159

TAJUK 7 ROBOTIK

SINOPSIS

Modul ini memperkenalkan robotik meliputi kendalian asas robot dan penderia,

litar asas kawalan robotik dan fungsi litar kawalan robotik

HASIL PEMBELAJARAN

Di akhir unit ini anda akan dapat:

Menerangkan kendalian asas robot dan penderia

Mengenalpasti litar asas kawalan robotik

Menerangkan fungsi litar kawalan robotik

KERANGKA TAJUK-TAJUK

Kendalian Asas Robot dan Penderia

Litar Asas Kawalan Robotik

Fungsi Litar Kawalan Robotik

ROBOTIK

160

Pengenalan

Pada tahun 1962, syarikat Unimation daripada Amerika Syarikat telah memperkenalkan

robot kepada syarikat pengeluar kereta General Motors. Robot ialah sejenis mesin yang

direka cipta untuk membantu manusia meningkatkan kualiti produk dan memenuhi

keperluan harian. Mesin ini melakukan tugas atau kerja mengikut arahan yang

diaturcarakan. Dalam bab ini hanya difokuskan kepada robot yang digunakan dalam

industri. Gambar foto 6.1 menunjukkan contoh penggunaan robot di kilang pemasangan

kereta nasional, PROTON.

6.1.1 Takrif

Robotik bermaksud pengetahuan tentang robot, manakala robot pula ditakrifkan secara

umum sebagai peralatan mekatronik yang boleh berkendali secara automatik.

6.1.2 Kepentingan dan Keperluan Robotik

Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi kepentingan dan keperluan robotik dalam

industri seperti:

(i) dapat melakukan tugas untuk menghasilkan pengeluaran yang berkualiti dengan

kuantiti yang besar.

(ii) dapat bekerja dalam suasana bahaya tanpa perlu mempertimbangkan keselamatan

dan keselesaan seperti penghawa dingin, lampu, pakaian keselamatan dan

penyedut udara panas.

(iii) dapat bekerja secara berterusan tanpa letih, cuti, mengambil alih tugas dan tidak

perlukan insuran perubatan, sebaliknya manusia perlu kepada semua perkara ini.

(iv) dapat mel-aksanakan tugas berulang-kali dengan memberi kejituan yang tinggi

ketika dalam kawalan.

161

(v) dapat melaksanakan tugas dengan lebih cepat dan tepat

Selain kegunaan dalam industri, robot juga digunakan untuk melakukan pelbagai tugas

dalam kehidupan harian kita, contohnya:

(i) operasi pengawasan seperti menggunakan kamera untuk mengesan pesalah jalan

raya.

(ii) operasi perubatan seperti melakukan pembedahan pemindahan tulang dan sendi

manusia.

(iii) operasi membantu orang yang tidak upaya seperti mengambil makanan dan

sebagainya.

(iv) operasi di kawasan berbahaya seperti bekerja di kawasan radioaktif untuk

membersihkan dan menyelenggarakan sistem.

(v) operasi pembersihan bawah laut seperti membersih tumpahan minyak.

162

6.1.3 Aras Teknologi Robot

Aras teknologi robot terbahagi kepada aras teknologi rendah, sederhana dan tinggi.

(a) Aras Teknologi Rendah

Robot aras teknologi rendah melakukan jujukan tugas yang lama untuk satu masa tertentu.

Tugas untuk robot aras .teknologi rendah tidak boleh ditukar ketika sedang berkendati

kerana ia mempunyai kawalan pergerakan yang tetap. Walau bagaimanapun, ia boleh

melakukan tugas yang lain apabila diubah jujukannya. Setiap tugas yang dilakukan

hendaklah sesuai dengan ciri yang ada pada aras teknologi ini seperti yang dinyatakan

dalam Jadual 6.1. Robot ini boleh melakukan tugas yang mudah kerana mempunyai

sehingga empat sendi dan dikawal oleh pengawal elektronik. Walau bagaimanapun, ia

mempunyai ketepatan sistem yang lebih tinggi berbanding robot aras teknologi sederhana

dan tinggi. Masalah kawalan pergerakan yang tetap untuk robot aras teknologi rendah dapat

diatasi dengan menggunakan robot

(b) Aras teknologi sederhana.

Robot aras teknologi sederhana boleh membuat lebih pergerakan berbanding dengan robot

aras teknologi rendah. Pengendali robot membentuk laluan pergerakan secara insani

dengan memandu robot setelah bekalan kuasa robot diputuskan. Pergerakan yang dibentuk

akan dirakam oleh pengawal dan kemudian dimainkan semula apabila bekalan kuasa

dibekalkan. Pergerakan robot adalah sama sebagaimana laluan yang dibentuk oleh

pengendali. Walau bagaimanapun tugas yang dijalankan terbatas kepada ciri yang ada pada

robot aras teknologi sederhana seperti yang dinyatakan dalam Jadual 6.1. Robot ini boleh

melakukan tugas yang kompleks kerana mempunyai sehingga enam sendi dan dikawal oleh

mikropemproses 8 bit atau 16 bit. Sekiranya saiz robot terlalu besar dan sukar untuk

dikendalikan secara insani, maka robot aras teknologi tinggi perlu digunakan.

