96 BAB 4 IMPLEMENTASI DAN EVALUASI 4.1. Spesifikasi Sistem Sistem pneumatik dengan aplikasi pada mobile robot untuk menaiki dan menuruni tangga yang dirancang mempunyai spesifikasi/karakteristik antara lain: Menggunakan algoritma teknik cara berjalan untuk mekanisme pergerakan robot dalam menaiki dan menuruni tangga. Menggunakan sebuah PLC (Programmable Logic Controller) sebagai kontroler. Tegangan catu daya yang digunakan untuk mengaktifkan PLC adalah sebesar +24 VDC. Menggunakan tekanan udara mampat sebesar 4-6 bar yang dihasilkan oleh kompresor sebagai energi penggerak. Menggunakan mika (acrylic) pada bagian permukaan robot untuk menopang semua komponen-komponen pneumatik yang ada. Sistem secara keseluruhan terdiri dari 3 modul utama, yaitu modul pneumatik, modul pemindah beban, dan modul motor DC.
97 Modul pneumatik terdiri dari tiga buah silinder pneumatik kerja ganda, tiga buah katup pneumatik 5/2 (single solenoid), dan satu buah PLC. Setiap silinder yang ada menggunakan sebuah katup pneumatik. Untuk mengatur kecepatan gerak piston dan rod silinder digunakan komponen speed control. Sistem menggunakan dua jenis sensor, yaitu sensor magnetik dan sensor kapasitif. Selain menggunakan sensor sebagai penginderaan sistem juga menggunakan time delay sebagai pengganti penginderaan sensor yang kurang karena keterbatasan jumlah sensor. Menggunakan dua buah tombol, yaitu tombol on/off PLC dan juga tombol on/off motor. Robot hanya dapat berjalan satu arah saja, yaitu lurus ke depan dan tidak dapat berbelok. Sistem pemindah beban terdiri dari satu buah silinder pneumatik kerja ganda dan juga empat kotak yang berfungsi sebagai beban. Sistem tersebut berada pada bagian atas robot. Berat kotor beban pada sistem pemindah beban adalah seberat 0,25 kg. Berat kotor robot adalah seberat 6,45 kg. Kecepatan rata-rata (berdasarkan percobaan) robot (tanpa menaiki tangga) sebesar 4,43 cm/s dengan menempuh jarak sejauh 100 cm. Sedangkan untuk
98 kecepatan rata-rata pada saat menaiki dua anak tangga dengan menempuh jarak sejauh 70 cm sebesar 1,24 cm/s. Pada saat menuruni dua anak tangga dengan menempuh jarak sejauh 70 cm kecepatan rata-ratanya sebesar 1,53 cm/s. Kecepatan rata-rata menaiki dua anak tangga dan menuruni dua anak tangga adalah sebesar 1,4 cm/s. Konsumsi daya rata-rata PLC (berdasarkan percobaan) pada saat menaiki dua anak tangga adalah sebesar 0,06 Volt. Sedangkan pada saat menuruni dua anak tangga konsumsi daya rata-rata PLC sebesar 0,31 Volt. Pada saat menaiki dua anak tangga dan menuruni dua anak tangga konsumsi daya rata-rata PLC adalah sebesar 0,13 Volt. Konsumsi daya rata-rata motor DC (berdasarkan percobaan) pada saat menaiki dua anak tangga adalah sebesar 0,02 Volt. Sedangkan pada saat menuruni dua anak tangga konsumsi daya rata-rata motor DC sebesar 0,01 Volt. Pada saat menaiki dua anak tangga dan menuruni dua anak tangga konsumsi daya ratarata motor DC adalah sebesar 0,01 Volt. Simpangan rata-rata robot pada saat menaiki dua anak tangga adalah sejauh 4,45 cm arah kiri. Sedangkan pada saat menuruni dua anak tangga simpangan rata-ratanya adalah sebesar 5,99 arah kanan. Pada saat menaiki dua anak tangga dan menuruni dua anak tangga simpangan rata-rata robot sebesar 5,73 arah kanan.
99 Robot mempunyai dimensi 37 cm x 24 cm x 42 cm pada saat posisi silinder retract (normal). Sedangkan pada saat extend (posisi silinder memanjang), dimensi robot menjadi 37 cmx 24 cm x 52 cm. 4.2. Daftar Komponen Komponen-komponen yang dipakai dalam sistem, dikelompokkan berdasarkan modul-modul yang ada, antara lain: A. Komponen sistem pneumatik mobile robot. 2 buah silinder pneumatik FESTO tipe DSN-25-100-PPV dan 1 buah silinder pneumatik FESTO tipe DSN-25-100-PPV-A 3 buah katup pneumatik 5/2 SNS tipe MVSC-260-4E1 2 buah sensor magnetik dari FESTO tipe SMEO-1-LED-24-SA dan 2 buah sensor magnetik dari FESTO tipe SME-8-K-LED-24. 2 buah sensor kapasitif OMRON tipe E2K-F10MC1 3 buah speed control FESTO tipe GRLO-M5-B. 3 buah speed control SNS. 6 buah fitting elbow SNS 6 mm. 4 buah fitting T SNS 6 mm.
