i

LAPORAN TUGAS AKHIR

PERANCANGAN PROTOTYPE 4 AKSIS SISTEM ROBOT CABLE

DENGAN SISTEM PENGENDALI OTOMATIS UNTUK

MENGGERAKAN

BEBAN 3 KG

FARID FAHMI

NIM. 201554122

DOSEN PEMBIMBING

Ir. Masruki Kabib, M.T.

Rochmad Winarso, S.T., M.T.

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN S1

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MURIA KUDUS

ii

2017

iii

iv

v

PERANCANGAN PROTOTYPE 4 AKSIS SISTEM ROBOT CABLE

DENGAN SISTEM PENGENDALI OTOMATIS UNTUK

MENGGERAKAN BEBAN 3 KG

Nama mahasiswa : Farid Fahmi

NIM : 201554122

Pembimbing :

1. Ir. Masruki Khabib, M.T.

2. Rochmad Winarso, S.T., M.T.

RINGKASAN

Seiring dengan perkembangan zaman, perkembangan teknologi berupa

sistem kontrol berbasis komputer elektronik semakin banyak di gunakan untuk

kegiatan sehari-hari maupun industri yang semakin berkembang pesat, sedangkan

sumber daya manusia menuntut untuk mempermudah kegiatan tersebut. Usaha

untuk mengatasi masalah tersebut telah banyak dilakukan, diantaranya yaitu

dengan mengganti penggunaan mekanik menjadi kontrol. Tujuan dari

perancangan ini adalah dapat merancang Prototype 4 Aksis Sistem Robot Cable

dengan Sistem Pengendali Otomatis Untuk Menggerakan Beban 3 Kg. Metode

yang di gunakan adalah merancang sebuah alat yang mulai dari desain alat,

perhitungan rangka, perhitungan dimensi cable, perhitungan daya motor. Hasil

rancangan ini adalah Prototype 4 Aksis Sistem Robot Cable Dengan Sistem

Pengendali Otomatis dengan penggerak motor DC dengan daya 24,525 watt dan

putaran 45 rpm, dimensi rangka panjang 2000mm, lebar 2000mm dan tinggi

2000mm, dengan Wire Rope berdiameter 2mm, Roll penggulung kawat seling

berdiameter 55 mm dengan panjang 115mm.

Kata kunci : Cable Robot, Motor DC , Sistem Kontrol.

vi

PERANCANGAN PROTOTYPE 4 AKSIS SISTEM ROBOT CABLE

DENGAN SISTEM PENGENDALI OTOMATIS UNTUK

MENGGERAKAN BEBAN 3 KG

Student Name : Farid Fahmi

Student Identity Number : 201554122

Supervisor :

1. Ir. Masruki Khabib, M.T.

2. Rochmad Winarso, S.T., M.T.

ABSTRACT

Along with growth of epoch, growth of technology in the form of control

systems base on electronic computer more and more [in] using for industrial and

also everyday activity which progressively rapidly grow, while human resource

claim to water down the activity. Effort to overcome the the problem have

[done/conducted] many, among others that is by changing usage of mechanic

become control. Intention of this scheme [is] can design Prototype 4 Aksis System

Robot of Cable With Automatic System Controller For the Movement of Burden 3

Singk Method which [in] using [is] design a appliance which start from Desain

appliance, calculation of frame, calculation of dimension of Cable, Calculation of

Energy motor. Design Result was Prototype 4 Aksis System Robot of Cable With

Automatic System Controller with activator of motor of DC with energy 24,5 watt and

rotation 45 rpm, Long frame dimension 2000mm, Wide 2000mm and High 2000mm, with

Wire Rope have diameter [to] 2mm, Roll winder of interlude strand of metal have

diameter [to] 55 mm with length 115mm.

Keywords : Cable Robot, Motor , Sistem Kontrol.

vii

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah SWT, yang mana telah memberikan rahmat taufiq

dan hidayah-Nya sehinga penulis dapat menyusun dan menyelesaikan Penelitian

ini yang berjudul “Perancangan Prototype 4 Aksis Sistem Robot Cable Dengan

Sistem Pengendali Otomatis Untuk Menggerakan Beban 3 Kg ”. Tugas ini dibuat

untuk memenuhi kelengkapan syarat kelulusan Strata Satu (S1) pada Program

Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muria Kudus.

Terselesaikannya Penelitian ini tidak terlepas dari bimbingan dan bantuan dari

berbagai pihak, dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Allah SWT yang telah memberi kesehatan dan kekuatan untuk menyelesaikan

tugas akhir ini.