(c) Aras Teknologi Tinggi

Robot aras teknologi tinggi mampu melakukan tugas walaupun persekitarannya berubah

seperti wujudnya objek yang menghalang pergerakannya. Robot memahami

persekitarannya melalui penggunaan penderia. Tugas yang dilaksanakan hendaklah sesuai

dengan ciri robot aras teknologi tinggi seperti yang dinyatakan dalam Jadual 6.1. Tugas

yang dilakukan oleh robot ini adalah lebih kompleks berbanding tugas robot aras teknologi

sederhana kerana mempunyai lebih enam sendi dan dikawal oleh mikropemproses 16 bit ke

atas.

163

KOMPONEN ASAS ROBOT

Robot dieka bentuk daripada kombinasi beberapa komponen. Komponen ini terdiri daripada

manipulator, pengawal, sumber penggerak dan alat hujung lengan. Empat komponen ini

mempunyai peranan masing-masing untuk menjayakan tugas yang diarahkan kepada robot.

Gambar foto 6.3 menunjukkan kedudukan komponen tersebut.

164

6.2.1 I Manipulator

Manipulator ialah mesin yang bergerak melakukan tugas atau kerja. Mesin ini terdiri

daripada tatarajah manipulator, pergelangan tangan manipulator dan bingkai tapak

manipulator. Tugas yang dilakukan adalah bergantung kepada kegunaan robot. Jika robot

digunakan untuk mengimpal, manipulator akan dipasang dengan set kimpalan di

pergelangan tangannya. Rajah 6.1 menunjukkan persamaan manipulator dengan lengan

manusia. Kebanyakan manipulator mempunyai enam sendi iaitu tiga sendi di tatarajah dan

selebihnya di pergelangan tangan manipulator. Manipulator ini dikenali sebagai manipulator

enam DOF. Satu DOF mewakili satu sendi yang akan bergerak mengikut atur cara supaya

alat hujung lengan robot berada pada tempat yang dikehendaki.

(a) Tatarajah Manipulator

Tatarajah manipulator terdiri daripada lengan dan sendi yang direka cipta bergantung

kepada keperluan penggunaan dalam industri. Tatarajah ini terdiri daripada tatarajah

kartesan, silinder, kutub dan persendian seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 6.2. Tugas

yang diarahkan kepada robot adalah bergantung kepada tatarajah manipulator.

165

Tatarajah Kartesan

Tatarajah kartesan mempunyai jenis sendi PPP. Pergerakan ketiga-tiga sendi ini adalah

prisma. Sendi pertama bergerak ke atas dan ke bawah manakala sendi kedua pula bergerak

ke kiri dan ke kanan yang sama dengan sendi ketiga. Kombinasi tiga pergerakan ini

membentuk kawasan kerja (workspace) tatarajah kartesan yang kelihatan seperti kuboid.

Hanya dalam kawasan ini sahaja manipulator ini boleh menentukan kedudukan bahan kerja.

Tatarajah ini sesuai untuk melakukan operasi ambil dan letak.

166

Tatarajah Silinder

Tatarajah silinder mempunyai jenis sendi RPP. Pergerakan sendi pertama adalah revolut

yang bersudut 360°. Sendi kedua bergerak ke atas dan ke bawah manakala sendi ketiga

bergerak ke kiri dan ke kanan. Kawasan kerja manipulator ini kelihatan seperti silinder.

Hanya dalam kawasan ini sahaja ia boleh menentukan kedudukan bahan kerja. Tatarajah ini

sesuai untuk melakukan operasi angkut dan susun.

Kutub

Tatarajah kutub mempunyai jenis sendi RRP. Pergerakan sendi pertama dan kedua adalah

revolut. Sudut sendi pertama sehingga 350° dan sudut sendi kedua sehingga 180°. Sendi

ketiga bergerak secara prisma iaitu ke kin dan ke kanan. Kawasan kerja manipulator ini

berbentuk separuh sfera. Hanya dalam kawasan ini sahaja ia boleh menentukan kedudukan

bahan kerja. Tatarajah ini sesuai untuk melakukan operasi angkut dan susun.

167

Persendian

Tatarajah persendian mempunyai jenis sendi RRR. Pergerakan ketiga-tiga sendi ini adalah

revolut. Sudut sendi pertama sehingga 360° manakala sudut sendi kedua pula sehingga

180°. Sudut sendi ketiga mempunyai pergerakan sehingga 300°. Kawasan kerja manipulator

ini berbentuk sfera. Hanya dalam kawasan ini sahaja ia boleh menentukan kedudukan

bahan kerja. Penggunaan tatarajah ini adalah sesuai untuk kerja mengimpal, mengecat dan

memasang kereta.

