BAB IILANDASAN TEORI

Pada bab II ini akan dijelaskan secara singkat tentang teori-teori

pendukung yang berhubungan dengan perancangan dan pembuatan lengan robot

pemindah barang dengan deteksi warna berbasis arduino bagian hardware.

Adapun teori-teori yang akan dijelaskan dalam bab II ini adalah pengertian robot,

Komponen dasar lengan robot, dan Catu Daya (power supply).

A. Pengertian Robot

Istilah robot pertama kali diperkenalkan dalam bahasa inggris pada tahun

1921 oleh seorang dramawan Cekoslowakia yang bernama Karel Capek dalam

dramanya yang berjudul R.U.R (Rossum’s Universal Robots). (Nugraha

2010:180).

Menurut Tim Pustena ITB (2011:2) “berdasarkan kamus webster definisi

robot adalah semua benda mekanis yang menyerupai manusia untuk melakukan

rutinitas tertentu bagi manusia yang dapat di lakukan secara otomatis ataupun

manual dan di kendalikan langsung oleh tangan manusia”.

Menurut The Robotics International Division of The Society of

Manufacturing Engineers (RI/SME), definisi robot adalah “Sebuah manipulator

multifungsi yang mampu diprogram, didesain untuk memindahkan material,

komponen, alat, atau benda khusus lainnya melalui serangkaian gerakan

terprogram untuk melakukan berbagai tugas”.

(http://id.wikipedia.org/wiki/Robot).

Berdasarkan pengertian diatas robot merupakan sebuah alat mekanik yang

dapat melakukan tugas fisik, baik menggunakan pengawasan dan kontrol

6

7

manusia, ataupun menggunakan program yang telah didefinisikan terlebih dulu

yang mana digunakan untuk tugas yang berat, berbahaya, pekerjaan yang berulang

ataupun kotor dalam rangka memudahkan pekerjaan manusia.

Terdapat tiga kata kunci yang menunjukkan ciri sebuah robot yaitu:

reprogrammable (dapat diprogram kembali), multifunctional (multifungsi), dan

move material, part, tools (mendefinisikan tugas manipulator).

B. Warna

1. Fisik Warna

Banyak ahli terkejut ketika menemukan fakta bahwa warna tidak

mempunyai fisik nyata. Mereka menemukan bahwa warna adalah tidak lebih

dari respon psycho-physiological dari manusia untuk intensitas penyinaran

yang berbeda. Energi dari cahaya tampak dengan panjang gelombang tertentu

ditangkap oleh mata dan diterjemahkan oleh otak sebagai warna. Mata

manusia hanya mampu menangkap sejumlah cahaya dengan panjang

gelombang tertentu, yang oleh karenanya disebut dengan istilah cahaya atau

gelombang tampak. Sebenarnya, di luar gelombang tampak tadi masih banyak

gelombang-gelombang dengan panjang yang lebih pendek atau lebih panjang,

namun tidak dapat ditangkap oleh mata manusia.

8

Gambar 1. Kedudukan Gelombang Cahaya Tampak dan Panjang Gelombangnya

(Ahmad :2005:261)

2. Model Warna

Ada beberapa model warna yang sering di jumpai dalam kehidupan

sehari-hari. Dua mode warna yang sering digunakan dalam dunia komputer

adalah mode warna RGB yang diterapkan pada tabung display seperti pada

manitor dan televisi/video dan CMY(K) yang digunakan pada kebanyakan

mesin pencetak dokumen (printer).

Tabel 1. Model warna dan deskripsinya

Model Warna Deskripsi

RGB Merah, Hijau dan Biru (warna pokok). Sebuah model

warna pokok aditif yang digunakan pada sistem

display.

CMY(K) Cyan, Magenta, kuning (dan Hitam) sebuah model

warna subtraktif yang digunakan pada mesin printer.

YcbCr Luminasi (Y) dan dua komponen kromasiti (Cb dan

Cr). Digunakan dalam siaran gelombang televisi.

HSI Heu, Saturasi, dan Intensitas

Berdasarkan persepsi manusia terhadap warna.

