Banyak bidang studi diperlukan untuk merancang sebuah sistem robot
yang dapat bekerja dengan baik. Hal ini terjadi karena sistem robot terdiri dari
banyak bagian yang saling berhubungan dan masing-masing bagian memerlukan
studi mendalam agar diperoleh kinerja keseluruhan yang sesuai dengan target
yang ingin dicapai dari perancangan sistem robot tersebut.
Komponen mekanik diperlukan untuk membentuk fisik dari robot yang
diinginkan. Batang-batang pembentuk sebuah robot sering disebut sebagai link.
Sebuah robot biasanya terdiri atas beberapa link yang dihubungkan dengan joint
(poros penghubung). Setiap joint menghubungkan sebuah link dengan link
tetangganya yang berdekatan sehingga memungkinkan pergerakan relatif antara
kedua link tersebut.
Komputer dalam sebuah sistem robot berperan sebagai pengendali gerakan
robot secara keseluruhan. Dalam proses pengendalian, data informasi untuk
pengendalian diperoleh dari komponen sensor yang pada umumnya terletak pada
gripper dari lengan robot. Data tersebut selanjutnya diolah oleh program yang
telah ditulis pada memori komputer tersebut. Keseluruhan tugas dari robot
diselesaikan dengan memberikan sumber daya yang diperlukan pada sistem
penggeraknya.
5
Robot digerakkan oleh sebuah sistem penggerak. Terdapat bermacammacam
sistem penggerak yang umum digunakan pada sebuah sistem robot antara
lain penggerak pneumatis, penggerak hidrolis, serta penggerak elektris yang
berupa motor listrik.
2.2 Sistem Lengan Robot ROB3
Lengan robot ROB3 terdiri dari beberapa bagian diantaranya : batangbatang
logam yang berfungsi sebagai link, 6 buah motor DC yang berfungsi
sebagai aktuator dan sebuah penjapit yang berfungsi sebagai tool atau end efector.
Pengendalian lengan dibantu dengan suatu sistem mikrokontroler dan driver.
Gambar 2.1 menunjukkan skema mekanik lengan robot ROB3.
Gambar 2.1 Sistem mekanik lengan robot ROB3
2.2.1 Sistem Mekanik Lengan Robot ROB3
Berdasarkan standar yang digunakan oleh John J. Craig dalam buku
“Introduction to Robotics Mechanics and Control”, setiap link diberi nomor
dimulai dari bagian basement yang tidak bergerak. Basement disebut link 0.
Batang yang bergerak dan berhubungan dengan basement disebut link 1. Batang
yang bergerak dan berhubungan dengan link 1 disebut link 2 dan seterusnya.
Sehingga secara keseluruhan lengan robot ROB3 terbentuk dari link 0, link 1, link
2, link 3, link 4, dan end efector.
Antara link yang satu dengan link tetangganya dihubungkan dengan joint.
Joint i+1 adalah joint yang menghubungkan link i dengan link i+1. Sehingga joint
1 menghubungkan link 0 dan link 1. Sedangkan link 1 dan link 2 dihubungkan
dengan joint 2 dan seterusnya. Dari keempat joint yang dimiliki lengan robot
ROB3, seluruhnya memiliki satu derajat kebebasan kecuali joint yang
menghubungkan link 3 dengan end efector yang memiliki dua derajat kebebasan.
Untuk memudahkan, joint ini dianggap terdiri dari dua joint yaitu joint 4 dan joint
5.
Frame merupakan sistem koordinat yang menggambarkan posisi sebuah
link relatif terhadap link lainnya. Sistem koordinat ini melekat pada link.
Penomoran frame sesuai dengan penomoran link yang dilekatinya. Frame
ditempatkan pada link sehingga sumbu Z dari frame {i} yaitu Zi, sejajar dengan
sumbu putar (poros) dari joint i.
Beberapa parameter yang digunakan yaitu ai, ai, di, dan .i. Jarak dari Zi ke
Zi+1 diukur sepanjang Xi disebut ai. Sudut antara Zi dengan Zi+1 diukur sepanjang
Xi disebut ai. Parameter di adalah jarak dari Xi-1 ke Xi diukur sepanjang Zi.
Parameter .i adalah sudut antara Xi-1 dengan Xi diukur sepanjang Zi.
Tabel 2.1 menunjukkan parameter link dari lengan robot ROB3 sesuai
dengan peletakan frame yang ditunjukkan gambar 2.2. Pada pembahasan
selanjutnya parameter yang akan sering digunakan adalah . karena untuk
menggerakkan robot dilakukan dengan mengubah nilai parameter ini.