100 6 buah sumbat angin SNS. 6 buah fitting angin SNS. Selang angin secukupnya. Mika 6 mm dan 3 mm secukupnya. 12 buah jari-jari motor yang difungsikan sebagai rod silinder. 1 buah PLC FEC-FC34-FST. 20 buah batere 1,5 VDC di seri kan, sebagai catu daya PLC total 24 VDC. 1 buah kabel serial untuk loading program dari PC. 1 buah konektor SM-14 FESTO. 1 buah switch on/off untuk catu daya PLC. Kabel secukupnya. Terminal kabel secukupnya. 2 buah per sebagai penyangga sensor kapasitif bagian depan. B. Komponen sistem pemindah beban. 1 buah silinder pneumatik FESTO tipe DSNU-10-50 4 buah beban masing-masing seberat 0,25 kg.
101 2 buah speed control SNS. Mika secukupnya. Selang secukupnya. Siku alumunium secukupnya. C. Komponen motor DC. 2 buah motor DC TAMIYA tipe 72005 2 buah relay 24 Volt. 6 buah terminal blok. PCB secukupnya. Kabel secukupnya. 2 buah besi siku. 4 buah ban tamiya hitam diameter 6cm. 4 buah ban RC diameter 5 cm. 4 buah batere 1,5 VDC di seri kan total 6 VDC, sebagai catu daya motor DC. 1 buah switch on/off untuk catu daya motor DC.
102 4.3. Implementasi Setelah melalui beberapa tahapan sebelumnya, diantaranya studi pustaka, goal sistem, analisa awal sistem, penentuan komponen pneumatik, perancangan perangkat keras, perancangan piranti lunak, tahapan selanjutnya adalah mengimplementasikan sistem yang telah ada berdasarkan analisa matematis yang telah disebutkan sebelumnya, serta melakukan uji coba lapangan terhadap sistem secara keseluruhan. 4.3.1. Analisa Sistem Analisa ini bertujuan agar membuktikan apakah data-data yang dihasilkan saat sistem telah jadi, sesuai dengan hasil analisa matematis yang dilakukan pada perancangan awal sistem. Data-data yang dihasilkan setelah perancangan sistem selesai, antara lain: Massa mobile robot sebesar 6,45 kg. Persamaan 4.1 m = 6,45kg m g = 9,81 2 s m W = m g = 6,45kg 9,81 2 s = 63,27N Gaya tahan dari setiap kaki berdasarkan databook yang tersedia (dengan ketentuan udara sebesar 6 bar), yaitu N A = N B = N C = 189 N.
103 Panjang tubuh robot dari L = 240 mm = 24 cm = 0,24 m. Panjang kaki belakang ke kaki tengah L A = L B = 80 mm = 8 cm = 0,08 m. Sistem pemindah beban masing-masing bebannya mempunyai massa = 0,25 kg. Persamaan 4.2 m = 0,25kg m g = 9,81 2 s m W = m g = 0,25kg 9,81 2 s BEBAN = 2, 453 N Berdasarkan hasil analisa matematis pada bab 3, didapatkan beberapa persamaan sebagai salah satu kebutuhan sistem. Persamaan 4.3 N N N A B C 1 1 = W = 63,27N 2 2 = W = 63,27N 1 = W = 2 1 63,27 2 N = 31,635N = 31,635N Berdasarkan persamaan 4.2, diketahui syarat N A harus dapat menahan gaya sebesar 31,635 N, N B harus ddapat menahan gaya sebesar 63,27 N, dan N C harus dapat menahan gaya sebesar 31,635 N. Syarat ini telah terpenuhi berdasarkan kemampuan tahan setiap kaki berdasarkan databook yang ada, yaitu sebesar 189 N. Kebutuhan lain dari sistem ialah dipenuhinya syarat teknik berjalan, yaitu terjaganya keseimbangan dari tubuh robot saat kaki belakang/depan diangkat. Keseimbangan disini ialah saat jumlah momen gaya disebelah belakang dan sebelah
104 depan titik massa adalah sama. Saat kaki depan diangkat, maka sebaiknya jumlah momen gaya di bagian belakang dan tengah harus lebih besar atau sama dengan momen gaya pada bagian depan. Sebaliknya, jika bagian belakang diangkat maka sebaiknya jumlah momen gaya bagian depan dan tengah harus lebih besar atau sama dengan momen gaya pada bagian belakang. Persamaan 4.3 Saat kaki depan diangkat: N A L A W L 63,27 0,08 31,635 0,08 0,08 63,27 0,08 24,53 2 0,08 0,16 2 2,66 1,27 L A L 2 A W B L B 2W BEBAN L B W L L C LC 2 63,27 0,16 0,08 0,08 2 Persamaan 4.4 Saat kaki belakang diangkat: W L 63,27 0,16 1,27 L A L 2 0,08 2,66 A N A 0,08 2 L C W L L C LC 2 W B L B 2W BEBAN L 63,27 0,08 31,635 0,08 0,08 2 24,53 0,08 0,16 2 B Dengan melihat persamaan 4.3 dan persamaan 4.4 diatas, terbukti bahwa syarat berjalan dari robot telah terpenuhi.