9

Model warna dibedakan menjadi 2 macam yaitu mode warna aditif

dan mode warna subtraktif. Dalam mode warna aditif, suatu warna dibentuk

dengan mengkombinasikan energi cahaya dari ketiga warna pokok dalam

berbagai perbandingan. Dominasi salah satu warna pokok akan menggiring

warna yang dihasilkan ke arah salah satu warna pokok tadi. Bila ketiga warna

pokok mempunyai kontribusi yang sama kuatnya, warna tidak akan muncul

dan sebagai gantinya yang muncul adalah hitam, abu-abu, atau putih,

tergantung pada kekuatan atau intensitas ketiga warna pokok tadi. Sebaliknya,

dalam mode warna subtraktif, membentuk suatu warna dilakukan dengan

menyerap (menghilangkan) beberapa komponen dari cahaya putih.

Komponen warna tertentu yang dihilangkan dalam mode warna subtraktif ini

tidak akan berkontribusi dalam pembentukan suatu warna. Bila semua

komponen warnanya dihilangkan, yang muncul adalah hitam, sedangkan bila

semua komponen warna dibiarkan memantul, yang muncul adalah putih.

Gambar 2. Model Warna Berdasarkan Pembentukannya; (a) Model Warna Aditif, (b) Model Warna Subtraktif

(Ahmad :2005:266)

10

C. Komponen Dasar Lengan Robot

1. Manipulator

Manipulator adalah bagian mekanik yang dapat difungsikan untuk

memindah, mengangkat dan memanipulasi benda kerja. Pada robot,

manipulator biasanya terdiri dari bagian lengan (main frame) dan bagian

pergelangan (wrist). Fungsi dari manipulator ini adalah untuk memungkinkan

robot dalam mencapai suatu posisi tertentu dengan presisi.

Setiap manipulator memiliki derajat kebebasan (Degree Of

Freedom/DOF) yang berbeda-beda. Derajat kebebasan dapat diartikan

sambungan pada lengan, yang dapat dibengkokkan, diputar maupun digeser.

Jumlah derajat kebebasan dapat diketahui dari banyaknya aktuator. Pada

lengan robot ini terdapat 6 derajat kebebasan.

Derajat kebebasan merupakan hal yang sangat penting untuk

dipahami kaena derajat kebebasan dapat menentukan ruang kerja serta

jangkauan sudut sebuah manipulator. Ruang kerja robot adalah semua tempat

yang dapat dijangkau oleh end effector. Hal lain yang menentukan ruang

kerja dan jangkauan sudut adalah panjang jangkauan lengan.

Menurut Kurniawan (2006:16) “Secara klasik konfigurasi

manipulator dapat dibagi dalam empat kelompok yaitu polar, silindris,

cartesian, dan sendi lengan (joint arm)”.

Adapun konfigurasi manipulator tersebut adalah sebagai berikut:

11

a. Konfigurasi Polar

Gambar 3. Konfigurasi Polar(Endra,2006:18)

Pada konfigurasi polar badan dapat berputar kekiri atau kekanan.

Sendi pada badan mengangkat atau menurunkan pangkal lengan secara

polar. Lengan ujung dapat digerakkan maju-mundur secara translasi.

b. Konfigurasi Silinder

Gambar 4. Konfigurasi Silinder(Endra,2006:18)

Seperti yang terliahat pada gambar 4, konfigurasi silinder

mempunyai jangkauan yang berbentuk ruang silinder, meskipun sudut

ujung lengan terhadap garis penyangga tetap. Konfigurasi ini banyak

diadopsi untuk sistem gantry atau crane karena strukturnya yang kokoh

untuk tugas mengangkat beban.

12

c. Konfigurasi Cartesian

Gambar 5. Konfigurasi Cartesian(Endra,2006:18)

Manipulator berkonfigurasi cartesian ditunjukkan dalam gambar

5. Struktur ini banyak dipakai secara permanen pada instalasi pabrik,

baik untuk mengangkat dan memindahkan barang produksi maupun

untuk mengangkat perlalatan-peralatan berat pabrik ketika melakukan

kegiatan instalasi.

d. Konfigurasi Struktur Sendi Lengan

Gambar 6. Konfigurasi Struktur Sendi Lengan(Endra, 2006:19)

Konfigurasi struktur sendi lengan ini adalah konfigurasi yang

paling populer untuk tugas-tugas reguler di pabrik, terutama untuk fungsi

layaknya pekerja pabrik. Seperti mengangkat barang dari konveyor,

mengelas, memasang komponen mur, baut pada produk, dan sebagainya.

