bab 3 perancangan sistem 3.1 konsep perancangan robotthesis.binus.ac.id/asli/bab3/2008-2-00454-sk...
TRANSCRIPT
40
BAB 3
PERANCANGAN SISTEM
3.1 Konsep Perancangan Robot
Dewasa ini dunia robotika mengalami perkembangan yang cukup pesat. Robot
yang baru-baru ini dirilis adalah robot berkaki tiga buatan NASA bernama robot
Phoenix (http:/ /internet web. Infogue.com /robot_phoenix
_lacak_kehidupan_di_planet_mars/email). Robot tersebut digunakan oleh NASA untuk
melacak kehidupan di planet Mars. Selain robot buatan NASA ada juga robot dua kaki
yang dapat menaiki tangga, buatan Mohsen M. Dalvand and Majid M. Moghadam dari
Iran yang bernama Stair Climber Smart Mobile Robot (2006). Selain itu ada robot yang
bernama Octopus memiliki 8 roda untuk menaiki tangga. Prinsip yang diambil oleh
robot Octopus (http://asl
.epfl.ch/aslInternalWeb/ASL/publications/uploadedFiles/Octopuspaper.pdf) adalah
menaiki tangga dengan menempelkan semua rodanya pada anak tangga. Berdasarkan
literatur-literatur yang ada maka diputuskan untuk membuat sebuah robot untuk menaiki
tangga dan juga menuruni tangga dengan menggunakan roda sebagai cara berjalannya
(wheeled robot).
Untuk membuat sebuah robot yang dapat menaiki tangga dibutuhkan sebuah
sistem sebagai sistem utama dari robot. Dari berbagai jenis sistem yang ada dipilihlah
sistem pneumatik sebagai sistem utama robot yang dibuat. Hal ini didasari oleh dari
aspek internal di Binus, komponen pneumatik yang ada kurang dimanfaatkan untuk
41
aplikasi lain. Selain itu ada dukungan dari luar, yaitu FESTO sebagai supplier
komponen pneumatik dan juga sebagai penerapan mata kuliah mekatronika 2 yang
sudah dipelajari.
Robot yang dibuat bertipe legged robot (robot berkaki) dengan jumlah kaki
sebanyak tiga buah. Jumlah kaki dipilih karena pada saat menaiki atau menuruni tangga,
robot memerlukan minimal dua buah kaki, yang berupa silinder pneumatik. Apabila
menginginkan robot dalam kondisi yang seimbang pada saat menaiki dan menuruni
tangga, maka harus ada dua buah kaki yang menapak sebagai penahan dari robot
tersebut agar tidak jatuh. Silinder yang dianalogikan sebuah kaki manusia yang dapat
menekuk dan memanjang untuk menaiki tangga. Jumlah kaki yang digunakan sebanyak
tiga buah bertujuan sebagai penyeimbang dari robot tersebut dalam menaiki dan
menuruni tangga.
Robot ini juga bergerak ke arah depan saja (1 arah) untuk menaiki dan
menuruni tangga. Penggerak dari robot ini adalah dua buah motor DC yang berada pada
kaki bagian depan dan kaki bagian belakang. Sebenarnya dapat juga menggunakan tiga
buah motor DC pada setiap kaki robot, namun untuk menekan biaya yang dikeluarkan,
maka dipilihlah penggunaan motor DC hanya berjumlah dua buah. Pada setiap kaki juga
terdapat roda sebagai penggerak dari robot. Pada bagian depan dan belakang digunakan
roda sebanyak dua buah, sedangkan pada bagian tengah robot menggunakan roda
sebanyak empat buah. Perbedaan jumlah ban depan serta belakang dengan bagian ban
tengah tersebut dikarenakan pada bagian tengah robot adalah titik keseimbangan robot.
Ban tengah harus dibuat stabil dan tidak mudah bergerak apabila digunakan sebagai
penopang robot pada saat menaiki dan menuruni tangga.
42
Pada penelitian ini robot yang dibuat adalah robot yang bertipe legged robot
(robot berkaki) bukan wheeled robot (robot beroda). Hal ini dikarenakan inti gerakan
robot adalah menaiki dan menuruni tangga, sedangkan robot tersebut dalam menaiki dan
menuruni tangga tidak menggunakan roda sebagai cara robot untuk menaiki dan
menuruni tangga. Pada saat menaiki dan menuruni tangga robot menggunakan kakinya,
dalam hal ini silinder pneumatik. Roda memang digunakan robot dalam berjalan, namun
dalam hal menaiki tangga robot tidak menggunakan roda sebagai alat utama untuk
menaiki dan menuruni tangga.
3.2 Perancangan Awal Sistem
Pada saat perancangan awal sebuah sistem, ada beberapa analisa yang harus
dilakukan agar sistem tersebut berjalan sesuai dengan yang diharapkan. Dalam hal ini, di
awali dengan perancangan sistem pneumatik yang diaplikasikan pada mobile robot
untuk menaiki dan menuruni tangga. Analisa awal ini berupa pembentukan postur tubuh
robot, analisa teknik berjalan robot, keseimbangan robot apabila sedang bertumpu pada
media pijakan, dan kemampuan robot dalam menahan beban.
Perancangan awal ini bertujuan membentuk robot menjadi seperti yang
diinginkan serta mencari permasalahan yang timbul pada perancangan yang sudah
dilakukan. Dalam perancangan awal ini nantinya juga peletakan-peletakan komponen
pada robot akan ditinjau kembali agar mendapatkan robot yang baik.
Pada perancangan awal ini diharapkan sistem dapat berjalan dengan baik sesuai
dengan tujuan dari penelitian ini. Apabila sistem masih belum sesuai dengan tujuan
43
maka hasil dari evaluasi-evaluasi perancangan awal ini nantinya akan dituangkan pada
bagian perancangan akhir.
3.2.1 Pembentukan Postur Tubuh Robot
Sistem pneumatik yang dibentuk nantinya akan diaplikasikan pada sebuah
robot berkaki tiga. Ketiga kaki ini digunakan untuk menahan berat keseluruhan dari
robot, untuk menjaga keseimbangan dan membuat robot berjalan menaiki atau
menuruni tangga agar tidak terjatuh. Secara umum bentuk kerangka robot dapat di
gambarkan dibawah ini:
Gambar 3.1 Bentuk Kerangka Robot
44
Berdasarkan gambar 3.1 diatas, dapat diketahui bahwa dengan kerangka
tersebut, maka tubuh robot dapat ditahan agar tidak jatuh. Permukaan utama digunakan
untuk meletakkan komponen yang berupa silinder kerja ganda sebagai kaki dari robot
dan sensor optik sebagai pendeteksi adanya benda di depan robot, namun karena
keterbatasan dana, maka diputuskan untuk mengganti sensor optik dengan sensor
kapasitif. Selain permukaan utama ada juga permukaan tambahan yang berada di sisi
kanan dan kiri dari permukaan utama yang berfungsi sebagai penempatan komponen-
komponen yang ada dan juga sebagai penyeimbang robot pada saat berjalan menaiki dan
menuruni tangga. Asumsi yang diambil bahwa kerangka robot rigid, dan beban yang
berada pada kerangka utama dan kerangka tambahan robot tersebar secara merata
sepanjang permukaan yang ada, maka letak titik pusat massanya terletak di tengah-
tengah benda tersebut, maka dapat ditentukan kemampuan setiap kaki dalam menahan
beban sebagai berikut:
Gambar 3.2 Gaya-gaya Pada Robot
45
Dengan melihat gambar 3.2, dapat dilihat adanya gaya-gaya yang bekerja pada
tubuh robot, antara lain NA, NB, dan NC yang merupakan gaya normal dari setiap kaki
untuk menahan beban, W merupakan berat dari beban (Titik O merupakan titik pusat
massa beban), L merupakan panjang kerangka robot secara keseluruhan, LA merupakan
jarak kaki A ke kaki B, dan LB merupakan jarak kaki B ke kaki C (dalam perancangan
sistem, LA = LB). Dengan menggunakan parameter-parameter diatas dan rumusan
tentang momen gaya, maka dapat ditentukan persamaan matematis keseimbangan dari
tubuh robot, yaitu jumlah momen yang bekerja pada setiap kaki sama dengan nol.
