96

BAB 4

IMPLEMENTASI DAN EVALUASI

4.1. Spesifikasi Sistem

Sistem pneumatik dengan aplikasi pada mobile robot untuk menaiki dan

menuruni tangga yang dirancang mempunyai spesifikasi/karakteristik antara lain:

• Menggunakan algoritma teknik cara berjalan untuk mekanisme pergerakan

robot dalam menaiki dan menuruni tangga.

• Menggunakan sebuah PLC (Programmable Logic Controller) sebagai

kontroler.

• Tegangan catu daya yang digunakan untuk mengaktifkan PLC adalah sebesar

+24 VDC.

• Menggunakan tekanan udara mampat sebesar 4-6 bar yang dihasilkan oleh

kompresor sebagai energi penggerak.

• Menggunakan mika (acrylic) pada bagian permukaan robot untuk menopang

semua komponen-komponen pneumatik yang ada.

• Sistem secara keseluruhan terdiri dari 3 modul utama, yaitu modul pneumatik,

modul pemindah beban, dan modul motor DC.

97

• Modul pneumatik terdiri dari tiga buah silinder pneumatik kerja ganda, tiga

buah katup pneumatik 5/2 (single solenoid), dan satu buah PLC.

• Setiap silinder yang ada menggunakan sebuah katup pneumatik.

• Untuk mengatur kecepatan gerak piston dan rod silinder digunakan komponen

speed control.

• Sistem menggunakan dua jenis sensor, yaitu sensor magnetik dan sensor

kapasitif. Selain menggunakan sensor sebagai penginderaan sistem juga

menggunakan time delay sebagai pengganti penginderaan sensor yang kurang

karena keterbatasan jumlah sensor.

• Menggunakan dua buah tombol, yaitu tombol on/off PLC dan juga tombol

on/off motor.

• Robot hanya dapat berjalan satu arah saja, yaitu lurus ke depan dan tidak dapat

berbelok.

• Sistem pemindah beban terdiri dari satu buah silinder pneumatik kerja ganda

dan juga empat kotak yang berfungsi sebagai beban. Sistem tersebut berada

pada bagian atas robot.

• Berat kotor beban pada sistem pemindah beban adalah seberat 0,25 kg.

• Berat kotor robot adalah seberat 6,45 kg.

• Kecepatan rata-rata (berdasarkan percobaan) robot (tanpa menaiki tangga)

sebesar 4,43 cm/s dengan menempuh jarak sejauh 100 cm. Sedangkan untuk

98

kecepatan rata-rata pada saat menaiki dua anak tangga dengan menempuh jarak

sejauh 70 cm sebesar 1,24 cm/s. Pada saat menuruni dua anak tangga dengan

menempuh jarak sejauh 70 cm kecepatan rata-ratanya sebesar 1,53 cm/s.

Kecepatan rata-rata menaiki dua anak tangga dan menuruni dua anak tangga

adalah sebesar 1,4 cm/s.

• Konsumsi daya rata-rata PLC (berdasarkan percobaan) pada saat menaiki dua

anak tangga adalah sebesar 0,06 Volt. Sedangkan pada saat menuruni dua anak

tangga konsumsi daya rata-rata PLC sebesar 0,31 Volt. Pada saat menaiki dua

anak tangga dan menuruni dua anak tangga konsumsi daya rata-rata PLC

adalah sebesar 0,13 Volt.

• Konsumsi daya rata-rata motor DC (berdasarkan percobaan) pada saat menaiki

dua anak tangga adalah sebesar 0,02 Volt. Sedangkan pada saat menuruni dua

anak tangga konsumsi daya rata-rata motor DC sebesar 0,01 Volt. Pada saat

menaiki dua anak tangga dan menuruni dua anak tangga konsumsi daya rata-

rata motor DC adalah sebesar 0,01 Volt.

• Simpangan rata-rata robot pada saat menaiki dua anak tangga adalah sejauh

4,45 cm arah kiri. Sedangkan pada saat menuruni dua anak tangga simpangan

rata-ratanya adalah sebesar 5,99 arah kanan. Pada saat menaiki dua anak tangga

dan menuruni dua anak tangga simpangan rata-rata robot sebesar 5,73 arah

kanan.