13

Pada perancangan dan pembuatan lengan robot pemindah barang

berbasis arduino ini menggunakan konfigurasi struktur sendi lengan, dimana

kelebihan dari konfigurasi manipulator ini adalah jangkauan yang fleksibel.

Struktur sendi lengan ini cocok digunakan untuk menjangkau daerah kerja

yang sempit dengan sudut jangkauan yang beragam.

2. Aktuator

Aktuator adalah sebuah peralatan mekanis untuk menggerakkan

sebuah mekanisme atau system mekanik. Aktuator diaktifkan dengan

menggunakan lengan mekanis yang biasanya digerakkan oleh motor listrik,

dimana dikendalikan oleh media pengontrol yang terprogram.

Pada perancangan dan pembuatan lengan robot ini menggunkan motor

DC servo sebagai aktuator.

a. Motor DC Servo

Gambar 7. Bentuk Fisik Motor DC Servo(http://www.electrocontrol.wordpress.com)

Motor DC servo adalah sebuah motor dengan sistem closed

feedback di mana posisi dari motor akan diinformasikan kembali ke

rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo. Motor ini terdiri dari

sebuah motor, serangkaian gear, potensiometer dan rangkaian kontrol.

14

Potensiometer berfungsi untuk menentukan batas sudut dari putaran

servo. Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar

pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal dari kabel motor.

Motor DC servo biasanya hanya bergerak mencapai sudut tertentu

saja dan tidak kontinyu seperti motor DC maupun motor stepper. Walau

demikian, untuk beberapa keperluan tertentu, motor servo dapat

dimodifikasi agar bergerak kontinyu.

Pada robot, motor ini sering digunakan untuk bagian kaki, lengan

atau bagian-bagian lain yang mempunyai gerakan terbatas dan

membutuhkan torsi cukup besar.

b. Tipe Motor Servo

Secara umum terdapat 2 jenis motor servo. yaitu motor servo

standard dan motor servo Continous. Servo motor tipe standar hanya

mampu berputar 180 derajat. Motor servo standard sering dipakai pada

sistim robotika misalnya untuk membuat “Robot Arm” (Robot Lengan).

Sedangkan Servo motor continuous dapat berputar sebesar 360 derajat.

Motor servo continous sering dipakai untuk Mobile Robot. Pada badan

servo tertulis tipe servo yang bersangkutan.

Pengendalian gerakan batang motor servo dapat dilakukan dengan

menggunakan metode PWM. (Pulse Width Modulation). Teknik ini

menggunakan system lebar pulsa untuk mengemudikan putaran motor.

Sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim

melalui kaki sinyal dari kabel motor.

15

c. Pulse Width Modulation

Menurut Kurniawan (2006:90) “Pulse Width Modulation (PWM)

adalah suatu teknik manipulasi dalam pengemudi motor (atau perangkat

elektronik berarus besar lainnya) yang menggunakan prinsip cut-off dan

saturasi".

Secara umum PWM merupakan sebuah cara memanipulasi lebar

sinyal yang dinyatakan dengan pulsa dalam satu periode, untuk

mendapatkan tegangan rata-rata yang berbeda.

Lebar pulsa PWM dinyatakan dalam Duty Cycle. Sinyal PWM

pada umumnya memiliki amplitude dan frekuensi dasar yang tetap,

namun memiliki lebar pulsa yang bervariasi. Lebar pulsa PWM

berbanding lurus dengan amplitude sinyal asli yang belum termodulasi.

Artinya, sinyal PWM memiliki frekuensi gelombang yang tetap namun

duty cycle bervariasi antara 0% hingga 100%. Metode pensinyalan motor

servo tampak pada gambar 8.