Persamaan 3.1
Persamaan 3.2
46
Persamaan 3.3
Dari ketiga persamaan diatas, dapat dicari bentuk yang lebih sederhana lagi, yaitu
sebagai berikut:
Persamaan 3.4
Dari hasil persamaan 3.1 dan 3.2 akan digabungkan, menjadi:
47
--------------------- +
Lihat kembali persamaan 3.1, 3.2, dan 3.3, dengan persamaan tersebut dapat ditentukan
persamaan matematis gaya normal NA, NB, dan NC.
Persamaan 3.5
3.2.2 Analisa Teknik Berjalan Robot
Dalam perancangan robot ini ada beberapa hal yang harus di analisa, yaitu
bagaimana robot dapat bergerak dengan melakukan koordinasi-koordinasi pada masing-
masing kaki yang ada. Tubuh dari robot ditopang oleh tiga buah silinder pneumatik kerja
ganda. Silinder tersebut juga diberi suatu rel (jalur) agar piston pada silinder pneumatik
tidak dapat berputar, sehingga robot dapat berjalan lurus sesuai dengan jalur yang ada.
Kondisi awal dari robot adalah semua silinder dalam keadaan retract, dan siap untuk
berjalan.
48
Untuk dapat mengidentifikasi teknik berjalan robot dengan lebih mudah, maka
dibuatlah step diagram sebagai berikut:
Gambar 3.3 Step diagram pada saat menaiki tangga
Gambar 3.4 Step diagram pada saat menuruni tangga
Setelah mendapatkan step diagram diatas, maka langkah selanjutnya adalah
membuat diagram alir (flow chart) pada saat robot menaiki dan menuruni tangga.
Berikut adalah hasil dari diagram alir pada saat menaiki dan menuruni tangga.
49
SIL B EXTENDMOTOR 1&2 TIDAK AKTIF
B_EXTC_RET
T
Y
T
Y
MOTOR 1 &2 AKTIF
S2T
Y
MOTOR 1 & 2 TIDAK AKTIF
SIL B RETRACT
B_RETC_EXT
S22 DETIK
T
Y
MOTOR 1&2 AKTIF
S2A_RETB_RETC_RET
T
Y
SIL C EXTEND
B_EXTC_EXT
SIL C RETRACT MOTOR 1&2 TIDAK AKTIF
START
S2B_RETC_RET
MOTOR 1&MOTOR 2
AKTIF
S1T
Y
A
A
B
B
C
C
D
D
Gambar 3.5 Diagram alir robot pada saat menaiki anak tangga
MOTOR 1&2 AKTIF
MOTOR 1&2 TIDAK AKTIF
SIL B EXTEND
MOTOR 1&2 AKTIF
MOTOR 1&2 TIDAK AKTIF
SIL C EXTEND
MOTOR 1&2 AKTIFSIL A_RETRACTSIL C RETRACT
START
S2A_RETB_RETC_RET
MOTOR 1 &2 AKTIF
MOTOR 1&2 TIDAK AKTIF
SIL A EXTEND
D
A
A
S2 = 00,4 DETIK
T
Y
S2A_EXTB_RETC_RET
2,5 DETIK
T
Y
2 DETIKT
Y
S2A_EXTB_EXTC_RET
T
Y
B
B
S2A_EXTB_EXTC_EXT
T
Y
S2A_RETB_EXTC_RET
T
Y
C
SIL B RETRACT
MOTOR 1&2 AKTIF
S2A_RETB_RETC_RET
T
Y
C
D
Gambar 3.6 Diagram alir robot pada saat menuruni anak tangga
50
Dari penjelasan pada step diagram dan diagram alir tersebut, dapat dibentuk
pergerakan robot. Berikut adalah tahapan-tahapan dari teknik berjalan robot yang
ditunjukkan pada gambar 3.7 dan gambar 3.8.
Gambar 3.7 Diagram langkah teknik berjalan robot pada saat menaiki anak tangga
51
Pada step pertama adalah kondisi awal robot, yaitu sensor bagian bawah
mendapat sinyal sehingga menjalankan motor. Pada step ke-2 robot mendapat sinyal
pada sensor bagian depan sehingga mematikan motor depan dan motor belakang.
Setelah itu silinder bagian tengah memanjang. Setelah silinder bagian tengah
memanjang, maka sensor pada silinder tengah extend (b_ext) memberi sinyal lalu masuk
ke step 3. Pada step ini PLC menginstruksikan silinder belakang untuk memanjang
sampai sensor c_ext memberi sinyal. Setelah itu pada step 4 PLC menginstruksikan
motor depan dan motor belakang untuk aktif. Robot akan berjalan sampai sensor bagian
bawah mendeteksi adanya permukaan. Setelah itu motor depan dan motor belakang
berhenti dan robot akan mengangkat silinder bagian tengah sampai sensor pada silinder
bagian tengah (b_ret) aktif, maka sistem akan tetap mengangkat silinder, itulah yang
terjadi pada step 5. Apabila sensor b_ret aktif akan masuk ke step 6 yang
menginstruksikan motor depan dan motor belakang aktif selama beberapa detik (time
delay) lalu akan mati kembali setelah time delay telah habis. Setelah itu pada step 7
robot akan mengangkat silinder bagian belakang sampai sensor c_ret aktif. Setelah
sensor c_ret aktif maka robot akan kembali berjalan sesuai dengan step 7. Begitu
seterusnya kembali lagi pada step 8 intinya adalah posisi semula seperti pada step 1.