105 Selain dari hal diatas ada syarat teknik berjalan yang harus dipenuhi, yaitu menjaga keseimbangan dari tubuh robot pada saat kaki bagian depan/belakang diangkat. Keseimbangan disini mempunyai dua kondisi, yaitu pada saat menaiki tangga dan menuruni tangga, prinsip keseimbangan pada saat menaiki tangga dan menuruni tangga sama. Selain bagian depan dan bagian belakang ada sistem lain yang turut mempengaruhi keseimbangan robot, yaitu sistem pemindah beban. Sistem ini secara umum pergerakannya akan mengikuti bagian belakang, apabila bagian belakang memendek, maka sistem pemindah beban akan memendek. Hal tersebut berlaku pada saat bagian belakang memanjang maka sistem pemindah beban akan memanjang pula. Pada saat menaiki anak tangga kaki bagian depan memendek, maka sebaiknya momen gaya sebelah belakang lebih besar atau sama dengan momen gaya pada bagian belakang ditambah momen gaya pemindah beban bagian belakang (pemindah beban bagian depan hanya digunakan agar robot tetap mendapatkan traksi pada lintasan yang ada). Sewaktu bagian belakang memendek hal tersebut akan mengakibatkan sistem pemindah beban bergerak lebih menjorok ke bagian belakang robot. Hal ini menyebabkan perubahan letak titik keseimbangan yang awalnya ada pada bagian tengah robot, menjadi diantara bagian tengah dan bagian belakang robot. Oleh karena perubahan ini maka momen gaya pada bagian tengah dan depan harus lebih besar atau sama dengan momen gaya bagian belakang dan momen gaya sistem pemindah beban bagian belakang. Pada saat menuruni tangga bagian depan akan memanjang, sehingga untuk mencapai keseimbangan maka momen gaya bagian belakang harus lebih besar atau sama dengan momen gaya bagian belakang dan momen gaya sistem pemindah beban. Begitu
106 pula saat bagian belakang memanjang, maka titik keseimbangan akan berubah diantara bagian tengah dan bagian belakang, sehingga momen gaya bagian depan dan bagian tengah harus lebih besar atau sama dengan momen gaya bagian belakang dan momen gaya sistem pemindah beban bagian belakang. 4.3.2. Prosedur Pengoperasian Untuk mengoperasikan mobile robot ini, terlebih dahulu dipasangkan catu daya yang berasal dari 20 buah batere 1,5 VDC ke PLC, 4 buah batere 1,5 VDC ke motor DC, dan selang angin dari kompresor ke modul mobile robot. Setelah semua terpasang dengan baik dan benar, maka dengan menekan saklar on/off yang ada untuk mengaktifkan PLC serta motor DC, sistem siap untuk dijalankan. Langkah-langah pengoperasian sistem ini, antara lain: a. Sistem diletakkan didepan anak tangga, lalu robot akan berjalan menaiki dan menuruni tangga secara otomatis. b. Sewaktu robot aktif dan angin dari kompresor terus mengalir, tangan tidak boleh menyentuh sensor bagian depan, akibatnya adalah robot akan menjalankan proses untuk menaiki tangga. c. Robot tidak boleh diangkat selama dalam keadaan aktif dan angin dari kompresor mengalir karena robot akan menjalankan proses untuk menuruni tangga.
107 d. Penekanan saklar on/off PLC akan menyebabkan sistem kembali pada posisi awal. e. Penekanan saklar on/off motor akan menyebabkan sistem berhenti bergerak. f. Pada saat proses burn program dari PC ke robot harus mematikan saklar motor dan juga tidak mengalirkan udara pada sistem. g. Robot akan otomatis mendeteksi langkah yang harus dilakukannya, apakah ingin menaiki tangga ataupun menuruni tangga. 4.3.3. Uji Lapangan Sistem Setelah adanya beberapa penjelasan mengenai prosedur pengoperasian sistem, maka selanjutnya adalah menguji sistem yang telah dibuat untuk menaiki dan menuruni tangga. Pengujian sistem dilakukan dengan uji lapangan sebagaimana terlihat dalam gambar 4.1. Uji lapangan ini dilakukan untuk mengetahui apakah semua sistem sudah bekerja dengan baik dan sesuai dengan yang diaharapkan. Uji lapangan ini dilakukan di ruangan Litbang (ruangan KDB).
108 Gambar 4.1. Pengujian sistem untuk menaiki dan menuruni tangga dilakukan dengan uji lapangan Hal-hal yang diperhatikan pada uji lapangan ini, antara lain: a. Apakah silinder pneumatik kerja tunggal yang terpasang mampu menahan beban?