Gambar 8. Pensinyalan Motor Servo(Sujarwarta,2013:49)

16

Sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang

dikirim melalui kaki sinyal dari kabel motor. Tampak pada gambar 8

dengan pulsa 1.5 ms pada periode selebar 2 ms, maka sudut dari sumbu

motor akan berada pada posisi tengah. Semakin lebar pulsa OFF maka

akan semakin besar gerakan sumbu ke arah jarum jam dan semakin kecil

pulsa OFF maka akan semakin besar gerakan sumbu ke arah yang

berlawanan dengan jarum jam.

Untuk menggerakkan motor servo ke kanan atau ke kiri,

tergantung dari nilai delay yang diberikan. Untuk membuat servo pada

posisi center, berikan pulsa 1.5ms. Untuk memutar servo ke kanan,

berikan pulsa <=1.3ms, dan pulsa >= 1.7ms untuk berputar ke kiri

dengan delay 20ms.

d. Pengkabelan Motor DC Servo

Pada motor DC servo terdapat tiga kabel dengan warna merah,

hitam, dan kuning. Kabel merah dan hitam harus dihubungkan dengan

sumber tegangan 4-6 volt DC agar motor servo dapat bekerja normal.

Sedangkan kabel berwarna kuning adalah kabel data yang dipakai untuk

mengatur arah gerak dan posisi servo. Pin-pin pengkabelan motor servo

dapat dilihat pada gambar 9.

17

Gambar 9. Pin-pin dan Pengkabelan pada Motor DC Servo.(http://www.toko-elektronika.com)

e. Spesifikasi Motor DC Servo yang digunakan

Motor DC servo yang digunakan pada perancangan dan

pembuatan lengan robot ini terdiri dari beberapa macam dimana servo A,

B menggunakan motor DC servo Tower pro 9805MG, servo C , D, E, F

menggunakan motor DC servo Tower pro MG995R. Spesifikasi dari

setiap motor DC sevo dapat dilihat pada lembar lampiran.

3. Sensor

Sensor adalah komponen berbasis instrumentasi (pengukuran) yang

berfungsi sebagai pemberi informasi tentang berbagai keadaan. Output sensor

dapat berupa nilai logika atau nilai analog. Keadaan yang dimaksud adalah

suhu, cahaya, gerakan, dan lain-lain. Ada banyak jenis sensor diantaranya

sensor warna dan sensor ultrasonik ping.

Pada pembuatan lengan robot ini menggunakan modul sensor warna

TCS3200 sebagai pendeteksi warna benda dan sensor jarak ultrasonik ping

sebagai pendeteksi adanya benda.

a. Sensor Warna

TCS3200 adalah sensor warna yang dapat diprogram, dengan

prinsip kerja mengkonvensikan cahaya ke frekuensi yang

18

menggabungkan dioda silikon dan pengkonvensi arus ke frekuensi pada

CMOS monolithic sirkuit terpadu. Pada gambar 10, dapat dilihat bentuk

fisik modul sensor warna TCS3200.

Gambar 10. Bentuk Fisik Modul Sensor Warna TCS3200(http://www.dfrobot.com)

Output Sensor warna TCS3200 adalah gelombang persegi (50%

duty cycle). Pada gambar 11 dapat dilihat pengkonvensi arus ke

frekuensi.

Gambar 11. Blog Diagram Fungsional(Data sheet modul sensor TCS 3200)

Pada dasarnya modul sensor warna TCS 3200 adalah sensor

warna yang dilengkapi dengan filter cahaya menggunakan warna dasar

RGB (Red-Green-Blue). Photodiode dalam sensor warna TCS 3200

disusun secara array 8x8 dengan konfigurasi internal sensor photodiode

adalah 16 photodiode untuk sensor cahaya dengan filter cahaya warna

merah, 16 photodiode untuk sensor cahaya dengan filter cahaya warna

19

hijau, 16 photodiode untuk sensor cahaya dengan filter cahaya warna

biru, dan 16 photodiode untuk sensor cahaya tanpa warna. Adapun fungsi

bagian-bagian terminal sensor warna TCS3200 dapat dilihat pada tabel 2.

Table 2. Fungsi Terminal Sensor Warna TCS3200.