52
Gambar 3.8 Diagram langkah teknik berjalan robot pada saat menuruni tangga
53
Pada saat menuruni tangga posisi awalnya sama seperti posisi awal menaiki
tangga, yaitu semua silinder dalam posisi memendek dan sensor yang aktif adalah sensor
bagian bawah, sensor silinder b retract (b_ret), dan sensor silinder c retract (c_ret), dan
motor depan serta belakang dalam keadaan aktif. Apabila sensor bagian bawah tidak
mendeteksi adanya permukaan (step 2), maka motor depan dan belakang akan mati dan
setelah itu masuk ke dalam step 3 , yaitu memanjangkan silinder bagian depan. Setelah
silinder bagian depan benar-benar extend dan silinder bagian bawah mendeteksi adanya
permukaan, maka motor depan dan belakang kembali aktif selama beberapa detik
(tergantung time delay). Setelah time delay sudah habis (step 4), maka motor depan dan
motor belakang kembali mati dan menurunkan silinder tengah (step 5). Apabila sensor
silinder bagian tengah menyatakan extend (b_ext), maka motor depan dan motor
belakang akan kembali diaktifkan selama beberapa detik (tergantung time delay).
Setelah time delay habis, maka pada step 6, silinder bagian belakang akan memanjang
(extend) sampai sensor pada silinder bagian belakang menyatakan extend (c_ext).
Seteleh itu motor depan dan belakang akan berjalan selama beberapa mili detik agar
selang pada bagian belakang sewaktu robot memendek tidak menyentuh anak tangga.
Setelah motor berhenti maka pada step 7 silinder bagian belakang dan silinder bagian
depan akan ditarik sampai sensor pada silinder bagian belakang menyatakan bahwa
silinder bagian belakang sudah retract (b_ret). Setelah itu pada step 8 silinder tengah
akan memendek juga sampai sensor pada silinder bagian tengah menyatakan bahwa
silinder tengah sudah retract (b_ret). Step selanjutnya, yaitu step 9 adalah kondisi awal
seperti step 1.
54
3.2.3 Keseimbangan Robot Bertumpu Dengan 2 Kaki
Pada penentuan teknik berjalan ini berdasarkan analisa keseimbangan kerangka
robot saat hanya ditopang dengan 2 kaki. Analisa ini bertujuan untuk membuat robot
tidak hilang keseimbangan dan terjatuh pada saat salah satu kaki diangkat , baik bagian
depan, tengah, maupun bagian belakang kaki robot.
Perhatikan kembali gambar 3.3 dan 3.4 mengenai langkah robot dalam menaiki
ataupun menuruni tangga. Pada step 3, 4, 6, dan 7 (proses menaiki tangga), robot
berjalan hanya ditopang dengan 2 kaki dengan menanggung beban yang ada diatas
kerangka robot. Begitu juga pada proses menuruni anak tangga (step 2,3,4,5, dan 6). Hal
ini dapat mempengaruhi gaya normal dari masing-masing kaki.
Dengan melihat gambar 3.4 diatas, dapat dilakukan analisa matematis dari
keseimbangan tubuh robot agar dapat berjalan dengan baik dan benar. Syarat
keseimbangan teknik berjalan tersebut, yaitu:
Persamaan 3.6
Kaki C diangkat =
Kaki A diangkat =
Persamaan diatas mempunyai maksud, pada saat kaki C (depan) diangkat, maka jumlah
momen gaya didaerah sebelah kanan (depan) dengan titik acuan (O) harus lebih kecil
atau setidaknya sama dengan jumlah momen gaya di daerah sebelah kiri (belakang) dari
titik acuan. Jika kaki C diangkat, dan jumlah momen gaya sebelah kiri (belakang) lebih
55
besar dari jumlah momen gaya sebelah kanan, maka beban akan berada pada bagian
kanan (depan). Hal inilah yang harus dihindari karena mengakibatkan robot akan
terjatuh disebabkan kehilangan titik keseimbangan. Yang diinginkan pada syarat
tersebut adalah pada saat kaki C terangkat, maka kaki C harus benar-benar terangkat dan
kerangka robot tetap dipertahankan secara horisontal.
Gambar 3.9 Momen gaya saat silinder c terangkat
Hal sebaliknya terjadi pada saat kaki A (belakang) diangkat, maka jumlah
momen gaya sebelah kanan (depan) harus lebih besar atau setidaknya sama dengan
dibandingkan dengan jumlah momen sebelah kiri (belakang).
56
Gambar 3.10 Momen gaya saat silinder A terangkat
Apabila melihat kembali step-step robot dalam teknik berjalan robot, dapat ditentukan
persamaan momen gaya saat kaki belakang diangkat atau saat kaki depan diangkat.
a. STEP 3
b. STEP 6
57
Pada saat step 1 sampai dengan 8, kondisi robot dalam keadaan seimbang, yaitu titik
berat berada di tengah-tengah beban.
Persamaan 3.7
Pada saat B dan C menahan beban:
Pada saat kaki A dan B menahan beban:
58
Pada saat kaki A dan C menahan beban :
Berdasarkan persamaan 3.7 diatas, diketahui saat kaki depan atau kaki
belakang mengangkat, seluruh beban W ditahan oleh sebuah kaki tengah (pada step 3
dan step 6, yang mungkin dapat membuat kerangka robot menjadi berayun), sehingga
silinder pneumatik yang dipasang pada kaki tengah diharuskan menahan seluruh beban
robot. Lain halnya ketika kaki tengah diangkat, kaki depan maupun kaki belakang
menahan beban. Kaki depan dan kaki belakang sama-sama menahan setengah dari beban
total.
59
Analisa keseimbangan robot bertumpu pada 2 kaki ini, khususnya digunakan
pada saat kaki belakang atau kaki depan diangkat, karena pada kondisi seperti ini ada
kemungkinan tubuh robot jatuh ataupun tidak seimbang. Sehingga dengan analisa ini
diusahakan agar tubuh robot tetap bertahan pada kondisi tegak.
3.2.4 Estimasi Berat Robot
Untuk menentukan silinder yang dipasang pada setiap kaki, diperlukan
informasi massa beban yang dibebankan oleh silinder. Hal ini dilakukan karena silinder
merupakan komponen paling lemah, sehigga perlu analisa lebih untuk menjalankan
penelitian ini. Dengan menggunakan sebuah asumsi, nantinya berat robot total adalah
sebesar 5 kg. Massa sebesar 5 kg ini, dapat dimasukkan ke dalam analisa matematis
keseimbangan robot pada saat berjalan.
Persamaan 3.8
massa (m) = 5 kg
gravitasi (g) =
60
Setelah melihat perhitungan diatas, maka kemampuan setiap kaki dapat ditentukan
(dengan asumsi berat total robot 5 kg), yaitu:
a. Kaki C (depan), seminimal mungkin dapat menahan gaya sebesar 19,62 N atau
beban sebesar 2,5 kg.
b. Kaki B (tengah), seminimal mungkin dapat menahan gaya sebesar 39,24 N atau
beban sebesar 5 kg.
Kaki A (belakang), seminimal mungkin dapat menahan gaya sebesar 19,62 N
atau beban sebesar 2,5 kg.
3.3 Komponen-Komponen Penyusun Robot
Robot yang nantinya akan dibuat akan mempunyai beberapa komponen-
komponen utama. Komponen-komponen tersebut berupa komponen pneumatik, dimana
komponen pneumatik itu terdiri dari silinder pneumatik, katup pneumatik, fitting, PLC
(Programmable Logic Controller), sensor pneumatik yang terdiri dari sensor magnetik
dan sensor kapasitif.