109 b. Apakah silinder pneumatik kerja ganda yang terpasang mampu menahan beban? c. Apakah katup penumatik dapat bekerja baik dan benar? d. Apakah sensor-sensor yang ada dapat bejalan dengan baik dan benar? e. Apakah komponen pendukung dapat bekerja dengan baik? f. Bagaimana kinerja PLC? g. Apakah algoritma cara berjalan bekerja dengan baik? h. Apakah komponen mekanik robot dapat bekerja dengan baik? i. Berapa kisaran tekanan ideal agar sistem dapat bekerja dengan baik? j. Apa yang terjadi apabila tekanan berada dibawah tekanan ideal, apakah sistem dapat bekerja dengan baik dan benar? k. Apakah sistem pemindah beban dapat bekerja dengan baik dan benar? Dengan menggunakan pertanyaan-pertanyaan diatas, maka dilakukan uji lapangan sebanyak 10 kali berjalan lurus pada permukaan halus, 15 kali proses menaik tangga, 15 kali proses menuruni tangga, dan 15 kali proses menaiki dan menuruni tangga. a. Pada umumnya silinder pneumatik keja tunggal dapat bekerja dengan baik saat tekanan 4-6 bar, saat memanjang, dan menahan beban, namun pada saat memendek silinder tersebut mempunyai masalah. Hal ini dikarenakan pada saat memendek silinder pneumatik kerja tunggal menggunakan per untuk
110 memendek, hal inilah yang menjadi kendala pada saat menurunkan robot kembali pada posisi memendek. b. Silinder dapat menahan beban dan sistem dapat berjalan dengan baik pada tekanan 4-6 bar, namun terdapat masalah yang cukup mengganggu. Salah satu dari ketiga silinder tersebut ada yang tidak magnetik sehingga sensor tidak dapat mendeteksi diamana torak berada. Untuk mengatasi masalah ini, maka silinder yang bermasalah tersebut diletakkan pada bagian depan. c. Katup pneumatik yang terpasang dapat menerima masukan dari PLC dengan baik. d. Sensor-sensor yang ada berjalan dengan baik dan dapat mengirimkan sinyal ke PLC sebagai informasi dimana letak torak silinder pneumatik berada. e. Komponen pendukung sistem pneumatik berjalan dengan baik, hanya saja speed control yang ada harus di-set agar dapat menyesuaikan dengan kondisi yang ideal. Unit penyalur udara (kompresor) bekerja dengan baik dalam hal menyalurkan udara kedalam setiap silinder yang ada. f. PLC secara umum dapat bekerja dengan baik dan benar sesuai dengan algoritma program yang diberikan. Untuk mendapatkan kinerja PLC yang optimal maka tegangan yang disuplai kedalam PLC harus berkisar antara 24 VDC sampai dengan 30 VDC. Apabila kurang dari 24 VDC akan mengakibatkan sistem tidak dapat berjalan dengan baik, tetapi terjadi pengukuran degan tegangan 23 VDC sistem dapat berjalan normal tetapi hanya
111 sesaat. Apabila tegangan PLC lebih dari 30 VDC maka PLC akan kelebihan tegangan dan ini akan mengakibatkan kerusakan pada PLC. g. Algoritma cara berjalan robot dapat berjalan dengan baik dalam bahasa pemrograman PLC yang berupa perintah-perintah sekuensial (berurutan). Saat robot diberikan perintah untuk menaiki tangga maka robot dapat menjalankan perintah tersebut, begitu pula sewaktu robot diperintahkan untuk menuruni tangga. Masalah terjadi pada rod yang ada pada setiap silinder, hal ini menyebabkan terjadinya simpangan pada saat menaiki tangga dan menuruni tangga. Setelah diperbaiki simpangan terus berkurang sehingga robot dapat berjalan menaiki dan menuruni tangga pada lintasan yang sudah tersedia. h. Komponen mekanika yang dipakai dalam sistem ini adalah rod yang menopang setiap silinder dengan jumlah masing-masing setiap silinder berjumlah empat buah dapat bekerja dengan baik. Namun ada sedikit masalah pada rod tersebut, yaitu terjadinya pergeseran pada lobang penyangga sehingga menyebabkan mobile robot berjalan sedikit berbelok, inilah yang menyebabkan simpangan yang tejadi pada sistem ini. i. Tekanan udara ideal agar sistem dapat berjalan dengan baik antara 4 bar sampai dengan 6 bar. Apabila tekanan berada dibawah 4 bar maka sistem pneumatik akan sedikit bermasalah, terkadang menyebabkan silinder tidak mau memanjang dan memendek.