Terminal

I/0 KeteranganNama No

GND 4 Power Supply GND

OE 3 I Enable for F0 (active low)

OUT 6 O Output frequency (F0)

S0,

S1

1,2 I Output frequency scalling selection input

S2,

S3

7,8 I Photodiode type selection inputs.

V DD 5 Supply voltage

(Data sheet modul sensor TCS 3200)

b. Sensor Jarak Ultrasonik Ping

Sensor jarak ultrasonik ping merupakan sensor ultrasonik yang

dapat mendeteksi jarak objek dengan cara memancarkan gelombang

ultrasonik dengan frekuensi 40 KHz dan kemudian mendeteksi

pantulannya. Berikut bentuk fisik dari sensor ping.

20

Gambar 12. Bentuk Fisik Sensor Ping( www.parallax.com )

Sensor  ini dapat mengukur jarak antara 3 cm sampai 300 cm.

keluaran dari sensor ini berupa pulsa yang lebarnya merepresentasikan

jarak. Lebar pulsanya bervariasi dari 115 uS sampai 18,5 mS. Pada

dasanya, Ping))) terdiri dari sebuah chip pembangkit sinyal 40KHz,

sebuah speaker ultrasonik dan sebuah mikropon ultrasonik. Speaker

ultrasonik mengubah sinyal 40 KHz menjadi suara sementara mikropon

ultrasonik berfungsi untuk mendeteksi pantulan suaranya.

Pin signal dapat langsung dihubungkan dengan mikrokontroler

tanpa tambahan komponen apapun. Ping  hanya akan mengirimkan suara

ultrasonik ketika ada pulsa trigger dari mikrokontroler (Pulsa high selama

5uS). Suara ultrasonik dengan frekuensi sebesar 40KHz akan

dipancarkan selama 200uS. Suara ini akan merambat di udara dengan

kecepatan 344.424m/detik (atau 1cm setiap 29.034uS), mengenai objek

untuk kemudian terpantul kembali ke Ping. Selama menunggu pantulan,

Ping akan menghasilkan sebuah pulsa. Pulsa ini akan berhenti (low)

ketika suara pantulan terdeteksi oleh Ping. Oleh karena itulah lebar pulsa

21

tersebut dapat merepresentasikan jarak antara Ping dengan objek. Berikut

gambar prinsip kerja sensor Ping.

Gambar 13. Prinsip Kerja Sensor Ping(www.parallax.com)

4. Kontroller

Kontrol adalah bagian yang tak terpisahkan dalam sistem robotik.

Dalam hal ini sistem kontrol bertugas mengkolaborasikan sistem elektronik

dengan mekanik dengan baik agar mencapai fungsi yang dikehendaki.

Dahulu kontroler dibuat dari drum mekanik yang bekerja step by step

secara sequential dan sangat sederhana. Seiring perkembangan zaman,

kontroler dapat menggunakan PLC (programmable logic control) maupun

sebuah chip atau disebut juga dengan microcontroller yang dapat bekerja

dengan pergerakan yang sangat kompleks dari sistem robot.

Pada perancangan lengan robot ini menggunakan Arduino Uno

sebagai kontroller.

a. Arduino uno

Arduino uno merupakan salah satu produk berlabel Aduino yang

merupakan suatu papan elektronik yang mengandung mikrokontroler

ATmega328. Arduino merupakan kit elektronik atau papan rangkaian

22

elektronik open source yang di dalamnya terdapat komponen utama yaitu

sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel.

Piranti ini dapat dimanfaatkan untuk mewujudkan rangkaian sederhana

hingga yang kompleks.

Arduino Uno mengandung mikroprosesor (berupa Atmel AVR)

dan dilengkapi dengan oscillator 16MHz (yang memungkinkan operasi

berbasis waktu dilaksanakan dengan tepat), dan regulator pembangkit

tegangan 5 volt. Sejumlah pin tersedia di papan, pin 0 hingga 13

digunakan untuk isyarat digital, yang hanya bernilai 0 atau 1. Pin A0-A5

digunakan untuk isyarat analog. Arduino Uno dilengkapi dengan static

random-access berukuran 32KB, dan Erasable Programmable Read-

Only Memory (EEPROM) untuk menyimpan program. Pada gambar 14

terlihat bentuk fisik dari Arduino Uno.