Selain itu ada juga komponen-komponen pendukung dari komponen utama,
yaitu komponen motor DC, komponen roda robot, dan juga komponen catu daya. Dari
semua komponen pendukung disatukan dengan komponen utama maka jadilah sebuah
sistem yang diinginkan.
Untuk mengetahui lebih jelas tentang berbagai komponen-komponen tersebut
dapat terlihat pada pembahasan sub bab dibawah ini.
61
3.3.1 Komponen Pneumatik
Komponen yang terpenting dari sistem ini adalah komponen pneumatik.
Komponen pneumatik menjadi sangat penting karena terdapat beberapa komponen
terlemah dari sistem yang akan dibuat.
Hal yang mendasari penentuan komponen pneumatik sebagai komponen
terlemah sangat tepat, dengan alasan jika silinder pneumatik diberi beban melebihi
kemampuannya, maka sistem tidak dapat berjalan sesuai dengan yang diharapkan.
Apabila sistem ini diberikan beban yang berlebih maka harus disesuaikan dengan
komponen-komponen pneumatik yang dapat menampung beban tersebut.
Setelah mengetahui bahwa komponen pneumatik sebagai yang terlemah, maka
solusinya adalah dengan menentukan komponen-komponen pneumatik yang tepat,
sesuai dengan perhitungan dari persamaan yang ada.
a. Komponen Silinder Pneumatik
Silinder-silinder yang akan dipakai pada ketiga kaki robot, akan mempunyai
karakteristik seperti:
a. Mempunyai gaya tahan yang cukup.
b. Merupakan jenis silinder kerja ganda, karena saat silinder maju maka silinder
harus menahan benda diatasnya, sedangkan saat silinder memendek, silinder
juga harus dapat menahan beban penampang kaki yang dipasang.
62
c. Mempunyai panjang stroke yang sesuai dengan tinggi rata-rata anak tangga
yang ada.
d. Mempunyai speed control (optional), untuk membantu mengurangi gaya tahan
silinder ketika piston memanjang atau memendek.
e. Mempunyai piston rod internal berbentuk segiempat (bersifat optional), agar
penampang kaki robot tidak dapat berputar dengan bebas ketika berjalan
menaiki maupun menuruni tangga, robot mampu mempertahankan arahnya
sehingga tidak berbelok ke kanan ataupun ke kiri.
f. Mempunyai magnet internal untuk keperluan penginderaan dengan sensor
magnetik.
Setelah menganalisa keseimbangan pada robot berjalan, gaya normal ketiga
kaki didefinisikan sebagai NA, NB, dan NC. Asumsi berat robot sebelumnya total sebesar
5 kg, tekanan udara mampat yang dipakai sebesar 10 bar, dan gaya gesek yang terjadi
dalam silinder pneumatik sebesar 10% dari gaya yang ingin dikerjakan maka setiap
silinder kaki dapat ditentukan, yaitu:
a. Silinder kaki depan (NC), massa beban 2,5 kg dan tekanan sebesar 10 bar
(1000000 N/m2).
Persamaan 3.9
63
b. Silinder kaki tengah (NB), massa beban 5 kg dengan tekanan 10 bar.
Persamaan 3.10
c. Silinder kaki belakang (NA), massa beban 2,5 kg dan tekanan sebesar 10 bar.
Persamaan 3.11
Setelah melihat perhitungan diatas, maka dapat ditentukan jika berat total robot
sebesar 5 kg, maka kaki belakang dan kaki depan harus dipasang silinder dengan
64
diameter 5,86 m, sedangkan untuk kaki tengah silinder akan dipasang silinder dengan
diameter 8,29 mm.
Karena kerterbatasan dana yang dimiliki oleh peneliti, maka peneliti
melakukan kerjasama dengan pihak FESTO. Pihak FESTO memberikan perlengkapan
sistem pneumatik, salah satunya adalah 2 buah silinder kerja ganda bertipe DSN-25-100-
PPV yang magnetik dan 1 buah silinder bertipe DSN-25-100-PPV-A dengan diameter
20 mm secara cuma-cuma untuk mendukung penelitian yang sedang dilakukan. Peneliti
mempertimbangkan penggunaan silinder dengan diameter lebih besar dikarenakan
mempunyai daya tahan bobot yang lebih besar pula. Silinder tersebut memiliki diameter
sebesar 20 mm dengan panjang stroke sejauh 80 mm, dan memiliki magnet internal.
b. Komponen Katup Pneumatik
Penentuan komponen pneumatik dapat ditentukan setelah tersedianya data jenis
silinder pneumatik yang dipakai dalam sistem, Data-data yang akan dipakai dalam
penentuan katup pneumatik antara lain, diameter silinder, frekuensi dari gerakan silinder
dalam waktu satu menit, dan tekanan udara mampat yang dipakai (10 bar). Data-data ini
kemudian akan dimasukkan dalam rumusan untuk mencari volume udara saat silinder
memanjang dan volume udara saat silinder memendek. Jumlah dari kedua volume udara
ini akan menunjukkan banyaknya volume udara mampat yang dibutuhkan oleh sebuah
silinder untuk memanjang dan memendek.
65
Silinder pneumatik yang dipakai pada kaki mobile robot adalah silinder dengan tipe
DSN-25-100-PPV dan DSN-25-100-PPV-A. Berdasarkan katalog yang ada, silinder tipe
ini mempunyai karakteristik sebagai berikut:
a. Diameter Silinder (d) : 20 mm
b. Diameter Piston Rod (d1) : 6 mm
c. Panjang Stroke (h) : 150 mm
Persamaan 3.12
66
Setelah melihat persamaan 3.12 diatas, dapat disimpulkan bahwa jumlah
konsumsi udara mampat yang dibutuhkan silinder kaki untuk bergerak memanjang dan
memendek adalah 0,47124 lt + 0,428828 lt = 0,900068 lt.
Apabila diasumsikan silinder kaki ini bergerak memanjang dan memendek
sebanyak 30 kali per menit, maka dapat ditentukan flow rate dari katup yang ingin
dipakai, yaitu .
Selain nilai flow rate yang telah diketahui, terdapat beberapa faktor lain yang harus
diperhatikan dalam memilih katup pneumatik yang tepat untuk sistem. Faktor-faktor
tersebut antara lain:
a. Karena silinder yang digunakan merupakan silinder kerja ganda, maka katup
yang digunakan adalah katup pneumatik 5/2.
b. Sistem akan menggunakan PLC +24 Volt DC sebagai pusat kendali, maka
metode aktuasi dari katup menggunakan koil (solenoid) 24 Volt DC. Oleh
sebab itu digunakan katup solenoid ganda 24 Volt DC.