(b) Pergelangan Tangan Manipulator

Pergelangan tangan manipulator berfungsi seperti pergelangan tangan manusia. Bahagian

ini terletak di hujung tatarajah manipulator (rujuk Rajah 6.1) yang mempunyai tiga sendi.

Sendi ini bergerak secara putaran yang terdiri daripada pergelangan, rewang dan olek.

Rajah 6.2 menunjukkan binaan pergelangan tangan manipulator.

168

(c) Bingkai Tapak Manipulator

Bingkai tapak manipulator boleh diletakkan sama ada di lantai, dinding atau siting. Terdapat

juga tapak manipulator yang boleh bergerak iaitu tapaknya berada di atas rel. Tujuan bingkai

tapak diletakkan sedemikian adalah untuk membuat capaian yang mudah terhadap bahan

kerja. Gambar foto 6.4 merupakan contoh manipulator bertapak di siting dan Rajah 6.3 pula

menunjukkan manipulator di atas rel.

Contoh operasi manipulator di rel ialah angkut dan susun.

169

Pengawal

Pengawal ialah satu sistem litar elektronik berdigit yang menyimpan maklumat atur cara

untuk menggerakkan robot. Aturcara tersebut mengandungi status setiap sendi yang

dimasukkan ke pengawal melalui penggunaan pendan mengajar. Pergerakan robot dan

keadaan persekitarannya adalah dalam pengetahuan pengawal, maka operasi tugas robot

akan dilakukan dengan sempurna seperti yang diaturcarakan.

Gambar foto 6.5 menunjukkan pendan mengajar pada pengawal. Pengawal menggunakan

bekalan AU manakala pendan mengajar pula menggunakan bekalan AT. Terdapat beberapa

jenis pengawal robot seperti pengawal paksi servo dan bukan servo, mikropemproses dan

pengawal logic boleh atur cara (PLC). Pengawal berhubung dengan peralatan atau peranti

melalui penggunaan antara muka.

170

(a) Pengawal Paksi Servo dan Bukan Servo

Servo ialah litar kawalan motor yang digunakan dalam robot. Litar ini mengawal kedudukan

pergerakan dan kelajuan motor dengan membandingkan status semasa. Jenis motor

tersebut ialah motor AT. Fungsi pengawal paksi servo ialah mengawal pergerakan robot

melalui maklum balas daripada penderia dengan menggunakan motor servo. Kawalan ini

menghasilkan pergerakan laluan yang berterusan manakala fungsi pengawal paksi bukan

servo pula ialah mengawal pergerakan robot dengan menggunakan suis had untuk

pergerakan mula dan henti. Semasa robot bergerak, tidak ada maklum balas daripada

motor. Pergerakan yang boleh dilakukan oleh pengawal bukan servo ialah pergerakan titik

ke titik sahaja.

(b) Mikropemproses

Mikropemproses ialah satu peranti yang melaksanakan atur cara untuk menggerakkan

robot. Saiz mikropemproses yang digunakan adalah 8 bit, 16 bit atau 32 bit. Keupayaan

mikropemproses ini membenarkan pengawal mengarahkan robot untuk melakukan pelbagai

tugas.

Terdapat tiga kelas pengawal robot iaitu pengawal aras teknologi rendah, pengawal aras

teknologi sederhana dan pengawal aras teknologi tinggi. Pengawal aras teknologi rendah

adalah pengawal elektronik atau pengawal logik angin. Pengawal jenis ini digunakan dalam

robot aras teknologi rendah.

Pengawal aras teknologi sederhana pula mempunyai keupayaan mikropemproses 8 bit atau

16 bit. Pengawal ini digunakan dalam robot aras teknologi sederhana. Tugas yang sukar

dilakukan dapat diatasi dengan menggunakan pengawal aras teknologi tinggi yang

mempunyai keupayaan mikropemproses 16 bit ke atas seperti yang digunakan dalam robot

aras teknologi tinggi. Rajah 6.4 menunjukkan komponen pengawal aras teknologi tinggi.

171

(c) Pengawal Logik Boleh Atur Cara (PLC)

Pengawal logik boleh atur cara adalah contoh pengawal aras teknologi tinggi. Robot

kegunaan umum dan komersial boleh menggunakan pengawal ini. PLC juga berkeupayaan

untuk mengendalikan robot dalam satu jujukan proses produk dengan bantuan penggerak

dan suis. Dalam proses ini PLC merupakan pengawal utama setiap penggerak seperti fungsi

otak pada manusia. Rajah 6.5 menunjukkan contoh jujukan proses produk papan litar

bercetak. Proses ini melibatkan mesin penebuk lubang (C) untuk kaki komponen elektronik

dan peralatan pemasangan (D) untuk meletakkan komponen tersebut di atas papan litar

bercetak.