Gambar 14. Bentuk Fisik Arduino Uno(http://www.arduino.cc)

23

b. Bagian-bagian papan Arduino

Gambar 15. Bagian-bagian papan Arduino Uno(http://www.tobuku.com)

Gambar 15 memperlihatkan bagian-bagian papan Arduino Uno

yang digunakan sebagai sumber input sensor maupun yang lainnya.

Berikut penjelasan tentang Arduino uno:

1) Arduino Uno memiliki 14 pin input/output digital (0-13), fungsi

input/output dapat diatur dengan program. Khusus untuk 6 buah pin

3, 5, 6, 9 , 10, dan 11 dapat juga berfungsi sebagai pin analog output

dimana tegangan output-nya dapat diatur. Nilai sebuah pin output

analog dapat diprogram antara 0 – 255, dimana hal itu mewakili nilai

tegangan 0 – 5V.

2) Pin input analog (0-5) digunakan untuk pembacaan tegangan yang

dihasilkan oleh sensor analog, seperti sensor suhu. Program dapat

membaca nilai sebuah pin input antara 0-1023, dimana hal itu

mewakili nilai tegangan 0-5V.

3) USB berfungsi untuk memuat program dari komputer ke dalam

program, serta komunikasi serial antara papan dan computer selaian

itu juga digunakan untuk memberikan daya listrik pada papan.

24

4) Sambungan SV1 adalah sambungan atau jumper untuk memilih daya

papan, apakah dari sumber eksternal atau menggunakan USB.

5) Q1-Kristal (Quartz Crystal Oscillator) adalah komponen yang

menghasilkan detak-detak yang dikirim kepada mikrokontroler agar

melakukan sebuah operasi untuk setiap detaknya. Kristal ini dipilih

yang berdetak 16 juta kali per detik (16MHz).

6) Tombol reset S1 digunakan untuk mereset papan sehingga program

akan mulai lagi dari awal. Tombol reset ini bukan untuk menghapus

program atau mengosongkan mikrocontroller.

7) Port In-Circuit Serial Programming (ICSP) digunakan untuk

memprogram mikrokontroler secara langsung, tanpa melalui

bootloader.

8) IC-1 Mikrokontroler ATmega adalah komponen utama dari papan

Arduino Uno, di dalamnya terdapat CPU, ROM, dan RAM.

9) X1 digunakan untuk memberikan daya eksternal, pada papan arduino

dapat diberikan tegangan DC antara 9-12V.

c. Diagram Blok Sederhana dari Microcontroller ATmega328

Gambar 16 berikut memperlihatkan contoh diagram blok

sederhana dari microcontroller ATmega328 (dipakai pada Arduino Uno).

25

Gambar 16. Blok Mikrokontroller ATmega328(Data sheet arduino uno)

Penjelasan gambar 16. adalah:

1) Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) adalah antar

muka yang digunakan untuk komunikasi serial seperti pada RS-232,

RS-422 dan RS-485.

2) 2KB RAM pada memory kerja bersifat volatile (hilang saat daya

dimatikan), digunakan oleh variabel-variabel di dalam program.

3) 32KB RAM flash memory bersifat non-volatile, digunakan untuk

menyimpan program yang dimuat dari komputer. Selain program,

flash memory juga menyimpan bootloader. Bootloader adalah

Program inisiasi yang ukurannya kecil, yang mana dijalankan oleh

CPU saat daya hidup.

4) 1KB EEPROM bersifat non-volatile, digunakan untuk menyimpan

data yang tidak boleh hilang saat daya mati. Tidak digunakan pada

papan Arduino.

5) Central Processing Unit (CPU), bagian dari mikrokontroler untuk

menjalankan setiap intruksi dari program.

26

6) Port input/output, pin-pin untuk menerima data (input) digital atau

analog, dan mengeluarkan data (output) digital atau analog.