2. Kedua orang tua dan saudara-saudara yang telah memberikan dukungan, do’a,

nasehat, motivasi, semangat dalam hidupku sehinggga skripsi ini dapat

diselesaikan dengan baik.

3. Bapak pembimbing Ir. Masruki Kabib, M.T. dan Bpk, Rochmad Winarso,

S.T.,M.T. yang memberikan motifasi, memberikan nasehat dan mencarikan

solusi-solusi terbaik dalam penyelesaian tugas akhir ini.

4. Kepada tim penguji Bpk, Bachtiar Satya Nugraha, S.T., M.T. dan Bpk,

Qomaruddin, S.T., M.T. Yang telah banyak membantu dalam pemahaman dan

tambahan-tambahan pada skripsi ini.

5. Tim Cable Robot dan tim – tim skripsi lainnya yang selalu memberi motivasi,

dukungan dan bimbingan,

6. Segenap Dosen dan Laboran Fakultas Teknik Universitas Muria Kudus.

7. Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan penyusunan Skripsi

ini.

Penulis menyadari adanya kekurangan dan ketidak sempurnaan dalam

penulisan tugas akhir ini, karena itu penulis menerima kritik, saran dan masukan

dari pembaca sehingga penulis dapat lebih baik di masa yang akan datang.

viii

Akhirnya penulis berharap semoga buku tesis ini bisa bermanfaat khususnya bagi

penulis dan umumnya bagi para pembaca.

Kudus, .......... ..2017

Farid Fahmi

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................. i

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................ ii

HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................. iii

PERNYATAAN KEASLIAN ............................................................................. iv

ABSTRAK .............................................................................................................. v

ABSTRACT ........................................................................................................... vi

KATA PENGANTAR ......................................................................................... vii

DAFTAR ISI ......................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xi

DAFTAR TABEL .............................................................................................. xiii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang ............................................................................................. 1

1.2 Perumusan Masalah ..................................................................................... 4

1.3 Batasan Masalah .......................................................................................... 4

1.3 Tujuan .......................................................................................................... 4

1.5 Manfaat ........................................................................................................ 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sistem Robot kabel ...................................................................................... 5

1. Wire Rope Seling ..................................................................................... 5

2 Chain Seling ...............................................................................................

3. Webbing Seling ........................................................................................ 8

4 Round Seling ............................................................................................. 9

2.2 Sistem Penggerak ..................................................................................... 10

Prinsip kerja motor DC ............................................................................. 12

2.3 Sistem Rangka ........................................................................................... 15

2.4 Sistem Transmisi ....................................................................................... 15

2.5 Mekanisme Pulley ...................................................................................... 17

x

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Alur Perancangan ..................................................................................... 18

3.2 Tinjauan Pustaka ........................................................................................ 19

3.3 Analisa Kebutuhan ..................................................................................... 19

3.4 Konsep Desain ........................................................................................... 20

3.5 Pemilihan Konsep ..................................................................................... 23

3.6 Drawing Perencanaan Rancangan .............................................................. 25

3.7 Perhitungan Spesifikasi .............................................................................. 26

3.8 Perhitungan Komponen ............................................................................ 26

3.9 Simulasi .................................................................................................... 28

3.10 Jadwal Kegiatan ....................................................................................... 38

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Perhitungan Robot Cabel Untuk 4 Aksis .................................................. 29

4.1.1 Perhitungan panjang kabel terhadap koordinat 0 ................................ 30

4.1.2 Perhitungan panjang kabel terhadap koordinat 1 ................................ 32

4.1.3 Perhitungan panjang kabel terhadap koordinat 2 ................................ 35

4.1.4 Perhitungan panjang kabel terhadap koordinat 3 ................................ 37

4.1.5 Perhitungan panjang kabel terhadap koordinat 4 ................................ 41

4.1.6 Perhitungan panjang kabel terhadap koordinat 5 ................................ 44

4.2 Menentukan Tarik Mulur kabel masing-masing perpindahan koordinat ... 44

4.3 Perancangan Kabel ..................................................................................... 47

4.4 Perhitungan kabel pada masing-masing rol ............................................... 49

4.5 Perhitungan Daya Motor ............................................................................ 49

4.6 Perancangan Perhitungan Frame .............................................................. 50

4.7 Perancangan dan Perhitungan Rangka ....................................................... 53

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ..................................................................................................... 56

5.2 Saran ................................................................................................................ 56

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 57

LAMPIRAN .............................................................................................................

