BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Perkembangan zaman menuntut manusia untuk bergerak cepat menyelesaikan permasalahan untuk memenuhi kebutuhan hidupnya. Teknologi memiliki peran sangat penting untuk memberi kemudahan bagi manusia untuk menyelesaikan masalahnya. Saat ini perkembangan teknologi sudah mulai memanfaatkan robot yang digunakan untuk memudahkan pekerjaan manusia. Dari beberapa jenis robot yang ada, salah satunya adalah robot humanoid yang memiliki bentuk mirip dengan manusia. Robot humanoid diciptakan untuk dapat bekerja membantu menyelesaikan pekerjaan manusia yang sederhana. Di Indonesia sendiri robot humanoid mulai dikembangkan di tingkat Universitas. Lomba tahunan robot antar Universitas diadakan untuk menampung bakat dan minat mahasiswa dalam perkembangan robot humanoid. Namun dalam perkembangannya masih banyak hal yang harus dikembangakan oleh para mahasiswa dalam mengoptimalkan kerja dari robot humanoid tersebut. Salah satunya adalah perkembangan pada komponen material robot humanoid tersebut. Robot humanoid tersusun dari beberapa komponen diantaranya adalah bracket motor servo yang terbuat dari aluminium. Bracket adalah komponen yang berfungsi sebagai pemegang dan juga tumpuan pada motor servo. Motor servo memiliki banyak tipe dan ukuran, dimana masing-masing ukuran memiliki spesifikasi kecepatan dan arah putaran yang berbeda-beda sesuai dengan kebutuhan yang kita kehendaki. Kemudian dari Gambar 1.1 dapat dilihat komponen bracket robot humanoid yang berfungsi memegang motor servo tersebut. Bracket robot humanoid tersebut 1
2 mempunyai bentuk seperti huruf U dengan beberapa lubang untuk mengaitkan motor servo seperti terlihat pada Gambar 1.1 dibawah ini. Gambar 1.1 Bracket robot humanoid (www.feetechhrc.com) Pada umumnya bracket robot humanoid tersebut terbuat dari bahan aluminium ataupun beberapa jenis logam lain. Penggunaan material logam pada robot humanoid terkadang menimbulkan masalah pada sistem kelistrikan robot tersebut. Dikarenakan sifat material logam yang mampu menghantarkan listrik sehingga mengakibatkan gangguan pada sistem gerak robot tersebut. Selain itu berat dari material logam yang digunakan akan menambah beban kerja dari motor servo. Sehingga torsi yang dibutuhkan menjadi lebih besar. Semakin besar torsi maka energi yang dibutuhkan juga menjadi besar sehingga diperlukan baterai dengan kapasitas besar untuk menggerakan robot humanoid tersebut. Beban robot yang berat tersebut mempengaruhi kemampuan robot tersebut dalam bergerak, apalagi untuk robot humanoid yang difungsikan untuk bermain bola sangat membutuhkan kecepatan dan kelincahan yang baik. Sehingga dibutuhkan alternatif material baru yang lebih ringan dan memiliki kekuatan yang cukup baik. Salah satu material yang bisa dijadikan pilihan untuk
3 membuat bracket robot humanoid adalah material komposit serat karbon dengan penguat resin epoksi yang memiliki kekuatan mekanik yang cukup kuat dan bobot yang lebih ringan dibandingkan aluminium. Material komposit adalah material yang terbentuk dari dua atau lebih material yang memiliki sifat mekanik yang berbeda, Sehingga ketika disatukan akan membentuk material dengan sifat mekanik yang baru dari material-material penyusunnya. Komposit pada umumnya terdiri dari matriks dan penguat, dimana penguat dapat berupa serat E-glass, serat karbon, bahkan serat alam. Matriks pada umumnya berjenis resin polyester atau epoksi. Matriks pada komposit berfungsi sebagai material pengikat, sedangkan serat berfungsi sebagai penguat. Kelebihan komposit jika dibandingkan dengan material lainya adalah beratnya yang ringan dan tidak menghantarkan listrik. Selain itu, kekuatan dari material komposit dengan penguat serat karbon dan E-glass juga cukup baik sehingga layak digunakan sebagai material pada bracket motor servo robot humanoid. Kekuatan komposit serat karbon dan serat E-glass sangat bergantung pada fraksi volume dari serat karbon dan E-glass tersebut. Oleh karena itu melalui penelitian ini akan diketahui komposisi variasi fraksi volume serat karbon dan serat E-glass yang optimal untuk membuat material komposit dengan kekuatan spesifik dan kekakuan spesifik yang lebih baik daripada aluminium. Kekuatan tarik serat karbon cukup baik namun harganya sangat mahal, sementara kekuatan tarik serat E-glass rendah namun memiliki harga yang murah. Sehingga sedapat mungkin penggunaan serat karbon dalam komposit ditekan untuk menurunkan harga manufaktur bracket dengan pencampuran serat E-glass, namun masih memiliki kekuatan dan kekakuan spesifik yang lebih baik daripada aluminium.
