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