5. Gripper

Gripper pada lengan robot difungsikan hampir sama dengan tangan

manusia yaitu untuk memegang benda (pencekram/penjepit). Adapun Jenis-

Jenis Gripper adalah sebagai berikut:

a. Gripper Mekanik

Gripper mekanik didesain untuk menggenggam dan me nahan

objek dengan memberikan kontak pada objek. Biasanya menggunakan

finger atau jari mekanik yang disebut jaws. Jari ini dapat dilepas dan

dipasang sehingga sangat fleksibel pemakaiannya. Sumber tenaga yang

diberikan pada gripper ini bisa berupa pneumatik, hidrolik dan elektrik.

Gambar 17 adalah aplikasi tangan menggunakan gripprer mekanik.

Gambar 17. Aplikasi Gripprer Mekanik.(http://eprints.undip.ac.id)

b. Gripper Ruang Hampa

Gripper ruang hampa atau bisa disebut mangkok vakum atau bisa

disebut juga mangkok hisap, berfungsi untuk mengangkat dan menahan

objek. Objek yang ditangani oleh jenis gripper ini haruslah objek dengan

permukaan rata, bersih dan halus sehingga gripper ini dapat bekerja

27

dengan baik. Gambar 18 di bawah ini adalah aplikasi gripper vakum, dan

gambar 19 adalah contoh sistem vakum.

Gambar 18. Aplikasi Gripper Vakum(http://eprints.undip.ac.id)

Gambar 19. Contoh Sistem Vakum(http://eprints.undip.ac.id)

Keterangan gambar :

1) Udara terkompresi.

2) Pembangkit kevakuman.

3) Aliran.

4) Penyaring.

5) Mangkok.

Gripper jenis ini memiliki dua komponen, yaitu mangkok dan

sistem ruang hampa. Mangkok berbatasan dengan objek dan berfungsi

untuk menggenggam dan menahan objek. Mangkok terbuat dari karet

dan menempel pada objek. Sistem vakum menghasilkan hisapan pada

mangkok. Sistem vakum dibagi menjadi dua, yaitu pompa vakum dan

28

sistem venture. Pompa vakum menggunakan piston (dengan

menggunakan motor listrik) untuk membuat hampa udara. Pompa ini

memberikan kehampaan yang tinggi dengan biaya yang murah

dibandingkan dengan sistem venture. Berbeda dengan pompa vakum,

sistem venture menggunakan sebuah nosel yang dilewati oleh udara,

sehingga menimbulkan kevakuman.

c. Gripper Magnetik

Gripper magnetik bekerja karena efek bidang magnet, sehingga

menimbulkan hisapan atau tarikan pada komponen yang akan

digenggam. Gripper magnetik dapat dibagi menjadi dua kategori yaitu

gripper elektromagnet dan magnet permanen Gripper elektromagnet

menggunakan sumber arus dan lebih mudah untuk dikontrol

dibandingkan mengunakan magnet permanen.

Pada jenis gripper ini menggunakan elektromagnet saat

menghisap dan melepas komponen yang akan ditangani menggunakan

metode on dan off arus yang mengalir pada elektromagnet. Gambar 20

berikut adalah contoh dari gripper elektromagnet.

Gambar 20. Aplikasi Gripper Elektromagnet(http://eprints.undip.ac.id)

29

Sedangkan keuntungan magnet permanen adalah tidak

dibutuhkannya arus tambahan yang berarti akan menghemat energi pada

sistem robot. Kelemahan sistem ini adalah kesulitan pada saat

pengontrolan. Saat gripper mendekat pada komponen atau objek material

lain yang berasal dari besi, kemungkinan tertariknya sangat besar.

Permanen magnet sering digunakan pada penanganan material yang

berada pada lingkungan berbahaya seperti ledakan. Lingkungan yang

mempunyai daya ledak tinggi akan membahayakan arus listrik yang

mengalir pada elektromagnet. Gripper elektromagnet memiliki beberapa

keuntungan, diantaranya adalah sebagai berikut :

1) Ukuran komponen yang bisa bervariasi, dari kecil hingga komponen

yang besar.

2) Mempunyai kemampuan untuk menangani logam yang berlubang.

Pada gripper vakum tidak bisa menangani hal tersebut.

3) Dapat menangani beberapa komponen, tergantung dari jumlah

gripper yang dipasangkan pada wrist.