(d) Antara Muka

Pengawal robot mempunyai beberapa pangkalan antara muka untuk berhubung dengan

komputer, ingatan luaran dan penderia. Pangkalan antara muka yang digunakan ialah

antara muka sesiri jenis RS-232 atau RS-422. Antara muka ini membenarkan data masuk

dan keluar pada talian yang sama.

6.2.3 Sumber Penggerak

Sumber penggerak ialah kuasa yang digunakan untuk menggerakkan robot. Tiga jenis

sumber penggerak utama iaitu kuasa elektrik, kuasa hidraulik dan kuasa pneumatik.

(a) Kuasa Elektrik

Kuasa elektrik diperoleh daripada bekalan utama voltan AU sama ada fasa tunggal atau tiga fasa. Kebanyakan penggerak robot ialah motor elektrik yang terdiri daripada motor AU,

172

motor AT dan motor pelangkah. Voltan AU digunakan untuk menggerakkan robot bersaiz besar manakala voltan AT digunakan untuk robot bersaiz kecil.

Umumnya, motor elektrik tidak mempunyai kuasa angkat beban yang tinggi sepertimana,

penggerak yang menggunakan kuasa hidraulik. Walau bagaimanapun, kelajuan motor

elektrik mudah dikawal dan ia tidak memerlukan kawasan lantai yang besar untuk

menempatkannya. Motor elektrik memberi kejituan yang tinggi terhadap tugas yang

dilaksanakan dalam operasi pemasangan. Gambar foto 6.6 menunjukkan contoh robot yang

menggunakan motor elektrik.

(b) Kuasa Hidraulik

Kuasa hidraulik dihasilkan oleh bendalir bertekanan tinggi untuk menggerakkan motor atau

silinder hidraulik pada robot.

Sumber kuasa hidraulik terdiri daripada tangki simpanan bendalir, plat sesekat, penapis dan

pam. Tekanan bendalir yang digunakan oleh robot adalah di antara 150 hingga 180 bar.

Rajah 6.6 menunjukkan binaan sumber kuasa hidraulik.

173

Bendalir daripada tangki simpanan akan dipam ke motor hidraulik. Bendalir ini bertekanan

tinggi dan akan menggerakkan motor tersebut. Kemudian, bendalir ini kembali ke tangki

dalam keadaan panas dan mengandungi kotoran. Oleh itu ia perlu dibersihkan dan

disejukkan dengan menggunakan plat sesekat. Bendalir yang bersih akan dipam untuk

menghasilkan bendalir bertekanan tinggi dan dibekalkan kepada motor hidraulik semula.

Robot yang bersaiz besar seperti Unimate 2000 menggunakan motor hidraulik. Robot ini

bergerak dengan kelajuan yang tinggi dan mempunyai kuasa angkat beban yang tinggi.

Walau bagaimanapun robot hidraulik memerlukan kawasan lantai yang besar dan sentiasa

terdedah kepada kebocoran bendalir. Rajah 6.7 menunjukkan robot yang menggunakan

motor hidraulik.

(c) Kuasa Pneumatik

Kuasa pneumatik dihasilkan oleh udara bertekanan tinggi untuk menggerakkan

motor atau silinder pneumatic pada robot. Sumber kuasa pneumatik terdiri daripada

pemampat udara, tangki simpanan udara bertekanan tinggi dan motor elektrik. Pemampat

udara berfungsi untuk meningkatkan tekanan udara dalam tangki simpanan dan

menggunakan motor hidraulik motor elektrik digunakan untuk menjalankan pemampat

tersebut. Tekanan u d a r a yang la z i m digunakan ialah 6 bar.

174

Binaan sumber kuasa pneumatic bertekanan pneumatik ditunjukkan dalam Rajah 6.8.

Robot kecil yang mempunyai dua hingga empat DOF menggunakan motor dan silinder

pneumatik terhad kepada operasi ambil dan letak sahaja. Silinder pneumatik sering

digunakan pada penggenggam robot untuk operasi buka dan tutup. Rajah 6.9 menunjukkan

robot menggunakan motor dan silinder pneumatik. Terdapat juga robot yang menggunakan

duajenis sumber penggerak. Gambar foto 6.7 menunjukkan contoh silinder hidraulik atau

pneumatik satu rod.

Terdapat dua tamatan dan satu sebelah kanan menerima tekanan bendalir, rod bergerak ke

kiri manakala tamatan sebelah kiri mengeluarkan sebahagian bendalir atau udara tadi ke

tangki simpanan. Proses sebaliknya berlaku untuk menggerakkan rod ke kedudukan asal.

175

Motor hidraulik atau pneumatik terdiri daripada, beberapa ram dalam kebuk, satu tamatan

masukai satu tamatan keluaran tekanan bendalir atau ud seperti yang ditunjukkan dalam

Gambar foto 6.8 Apabila tekanan bendalir atau udara dikenakan pada tamatan masukan,

ram tertolak untuk menghasilkan pusingan aci. Tekanan bendalir atau udara kemudiannya

dilepaskan melalui tamatan keluaran.