4 1.2 Perumusan Masalah Dalam perkembangan teknologi robot humanoid tidak terlepas dari masalah yang belum terselesaikan. Dari latar belakang masalah yang telah disampaikan pada Sub bab 1.1 maka dapat dirumuskan beberapa masalah yang dihadapi dalam pengoperasian bracket robot humanoid diantaranya. 1. Berat dari bracket robot humanoid yang mengurangi kehandalan robot tersebut dalam manuver gerak. 2. Material bracket yang menggunakan material aluminium sering mengalami deformasi plastis akibat beban robot. 3. Dibutuhkan material bracket pengganti yang lebih ringan dengan kekuatan lebih baik daripada aluminium. 4. Material komposit dengan penguat serat karbon memiliki harga yang cukup mahal untuk membuat bracket robot humanoid. 5. Belum diketahui variasi fraksi volume komposit serat karbon dan E-glass paling optimal dari segi kekuatan dan ekonomi untuk membuat bracket robot humanoid. 1.3 Batasan Masalah Dari beberapa masalah yang ada pada rumusan masalah pada Sub bab 1.2 akan diambil beberapa masalah yang menjadi prioritas utama untuk diselesaikan pada penelitian kali ini. Batasan masalah yang akan diselesaikan diantaranya adalah.
5 1. Mengetahui kekuatan mekanik material pengganti bracket yang terbuat dari komposit hybrid serat karbon dan E-glass. 2. Pengujian yang akan dilakukan dalam penelitian ini adalah pengujian tarik, pengujian bending, dan pengujian densitas. Selain itu beberapa batasan dan asumsi yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut. 1. Pengujian yang dilakukan untuk mengetahui kekuatan bracket motor servo adalah pengujian tarik standard ASTM D 638 02A type I dengan ketebalan spesimen 2 mm dan pengujian bending dengan standard ASTM D 790-02. 2. Pengujian tarik dan bending komposit hybrid dilakukan pada 3 variasi komposisi serat karbon dan E-glass yang berbeda dimana masing-masing komposisi serat memiliki 3 spesimen uji. 3. Pengujian densitas dilakukan pada spesimen uji bending dengan 3 varisai komposisi serat karbon dan E-glass yang berbeda. 1.4 Tujuan Penelitian Berdasarkan pada batasan masalah yang kita ambil dari Sub bab 1.3 maka bisa dijabarkan beberapa tujuan yang akan dicapai pada penelitian kali ini diantaranya adalah : 1. Mengetahui densitas bracket robot humanoid berbahan komposit hybrid serat karbon dan E-glass.
6 2. Mengetahui kekuatan tarik spesifik dari komposit hybrid serat karbon dan E- glass. 3. Mengetahui kekuatan bending spesifik dari komposit hybrid serat karbon dan E-glass. 4. Mengetahui komposisi laminasi komposit hybrid bracket robot humanoid yang paling baik untuk membuat bracket robot humanoid. 1.5 Manfaat Penelitian Berdasarkan pembahasan batasan masalah dan tujuan yang akan dicapai pada Sub bab 1.4. Penelitian ini diharapkan akan memberiakan manfaat bagi perkembangan robot humanoid diantaranya. 1. Dengan penggunaan bracket dari bahan komposit hybrid maka berat robot humanoid akan berkurang sehingga memudahkan pergerakan dan manuver robot humanoid tersebut. 2. Penggunaan baterai sebagai sember energi pada robot humanoid menjadi lebih hemat, karena berat robot humanoid yang berkurang. 3. Bracket yang terbuat dari komposit hybrid tidak dapat menghantarkan arus listrik sehingga tidak mengganggu sistem kelistrikan yang ada pada robot tersebut. 4. Bisa membuat bracket robot humanoid dengan material komposit hybrid serat karbon dan E-glass dengan jumlah serat karbon yang minimal namun memiliki kekuatan yang lebih baik daripada aluminium.