Dengan mempertimbangkan hasil pengamatan pasar dan pertimbangan dana,
maka digunakan katup pneumati keluaran SNS dengan tipe MVSC-260-4E1. Katup ini
merupakan katup 5/2 solenoid ganda, tegangan operasi 24 Volt DC, flow rate sebesar .
c. Komponen PLC
Komponen-komponen diatas tidak dapat dijalankan tanpa komponen PLC. PLC
(Programmable Logic Controller) adalah suatu pengontrol logika yang dapat diprogram
67
berulang-ulang (Computer Engineering Laboratory, Pedoman Praktikum Mekatronika
2). PLC disini berfungsi sebagai pengatur berbagai macam komponen-komponen
pneumatik, seperti silinder pneumatik, katup pneumatik, dan sensor pneumatik. Selain
komponen-komponen pneumatik tersebut, PLC dapat mengontrol motor DC. Motor DC
yang diatur hanya dapat hidup dan mati berdasarkan instruksi dari PLC.
Pada sistem pneumatik ini PLC yang digunakan adalah PLC buatan Festo bertipe FEC-
FC34-FST. Karena keterbatasan dana, pihak Festo memberikan PLC ini untuk
menunjang penelitian ini. PLC jenis ini dirasa sudah sangat cukup untuk memenuhi
komponen-komponen yang ada. Berikut adalah fasilitas-fasilitas yang tersedia di PLC
ini:
a. Memiliki 20 I/O (Input/Output), yang terbagi menjadi 12 input dan 8 output
dengan konsumsi tegangan sebesar 24 Volt DC dengan arus sebesar 7mA.
b. Dapat bekerja pada tegangan AC 110/230 Volt. Dengan dua pilihan tegangan
AC maupun DC dapat mempermudah catu daya dari PLC ini.
c. Memiliki 2 buah interface serial untuk menunjang kemampuan kerja PLC.
d. Mempunyai dimensi yang cukup kecil, yaitu sebesar 130 mm x 53 mm x 35
mm.
e. Mempunyai beberapa feature counter, timer, flags, dan networking seperti PLC
yang lebih muktahir teknologinya.
f. Dapat diprogram menggunakan statement list maupun ladder diagram dengan
pemrograman FST.
68
d. Komponen Sensor Pneumatik
Sensor-sensor yang dibutuhkan pada komponen ini adalah sensor magnetik,
sensor kapasitif, dan sensor optik. Namun karena keterbatasan dana maka diputuskan
untuk mengganti sensor optik dengan sensor kapasitif. Penggantian ini menimbulkan
sedikit masalah dengan jarak tangkap sensor kapasitif terhadap benda didepannya.
Pada sensor optik memiliki keunggulan jarak tangkap sejauh 50 mm,
sedangkan sensor kapasitif hanya sebesar 10 mm. Untuk mengurangi kekurangan jarak
pancaran sensor kapasitif, maka dibuatlah suatu kerangka untuk sensor kapasitif arah
depan. Sensor kapasitif tersebut diberi pegas agar robot dapat terus berjalan walaupun
sensor tersebut menabrak suatu benda.
Untuk sensor magnetik tidak mengalami masalah karena setiap posisi torak
silinder dapat terdeteksi dengan baik oleh sensor magnetik. Terkadang sensor magnetik
tidak dapat memberi informasi dengan tepat kepada sistem itu lebih disebabkan karena
bergesernya letak sensor magnetik dari tempat yang seharusnya.
d.1. Komponen Sensor Magnetik
Sensor magnetik yang dipakai berfungsi untuk mendeteksi posisi silinder dalam
keadaan memanjang ataupun memendek. Dalam sistem ini sensor magnetik yang
digunakan berjumlah 6 buah, masing-masing silinder akan dipasang 2 buah sensor
magnetik. Sensor magnetik yang disediakan oleh pihak Festo berjumlah 4 buah tipe
69
SMEO-1-LED-24-SA, sedangkan sisa 2 buah sensor magnet dibeli dari Festo dengan
tipe SME-8-K-LED-24.
Pada prinsipnya, cara kerja dari kedua tipe sensor tersebut sama saja, hanya
saja tipe SME-8-K-LED-24 memiliki beberapa keunggulan dalam dimensi dan tahun
pembuatan. Tipe SME-8-K-LED-24 mempunyai dimensi lebih kecil dan tahun
pembuatan yang lebih baru dibandingkan tipe SMEO-1-LED-24-SA. Selain kedua
perbedaan tersebut, bentuk fisik antara kedua sensor magnetik tersebut berbeda, tipe
SMEO-1-LED-24-SA berbentuk balok tebal, sedangkan tipe SME-8-K-LED-24
berbentuk balok pipih dan tipis.
Kedua sensor magnetik tersebut memiliki persamaan dalam hal instalasi, yaitu
pada keterangan kabel. Pada sensor tersebut memiliki 3 buah kabel berwarna merah,
hitam, dan biru. Kabel warna merah adalah kabel power untuk sensor tersebut (VCC),
kabel berwarna hitam adalah kabel ground, sedangkan kabel berwarna biru adalah kabel
data.
d.2. Komponen Sensor Kapasitif
Sensor kapasitif yang berfungsi untuk mendeteksi adanya sebuah benda yang
berada di depan sensor ini. Sensor kapasitif yang akan digunakan memiliki jarak
pancaran sejauh 10 mm.
Penggunaan sensor kapasitif bertujuan untuk mendeteksi adanya daratan dan
juga mendeteksi adanya anak tangga di depan mobile robot ini. Sensor kapasitif yang
70
akan dipakai diletakkan di bagian bawah motor dan juga di bagian paling depan dari
robot. Pada bagian bawah motor mempunyai fungsi mendeteksi daratan yang ada.
Sedangkan sensor kapasitif yang diletakkan pada bagian depan motor berfungsi sebagai
pendeteksi anak tangga.
Peletakkan sensor magnetik pada bagian bawah robot hanya meletakkan dan
membaut sensor tersebut pada dudukan motor, sehingga sensor tersebut dapat diletakkan
dengan baik. Peletakkan sensor magnetik pada bagian depan robot sedikit dimodifikasi
dikarenakan jarak robot untuk merespon adanya sebuah anak tangga didepannya. Karena
keterbatasa jarak pancaran dari sensor kapasitif, maka peletakkan sensor kapasitif sedikit
dimodifikasi dengan adanya dua buah per sebagai penahan apabila sensor kapasitif
tersebut terkena benturan dari anak tangga.
e. Komponen Pendukung Pneumatik
Selain pemilihan komponen silinder, katup pneumatik, dan motor DC, dalam
perancangan sebuah sistem, masih terdapat komponen-komponen lain yang harus
ditentukan. Dalam perancangan sistem pneumatik dengan aplikasi pada mobile robot,
komponen-komponen lain yang dibutuhkan antara lain:
a. Komponen speed control adalah komponen yang digunakan untuk
menghambat udara mampat, dalam sistem ini udara buangan yang
dihambat/diatur, hasil dari udara buangan yang dihambat akan menyebabkan
kecepatan piston silinder dalam memanjang dan memendek dapat diatur.
