Simpangan ( ) Gambar 36. Simpangan hasil validasi joint 1 pembebanan 9 g putaran arah kiri Simpangan ( ) Gambar 37. Simpangan hasil validasi joint 1 pembebanan 9 g putaran arah kanan Simpangan terbesar hasil validasi joint 1dengan pembebanan 9g putaran arah kiri 2 dan simpangan pada putaran arah kanan 3. Simpangan rata-rata putaran arah kiri sebesar.6 dengan ketelitian 99 % sedangkan simpangan rata-rata putaran arah kanan sebesar.8 dengan ketelitian 98%. 46

19 Simpangan ( ) Gambar 38. Simpangan hasil validasi joint 1 pembebanan 22 g putaran arah kiri Simpangan ( ) Gambar 39. Simpangan hasil validasi joint 1 pembebanan 22 g putaran arah kanan Simpangan terbesar hasil validasi joint 1dengan pembebanan 22g putaran arah kiri 2 dan simpangan pada putaran arah kanan 4. Simpangan rata-rata putaran arah kiri sebesar.4 dengan ketelitian 99 % sedangkan simpangan rata-rata putaran arah kanan sebesar.8 dengan ketelitian 94%. Hasil validasi joint 1 dengan pembebanan terlihat bahwa adanya pembebanan tidak mempengaruhi simpangan joint 1. Hal ini berarti tidak terjadi perubahan kecepatan putar motor joint1. Kecepatan putar motor ditentukan oleh besar frekuensi pulsa yang dikirimkan ke motor stepper. 47

20 Simpangan joint 2 hasil validasi dengan pembebanan 9g dapat dilihat pada Gambar 4 dan Gambar 41 sedangkan hasil validasi dengan pembebanan 22g dapat dilihat pada Gambar 42 dan Simpangan ( ) Gambar 4. Simpangan hasil validasi joint 2 pembebanan 9 g putaran arah kanan Simpangan ( ) Gambar 41. Simpangan hasil validasi joint 2 pembebanan 9 g putaran arah kiri Simpangan terbesar hasil validasi joint 2dengan pembebanan 9g putaran arah kanan 11 dan simpangan pada putaran arah kiri 13. Simpangan rata-rata putaran arah kanan sebesar 8.8 dengan ketelitian 91 % sedangkan simpangan rata-rata putaran arah kiri sebesar 8.8 dengan ketelitian 72%. 48

21 Simpangan ( ) Gambar 42. Simpangan hasil validasi joint 2 pembebanan 22 g putaran arah kanan 25 2 Simpangan ( ) Gambar 43. Simpangan hasil validasi joint 2 pembebanan 22 g putaran arah kiri Simpangan terbesar hasil validasi joint 2dengan pembebanan 22g putaran arah kirikanan 17 dan simpangan pada putaran arah kiri 21. Simpangan rata-rata putaran arah kanan sebesar 12.9 dengan ketelitian 87 % sedangkan simpangan rata-rata putaran arah kiri sebesar 1.8 dengan ketelitian 66%. 49

22 Beban (g) Gambar 44. Perubahan simpangan joint 1 dan joint 2 putaran arah kiri akibat pembebanan Simpangan ( ) joint 1 joint Beban (g) Gambar 45. Perubahan simpangan joint 1 dan joint 2 putaran arah kanan akibat pembebanan Gambar 44 dan Gambar 45 menunjukkan perubahan simpangan joint 1 dan joint 2 akibat beberapa pembebanan. Simpangan joint 1 memiliki perubahan simpangan yang kecil. Pertambahan simpangan joint 1 disebabkan penghubung poros yang sedikit longgar. Simpangan joint 2 akibat pembebanan mengalami kenaikan. Semakin bersarnya simpangan disebabkan oleh peningkatan momen gaya akibat beban yang semakin besar. Momen gaya yang besar menyebabkan putaran joint masih berputar saat motor diberhentikan. Untuk mengurangi besar simpangan akibat pembebanan dapat dilakukan kalibrasi ulang pada joint 2. Simpangan joint 3dengan metode pewaktu hasil validasi dengan pembebanan 9g dapat dilihat pada Gambar 46 dan Gambar 47 sedangkan hasil validasi dengan pembebanan 22g dapat dilihat pada Gambar 48 dan Gambar 49. 5

23 Simpangan (mm) Gambar 46. Simpangan hasil validasi joint 3 pembebanan 9 g pergerakan arah atas Simpangan (mm) Gambar 47. Simpangan hasil validasi joint 3 pembebanan 9 g pergerakan arah bawah Simpangan terbesar hasil validasi joint 3dengan pembebanan 9g pergerakan arah atas 31 mm dan simpangan pada pergerakan arah bawah 28 mm. Simpangan rata-rata pergerakan arah atas sebesar 9.9 mm dengan ketelitian 96 % sedangkan simpangan rata-rata pergerakan arah bawah sebesar 6.8mm dengan ketelitian 96%. Simpangan akan semakin besar jika jarak input pergerakan semakin besar karena terjadi perubahan kecepatan pergerakan joint 3. Kecepatan joint 3 pergerakan arah atas 23 mm/detik dan pergerakan arah bawah 33mm/detik. 51