112 j. Apabila tekanan melebihi 6 bar sistem masih dapat berjalan, namun tekanan maksimal adalah 10 bar. Apabila melebihi 10 bar maka sistem akan mengalami kerusakan. k. Sistem pemindah beban dapat berjalan dengan baik dan benar. Cara kerja sistem pemindah beban sama dengan cara kerja silinder bagian belakang. Apabila silinder bagian belakang memanjang, maka sistem pemindah beban juga akan memanjang, dan bila silinder belakang memendek, maka sistem pemindah beban juga akan memendek. Pada saat melakukan percobaan silinder pada sistem pemindah beban mengalami kebocoran pada seal silinder. Setelah mengganti silinder tersebut dengan silinder baru masalah tidak terjadi lagi. Kecepatan robot dapat dihitung pada setiap percobaan jalan lurus di permukaan halus, menaiki dua anak tangga, menuruni dua anak tangga, dan naik dua anak tangga serta turun dua anak tangga. Percobaan dilakukan pada saat kondisi batere full charged dan tekanan pada sistem pneumatik antara 4 bar sampai dengan 6 bar. Percobaan pertama adalah percobaan robot dalam track lurus dengan mengambil data sebanyak 10 kali dengan menempuh jarak sejauh 100 cm. Berikut adalah data hasil percobaan yang sudah dilakukan:
113 Tabel 4.1 Data hasil percobaan jalan lurus di permukaan halus Percobaan Tegangan PLC (V) Tegangan Motor (V) Waktu Tempuh (s) Kecepatan (cm/s) Simpangan (Derajat) Arah Simpangan Tegangan Kerja PLC Tegangan Kerja Motor DC 1 26,7 5,7 22 4,55 4 kanan 0 0 2 26,47 5,69 22 4,55 2 kiri 0,23 0,01 3 26,3 5,67 22 4,55 4 kanan 0,17 0,02 4 26,23 5,63 23 4,35 5 kanan 0,07 0,04 5 26,19 5,62 22 4,55 2 kanan 0,04 0,01 6 26,13 5,59 23 4,35 4 kanan 0,06 0,03 7 26,1 5,59 23 4,35 3 kanan 0,03 0 8 26,11 5,58 23 4,35 5 kanan -0,01 0,01 9 25,86 5,52 24 4,17 2 kanan 0,25 0,06 10 25,33 5,5 22 4,55 2 kanan 0,53 0,02 Rata-rata 26,142 5,609 22,6 4,43 3,3 0,15 0,02 Dari data percobaan diatas dapat dilihat kecepatan rata-rata robot pada saat berjalan lurus pada permukaan halus adalah sebesar 4,43 cm/s dengan simpangan ratarata sebesar 3,3 o ke arah kanan. Namun pada percobaan ke-2 ada sedikit perbedaan dengan percobaan-percobaan yang lain, yaitu simpangan pada percobaan tersebut ke arah kiri. Hal ini dapat disebabkan oleh penempatan awal robot yang agak miring sehingga penyimpangannya ke arah kiri. Penyebab utama simpangan adalah gesekan antara ban dan permukaan halus sehingga terjadi slip pada ban, namun slip ini tidak terlalu berpengaruh pada pergerakan robot secara keseluruhan. Setelah percobaan ini simpangan tidak dihitung berdasarkan derajat dari simpangannya, melainkan besarnya simpangan dari titik berhenti terakhir. Hal ini dilakukan karena pengukuran simpangan dengan menggunakan busur tidak optimal sehingga pada percobaan selanjutnya dilakukan pengukuran simpangan dengan menggunakan jarak simpangan dengan titik
114 berhenti terakhir. Dari hasil percobaan 4.1 didapatkan grafik kecepatan pada setiap percobaan, berikut grafik kecepatannya: Gambar 4.2 Grafik kecepatan pada setiap percobaan Dengan melihat gambar 4.1 diatas dapat disimpulkan bahwa kecepatan robot pada saat berjalan di track lurus cukup stabil. Pada gambar percobaan ini kecepatan maksimum robot adalah sebesar 4,55 cm/s dan kecepatan minimum robot 4,17 cm/s. Pada percobaan ini kisaran waktu yang ditempuh sebesar 22 detik sampai dengan 24 detik.
115 Gambar 4.3 Tegangan Kerja PLC setiap percobaan Pada grafik diatas dapat dilihat hasil konsumsi tegangan PLC pada saat melakukan percobaan berjalan lurus. Konsumsi tegangan PLC pada percobaan ini cukup stabil dari percobaan ke-3 sampai dengan percobaan ke-7. Pada percobaan ke-8 sampai dengan ke-10 terjadi penurunan tegangan, namun besarnya penurunan tegangannya tidak terlalu besar (kurang dari 1 VDC).