99

• Robot mempunyai dimensi 37 cm x 24 cm x 42 cm pada saat posisi silinder

retract (normal). Sedangkan pada saat extend (posisi silinder memanjang),

dimensi robot menjadi 37 cmx 24 cm x 52 cm.

4.2. Daftar Komponen

Komponen-komponen yang dipakai dalam sistem, dikelompokkan berdasarkan

modul-modul yang ada, antara lain:

A. Komponen sistem pneumatik mobile robot.

• 2 buah silinder pneumatik FESTO tipe DSN-25-100-PPV dan 1 buah

silinder pneumatik FESTO tipe DSN-25-100-PPV-A

• 3 buah katup pneumatik 5/2 SNS tipe MVSC-260-4E1

• 2 buah sensor magnetik dari FESTO tipe SMEO-1-LED-24-SA dan 2

buah sensor magnetik dari FESTO tipe SME-8-K-LED-24.

• 2 buah sensor kapasitif OMRON tipe E2K-F10MC1

• 3 buah speed control FESTO tipe GRLO-M5-B.

• 3 buah speed control SNS .

• 6 buah fitting elbow SNS 6 mm.

• 4 buah fitting T SNS 6 mm.

100

• 6 buah sumbat angin SNS.

• 6 buah fitting angin SNS.

• Selang angin secukupnya.

• Mika 6 mm dan 3 mm secukupnya.

• 12 buah jari-jari motor yang difungsikan sebagai rod silinder.

• 1 buah PLC FEC-FC34-FST.

• 20 buah batere 1,5 VDC di seri kan, sebagai catu daya PLC total 24

VDC.

• 1 buah kabel serial untuk loading program dari PC.

• 1 buah konektor SM-14 FESTO.

• 1 buah switch on/off untuk catu daya PLC.

• Kabel secukupnya.

• Terminal kabel secukupnya.

• 2 buah per sebagai penyangga sensor kapasitif bagian depan.

B. Komponen sistem pemindah beban.

• 1 buah silinder pneumatik FESTO tipe DSNU-10-50

• 4 buah beban masing-masing seberat 0,25 kg.

101

• 2 buah speed control SNS.

• Mika secukupnya.

• Selang secukupnya.

• Siku alumunium secukupnya.

C. Komponen motor DC.

• 2 buah motor DC TAMIYA tipe 72005

• 2 buah relay 24 Volt.

• 6 buah terminal blok.

• PCB secukupnya.

• Kabel secukupnya.

• 2 buah besi siku.

• 4 buah ban tamiya hitam diameter 6cm.

• 4 buah ban RC diameter 5 cm.

• 4 buah batere 1,5 VDC di seri kan total 6 VDC, sebagai catu daya motor

DC.

• 1 buah switch on/off untuk catu daya motor DC.

102

4.3. Implementasi

Setelah melalui beberapa tahapan sebelumnya, diantaranya studi pustaka, goal

sistem, analisa awal sistem, penentuan komponen pneumatik, perancangan perangkat

keras, perancangan piranti lunak, tahapan selanjutnya adalah mengimplementasikan

sistem yang telah ada berdasarkan analisa matematis yang telah disebutkan sebelumnya,

serta melakukan uji coba lapangan terhadap sistem secara keseluruhan.

4.3.1. Analisa Sistem

Analisa ini bertujuan agar membuktikan apakah data-data yang dihasilkan saat

sistem telah jadi, sesuai dengan hasil analisa matematis yang dilakukan pada

perancangan awal sistem.

Data-data yang dihasilkan setelah perancangan sistem selesai, antara lain:

• Massa mobile robot sebesar 6,45 kg.

Persamaan 4.1

NsmkggmW

smg

kgm

27,6381,945,6

81,9

45,6

2

2

=⋅=⋅=

=

=

• Gaya tahan dari setiap kaki berdasarkan databook yang tersedia (dengan

ketentuan udara sebesar 6 bar), yaitu NA = NB = NC = 189 N.

103

• Panjang tubuh robot dari L = 240 mm = 24 cm = 0,24 m. Panjang kaki

belakang ke kaki tengah LA = LB = 80 mm = 8 cm = 0,08 m.