Ketiga-tiga sumber penggerak yang digunakan dalam robot mempunyai kebaikan dan

keburukan seperti yang diringkaskan dalam Jadual 6.3.

176

Alat Hujung Lengan

Alat hujung lengan terletak di pergelangan tangan robot. Alat ini berfungsi seperti jari tangan

manusia iaitu untuk menggenggam bahan kerja. Adakalanya ia dipasang dengan peralatan

industri seperti set penyembur cat. Terdapat tiga jenis penggenggam yang boleh

dikendalikan oleh alat hujung lengan iaitu penggenggam mekanik, penggenggam vakum

dan penggenggam magnet.

Pada robot, alat ini berada di DOF terakhir dan mempunyai pelbagai kegunaan mengikut

reka bentuknya. Gambar foto 6.9 menunjukkan alat hujung lengan pada robot.

177

(a) Penggengam Mekanik

Penggenggam mekanik ialah alat hujung lengan yang menggenggam bahan kerja

menggunakan daya mekanik. Bentuk penggenggam terdiri daripada penggenggam dalam

dan penggenggam luar seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6.10 dan Rajah 6.11. Daya

tekanan daripada penggenggam hendaklah sesuai dengan beban yang digenggam supaya

beban berada tetap pada kedudukannya sepanjang pergerakan robot.

Buka dan tutup penggenggam mekanik dipandu oleh sistem pneumatik dan system

pergerakan gear.

(b) Penggenggam Vakum

Penggenggam vakum ialah sejenis alat hujung lengan yang dapat menggenggam bahan

kerja dalam keadaan bahan tersebut terlekat pada kit vakum. Penggenggam ini adalah

sesuai untuk bahan kerja yang mempunyai permukaan yang lebar seperti cermin.

Komponen utama penggenggam vakum ialah kit vakum dan salur vakum. Kit vakum terdiri

daripada getah boleh lentur dan getah kuat, manakala salur vakum pula terdiri daripada

salur getah yang menghubungkan kit vakum dengan kuasa vakum dari pam. Contoh kit

vakum adalah seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6.12.

178

Penggenggam vakum berkendali apabila kuasa vakum wujud antara kit vakum dengan

bahan kerja. Bahan kerja boleh diangkat jika tekanan udara dalam kit vakum lebih rendah

daripada tekanan udara luar. Bilangan dan saiz diameter kit vakum mempengaruhi daya

angkat bahan kerja. Semakin banyak bilangan kit vakum, semakin tinggi keupayaan angkat

bahan kerja dan begitu juga saiz, iaitu lebih besar diameter kit vakum, lebih tinggi

keupayaan angkat bebannya.

Penggunaan penggenggam vakum mengambil kira pusat graviti beban, bentuk permukaan

dan berat beban supaya boleh diangkat dengan mudah. Rajah 6.13 menunjukkan

penggenggam vakum yang menggunakan dua kit vakum, manakala Rajah 6.14 pula adalah

penggenggam vakum menggunakan satu kit vakum.

(c) Penggenggam Magnet

Penggenggam magnet ialah sejenis alat hujung lengan yang dapat menggenggam bahan

logam menggunakan bahan magnet. Bahan magnet ini adalah magnet buatan iaitu bahan

keluli dimagnetkan melalui proses elektromagnet. Apabila medan magnet menghampiri

bahan logam (bahan kerja) wujud medan magnet lain yang berlawanan kekutubannya.

Fenomena ini menyebabkan logam itu tertarik ke alat hujung lengan . Bahan kerja sentiasa

ditarik oleh alat hujung lengan dan hanya dilepaskan setelah tiada lagi kesan

elektromagnet padanya apabila bekalan AT diputuskan. Rajah 6.15 menunjukkan

penggenggam magnet pada robot.

179

MEKANISME ROBOTIK

Mekanisme robotik dilengkapi dengan penderia, motor pelangkah, gear, tali sawat dan rantai

untuk membolehkannya melaksanakan tugas yang lebih kompleks.

6.3.1 1 Penderia

Penderia ialah peranti yang digunakan untuk mengesan kedudukan sendi dan bahan kerja,

kelajuan putaran, daya dan tekanan, daya kilas, cahaya dan kehadiran bahan kerja. Peranti

ini akan menghasilkan isyarat elektrik pada keluarannya. Dalam teknologi robotik, penderia

yang digunakan memberi tindak balas dalam bentuk berdigit kerana biasanya robot dikawal

oleh litar berdigit atau mikropengawal.

180

Terdapat pelbagai jenis penderia yang digunakan oleh robot seperti penderia penglihatan,

bau, sentuh, pendengaran dan pertuturan. Penderia ini mempunyai fungsi yang sama

dengan pancaindera manusia seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6.16. Penderia boleh

dibahagikan kepada dua mod kendalian iaitu penderia sentuh dan penderia tak sentuh.