71
Komponen yang dipakai dalam sistem ini adalah speed control buatan FESTO
dengan tipe 151181.
b. Komponen fitting yang berfungsi sebagai port koneksi yang menghubungkan
selang angin dengan komponen pneumatik seperti katup dan silinder. Fitting
buatan SNS yang dipakai berbentuk L (elbow) dengan ukuran 6 mm dan juga
berbentuk T dengan ukuran 6 mm untuk memutar angin yang keluar dari katup
pneumatik.
c. Komponen unit penyalur udara yang dipakai terbuat dari bahan kuningan,
dengan port berukuran 6 mm.
d. Selang angin yang dipakai berukuran 6 mm.
e. Baut berdiamter 3 mm untuk menstabilkan posisi silinder.
3.3.2 Komponen Motor DC
Robot ini digerakkan oleh sebuah motor dengan tipe motor DC. Motor DC
yang dipakai bertipe motor DC brushed yang sudah banyak digunakan dalam mainan
Tamiya. Motor DC yang digunakan ini memiliki gear ratio sebesar 1300,9:1. Maksud
dari penggunaan gear ratio tersebut adalah 1300,9 putaran pada motor akan memutar
ban sebanyak 1 kali.
Motor DC yang digunakan bekerja pada tegangan 6 – 10 Volt DC. Motor DC
yang digunakan berjumlah 2 buah yang diletakkan pada bagian depan robot dan
belakang robot.
72
Pada masing-masing motor DC tersebut dibuatlah sebuah penampang agar
motor DC tersebut dapat menopang beban dengan baik. Sumber tegangan dari motor DC
adalah batere yang terpisah dengan batere PLC.
3.3.3 Komponen Roda Robot
Komponen penggerak robot berupa roda dengan diameter sebesar 38 mm. Roda
tersebut didapatkan dari mainan Tamiya, dengan tipe ban botak (silck).
Tipe ban seperti ini diletakan pada bagian depan dan belakang ternyata sangat
membantu robot untuk mendapatkan traksi pada permukaan tangga. Traksi tersebut
diperlukan oleh robot agar tidak tergelincir (selip) pada saat berjalan.
Pada bagian tengah roda dibuat empat roda berjajar tanpa ban. Tujuannya
adalah untuk menjaga keseimbangan robot apabila kaki bagian depan diangkat ataupun
kaki bagian belakang diangkat.
3.3.4 Komponen Catu Daya Dan Pengatur Motor DC
Komponen power (catu daya) dari robot ini terdiri dari 2 paket batere 12 Volt
dengan besar arus 1500 mA. Komponen catu daya ini dipakai sebagai sumber tegangan
dari PLC. Satu paket batere berisi 10 buah batere dengan tegangan 1,2 Volt, sehingga
batere yang dibtuhkan untuk mengaktifkan PLC adalah 20 buah.
73
Selain itu ada juga batere sebagai sumber tegangan untuk motor DC dengan
spesifikasi batere yang sama. Namun jumlah batere yang dibutuhkan hanya empat buah,
senilai 6 Volt dengan kapasitas arus 1000 mA.
Komponen yang digunakan untuk mengatur motor DC bergerak adalah
komponen relay 24 Volt. Komponen ini digunakan sebagai logic dari PLC untuk
menjalankan motor DC tersebut.
3.4 Penyusunan Perangkat Keras
Setelah menentukan kerangka robot yang akan dibuat, tahap selanjutnya adalah
menyusun sebuah sistem pneumatik yang diaplikasikan pada sebuah mobile robot
sederhana, dengan merangkai komponen-komponen pneumatik yang ada pada kerangka
robot agar terbentuk sebuah mobile robot berkaki 3 yang berupa silinder pneumatik
kerja ganda dengan penggerak 2 buah motor DC serta sebuah sistem kontrol yang
terdapat pada sebuah PLC.Berikut adalah blok diagram I/O sistem mobile robot tersebut.
74
Gambar 3.11 Blok diagram I/O
Setelah melihat blok diagram I/O diatas maka didapatkan penempatan-
penempatan komponen-komponen sistem pneumatik seperti dapat terlihat pada gambar
dibawah ini:
75
Gambar 3.12 I/O map sistem pneumatik
Pada gambar 3.8 diatas dapat dilihat penempatan-penempatan I/O komponen
sistem pneumatik pada PLC. Dari keterangan diatas dapat dilihat pada keterangan yang
ada di sebelah kiri bawah dari gambar 3.8 bahwa b_ret itu menunjukan sensor magnet
pada silinder b yang menunjukan silinder b tersebut dalam keadaan retract (memendek),
sedangankan b_ext adalah sensor magnet pada silinder b yang menunjukan silinder b
76
tersebut dalam keadaan extend (memanjang), hal ini berlaku juga bagi sensor c_ret dan
sensor c_ext.
3.4.1 Penyusunan Sistem Pneumatik Robot
Penyusunan sistem pneumatik robot dengan baik adalah kunci utama dalam
perancangan robot ini. Pada tahap ini meliputi peletakan silinder pneumatik, peletakan
katup pneumatik, peletakan PLC, peletakan sensor pneumatik, peletakan motor DC,
peletakan roda, dan peletakan catu daya.
Setelah melakukan peletakan sistem pneumatik dengan baik, maka langkah
selanjutnya adalah membentuk sistem pneumatik yang ada dengan menggabungkan
mekanik mobile robot. Mekanik yang dimaksud adalah rod, alas dari rod, dan juga
peletakan masing-masing sensor.
Setelah menggabungkan kedua hal tersebut maka didapatkan robot yang sesuai
dengan harapan. Pada proses penggabungan ini adalah proses yang rumit karena harus
menyesuaikan dengan kondisi komponen yang dimiliki dengan mekanik yang telah
dibuat.
a. Peletakan Silinder Pneumatik
Silinder pneumatik adalah komponen vital dalam perancangan sistem ini, maka
dari itu penempatan silinder pneumatik tersebut harus dipikirkan secara matang-matang.
Silinder pneumatik yang ada diletakkan pada sebuah mika berukuran dengan memberi
77
lubang sebesar 2 mm sebanyak 3 buah (sesuai dengan jumlah silinder yang diinginkan,
yaitu 3 buah).
Untuk menopang silinder tersebut dibuatlah penampang sebanyak 2 buah yang
nantinya diletakkan pada bagian bawah silinder pneumatik sebagai alas dan juga bagian
atas. Tujuan diletakkan pada bagian atas silinder pneumatik agar silinder tersebut tetap
berada pada kondisi yang lurus dan tidak bergerak sedikitpun Berikut adalah gambar
penampang silinder pneumatik.
Bentuk dan ukuran penampang dapat dilihat pada gambar dibawah ini:
Gambar 3.13 Bentuk penampang peletakan silinder pneumatik
b. Peletakan Katup Pneumatik
Setelah langkah diatas tercapai, langkah selanjutnya adalah peletakan katup
pneumatik. Peletakan katup pneumatik ini cukup penting karena pada langkah ini letak
dari katup pneumatik berada di sebelah kanan dan kiri dari silinder pneumatik. Dengan
78
kata lain, peletakan katup pneumatik ini betujuan untuk menyeimbangkan robot pada
bagian kanan dan bagian kiri.