• Sistem pemindah beban masing-masing bebannya mempunyai massa = 0,25 kg.

Persamaan 4.2

NsmkggmW

smg

kgm

BEBAN 453,281,925,0

81,9

25,0

2

2

=⋅=⋅=

=

=

Berdasarkan hasil analisa matematis pada bab 3, didapatkan beberapa

persamaan sebagai salah satu kebutuhan sistem.

Persamaan 4.3

NNWN

NWN

NNWN

C

B

A

635,3127,6321

21

27,63

635,3127,6321

21

===

==

===

Berdasarkan persamaan 4.2, diketahui syarat NA harus dapat menahan gaya

sebesar 31,635 N, NB harus ddapat menahan gaya sebesar 63,27 N, dan NC harus dapat

menahan gaya sebesar 31,635 N. Syarat ini telah terpenuhi berdasarkan kemampuan

tahan setiap kaki berdasarkan databook yang ada, yaitu sebesar 189 N.

Kebutuhan lain dari sistem ialah dipenuhinya syarat teknik berjalan, yaitu

terjaganya keseimbangan dari tubuh robot saat kaki belakang/depan diangkat.

Keseimbangan disini ialah saat jumlah momen gaya disebelah belakang dan sebelah

104

depan titik massa adalah sama. Saat kaki depan diangkat, maka sebaiknya jumlah

momen gaya di bagian belakang dan tengah harus lebih besar atau sama dengan momen

gaya pada bagian depan. Sebaliknya, jika bagian belakang diangkat maka sebaiknya

jumlah momen gaya bagian depan dan tengah harus lebih besar atau sama dengan

momen gaya pada bagian belakang.

Persamaan 4.3

Saat kaki depan diangkat:

27,166,2

208,008,0

16,027,6308,0253,2408,027,63

208,008,0

16,027,6308,0635,31

22

2

≥−

⋅⋅−≥⋅⋅−⋅−⋅⋅−⋅

⋅⋅−≥⋅−⋅−⋅⋅−⋅ CCBBEBANBB

AAAA

LL

LWLWLWLL

LWLN

Persamaan 4.4

Saat kaki belakang diangkat:

66,227,1

08,053,242208,008,0

16,027,6308,0635,31

208,008,0

16,027,63

222

≤

⋅⋅−⋅⋅−⋅≤⋅⋅−

⋅−⋅−⋅⋅−⋅≤⋅⋅− BBEBANBBC

CCAA

A LWLWL

LL

WLNLLL

W

Dengan melihat persamaan 4.3 dan persamaan 4.4 diatas, terbukti bahwa syarat

berjalan dari robot telah terpenuhi.

105

Selain dari hal diatas ada syarat teknik berjalan yang harus dipenuhi, yaitu

menjaga keseimbangan dari tubuh robot pada saat kaki bagian depan/belakang diangkat.

Keseimbangan disini mempunyai dua kondisi, yaitu pada saat menaiki tangga dan

menuruni tangga, prinsip keseimbangan pada saat menaiki tangga dan menuruni tangga

sama. Selain bagian depan dan bagian belakang ada sistem lain yang turut

mempengaruhi keseimbangan robot, yaitu sistem pemindah beban. Sistem ini secara

umum pergerakannya akan mengikuti bagian belakang, apabila bagian belakang

memendek, maka sistem pemindah beban akan memendek. Hal tersebut berlaku pada

saat bagian belakang memanjang maka sistem pemindah beban akan memanjang pula.

Pada saat menaiki anak tangga kaki bagian depan memendek, maka sebaiknya

momen gaya sebelah belakang lebih besar atau sama dengan momen gaya pada bagian

belakang ditambah momen gaya pemindah beban bagian belakang (pemindah beban

bagian depan hanya digunakan agar robot tetap mendapatkan traksi pada lintasan yang

ada). Sewaktu bagian belakang memendek hal tersebut akan mengakibatkan sistem

pemindah beban bergerak lebih menjorok ke bagian belakang robot. Hal ini

menyebabkan perubahan letak titik keseimbangan yang awalnya ada pada bagian tengah

robot, menjadi diantara bagian tengah dan bagian belakang robot. Oleh karena

perubahan ini maka momen gaya pada bagian tengah dan depan harus lebih besar atau

sama dengan momen gaya bagian belakang dan momen gaya sistem pemindah beban

bagian belakang.