24 Simpangan (mm) Gambar 48. Simpangan hasil validasi joint 3 pembebanan 22 g pergerakan arah atas 35 3 Simpangan (mm) Gambar 49. Simpangan hasil validasi joint 3 pembebanan 22 g pergerakan arah bawah Simpangan terbesar hasil validasi joint 3dengan pembebanan 22 g pergerakan arah atas 45 mm dan simpangan pada pergerakan arah bawah 29 mm. Simpangan rata-rata pergerakan arah atas sebesar 19.8 mm dengan ketelitian 91 % sedangkan simpangan rata-rata pergerakan arah bawah sebesar 12 mm dengan ketelitian 96%. Simpangan akan semakin besar jika jarak input pergerakan semakin besar karena terjadi perubahan kecepatan pergerakan joint 3. Kecepatan joint 3 pergerakan arah atas 2 mm/detik dan pergerakan arah bawah 34 mm/detik. 52

25 Gambar 5. Perubahan simpangan joint 3 akibat pembebanan Besar perubahan simpangan pada joint 3 akibat pembebanan dapat dilihat pada Gambar 5. Akibat dari pembebanan menyebabkan kecepatan pergerakan joint 3 berubah. Kelemahan dari metode pewaktu adalah simpangan dipengaruhi oleh perubahan kecepatan motor. Salah satu penyebab kecepatan motor berubah adalah besar beban Pengujian Manipulator dari Posisi Switch Limit ke Koordinat Tujuan Pengujian manipulator dilakukan dengan memasukkan nilai koordinat x, y, dan z. Bentuk program pengendali pergerakan manipulator secara keseluruhan dapat dilihat pada Lampiran 39. Koordinat x= dan y= berada pada pusat putaran joint 1. Koordinat z= berada pada permukaan tanah. Urutan pergerakan manipulator yaitu dimulai dengan gerakan pada koordinat z, setelah koordinat z tercapai motor joint 1 dan joint 2 bergerak bersamaan sehingga ujung manipulator menuju koordinat x dan koordinat y. 53

26 4 3 2 simpangan x Simpangan (mm) simpangan y simpangan z Gambar 51. Hasil pengujian manipulator dari limit swicth ke koordinat tertentu tanpa beban pada ujung bebas manipulator Besar simpangan pada masing-masing sumbu koordinat manipulator untuk pengujian tanpa beban dapat dilihat pada Gambar 51. Simpangan koordinat z merupakan hasil simpangan joint 3. Simpangan joint 1 dan joint 2 menghasilkan besar simpangan koordinat x dan koordinat y. Besar simpangan terbesar koordinat x, koordinat y, dan koordinat z secara berurutan yaitu 33 mm, 28 mm, 6 mm. Simpangan rata-rata koordinat x, koordinat y, dan koordinat z secara berurutan yaitu 13.8 mm, 15.1 mm, dan 3.2 mm. Ketelitian rata-rata gerakan pada koordinat x, koordinat y, dan koordinat z yaitu 95.7%, 92.3%, dan 99.4%. Pengujian manipulator dengan beban 9 g menghasilkan simpangan rata-rata yang lebih besar dibandingkan pengujian tanpa beban. Simpangan rata-rata gerakan koordinat x, koordinat y, dan koordinat z secara berurutan sebesar 48.8 mm, 43.2 mm, 9.9 mm. Bertambah besarnya simpangan rata-rata pada koordinat tiga dimensi disebabkan oleh simpangan beberapa joint yang semakin besar. Pada joint 1 memiliki simpangan rata-rata yang tidak berbeda jauh dengan pengujian tanpa beban. Pengujian manipulator tanpa beban, simpangan rata-rata joint 1 sebesar.7 sedangkan pada pengujian dengan beban 9 g simpangan rata-rata joint 1 sebesar.6. Simpangan rata-rata joint 2 dan joint 3 menunjukkan peningkatan yang yang cukup besar. Pembebanan 9 g memberikan simpangan rata-rata joint 2 dan joint 3 sebesar 8.8 dan 9.9 mm. Simpangan pada joint 2 disebabkan oleh momen gaya pada lengan yang semakin besar dengan pembebanan yang lebih besar. Simpangan joint 3 disebabkan oleh pembebanan yang lebih besar menurunkan kecepatan putar motor untuk menggerakkan ke atas. Oleh karena itu pengendalian putaran joint 3 menggunakan mode pewaktu, menghasilkan simpangan yang lebih besar. Ketelitian rata-rata gerakan pada koordinat x, koordinat y, dan koordinat z secara berurutan yaitu 85.9%, 82.3%, dan 98.5%. Simpangan pada koordinat x, koordinat y, dan koordinat z dapat dilihat pada Gambar