Dikarenakan jumlah katup pneumatik yang dibutuhkan berjumlah 3 (ganjil) dan
juga tempat yang tersedia terbatas, maka ada satu sisi yang tidak diletakan 2 buah katup
pneumatik. Pada sebelah kiri diletakkan 1 buah katup pneumatik dan pada bagian kanan
diletakkan 2 buah katup pneumatik.
Peletakan katup pneumatik sendiri dalam posisi tidur sehingga tidak terlalu
memakan banyak tempat, dengan posisi coil dari katup pneumatik tersebut mengarah ke
sisi luar dari penampang.
c. Peletakan PLC
Peletakan komponen PLC awalnya mengikuti peletakan katup pneumatik, yaitu
pada posisi tidur (horisontal). Namun peletakan tersebut menimbulkan masalah pada
saat kabel-kabel konektor I/O menuju PLC lebih berantakan, sehingga diputuskan untuk
menaruh PLC dalam keadaan berdiri (vertikal).
PLC diletakan secara vertikal dan juga semua kabel konektor yang menuju
PLC sudah ditapung pada suatu terminal kabel yang dibuat tegak lurus terhadap PLC.
Tujuan dibuatnya terminal kabel ini adalah memudahkan dalam menyelesaikan masalah
(troubleshooting) pada I/O PLC.
79
PLC sendiri memiliki casing berbentuk kotak. Casing tersebut ternyata cukup
emakan tempat, sehingga diputuskan untuk tidak memakai casing tersebut. Berikut
adalah gambar penampang PLC.
Gambar 3.14 Penampang PLC
d. Peletakan Sensor Pneumatik
Sistem ini menggunakan 2 tipe sensor proximity, yaitu sensor magnetik dan
sensor kapasitif. Peletakan kedua komponen tersebut sedikit berbeda, dengan kata lain
ada sedikit modifikasi pada beberapa bagian sensor.
80
Sensor magnetik digunakan untuk mendeteksi posisi torak silinder, sedangkan
sensor kapasitif sendiri digunakan untuk mendeteksi anak tangga dan juga mendeteksi
permukaan.
Pada perancangannya peletakan sensor magnetik tidak mengalamin
permasalahan, namun permasalahan terjadi pada saat peletakan sensor kapsitif, hal ini
dikarenakan pada saat peletakan sensor kapasitif harus dibuat sebuah dudukan sensor
agar sensor dapat bejalan dengan baik.
e. Peletakan Sensor Magnetik
Sensor magnetik yang digunakan pada sistem ini memiliki 2 model yang
berbeda. Walaupun memiliki 2 model yang berbeda, namun secara umum peletakan
sensor magnetik ini tidak mengalami perubahan antara satu sensor dengan sensor lain.
Peletakan sensor magnetik ini menggunakan cable ties yang diikatkan pada silinder
pnematik yang dimiliki.
Peletakan sensor magnetik dengan menggunakan cable ties ini mengalami
sedikit permasalahn pada saat sensor magnetik ini bergeser dari letak awalnya. Apabila
letak sensor ini bergeser, maka harus diperbaiki kembali letak sensor magnetik tersebut.
Sensor magnetik tersebut seharusnya menggunakan suatu dudukan yang dapat
dibeli di pasaran, namun karena terbatasnya dana yang dimiliki maka diputuskan untuk
membuat sendiri dudukan sensor magnetik ini. Berikut adalah gambar peletakan sensor
magnetik.
81
Gambar 3.15 Peletakan sensor magnetik
f. Peletakan Sensor Kapasitif
Sensor lainnya yang digunakan adalah sensor kapasitif. Peletakan sensor
kapasitif ini terbagi menjadi 2, yaitu pada bagian bawah robot dan pada bagian depan
robot. Peletakan komponen tersebut berdasarkan fungsi dari masing-masing sensor
kapasitif.
Pada bagian bawah sensor kapasitif diberikan dudukan berupa besi siku yang
diletakan pada bagian bawah motor (permukaan). Sensor kapasitif pada bagian bawah
ini yang menentukan apakah robot melakukan program menuruni tangga atau tidak.
Selain itu digunakan untuk mendeteksi anak tangga pada saat menaiki anak tangga.
Sedangkan pada bagian depan sensor kapasitif berfungsi untuk mendeteksi
anak tangga. Peletakan sensor diberikan pegas sehingga robot dapat tetap berjalan lurus
82
walaupun sensor tersebut menabrak anak tangga. Berikut adalah gambar penampang
sensor kapasitif bagian bawah dan sensor kapasitif pada bagian depan robot.
Gambar 3.16 Penampang sensor kapasitif bagian bawah
Gambar 3.17 Penampang sensor kapasitif bagian depan
83
g. Peletakan Motor DC
Penggerak dari robot ini berupa motor DC yang terletak pada bagian depan dan
belakang robot. Peletakan motor DC ini terdapat pada silinder bagian depan dan silinder
bagian belakang.
Agar motor DC dapat bekerja dengan baik, maka dibuatlah dudukan pada
masing-masing motor sehingga dapat diletakkan pada silinder pneumatik tersebut.
Dudukan tersebut dibuat dari baha acrylic sehingga dapat menopang motor DC dengan
baik.
Penempatannya adalah dengan melubangi sedikit pada gearbox motor DC
tersebut dan dipasang mur serta baut. Berikut adalah gambar penampang motor DC.
Gambar 3.18 Penampang Motor DC
84
h. Peletakan Roda
Roda yang digunakan sebagai penggerak robot adalah roda yang berdiameter
38 mm. Roda untuk penggerak robot ini dilapisi oleh ban karet sehingga dapat
memberikan traksi yang cukup pada saat menaiki dan menuruni tangga, serta pada saat
berjalan lurus.
Roda pada bagian tengah adalah roda yang berdiameter 80 mm tanpa dilapisi
ban. Jumlah roda pada bagian tengah robot sebanyak 4 buah, hal ini bertujuan untuk
menjaga keseimbangan robot pada saat menaiki dan menuruni tangga.
Dengan menggabungkan dua komponen roda tersebut didapatkan perancangan
roda seperti berikut.
Gambar 3.19 Roda Penggerak
85
i. Peletakan Catu Daya
Sebagai sumber tenaga dari sistem, maka catu daya akan diletakkan pada
bagian atas dari penampang katup pneumatik untu catu daya PLC. Baterai yang
digunakan sebagai catu daya PLC diletakkan pada bagian atas dari katup pneumatik
dengan diberikan suatu penampang khusus yang terbuat dari mika (acrylic). Sedangkan
batere yang digunakan sebagai catu daya motor DC ditempatkan dengan socket batere 4
buah diantara PLC dan juga katup pneumatik.
Catu daya yang digunakan berupa batu baterai yang masing-masing
mempunyai tegangan sebesar 1,5 Volt sebanyak 10 buah. Karena tegangan efektif dari
catu daya sebesar 1,2 Volt, maka tegangan total 10 buah batu batere adalah sebesar 12
Volt. Total batu batere yang digunakan adalah sebanyak 20 buah dengan hubungan seri
antara satu baterai dengan baterai lain.