Pada saat menuruni tangga bagian depan akan memanjang, sehingga untuk

mencapai keseimbangan maka momen gaya bagian belakang harus lebih besar atau sama

dengan momen gaya bagian belakang dan momen gaya sistem pemindah beban. Begitu

106

pula saat bagian belakang memanjang, maka titik keseimbangan akan berubah diantara

bagian tengah dan bagian belakang, sehingga momen gaya bagian depan dan bagian

tengah harus lebih besar atau sama dengan momen gaya bagian belakang dan momen

gaya sistem pemindah beban bagian belakang.

4.3.2. Prosedur Pengoperasian

Untuk mengoperasikan mobile robot ini, terlebih dahulu dipasangkan catu daya

yang berasal dari 20 buah batere 1,5 VDC ke PLC , 4 buah batere 1,5 VDC ke motor

DC, dan selang angin dari kompresor ke modul mobile robot. Setelah semua terpasang

dengan baik dan benar, maka dengan menekan saklar on/off yang ada untuk

mengaktifkan PLC serta motor DC, sistem siap untuk dijalankan.

Langkah-langah pengoperasian sistem ini, antara lain:

a. Sistem diletakkan didepan anak tangga , lalu robot akan berjalan menaiki dan

menuruni tangga secara otomatis.

b. Sewaktu robot aktif dan angin dari kompresor terus mengalir, tangan tidak

boleh menyentuh sensor bagian depan, akibatnya adalah robot akan

menjalankan proses untuk menaiki tangga.

c. Robot tidak boleh diangkat selama dalam keadaan aktif dan angin dari

kompresor mengalir karena robot akan menjalankan proses untuk menuruni

tangga.

107

d. Penekanan saklar on/off PLC akan menyebabkan sistem kembali pada posisi

awal.

e. Penekanan saklar on/off motor akan menyebabkan sistem berhenti bergerak.

f. Pada saat proses burn program dari PC ke robot harus mematikan saklar motor

dan juga tidak mengalirkan udara pada sistem.

g. Robot akan otomatis mendeteksi langkah yang harus dilakukannya, apakah

ingin menaiki tangga ataupun menuruni tangga.

4.3.3. Uji Lapangan Sistem

Setelah adanya beberapa penjelasan mengenai prosedur pengoperasian sistem,

maka selanjutnya adalah menguji sistem yang telah dibuat untuk menaiki dan menuruni

tangga. Pengujian sistem dilakukan dengan uji lapangan sebagaimana terlihat dalam

gambar 4.1. Uji lapangan ini dilakukan untuk mengetahui apakah semua sistem sudah

bekerja dengan baik dan sesuai dengan yang diaharapkan. Uji lapangan ini dilakukan di

ruangan Litbang (ruangan KDB).

108

Gambar 4.1. Pengujian sistem untuk menaiki dan menuruni tangga dilakukan dengan uji

lapangan

Hal-hal yang diperhatikan pada uji lapangan ini, antara lain:

a. Apakah silinder pneumatik kerja tunggal yang terpasang mampu menahan

beban?

109

b. Apakah silinder pneumatik kerja ganda yang terpasang mampu menahan

beban?

c. Apakah katup penumatik dapat bekerja baik dan benar?

d. Apakah sensor-sensor yang ada dapat bejalan dengan baik dan benar?

e. Apakah komponen pendukung dapat bekerja dengan baik?

f. Bagaimana kinerja PLC?

g. Apakah algoritma cara berjalan bekerja dengan baik?

h. Apakah komponen mekanik robot dapat bekerja dengan baik?

i. Berapa kisaran tekanan ideal agar sistem dapat bekerja dengan baik?

j. Apa yang terjadi apabila tekanan berada dibawah tekanan ideal, apakah sistem

dapat bekerja dengan baik dan benar?

k. Apakah sistem pemindah beban dapat bekerja dengan baik dan benar?