116 Gambar 4.4 Tegangan Kerja motor DC Pada gambar grafik diatas dapat dilihat konsumsi tegangan motor DC pada saat berjalan lurus cukup stabil. Konsumsi tegangan motor DC tidak melebihi 0,1 Volt pada setiap percobaan. Percobaan selanjutnya adalah percobaan robot pada saat menaiki dua anak tangga. Percobaan ini dilakukan sebanyak 15 kali dengan menempuh jarak sejauh 70 cm, berikut data hasil percobaan yang sudah dilakukan:
117 Tabel 4.2 Data hasil percobaan menaiki dua anak tangga Percobaan Tegangan (Volt) PLC Motor Waktu (s) Simpangan (cm) Arah Simpangan Kecepatan (cm/s) Tegangan Kerja (Volt) PLC Motor 1 25,96 5,57 n.a. n.a. n.a. n.a. 0 0 2 25,78 5,51 51 7 kiri 1,37 0,18 0,06 3 25,73 5,49 60 7 kiri 1,17 0,05 0,02 4 25,69 5,47 64 5 kiri 1,09 0,04 0,02 5 25,57 5,43 60 2,3 kiri 1,17 0,12 0,04 6 25,53 5,4 52 2 kiri 1,35 0,04 0,03 7 25,52 5,4 56 2 kiri 1,25 0,01 0,00 8 25,44 5,37 57 5,5 kiri 1,23 0,08 0,03 9 25,38 5,35 58 6,3 kiri 1,21 0,06 0,02 10 25,33 5,35 54 3,5 kiri 1,30 0,05 0,00 11 25,33 5,35 n.a. n.a. n.a. n.a. 0,00 0,00 12 25,28 5,34 56 4,5 kiri 1,25 0,05 0,01 13 25,24 5,32 56 3,8 kiri 1,25 0,04 0,02 14 25,21 5,32 59 3,5 kiri 1,19 0,03 0,00 15 25,16 5,3 52 5,4 kiri 1,35 0,05 0,02 Rata-rata 25,48 5,40 56,54 4,45 1,24 0,06 0,02 Keterangan Roda silinder tengahmiring Jalan Robot miring Pada percobaan diatas dapat diambil kesimpulan bahwa 13 dari 15 percobaan yang dilakukan robot berhasil menaiki dua anak tangga, sedangkan ada 2 percobaan yang gagal. Penyebab gagalnya robot dalam menaiki anak tangga adalah miringnya rod pada masing-masing silinder sehingga menyebabkan gerakan robot yang miring dan cenderung keluar dari track. Kecepatan rata-rata robot pada 13 percobaan adalah sebesar 1,24 cm/s dengan besarnya simpangan rata-rata 4,45 cm ke arah kiri. Dengan melihat data diatas dapat dilihat konsumsi tegangan rata-rata PLC dalam menaiki anak tangga adalah sebesar 0,06 VDC dan konsumsi tegangan rata-rata motor DC adalah sebesar 0,02 VDC.
118 grafiknya: Dari percobaan diatas didapatkan beberapa jenis grafik, berikut adalah gambar Gambar 4.5 Grafik kecepatan robot saat menaiki dua anak tangga Pada gambar diatas dapat dilihat kecepatan pada percobaan robot menaiki dua anak tangga cenderung konstan. Pada percobaan pertama dan percobaan ke-11, robot gagal mencapai titik akhir. Penyebabnya adalah miringnya posisi rod sehingga gerak robot menjadi miring dan keluar dari track. Kecepatan maksimun yang dicapai adalah sebesar 1,37 cm/s dan kecepatan minimumnya adalah 1,09 cm/s. Waktu tempuh yang dilakukan robot antara 51 detik sampai dengan 64 detik. Besarnya perbedaan waktu yang ada lebih disebabkan lamanya proses menaikkan masing-masing silinder.
119 Gambar 4.6 Tegangan Kerja PLC setiap percobaan Dari gambar grafik diatas dapat dilihat konsumsi tegangan PLC di setiap percobaan cukup konstan. Hal ini dapat dilihat pada besarnya penurunan tegangan pada PLC tidak terlalu besar. Rata-rata konsumsi tegangan PLC pada setiap percobaan ini adalah sebesar 0,06 VDC. Gambar 4.7 Tegangan Kerja motor setiap percobaan
120 Konsumsi tegangan pada motor DC lebih stabil dibandingkan dengan konsumsi tegangan PLC pada percobaan yang sama. Rata-rata konsumsi tegangan motor DC pada setiap percobaan ini sebesar 0,02 VDC. Percobaan selanjutnya adalah robot menuruni dua anak tangga. Percobaan ini dilakukan sebanyak 15 kali dengan menempuh jarak 70 cm, berikut adalah data hasil percobaannya: Tabel 4.3 Data hasil percobaan menuruni dua anak tangga Percobaan Tegangan (Volt) Waktu (s) Simpangan (cm) Arah Simpangan Kecepatan (cm/s) Tegangan Kerja (Volt) PLC Motor PLC Motor 1 25,92 5,43 46 7 Kanan 1,52 0,00 0,00 2 25,77 5,41 46 5,5 Kanan 1,52 0,15 0,02 3 25,73 5,39 47 3,3 Kanan 1,49 0,04 0,02 4 25,62 5,36 47 3,5 Kanan 1,49 0,11 0,03 5 25,52 5,34 47 6 Kanan 1,49 0,10 0,02 6 25,47 5,37 45 6 Kanan 1,56 0,05-0,03 7 25,27 5,33 44 4 Kanan 1,59 0,20 0,04 8 25,21 5,33 45 7 Kanan 1,56 0,06 0,00 9 25,02 5,31 45 7 Kanan 1,56 0,19 0,02 10 24,76 5,3 45 8,5 Kanan 1,56 0,26 0,01 11 23,83 5,28 46 8 Kanan 1,52 0,93 0,02 12 23,78 5,27 46 6 Kanan 1,52 0,05 0,01 13 23,56 5,26 46 6 Kanan 1,52 0,22 0,01 14 23,15 5,25 47 6 Kanan 1,49 0,41 0,01 15 21,6 5,25 n.a. n.a. n.a. n.a. 1,55 0,00 Rata-rata 24,68 5,33 45,86 5,99 1,53 0,31 0,01 Keterangan Tegangan PLC kurang Setelah melihat data diatas, dapat diketahui kecepatan rata-rata robot saat menuruni dua anak tangga adalah sebesar 1,53 cm/s dengan simpangan rata-rata sejauh 5,99 cm ke arah kanan. Dapat dilihat bahwa ada satu percobaan yang gagal dikarenakan
121 tegangan pada PLC kurang sehingga sistem tidak dapat berjalan dengan baik. Dari data diatas dapat dibuat grafik kecepatan dan juga konsumsi tegangan PLC dan konsumsi tegangan motor DC berikut ini. Gambar 4.8 Grafik kecepatan robot saat menuruni dua anak tangga Pada grafik diatas dapat dilihat bahwa kecepatan robot cukup konstan pada setiap percobaan. Kecepatan maksimum robot adalah sebesar 1,59 cm/s dan kecepatan minimum robot adalah sebesar 1,49 cm/s. Percobaan tersebut memerlukan waktu 44 detik sampai dengan 47 detik pada setiap percobaan.