2.2.2 Sistem Penggerak dan Pengendali Lengan Robot ROB3
Lengan robot ROB3 digerakkan oleh lima buah motor DC. Masing-masing
joint digerakkan oleh satu buah motor DC. Lima buah motor DC digerakkan oleh
sebuah rangkaian driver DC Chopper yang tersusun atas IC driver L293D. Motor
untuk joint 1 menarik arus sampai dengan 1,2 A sehingga digerakkan oleh sebuah
H-Bridge yang tersusun atas empat buah transistor. Setiap motor digerakkan
dengan isyarat Pulse Width Modulation yang dihasilkan oleh Mikrokontroler.
Gambar 2.3 menunjukkan diagram blok sistem penggerak dan pengendali lengan
Robot ROB3.
Mikrokontroler AT89C51 yang dibantu oleh beberapa IC lainnya
membentuk sebuah sistem minimal yang bertugas mengendalikan seluruh robot.
Sistem minimal ini selanjutnya disebut Sistem Monitor AT89C51 karena proses
kerjanya dapat dipantau melalui komputer yaitu dengan program hyperterminal.
Sistem Monitor AT89C51 menerima program pengendali robot dari komputer
melalui komunikasi serial dalam bentuk data heksadesimal.
Pada setiap joint, posisi sudut dideteksi oleh sebuah sensor posisi berupa
potensiometer. Tegangan keluaran potensiometer yang berupa isyarat analog
diubah menjadi data digital oleh ADC0809 sebelum diolah oleh Mikrokontroler.
Pada penelitian ini, lengan robot ROB3 diberi tambahan sebuah detektor
benda berupa tranduser ultrasonik. Tranduser ultrasonik bekerja dengan cara
memancarkan gelombang ultrasonik dan menerima pantulannya untuk diolah
menjadi sebuah data yang dapat merepresentasikan posisi benda. Rangkaian
pengirim gelombang ultrasonik disusun dari IC timer 555 untuk membangkitkan
pulsa 40 KHz. Gelombang pantulan yang diterima oleh tranduser penerima
mengalami beberapa proses sebelum akhirnya diubah menjadi data digital oleh
ADC. Proses pertama yang terjadi adalah penguatan oleh sebuah penguat
inverting. Proses selanjutnya adalah penyearahan oleh rangkaian penguat presisi
yang dibantu oleh sebuah penguat subtractor untuk mendapatkan penyearahan
gelombang penuh. Hasil penyearahan selanjutnya ditapis oleh sebuah filter
pelewat rendah sebelum akhirnya diubah menjadi data digital oleh ADC0809.
yang dapat bekerja dengan baik. Hal ini terjadi karena sistem robot terdiri dari
banyak bagian yang saling berhubungan dan masing-masing bagian memerlukan
studi mendalam agar diperoleh kinerja keseluruhan yang sesuai dengan target
yang ingin dicapai dari perancangan sistem robot tersebut.
Komponen mekanik diperlukan untuk membentuk fisik dari robot yang
diinginkan. Batang-batang pembentuk sebuah robot sering disebut sebagai link.
Sebuah robot biasanya terdiri atas beberapa link yang dihubungkan dengan joint
(poros penghubung). Setiap joint menghubungkan sebuah link dengan link
tetangganya yang berdekatan sehingga memungkinkan pergerakan relatif antara
kedua link tersebut.
Komputer dalam sebuah sistem robot berperan sebagai pengendali gerakan
robot secara keseluruhan. Dalam proses pengendalian, data informasi untuk
pengendalian diperoleh dari komponen sensor yang pada umumnya terletak pada
gripper dari lengan robot. Data tersebut selanjutnya diolah oleh program yang
telah ditulis pada memori komputer tersebut. Keseluruhan tugas dari robot
diselesaikan dengan memberikan sumber daya yang diperlukan pada sistem
penggeraknya.
5
Robot digerakkan oleh sebuah sistem penggerak. Terdapat bermacammacam
sistem penggerak yang umum digunakan pada sebuah sistem robot antara
lain penggerak pneumatis, penggerak hidrolis, serta penggerak elektris yang
berupa motor listrik.
2.2 Sistem Lengan Robot ROB3
Lengan robot ROB3 terdiri dari beberapa bagian diantaranya : batangbatang
logam yang berfungsi sebagai link, 6 buah motor DC yang berfungsi
sebagai aktuator dan sebuah penjapit yang berfungsi sebagai tool atau end efector.
Pengendalian lengan dibantu dengan suatu sistem mikrokontroler dan driver.
Gambar 2.1 menunjukkan skema mekanik lengan robot ROB3.
Gambar 2.1 Sistem mekanik lengan robot ROB3
2.2.1 Sistem Mekanik Lengan Robot ROB3
Berdasarkan standar yang digunakan oleh John J. Craig dalam buku
“Introduction to Robotics Mechanics and Control”, setiap link diberi nomor
dimulai dari bagian basement yang tidak bergerak. Basement disebut link 0.