Batere untuk catu daya motor DC berjumlah 4 buah dengan tegangan batere
adalah sebesar 6 Volt. Berikutadalah gambar penampang catu daya PLC.
Gambar 3.20 Penampang Catu Daya
86
3.4.2 Pembentukan kerangka Robot
Kerangka utama robot terbuat dari bahan mika (acrylic) dan terdiri dari empat
bagian, yaitu dua bagian penampang silinder pneumatik atas dan bawah dan dua bagian
sebagai penampang katup pneumatik beserta PLC.
Penampang silinder pneumatik bawah dan penampang katup pneumatik beserta
PLC di dihubungkan dengan dua buah plat di bagian depan dan belakang. Kerangka
utama ini digunakan sebagai bagian penahan beban robot.
Selain kerangka utama tersebut ada kerangka tambahan, yaitu berupa kerangka
penutup silinder bagian atas. Kerangka ini berfungsi untuk menahan silinder agar tidak
bergerak.
3.4.3 Penggunaan Rod Sebagai Penyangga Roda Robot
Silinder pneumatik yang dimiliki pistonnya dapat bergerak ke segala arah
apabila diputar. Hal ini mengakibatkan akan terjadi penyimpangan jalur yang nantinya
akan ditempuh oleh robot. Untuk menghindari terjadinya penyimpangan tersebut maka
dibuatlah sebuah rod sebagai penyangga roda robot agar jalur robot apabila sedang
berjalan tetap lurus.
Pada bagian depan silinder dibuat empat buah rod penyangga, begitu juga pada
bagian belakang juga terdapat empat buah rod penyangga. Hal berbeda terjadi pada
silinder bagian tengah yang hanya dipasangi oleh dua buah rod penyangga. Alasannya
87
adalah pada bagian depan dan belakang terdapat motor DC beserta gearboxnya sehingga
dapat dibuat dudukan pada motor DC tersebut.
Sedangkan pada bagian tengah hanya berupa penampang yang bentuknya tidak
lebar, karena keterbatasan tempat itulah pada bagian tengah hanya dipasang empat buah
rod penyangga pada masing-masing silinder. Berikut adalah gambar dari penyangga rod
pada bagian depan serta belakang dan juga rod penyangga pada bagian tengah.
Gambar 3.21 Rod penyangga setiap silinder
88
3.5 Penyusunan Piranti Lunak
Untuk menjalankan sistem pneumatik dan juga mengontrol motor DC diatas,
maka diperlukan piranti lunak (software). Piranti lunak yang digunakan adalah FST 4.10
dari Festo sebagai piranti lunak sistem pneumatik.
Bahasa program yang digunakan adalah statement list dan juga ladder diagram.
Secara umum bahasa pemrograman tersebut berbeda hanya pada sintak-sintaknya.
Statement list menggunakan bahasa seperti bahasa layaknya pembicaraan manusia.
Namun hal yang berbeda ditemui pada bahasa ladder diagram. Bahasa ini lebih dominan
adalah simbol-simbol.
Selain itu statement list lebih mudah dimengerti dan dipelajari, hanya saja
apabila ingin diimplementasikan dengan PLC dari merk lain, hal ini tidak dapat terjadi.
Ladder diagram memang lebih susah untuk dipelajari dan dimengerti, namun ladder
diagram adalah bahasa pemrograman umum yang dapat diimplementasikan pada PLC
merk lain.
3.6 Perancangan Akhir
Pada perancangan akhir ini adalah rangkaian perbaikan-perbaikan yang
dilakukan sebagai penyempurnaan dari perancangan awal. Hal yang terjadi dari
perancangan awal adalah terkadang robot jatuh pada saat menaiki anak tangga.
89
Penyebab utama robot jatuh pada saat menaiki dan menuruni tangga adalah
kurangnya beban pada silinder B dan C pada saat menaiki tangga. Pada saat menuruni
tangga silinder A dan B juga mengalami hal yang serupa.
Untuk mengatasi masalah tersebut maka dibuatlah sebuah sistem lain, yaitu
sistem pemindah beban. Cara kerja sistem pemindah beban sesuai dengan silinder C
pada robot. Apabila silinder C memendek (retract), maka sistem pemindah beban juga
dalam keadaan memendek (retract). Apabila silinder C memanjang (extend) maka
sistem pemindah beban juga dalam keadaan menanjang (extend).
Selain itu permasalahan yang ada adalah pada rod penyangga silinder. Hal ini
menyebabkan robot berjalan miring. Setelah diperbaiki robot sudah berjalan lebih lurus
dari sebelumnya.
3.6.1 Sistem Pemindah Beban
Sistem pemindah beban ini tidak mengubah bentuk robot secara keseluruhan.
Pemindah beban digunakan dengan tujuan untuk mencapai titik keseimbangan yang
tepat (stability equilibrium). Mobile robot ini memiliki titik keseimbangan yang berada
pada bagian tengah dari robot. Posisi titik keseimbangan tidak mengalami masalah pada
saat robot berjalan lurus ke depan dan juga robot menuruni tangga, namun akan menjadi
bermasalah pada saat menaiki anak tangga tanpa menggunakan pemindah beban. Pada
saat menaiki tangga robot aka terjatuh karena robot akan kekurangan traksi dan beban
pada bagian belakang. Untuk mengatasi masalah tersebut maka dibuatlah pemindah
beban agar membantu robot dapat menaiki dan menuruni tangga dengan sempurna.
90
Sistem pemindah beban yang digunakan terdiri dari sebuah silinder pneumatik
kerja ganda, empat buah beban, dan juga penampang sistem pemindah beban yang
berbentuk rel. Sistem pemindah beban ini berada pada bagian atas dari silinder
pneumatik robot.
Cara kerja sistem pemindah beban sama dengan silinder bagian belakang,
apabila silinder bagian belakang memanjang, maka silinder pemindah beban akan
memanjang juga. Begitu juga halnya apabila silinder bagian belakang memendek, maka
silinder sistem pemindah beban juga akan memendek. Berikut adalah penerapannya
yang diterapkan dalam analisa teknik berjalan dalam menaiki anak tangga dan teknik
berjalan menuruni anak tangga.
91
Gambar 3.22 Analisa teknik berjalan robot pada saat menaiki anak tangga
dengan menggunakan sistem pemindah beban
92
Gambar 3.23 Analisa teknik berjalan robot pada saat menuruni anak tangga
dengan menggunakan sistem pemindah beban
93
Gambar 3.24 Hasil rancangan akhir dari aplikasi sistem pneumatik pada mobile
robot untuk menaiki dan menuruni tangga tampak samping
94
Gambar 3.25 Hasil rancangan akhir dari aplikasi sistem pneumatik pada mobile robot
untuk menaiki dan menuruni tangga tampak depan
95
Gambar 3.26 Tampilan hasil rancangan akhir dari aplikasi sistem pneumatik pada
mobile robot untuk menaiki dan menuruni tangga