Gambar 21. Sistem Kerja Gripper Menggunakan Magnet(http://eprints.undip.ac.id)

30

D. Catu Daya (Power supply)

Catu daya merupakan bagian terpenting dalam sistem kelitrikan yang

berfungsi menyediakan tegangan dan arus listrik unutk suatu rangkaian. Pada

proyek akhir ini catu daya diperoleh dari jala-jala listrik 220 VAC, 50 Hz.

1. Penurun Tegangan

Komponen utama yang biasa digunakan untuk menurunkan tegangan

adalah transformator. Transformator terdiri dari dua buah lilitan yaitu lilitan

primer (N1) dan lilitan sekunder (N2) yang dililitkan pada suatu inti yang

terisolasi atau terpisah antara satu dengan yang lain. Besar tegangan pada

lilitan primer dan lilitan sekunder ditentukan oleh jumlah lilitan yang terdapat

pada bagian primer dan sekundernya.

Gambar 22. Simbol Transformator(Malvino, 1999:48)

2. Penyearah

Penyearah digunakan untuk menyearahkan gelombang bolak-balik AC

menjadi DC yang berasal dari jaringan jala-jala listrik. Pada alat ini

digunakan penyearah gelombang penuh dengan menggunakan dua buah

dioda. Dapat dilihat pada gambar 23.

31

Gambar 23. Penyearah Gelombang Penuh Dengan Dua Buah Dioda(Djatmiko,2010:17)

Bentuk gelombang keluaran penyearah gelombang penuh dapat

dilihat pada gambar 24.

Gambar 24. Bentuk Gelombang Keluaran Penyerah Gelombang Penuh(Tjadmiko,2010:18)

3. Penyaring (filter)

Tegangan keluaran setiap penyearahan masih memiliki riak- riak

tegangan, maka dari itu digunakan komponen kapasitor sebagai penyaring

agar dapat memperhalus tegangan keluaran dari penyearahan.

32

Gambar 25. Gelombang Tegangan Keluaran Dengan Penyaring Kapasitor(Malvino, 1999:102)

4. Penstabil Tegangan

Penstabil atau regulator adalah komponen elektronika yang berfungsi

untuk menjaga teganagan keluaran agar stabil pada setiap perubahan beban.

Contoh penstabil tegangan IC 7805, 7905, 7812,7912 dan lainnya. IC tersebut

mempunyai tiga terminal yaitu masukan, ground, keluaran. Tegangan

keluaran dari rangkaian terpadu ini bisa dilihat dari dua digit terakhir dari

nomor serinya, sedangkan dua digit depan menunjukkan polaritas tegangan

yang dihasilkan. Misalnya tipe 7805 menunjukkan polaritas positif (+5 V)

sedangkan tipe 7905 menunjukkan polaritas negatif (-5 V). Simbol IC

penstabil tegangan dapat dilihat pada gambar 26.

Gambar 26. Simbol IC Penstabil Tegangan(Data Sheet IC LM 78XX)

5. Penguat Arus

Pada lengan robot ini 6 buah servo yang dipasang secara paralel. Arus

pada rangkaian paralel akan menjadi terbagi sehingga membutuhkan

penguatan arus. Sehingga dapat disimpulkan akan membutuhkan sekurang-

33

kurangnya 5 A pada rangkaian ini, namun dikarenakan pemakaian IC

penstabil tegangan menyebabkan arus yang keluar tidak lebih dari 1 A

(berdasarkan data sheet). Maka diperlukan penguatan arus. Pada proyek akhir

ini penguatan arus menggunakan transistor 2N3055.

Pada Transistor, besar arus yang mengalir antara kolektor dan emitor

tergantung pada besar arus yang mengalir pada basis. Arus kolektor emitor

mempunyai nilai yang jauh lebih besar dari pada arus basis dan berbanding

lurus. Besar nilai arus tersebut tergantung pada nilai penguatan (HFE) dari

masing-masing transistor yang dapat dilihat pada lembar datasheet transistor.

IC = IB x HFE

Keterangan :

IC = Arus kolektor

IB = Arus Basis

HFE = Penguatan Transistor