27 Gambar 52. Hasil pengujian limit ke koordinat dengan beban 9 g. Beban yang semakin besar menyebabkan simpangan pada koordinat tiga dimensi semakin besar. Pengujian manipulator dengan pembebanan 22 g menghasilkan simpangan rata-rata pada koordinat x, koordinat y, dan koordinat z sebesar 62.6 mm, 6.3 mm, serta 21.2 mm. Simpangan ratarata yang lebih besar dibandingkan dengan pembebanan yang lebih kecil karena nilai simpangan pada joint 2 dan joint 3semakin membesar. Pemebanan 22 g menghasilkan simpangan rata-rata pada masing-masing joint sebesar.5 untuk joint 1, 12.9 untuk joint 2, dan 21.2 untuk joint 3. Ketelitian rata-rata manipulator dengan pembebanan 22 pada koordinat x, koordinat y, dan koordinat z sebesar 82.7%, 78.4%, dan 96.5%. Simpangan pada koordinat x, koordinat y, dan koordinat z dapat dilihat pada gambar 56. Pertambahan simpangan pada koordinat x, koordinat y, dan koordinat z oleh penambahan beban dapat dilihat pada Gambar Simpangan (mm) simpangan x simpangan y simpangan z Gambar 53. Hasil pengujian pergerakan dari posisi limit switch ke koordinat tertentu dengan beban 22 g. 55

28 Simpangan (mm) koordinat x koordinat y koordinat z 9 22 Gambar 54. Perubahan simpangan koordinat x, koordinat y, dan koordinat z dengan penambahan beban. Pembebanan (g) 5.6. Pengujian Manipulator Point to Point Pengujain manipulator dari mode gerakan point to point dilakukan dengan tiga metode yaitu: tanpa beban, beban 9 g, dan beban 22 g. Manipulator digerakkan ke koordinat tertentu dari limit switch kemudian manipulator digerakkan ke koordinat berikutnya secara langsung. Pada setiap pengujian manipulator digerakkan keposisi keempat titik koordinat tertentu. Simpangan dihitung dari koordinat (,,) serta perubahan simpangan pada masing-masing joint saat digerakkan keposisi keempat titik koordinat. Pengujian tanpa beban menghasilkan simpangan rata-rata koordinat x 27.4 mm, koordinat y 29.2 mm, dan koordinat z 2.8 mm. Ketelitian pada koordinat x 92.5%, koordinat y 87.8%, dan koordinat z 99.4%. Besar simpangan pada masing-masing joint dengan gerakan ke koordinat 1, koordinat 2, koordinat 3, dan koordinat 4 semakin membesar dapat dilihat pada Gambar

29 Simpangan (mm) simpangan joint 1 simpangan joint 2 simpangan joint Koordinat ke- Gambar 55. Perubahan simpangan masing-masing joint untuk mode gerakan koordinat ke titik koordinat lain tanpa beban Pengujian manipulator dengan beban 9 g menghasilkan simpangan yang lebih besar dibandingkan tanpa beban. Simpangan rata-rata pada koordinat x sebesar 41.8 mm, simpangan pada koordinat y 49.4 mm, dan simpangan pada koordinat z 17.9 mm. Besar simpangan tersebut disebabkan oleh simpangan pada masing-masing joint bertambah besar. Simpangan pada masingmasing joint bertambah besar karena adanya pembebanan serta akumulasi simpangan. Besar peningkatan simpangan pada masing-masing joint dapat dilihat pada Gambar Simpangan (mm) simpangan joint 1 simpangan joint 2 simpangan joint Koordinat ke- Gambar 56. Perubahan simpangan masing-masing joint untuk mode gerakan dari titik koordinat ke titik koordinat lain dengan pembebanan 9 g. Simpangan pada masing-masing koordinat koordinat tiga dimensi menjadi lebih besar dengan bertambahnya pembebanan menjadi 22 g. Simpangan rata-rata pada koordinat x, koordinat y, dan 57

30 koordinat z secara berurutan diperoleh sebesar 93.8 mm, 9.5 mm, dan 51.6 mm. Ketelitian rata-rata pada koordinat x adalah 72.8%, koordinat y 65.8 mm, koordinat z 9.9%. Beban yang semakin besar serta akumulasi simpangan membuat simpangan pada masing-masing joint membesar. Besar perubahan simpangan pada masing-masing joint dapat dilihat pada Gambar Simpangan (mm) simpangan joint 1 simpangan joint 2 simpangan joint Koordinat ke- Gambar 57. Perubahan simpangan masing-masing joint gerakan koordinat ke koordinat dengan pembebanan 22 g. 58