(a) Penderia Sentuh

Penderia sentuh ialah kategori penderia yang akan berfungsi apabila bersentuh dengan

objek yang dikesan. Contoh penderia yang biasa digunakan ialah penderia suhu dan

penderia daya.

Mikropengawal bertindak sama Lazimnya, penderia suhu digunakan untuk mengukur suhu

sesuatu bahan kerja. Penderia suhu akan memberi maklumat mengenai suhu pada bahan

kerja dan robot akan bertindak mengikut arahan. Contoh penderia suhu ialah pengesan

suhu berintangan (RTD) dan pengesan suhu litar bersepadu (ICTD) yang diletakkan pada

alat hujung lengan robot. RTD menggunakan bahan yang akan berubah nilai rintangannya

dengan perubahan suhu kendalian. Perubahan rintangan akan mengubah nila voltan

keluaran secara berkadar terus dengan suhu.

Penderia daya ialah peranti yang mengesan dan mengukur daya. Peranti ini dikenali

sebagai tolok terikan yang menghasilkan keluaran rintangan berubah. Perubahan rintangan

adalah berkadar terus dengan daya. Kegunaan penderia daya ini adalah untuk mengukur

daya penggenggam mekanik robot apabila sedang menggenggam telur seperti ditunjukkan

dalam Rajah 6.17. Pengawal robot menghantar isyarat kepada penggenggam supaya

menggenggam telur dengan sempurna.

181

(b) Penderia Tak Sentuh

Penderia tak sentuh ialah kategori penderia yang akan berfungsi apabila objek yang hendak

dikesan berada dalam kawasan pengesan. Tindakan diperoleh melalui gangguan medan

magnet atau perubahan cahaya. Penderia jenis ini dinamai penderia hampir.

Contoh penggunaannya adalah untuk mengesan kehadiran beban di penggenggam robot

seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6.18. Apabila objek telah berada di penggenggam,

maka pengawal robot menghantar isyarat untuk menggenggam objek tersebut. Penderia

hamper yang kerap digunakan ialah penderia hampir optic dan penderia halangan cahaya

searah atau balikan.

182

6.3.2 Motor Pelangkah

Motor pelangkah ialah motor elektrik yang menggunakan bekalan kuasa elektrik dan

berputar mengikut darjah putaran per langkah. Gambar foto 6.10 menunjukkan contoh motor

pelangkah. Motor ini terdiri daripada pemegun dan pemutar bermagnet kekal. Darjah

putaran per langkah merupakan faktor penting dalam memilih motor pelangkah. Satu

langkah putaran sudut tertentu yang dikawal oleh isyarat berdigit.

Rajah 6.19 menunjukkan binaan asas motor pelangkah. Setiap belitan dalam motor

pelangkah perlu dibekalkan kuasa secara bergilir (talian A, B, C dan D) untuk mendapatkan

putaran lawan jam.

Contoh penggunaan motor ini adalah di dalam mesin CNC, pemplot X-Y, mesin taip elektrik

dan pencetak. Terdapat pelbagai jenis motor pelangkah antaranya termasuklah motor

pelangkah dua kutub magnet kekal dan motor pelangkah dua kutub bifilar.

(a) Motor Pelangkah Dua Kutub Magnet Kekal

Motor pelangkah dua kutub magnet kekal ialah motor pelangkah yang mempunyai dua kutub

magnet kekal di pemutar. Binaan motor ini adalah seperti yang ditunjukkan dalam Rajah

6.19. Motor ini menggerakkan robot dengan memberikan daya kilas yang tinggi pada

kelajuan yang rendah. Pemutar terdiri daripada bahan yang mudah diaruh oleh medan

magnet. Pemegun pula terdiri daripada `a’, `b’, `c’ dan V. Apabila talian A dibekalkan kuasa,

pemegun `b’ menjadi kutub utara dan menyebabkan kedudukan pemutar adalah seperti

dalam Rajah 6.19. Pemutar akan bergerak pada arah lawan jam sebanyak 90° jika talian ‘B ‘

kuasa yang boleh menyebabkan pemegun `a’ menjadi kutub utara. Pemutar akan terus

bergerak pada arah lawan jam jika talian C dan kemudian talian D dibekalkan kuasa.

183

(b) Motor Pelangkah Dua Kutub Bifilar

Motor pelangkah dua kutub bifilar ialah motor pelangkah yang mempunyai dua kutub

magnet kekal di pemutar manakala belitan di pemegun disusun secara bifilar. Bifilar ialah

cara belitan yang menggunakan dua set dawai belitan yang mengalirkan arus pada arah

yang berlawanan. Cara ini adalah untuk memudahkan pertukaran arah pengaliran arus

yang bertujuan untuk menukarkan arah pergerakan motor. Rajah 6.20 menunjukkan binaan

motor pelangkah dua kutub bifilar. Kebanyakan motor jenis ini digunakan pada robot

bertatarajah kartesan kerana ia memberi pergerakan yang perlahan tetapi tepat.