Dengan menggunakan pertanyaan-pertanyaan diatas, maka dilakukan uji

lapangan sebanyak 10 kali berjalan lurus pada permukaan halus, 15 kali proses menaik

tangga, 15 kali proses menuruni tangga, dan 15 kali proses menaiki dan menuruni

tangga.

a. Pada umumnya silinder pneumatik keja tunggal dapat bekerja dengan baik saat

tekanan 4-6 bar, saat memanjang, dan menahan beban, namun pada saat

memendek silinder tersebut mempunyai masalah. Hal ini dikarenakan pada saat

memendek silinder pneumatik kerja tunggal menggunakan per untuk

110

memendek, hal inilah yang menjadi kendala pada saat menurunkan robot

kembali pada posisi memendek.

b. Silinder dapat menahan beban dan sistem dapat berjalan dengan baik pada

tekanan 4-6 bar, namun terdapat masalah yang cukup mengganggu. Salah satu

dari ketiga silinder tersebut ada yang tidak magnetik sehingga sensor tidak

dapat mendeteksi diamana torak berada. Untuk mengatasi masalah ini, maka

silinder yang bermasalah tersebut diletakkan pada bagian depan.

c. Katup pneumatik yang terpasang dapat menerima masukan dari PLC dengan

baik.

d. Sensor-sensor yang ada berjalan dengan baik dan dapat mengirimkan sinyal ke

PLC sebagai informasi dimana letak torak silinder pneumatik berada.

e. Komponen pendukung sistem pneumatik berjalan dengan baik, hanya saja

speed control yang ada harus di-set agar dapat menyesuaikan dengan kondisi

yang ideal. Unit penyalur udara (kompresor) bekerja dengan baik dalam hal

menyalurkan udara kedalam setiap silinder yang ada.

f. PLC secara umum dapat bekerja dengan baik dan benar sesuai dengan

algoritma program yang diberikan. Untuk mendapatkan kinerja PLC yang

optimal maka tegangan yang disuplai kedalam PLC harus berkisar antara 24

VDC sampai dengan 30 VDC. Apabila kurang dari 24 VDC akan

mengakibatkan sistem tidak dapat berjalan dengan baik, tetapi terjadi

pengukuran degan tegangan 23 VDC sistem dapat berjalan normal tetapi hanya

111

sesaat. Apabila tegangan PLC lebih dari 30 VDC maka PLC akan kelebihan

tegangan dan ini akan mengakibatkan kerusakan pada PLC.

g. Algoritma cara berjalan robot dapat berjalan dengan baik dalam bahasa

pemrograman PLC yang berupa perintah-perintah sekuensial (berurutan). Saat

robot diberikan perintah untuk menaiki tangga maka robot dapat menjalankan

perintah tersebut, begitu pula sewaktu robot diperintahkan untuk menuruni

tangga. Masalah terjadi pada rod yang ada pada setiap silinder, hal ini

menyebabkan terjadinya simpangan pada saat menaiki tangga dan menuruni

tangga. Setelah diperbaiki simpangan terus berkurang sehingga robot dapat

berjalan menaiki dan menuruni tangga pada lintasan yang sudah tersedia.

h. Komponen mekanika yang dipakai dalam sistem ini adalah rod yang menopang

setiap silinder dengan jumlah masing-masing setiap silinder berjumlah empat

buah dapat bekerja dengan baik. Namun ada sedikit masalah pada rod tersebut,

yaitu terjadinya pergeseran pada lobang penyangga sehingga menyebabkan

mobile robot berjalan sedikit berbelok, inilah yang menyebabkan simpangan

yang tejadi pada sistem ini.

i. Tekanan udara ideal agar sistem dapat berjalan dengan baik antara 4 bar sampai

dengan 6 bar. Apabila tekanan berada dibawah 4 bar maka sistem pneumatik

akan sedikit bermasalah, terkadang menyebabkan silinder tidak mau

memanjang dan memendek.

112

j. Apabila tekanan melebihi 6 bar sistem masih dapat berjalan, namun tekanan

maksimal adalah 10 bar. Apabila melebihi 10 bar maka sistem akan mengalami

kerusakan.

k. Sistem pemindah beban dapat berjalan dengan baik dan benar. Cara kerja

sistem pemindah beban sama dengan cara kerja silinder bagian belakang.

