AN-0180 Sistem Mekanik Robot

Bagian ini adalah merupakan penggerak robot ataupun kerangka robot. Kerangka robot akan didisain sesuai dengan fungsi dari robot. Kerangka berbentuk lengan untuk robot yang bersifat statis atau kerangka robot berkaki untuk robot yang bergerak di medan yang tidak rata dan lain-lain.
Sedangkan bagian penggerak yang bagaikan otot dari robot biasa menggunakan motor. Beberapa robot bahkan menggunakan muscle wire (kawat otot) yaitu kawat yang merapat dan merenggang saat dialiri arus. Kawat ini lebih menyerupai gerakan otot dibandingkan motor, namun harganya yang cukup mahal membuat kawat ini jarang digunakan pada robot.

Motor

Motor adalah merupakan bagian penggerak pada robot, untuk aplikasi robot beroda motor yang digunakan adalah motor DC. Bagian ini biasanya berfungsi sebagai penggerak roda dan dibutuhkan torsi yang cukup besar. Oleh karena itu motor DC yang digunakan dilengkapi dengan gigi atau disebut motor gearbox.

Peningkatana kekuatan pada motor gearbox dilakukan dengan menambahkan gigi dengan perbandingan yang cukup besar seperti pada gambar berikut

perbandingan gigi

Tampak pada gambar di atas rasio dihitung dari perbandingan jumlah gigi. Dengan rasio 2:1 maka torsi yang dihasilkan akan meningkat 2 kali lipat namun kecepatan akan menurun dua kali juga.

Arduino DC Motor

Motor Gearbox

Motor ini memiliki rasio 1:100 yang meningkatkan kekuatan motor menjadi 100 x sehingga diperoleh torsi 5.5 kg-cm pada kekuatan penuh. Motor ini bekerja dengan kecepatan maksimum 240 rpm

Motor Servo

Untuk aplikasi robot berkaki, gerakan-gerakan tidak hanya memutar, namun gerakan sudut lebih banyak diperlukan. Untuk itu dibutuhkan motor servo, yaitu motor yang bergerak menuju sudut tertentu berdasarkan lebar pulsa PWM yang diterima.

Motor Servo

Motor servo ini terdiri dari beberapa bagian sebagai berikut:
Jangkar untuk menghubungkan motor servo dengan obyek-obyek yang akan digerakkan.
Lubang Jangkar bagian ini berfungsi untuk menempatkan sekrup yang mengaitkan jangkar ke obyek-obyek yang akan digerakkan. Pada gambar 14 tampak lubang jangkar dihubungkan ke obyek dengan sekrup untuk gerakan memutar.
Lubang Sekrup yang berfungsi untuk mengaitkan motor servo dengan tubuh robot
Housing Servo, di dalam bagian ini terdapat motor DC, gearbox dan rangkaian pengatur sudut servo
Kabel, kabel yang menghubungkan rangkaian servo dengan pengendali servo
Konektor, konektor 3 pin yang terdiri dari input tegangan positif (+), input tegangan negatif (GND) dan input pulsa (Signal)

Ada beberapa jenis motor servo yang biasa digunakan.

HS-645MG

HS-645MG

Motor servo ini memiliki torsi yang cukup besar yaitu 9.6 kg-cm dengan metal gear sehingga biasa ditempatkan pada bagian-bagian terberat yaitu bagian yang menopang robot.

Dengan kecepatan 60 derajat dalam 0.2 second berarti motor dapat bergerak 60 derajat dengan kecepatan 0.2 detik.

HS-225BB

Untuk aplikasi yang tidak terlalu berat dapat digunakan motor servo yang lebih lemah torsinya seperti HS-225BB

HS-225BB

Motor ini memiliki torsi 3.9 kg-cm dan juga terdapat versi metal gearnya yaitu HS-225MG

HS-225MG

HS-311

Untuk gerakan sudut yang torsinya lebih ringan lagi dapat dilakukan dengan menggunakan HS-311 yang dari segi harga sangat ekonomis

HS-311

Servo ini memiliki torsi 3.7 kg-cm dan kecepatan untuk menempuh sudut 60 derajat dalam 0.19 detik.

Encoder

Untuk Robot KRCI kategori beroda, diperlukan untuk mengetahui berapa jauh robot bergerak. Hal ini dapat dilakukan dengan menempatkan piringan encoder di bagian as motornya.

Encoder

Piringan tersebut memiliki celah-celah di mana cahaya inframerah dari LED bisa melewati dan mengenai phototransistor saat sejajar dengan celah dan cahaya akan terhalang saat celah bergeser. Proses ini akan menimbulkan lewat tidaknya cahaya inframerah saat as berputar.

LED Inframerah dan phototransistor seringkali dikemas dalam satu paket komponen yaitu opto interrupter seperti pada gambar berikut

Opto Interrupter

Pada saat lubang piringan tidak melalui celah tersebut, maka cahaya terhalang dan photo transistor berada dalam kondisi terbuka (cut off, baca bagian transistor). Tegangan pada keluaran rangkaian ini (kaki 1 dari connector 3 pin) adalah sebesar VCC, namun pada saat lubang piringan berada pada celah, cahaya tidak lagi terhalang dan photo transistor akan berada dalam kondisi saturasi. Arus mengalir dari VCC ke emitor melalui R 1K yang mengakibatkan keluaran dari rangkaian ini terhubung ke Ground atau tegangan 0 Volt. Putaran dari piringan encoder akan membuat keluaran rangkaian ini berubah-ubah dari logika 0 ke 1 dan kembali lagi ke 0 dan seterusnya.

Encoder

Mikrokontroler sebagai otak robot akan menghitung perubahan-perubahan kondisi ini menjadi perhitungan yang akan menentukan posisi gerakan motor. Sebagai contoh pada motor yang memiliki 10 celah encoder maka akan diperoleh perhitungan bahwa setiap celah mewakili sudut sebagai berikut
Sudut celah     =  360/jumlah celah
= 36º
Apabila terdeteksi adanya 3 pulsa maka akan diperoleh informasi bahwa motor telah bergerak 36º x 3 = 108º

Skema Encoder

Berikut ini adalah paket Delta Encoder Kit yaitu paket berisi encoder, opto interrupter dan komponen-komponen lain sesuai skema untuk membentuk sistem encoder.

Delta Encoder

Kerangka Robot

Agar diperoleh konstruksi robot yang baik, maka ada beberapa hal yang perlu diperhatikan pada bagian kerangka sebagai berikut:

  • Ringan agar tidak membutuhkan daya yang besar untuk bergerak sehingga torsi motor maupun battery sebagai sumber daya tidak harus besar
  • Kuat dan tidak mudah melengkung sehingga robot dapat bergerak lebih konsisten.

Kevlar adalah merupakan bahan yang ditemukan oleh Dupon pada tahun 1965 dan diproduksi pada tahun 1970. Bahan ini bersifat keras dan tidak mudah ditekuk namun memiliki berat yang sangat ringan bahkan lebih ringan daripada aluminium anodize sekalipun.

Sintesa Kimia Kevlar

Pada Robot Hexapod, bahan ini digunakan sebagai tubuh dan kaki-kaki robot seperti berikut.

Hexapod Mechanic

Klik di sini untuk memesan atau melihat dokumentasi videonya

Robot ini dikendalikan dengan 18 motor servo dan 6 buah kaki di mana masing-masing kaki memiliki 3 derajat kebebasan.

Paulus Andi Nalwan, Delta Electronic

Tags: , , , , , , , , , , , , , , ,

Leave a Reply

{"Message":"User: anonymous is not authorized to perform: es:ESHttpPost"}