184

6.3.3 Gear

Gear merupakan satu bulatan yang bergigi di sekelilingnya dan sentiasa bekerja

berpasangan. Gigi gear sentiasa berselisih dengan gigi gear pasangannya. Setiap gear

mempunyai aci pada bahagian tengahnya. Gear yang biasa terdapat dalam pasaran

diperbuat daripada pelbagai bahan seperti besi, plastik, nilon dan tembaga. Rajah 6.21

menunjukkan contoh sistem gear.

Umumnya, gear digunakan untuk memindahkan kuasa dan putaran antara aci. Robot

menggunakan gear untuk menukarkan arah pergerakannya sama ada ke kiri atau ke kanan

dan ke atas atau ke bawah. Gear juga digunakan untuk meningkatkan atau mengurangkan

kelajuan putaran. Keadaan ini membolehkan semua bahagian mesin bekerja dengan

kelajuan yang berbeza-beza. Dalam gabungan gear terdapat satu gear kecil yang disebut

pinan yang mempunyai jumlah gigi yang kurang berbanding dengan gear yang lebih besar.

Perkadaran jumlah gigi antara kedua-dua gear ini menentukan kadar kelajuan antara gear.

Sebagai contoh, jika pinan mempunyai 20 gigi untuk memutar gear besar yang mempunyai

100 gigi, perkadaran gear adalah 1:5. Hasilnya gear besar berputar pada kadar 1/5 kelajuan

pinan tetapi daya kilasnya bertambah 5 kali ganda. Proses ini disebut gear penurun.

Sebaliknya, jika gear besar memutar pinan bermakna sistem gear ini disebut gear pekali

tetapi daya kilasnya berkurangan.

(a) Rangkaian Gear

Rangkaian gear robot terdiri daripada beberapa gear yang disambung bersama untuk

membolehkan pemindahan kuasa dan menukarkan arah putaran. Terdapat dua jenis

rangkaian gear iaitu rangkaian biasa dan rangkaian planet.

185

1. Rangkaian Biasa

Rangkaian biasa terdiri daripada beberapa gear yang disambung secara sesiri seperti yang

ditunjukkan dalam Rajah 6.22. Rangkaiannya dikelaskan sebagai rangkaian gear mudah

dan majmuk. Rangkaian gear mudah mempunyai satu aci pada setiap gear, manakala

rangkaian gear majmuk mempunyai beberapa gear yan disambung kepada satu aci.

Bahagian gear yang digunakan untuk membina rangkaian ini dikenali sebagai gear pemacu,

gear pemelahu dan gear terpicu. Kuasa dipindahkan melalui sentuhan antara gigi gear.

Gear pemacu disambungkan kepada motor pelangkah sebagai alat penggerak rangkaian ini.

1. Rangkaian Planet

Rangkaian planet terdiri daripada gear pegun dan gear berputar. Gear pegun dikenali

sebagai gear matahari dan gear berputar dikenali sebagai gear planet. Rajah 6.23

menunjukkan rangkaian gear planet. Putaran gear planet adalah mengelilingi gear matahari

dan kuasa dipindahkan dari gear planet ke gear lain melalui putaran in.

186

b. Jenis Gear

Terdapat beberapa jenis gear yang digunakan pada robot seperti gear taji, gear heliks, gear

serang dan gear ulir.

1. Gear taji

Gear taji ini mempunyai gigi yang lurus. Aci setiap gear adalah selari antara satu sam lain

seperti yang ditunju kan dalam rajah 6.24

2. Gear heliks

Gear ini mempunyai satu barisan alur gigi yang bersudut (0) dengan aci. Gearjenis ini lebih

senyap pada kelajuan yang tinggi kerana hentakan ketika berlaku sentuhan antara gigi gear

adalah perlahan tetapi ia mudah tergelincir ke sisi. Oleh itu, gear heliks herringbone

digunakan untuk mengatasi masalah tersebut. Rajah 6.25 menunjukkan gear heliks

herringbone.

187

3. Gear serong

Gear ini digunakan untuk penghantaran kuasa dan putaran antara aci yang menyilang. Gear

dan pinan bertemu pada sudut 90′. Rajah 6.26 menunjukkan gear serong.

4. Gear ulir

Gear ini dipacu oleh pemacu ulir yang menyerupai skru mengelilingi aci. Gear ulir dan

pemacunya bercantum untuk memindahkan kuasa mekanik antara aci yang tidak selari dan

tidak bersilang. Rajah 6.27 menunjukkan gear ulir.

6.3.4 Tali Sawat

Tali sawat ialah bahan jalur yang berputar berterusan menggunakan dua takal atau lebih

untuk menggerakkan peralatan mesin. Takal dipasang pada aci dibantu oleh galas seperti

yang ditunjukkan dalam Gambar foto 6.11 .