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Macam-macam sambungan seling .................................................... ... 6

Gambar 2.2 Menentukan Panjang Seling ............................................................. ... 7

Gambar 2.3 Macam-maam Chain Seling ............................................................. ... 8

Gambar 2.4 Webbing sling dan Spesifikasinya ...................................................... ... 9

Gambar 2.5 Kabel seling atau wire rope ............................................................... ... 9

Gambar 2.6. Gelombang sinussoida ....................................................................... ... 10

Gambar 2.7 Motor DC........................................................................................... ... 11

Gambar 2.8 Magnet .............................................................................................. ... 12

Gambar 2.9 Persinggungan Kutub ......................................................................... ... 12

Gambar 2.10 Torque Memutar Putaran .................................................................... ... 12

Gambar 2.11 Arah magnet ...................................................................................... ... 13

Gambar 2.12 Magnet kutub utara selatan ................................................................. ... 13

Gambar 2.13 Kontruksi motor DC ........................................................................... ... 15

Gambar 2.14 Desain rangka kubus........................................................................... ... 15

Gambar 2.15 Kontruksi roda gigi cacing atau worm gear ....................................... ... 16

Gambar 2.16 Mekanisme roll pulley ........................................................................ ... 17

Gambar 2.14 Desain rangka kubus........................................................................... ... 15

Gambar 3.1 Konsep Pertama .................................................................................. ... 21

Gambar 3.2 Konsep kedua ..................................................................................... ... 22

Gambar 3.3 Konsep Terpilih .................................................................................. ... 25

Gambar 4.1 Sketsa 4 Aksis..................................................................................... ... 29

Gambar 4.2 Titik Koordinat ................................................................................... ... 29

Gambar 4.3 Sumbu X Dagonal Rangka ................................................................. ... 30

Gambar 4.4 Sketsa jarak A ke X ............................................................................ ... 31

Gambar 4.5 Sketsa Panjang kabel A1 ke BO ......................................................... ... 31

Gambar 4.6 Sketsa koordinat 1 pada Aksis A1 ..................................................... ... 32

Gambar 4.7 Sketsa panjang kabel A1 ke BO ......................................................... ... 33

xii

Gambar 4.8 Sketsa koordinat 2 pada Aksis 2 ......................................................... ... 33

Gambar 4.9 Sketsa koordinat 1 pada Aksis 3 ......................................................... ... 34

Gambar 4.10 Sketsa panjang kabel A3 ke BO ........................................................ ... 34

Gambar 4.11 Sketsa koordinat 2 pada Aksis 1 ......................................................... ... 35

Gambar 4.12 Sketsa koordinat 2 pada Aksis 2 ......................................................... ... 36

Gambar 4.13 Sketsa panjang kabel A1 ke BO ......................................................... ... 36

Gambar 4.14 Sketsa koordinat 2 pada Aksis A4 ...................................................... ... 37

Gambar 4.15 Sketsa panjang kabel A4 ke BO ......................................................... ... 38

Gambar 4.16 Sketsa koordinat 3 pada Aksis 1 ......................................................... ... 38

Gambar 4.17 Sketsa panjang kabel A1 ke BO ......................................................... ... 39

Gambar 4.18 Sketsa koordinat 3 pada Aksis A2 ...................................................... ... 39

Gambar 4.19 Sketsa koordinat 3 pada Aksis A3 ...................................................... ... 40

Gambar 4.20 Sketsa panjang kabel A1 ke BO ......................................................... ... 40

Gambar 4.21 Sketsa panjang kabel A1 ke BO ......................................................... ... 41

Gambar 4.22 Sketsa koordinat 4 pada Aksis A2 ...................................................... ... 42

Gambar 4.23 Sketsa panjang kabel A1 ke BO ......................................................... ... 42

Gambar 4.24 Sketsa koordinat 4 pada Aksis A4 ...................................................... ... 43

Gambar 4.25 Sketsa panjang kabel A1 ke BO ......................................................... ... 43

Gambar 4.1 Sketsa Aksis........................................................................................ ... 48

Gambar 4.2 Sketsa Frame ...................................................................................... ... 51

Gambar 4.3 Persegi Hollow.................................................................................... ... 51

Gambar 4.4 Empat Tiang Penumpu ....................................................................... ... 54

Gambar 4.5 Hasil Analisa dengan pembebanan di 4 sisi rangka tegak .................. ... 54

Gambar 4.31 Defleksi pada rangka .......................................................................... ... 55

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Webbing seling dan spesifikasinya ...................................................... 9

Tabel 2.2 Analisa Kebutuhan .............................................................................. 19

Tabel 3.1 Tabel perbedaan konsep ........................................................................ 24

Tabel 4.1 Rancanangan Koordinat X Y Z pada setiap titik ................................. 30

Tabel 4.2 Diameter Kabel .................................................................................... 48