Batang yang bergerak dan berhubungan dengan basement disebut link 1. Batang
yang bergerak dan berhubungan dengan link 1 disebut link 2 dan seterusnya.
Sehingga secara keseluruhan lengan robot ROB3 terbentuk dari link 0, link 1, link
2, link 3, link 4, dan end efector.
Antara link yang satu dengan link tetangganya dihubungkan dengan joint.
Joint i+1 adalah joint yang menghubungkan link i dengan link i+1. Sehingga joint
1 menghubungkan link 0 dan link 1. Sedangkan link 1 dan link 2 dihubungkan
dengan joint 2 dan seterusnya. Dari keempat joint yang dimiliki lengan robot
ROB3, seluruhnya memiliki satu derajat kebebasan kecuali joint yang
menghubungkan link 3 dengan end efector yang memiliki dua derajat kebebasan.
Untuk memudahkan, joint ini dianggap terdiri dari dua joint yaitu joint 4 dan joint
5.
Frame merupakan sistem koordinat yang menggambarkan posisi sebuah
link relatif terhadap link lainnya. Sistem koordinat ini melekat pada link.
Penomoran frame sesuai dengan penomoran link yang dilekatinya. Frame
ditempatkan pada link sehingga sumbu Z dari frame {i} yaitu Zi, sejajar dengan
sumbu putar (poros) dari joint i.
Beberapa parameter yang digunakan yaitu ai, ai, di, dan .i. Jarak dari Zi ke
Zi+1 diukur sepanjang Xi disebut ai. Sudut antara Zi dengan Zi+1 diukur sepanjang
Xi disebut ai. Parameter di adalah jarak dari Xi-1 ke Xi diukur sepanjang Zi.
Parameter .i adalah sudut antara Xi-1 dengan Xi diukur sepanjang Zi.
Tabel 2.1 menunjukkan parameter link dari lengan robot ROB3 sesuai
dengan peletakan frame yang ditunjukkan gambar 2.2. Pada pembahasan
selanjutnya parameter yang akan sering digunakan adalah . karena untuk
menggerakkan robot dilakukan dengan mengubah nilai parameter ini.
2.2.2 Sistem Penggerak dan Pengendali Lengan Robot ROB3
Lengan robot ROB3 digerakkan oleh lima buah motor DC. Masing-masing
joint digerakkan oleh satu buah motor DC. Lima buah motor DC digerakkan oleh
sebuah rangkaian driver DC Chopper yang tersusun atas IC driver L293D. Motor
untuk joint 1 menarik arus sampai dengan 1,2 A sehingga digerakkan oleh sebuah
H-Bridge yang tersusun atas empat buah transistor. Setiap motor digerakkan
dengan isyarat Pulse Width Modulation yang dihasilkan oleh Mikrokontroler.
Gambar 2.3 menunjukkan diagram blok sistem penggerak dan pengendali lengan
Robot ROB3.
Mikrokontroler AT89C51 yang dibantu oleh beberapa IC lainnya
membentuk sebuah sistem minimal yang bertugas mengendalikan seluruh robot.
Sistem minimal ini selanjutnya disebut Sistem Monitor AT89C51 karena proses
kerjanya dapat dipantau melalui komputer yaitu dengan program hyperterminal.
Sistem Monitor AT89C51 menerima program pengendali robot dari komputer
melalui komunikasi serial dalam bentuk data heksadesimal.
Pada setiap joint, posisi sudut dideteksi oleh sebuah sensor posisi berupa
potensiometer. Tegangan keluaran potensiometer yang berupa isyarat analog
diubah menjadi data digital oleh ADC0809 sebelum diolah oleh Mikrokontroler.
Pada penelitian ini, lengan robot ROB3 diberi tambahan sebuah detektor
benda berupa tranduser ultrasonik. Tranduser ultrasonik bekerja dengan cara
memancarkan gelombang ultrasonik dan menerima pantulannya untuk diolah
menjadi sebuah data yang dapat merepresentasikan posisi benda. Rangkaian
pengirim gelombang ultrasonik disusun dari IC timer 555 untuk membangkitkan
pulsa 40 KHz. Gelombang pantulan yang diterima oleh tranduser penerima
mengalami beberapa proses sebelum akhirnya diubah menjadi data digital oleh
ADC. Proses pertama yang terjadi adalah penguatan oleh sebuah penguat
inverting. Proses selanjutnya adalah penyearahan oleh rangkaian penguat presisi
yang dibantu oleh sebuah penguat subtractor untuk mendapatkan penyearahan
gelombang penuh. Hasil penyearahan selanjutnya ditapis oleh sebuah filter
pelewat rendah sebelum akhirnya diubah menjadi data digital oleh ADC0809.