188

Tali sawat mempunyai beberapa kelebihan, antaranya termasuk:

i. mudah dipasang dan digunakan. ii. tidak memerlukan pelincir. iii. mudah dan murah untuk disenggarakan. iv. mempunyai jarak aci yang fleksibel.

Kelajuan putaran mesin yang menggunakan tali sawat mudah diubah dengan mengubah

saiz diameter takal dan panjang tali sawat. Kelajuan putaran tali sawat adalah tidak seragam

dibandingkan dengan gear kerana tali sawat memindahkan kuasa dari satu takal ke takal

pasangannya dengan jarak yang jauh dan menyebabkan berlaku kehilangan kuasa.

Terdapat beberapa jeni tali sawat yang digunakan dalam industri iaitu tali sawat jenis V,

segerak dan rata.

(a) Tali Sawat Jenis V

Tali sawat jenis V adalah berbentuk seakan-akan huruf V. Tali sawat ini boleh menghasilkan

putaran yang baik dan lancar kerana ia boleh berada pada kedudukan padat dan ketat di

atas alur takalnya. Jenis ini sesuai digunakan untuk jarak antara dua takal yang dekat

dengan memberi kelajuan yang tinggi. Tegangan tali sawat adalah penting bagi melanjutkan

jangka hayatnya. Tali sawat ini mudah dipasang dan digantikan apabila perlu. Tali sawat

jenis V banyak digunakan dalam industri automotif, peralatan rumah, industri ringan dan

pertanian. Gambar foto 6.12 menunjukkan tali sawat jenis V.

189

(b) Tali Sawat Segerak

Tali sawat segerak digunakan untuk kendalian yang memerlukan ketepatan, penjajaran atau

halaju yang tetap. Jenis ini mempunyai gigi pada sebelah dalam dan juga menggunakan

takal yang bergigi sebagaimana pada Gambar foto 6.13. Gigi pada tali sawat dan takal

menghalang tali sawat daripada tergelincir ketika ia berkendali. Tali sawat segerak

memerlukan tegangan yang rendah untuk memutarkan takalnya berbanding dengan tali

sawat jenis V.

(c) Tali Sawat Rata

Tali sawat rata merupakan jenis tali sawat yang pertama digunakan dalam industri. Tali

sawat ini sesuai digunakan jika jarak di antara dua takal jauh. Tali sawat rata boleh

digunakan dalam keadaan acinya tidak selari. Walau bagaimanpun kecekapan tali sawat

rata adalah rendah berbanding dengan tali sawat jenis V dan segerak. Penggunaannya

mementingkan kelajuan dan ketegangan yang tinggi supaya is dapat berfungsi dengan baik.

Gambar foto 6.14 menunjukkan tali sawat rata.

190

Terdapat beberapa perkara yang perlu diberi perhatian untuk menyenggara tali sawat:

i. jangan mencungkil atur takal dengan pemutar skru atau peralatan yang

seumpamanya yang boleh menjejaskan alur takal ketika menggantikan tali sawat.

ii. ubah kedudukan takal untuk menambah ketegangan tali sawat. iii. pastikan kedudukan antara aci setari. iv. lindungi tali sawat daripada habuk untuk memelihara hayatnya.

6.3.5 Rantai

Rantai digunakan untuk memindahkan kuasa antara dua aci menggunakan gegancu.

Gegancu dipasang pada aci dengan menggunakan galas. Rantai lebih sesuai digunakan

pada kelajuan yang rendah. Memandangkan rantai dibuat daripada besi, is tidak terjejas

oleh kesan panas dan minyak. Rantai mudah dipasang, tahan lama, lebih murah daripada

sistem gear dan boleh digunakan untuk penghantaran kuasa yang lebih tinggi. Minyak

pelincir perlu digunakan untuk melancarkan pergerakan rantai. Rajah 6.28 menunjukkan

contoh rantai. Terdapat dua jenis rantai yang digunakan oleh mesin iaitu rantai guling dan

rantai manik.

(a) Rantai Guling

Rantai guling memberikan daya kilas, penghantaran kuasa dan keseragaman kelajuan

putaran yang tinggi. Rantai ini terdiri daripada gabungan beberapa rangkai. Setiap rangkai

mempunyai dua plat dalam, dua sesendal, dua penggelek, dua pin dan dua plat luar seperti

yang ditunjukkan dalam Rajah 6.29.

191

(b) Rantai Manik

Rantai manik adalah untuk kegunaan robot yang mempunyai daya kilas yang rendah. Rantai

ini terdiri daripada beberapa manik yang dirangkai bersama bagi membentuk rantai seperti

yang ditunjukkan dalam Rajah 6.30. Manik diperbuat sama ada daripada plastik atau besi.

Rantai manik digunakan bersama gegancu.