122 Gambar 4.9 Tegangan Kerja PLC setiap percobaan Pada gambar grafik diatas dapat dilihat bahwa konsumsi tegangan PLC pada percobaan ke-1 sampai dengan percobaan ke-9 masih cukup stabil, namun pada percobaan ke-10 sampai dengan percobaan ke-15 terjadi penurunan tegangan pada PLC. Hal ini disebabkan karena pengisian ulang batere kurang optimal sehingga batere tidak dapat bertahan lebih lama. Konsumsi tegangan rata-rata PLC adalah sebesar 0,31 VDC. Gambar 4.10 Tegangan Kerja motor setiap percobaan
123 Pada gambar grafik diatas dapat dilihat bahwa konsumsi tegangan motor DC lebih stabil. Konsumsi tegangan rata-rata motor DC adalah sebesar 0,01 VDC. Percobaan terakhir adalah percobaan robot dalam menaiki dua anak tangga dan menuruni dua anak tangga. Percobaan ini dilakukan sebanyak 15 kali dengan menempuh jarak sejauh 140 cm, berikut hasil percobaannya: Tabel 4.4 Data hasil percobaan menaiki dua anak tangga dan menuruni dua anak tangga Percobaan Tegangan Tegangan Waktu Simpangan Arah Kecepatan (Volt) Kerja (Volt) (s) (cm) Simpangan (cm/s) PLC Motor PLC Motor 1 26,29 5,21 101 6,2 kanan 1,39 0,00 0,00 2 26,05 5,16 104 6,5 kanan 1,35 0,24 0,05 3 25,93 5,13 100 7 kanan 1,40 0,12 0,03 4 25,81 5,12 94 6,5 kanan 1,49 0,12 0,01 5 25,74 5,1 97 4 kanan 1,44 0,07 0,02 6 25,61 5,09 95 5,2 kanan 1,47 0,13 0,01 7 25,52 5,09 100 6 kanan 1,40 0,09 0,00 8 25,47 5,08 n.a. n.a. n.a. n.a. 0,05 0,01 9 25,37 5,06 n.a. n.a. n.a. n.a. 0,10 0,02 10 25,21 5,05 103 5,3 kanan 1,36 0,16 0,01 11 25,05 5,05 99 4,5 kanan 1,41 0,16 0,00 12 24,93 5,04 102 4,8 kanan 1,37 0,12 0,01 13 24,79 5,03 101 6,8 kanan 1,39 0,14 0,01 14 24,59 5,02 105 6 kanan 1,33 0,20 0,01 15 24,41 5,01 n.a. n.a. n.a. n.a. 0,18 0,01 Rata-rata 25,38 5,08 100,08 5,73 1,40 0,13 0,01 Keterangan posisi rod bergeser posisi rod bergeser tegangan kurang Pada percobaan ini 3 dari 15 percobaan tidak dapat dilakukan oleh robot dengan baik. Hal ini disebabkan posisi rod yang miring sehingga jalan robot tidak lurus, selain itu pada saat menuruni tangga dudukan robot terkadang menyentuh dengan anak tangga, hal inilah yang dapat menyebabkan robot gagal dalam percobaan ataupun waktu
124 tempuh yang bertambah. Selain kedua sebab itu faktor tegangan pada PLC yang berkurang juga dapat mempengaruhi kinerja robot secara keseluruhan. Pada percobaan ini dapat dilihat kecepatan rata-rata robot adalah sebesar 1,40 cm/s dengan simpangan rata-rata sejauh 5,73 cm ke arah kanan. Berikut adalah gambar grafik kecepatan serta konsumsi tegangan PLC, dan konsumsi tegangan motor DC diambil dari tabel 4.4. Gambar 4.11 Grafik kecepatan robot setiap percobaan Dengan melihat grafik kecepata diatas diketahui bahwa kecepatan maksimum robot adalah sebesar 1,49 cm/s dan kecepatan minimum robot adalah sebesar 1,33 cm/s. Waktu yang ditempuh berkisar antara 94 detik sampai dengan 105 detik.
125 Gambar 4.12 Konsumsi tegangan PLC setiap percobaan Pada gambar grafik diatas dapat dilihat bahwa konsumsi tegangan PLC pada percobaan ini lebih stabil dibandingkan dengan percobaan pada saat menuruni 2 anak tangga. Ini terbukti dari penurunan tegangan yang tidak terlalu jauh. Konsumsi tegangan rata-rata PLC adalah sebesar 0,13 VDC. Gambar 4.13 Konsumsi tegangan motor DC setiap percobaan
126 Pada gambar grafik diatas dapat dilihat bahwa konsumsi tegangan motor DC stabil. Konsumsi tegangan rata-rata motor DC setiap percobaan ini adalah sebesar 0,01 VDC. 4.4. Evaluasi Sistem Evaluasi sistem ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui apakah sistem telah bekerja dengan baik dan benar. Berdasarkan penelitian sistem dapat berjalan dengan baik, tetapi juga terdapat beberapa kekurangan dan tidak sesuai dengan harapan. Hasil yang tidak sesuai pada saat melakukan percobaan disebabkan oleh beberapa faktor, antara lain: A. Faktor mekanika robot, yaitu: a. Pergeseran rod pada masing-masing silinder. B. Faktor piranti lunak, yaitu: a. Pemberian nilai time delay yang kurang tepat. b. Pergerakan silinder per-step pada saat menaiki dan menuruni tangga. C. Faktor komponen pneumatik robot, yaitu a. Sensor-sensor yang ada terkadang tidak bekerja dengan baik. b. PLC terkadang tidak bekerja dengan baik.
127 c. Keterbatasan dana dan waktu yang menyebabkan kualitas komponen pneumatik kurang baik. Dari sisi mekanika robot rod yang dipasang pada silinder adalah penyebab utama terjadinya simpangan pada setiap percobaan. Ketidaksempurnaan rod lebih disebabkan dalam pembuatan rod adalah buatan tangan bukan produksi pabrik, sehingga ada kekurangan pada pemasangan rod pada setiap silinder. Kemiringan pada rod menyebabkan roda akan miring pula mengikuti posisi rod yang miring tersebut. Pada sisi piranti lunak, algoritma dapat diterapkan dengan baik pada bahasa pemrograman ladder diagram dan statement list. Hal ini terbukti pada setiap perintah pada pemrograman tersebut dapat dijalankan sesuai dengan instruksi. Namun ada sedikit masalah pada pengaturan time delay dan gerakan silinder pada setiap gerakan. Terkadang pemberian time delay dilakukan pembaruan pada setiap pergerakan agar mendapatkan gerakan yang lebih baik. Terkadang dengan pembaruan nilai time delay akan memberikan gerakan yang lebih buruk, misalnya robot menjadi tidak seimbang karena time delay yang terlalu lama. Pada bagian pergerakan setiap step juga mengalami perubahan dari konsep awal. Awalnya pada saat menaiki tangga yang dilakukan adalah ketiga silinder memanjang serentak, namun dalam kenyataannya apabila dilakukan seperti itu ada silinder yang lebih lambat ataupun lebih cepat dari silinder yang lain. Hal inilah yang mengakibatkan robot sedikit tidak seimbang karena ketiga kaki robot tidak menapak daratan dengan baik. Hal ini sebenarnya dapat diatasi dengan mengkalibrasikan masingmasing speed control pada setiap silinder, namun pada saat mengkalibrasi tidak ada
128 suatu ukuran yang pasti karena dalam pengkalibrasian tersebut speed control menggunakan sebuah mur untuk mengaturnya. Apabila ingin menahan angin, maka kencangkan mur dan ingin melepaskan angin lebih banyak kendurkan mur tersebut. Dalam hal penginderaan secara umum sistem penginderaan (sensor) bekerja dengan baik. Namun terkadang sensor magnetik tidak mendeteksi silinder yang ada sehingga menyebabkan robot dalam keadaan stuck. Hal ini terjadi karena letak sensor magnetik yang sedikit bergeser dari tempat semula. Selain itu apabila tegangan pada sistem pneumatik kurang dari 23 VDC maka terkadang sensor tidak berjalan dengan baik. Pada komponen pneumatik yang lain, yaitu PLC (Programmable Logic Controller) dapat berjalan dengan baik sesuai dengan instruksi yang diberikan pada program statement list dan juga ladder diagram. Masalah terjadi apabila tegangan pada PLC kurang dari 23 VDC akan mengakibatkan PLC tidak bekerja dengan baik. Masalah-masalah yang terjadi diatas banyak disebabkan oleh kualitas dari masing-masing komponen yang digunakan. Misalnya saja speed control yang dipakai bukan komponen baru, melainkan komponen yang sudah pernah dipakai sebelumnya. Selain itu kualitas dari speed control yang berbeda merk. Alasan dipilihnya speed control dengan merk lain adalah pertimbangan harga. Speed control buatan FESTO jauh lebih mahal dibandingkan dengan speed control buatan SNS.