Apabila silinder bagian belakang memanjang, maka sistem pemindah beban

juga akan memanjang, dan bila silinder belakang memendek, maka sistem

pemindah beban juga akan memendek. Pada saat melakukan percobaan silinder

pada sistem pemindah beban mengalami kebocoran pada seal silinder. Setelah

mengganti silinder tersebut dengan silinder baru masalah tidak terjadi lagi.

Kecepatan robot dapat dihitung pada setiap percobaan jalan lurus di permukaan

halus, menaiki dua anak tangga, menuruni dua anak tangga, dan naik dua anak tangga

serta turun dua anak tangga. Percobaan dilakukan pada saat kondisi batere full charged

dan tekanan pada sistem pneumatik antara 4 bar sampai dengan 6 bar. Percobaan

pertama adalah percobaan robot dalam track lurus dengan mengambil data sebanyak 10

kali dengan menempuh jarak sejauh 100 cm. Berikut adalah data hasil percobaan yang

sudah dilakukan:

113

Tabel 4.1 Data hasil percobaan jalan lurus di permukaan halus

Percobaan Tegangan PLC (V)

Tegangan Motor

(V)

Waktu Tempuh

(s) Kecepatan

(cm/s) Simpangan(Derajat)

Arah Simpangan

Tegangan Kerja PLC

Tegangan Kerja

Motor DC

1 26,7 5,7 22 4,55 4 kanan 0 0 2 26,47 5,69 22 4,55 2 kiri 0,23 0,01 3 26,3 5,67 22 4,55 4 kanan 0,17 0,02 4 26,23 5,63 23 4,35 5 kanan 0,07 0,04 5 26,19 5,62 22 4,55 2 kanan 0,04 0,01 6 26,13 5,59 23 4,35 4 kanan 0,06 0,03 7 26,1 5,59 23 4,35 3 kanan 0,03 0 8 26,11 5,58 23 4,35 5 kanan -0,01 0,01 9 25,86 5,52 24 4,17 2 kanan 0,25 0,06

10 25,33 5,5 22 4,55 2 kanan 0,53 0,02

Rata-rata 26,142 5,609 22,6 4,43 3,3 0,15 0,02

Dari data percobaan diatas dapat dilihat kecepatan rata-rata robot pada saat

berjalan lurus pada permukaan halus adalah sebesar 4,43 cm/s dengan simpangan rata-

rata sebesar 3,3o ke arah kanan. Namun pada percobaan ke-2 ada sedikit perbedaan

dengan percobaan-percobaan yang lain, yaitu simpangan pada percobaan tersebut ke

arah kiri. Hal ini dapat disebabkan oleh penempatan awal robot yang agak miring

sehingga penyimpangannya ke arah kiri. Penyebab utama simpangan adalah gesekan

antara ban dan permukaan halus sehingga terjadi slip pada ban, namun slip ini tidak

terlalu berpengaruh pada pergerakan robot secara keseluruhan. Setelah percobaan ini

simpangan tidak dihitung berdasarkan derajat dari simpangannya, melainkan besarnya

simpangan dari titik berhenti terakhir. Hal ini dilakukan karena pengukuran simpangan

dengan menggunakan busur tidak optimal sehingga pada percobaan selanjutnya

dilakukan pengukuran simpangan dengan menggunakan jarak simpangan dengan titik

114

berhenti terakhir. Dari hasil percobaan 4.1 didapatkan grafik kecepatan pada setiap

percobaan, berikut grafik kecepatannya:

Gambar 4.2 Grafik kecepatan pada setiap percobaan

Dengan melihat gambar 4.1 diatas dapat disimpulkan bahwa kecepatan robot

pada saat berjalan di track lurus cukup stabil. Pada gambar percobaan ini kecepatan

maksimum robot adalah sebesar 4,55 cm/s dan kecepatan minimum robot 4,17 cm/s.

Pada percobaan ini kisaran waktu yang ditempuh sebesar 22 detik sampai dengan 24

detik.

115

Gambar 4.3 Tegangan Kerja PLC setiap percobaan

Pada grafik diatas dapat dilihat hasil konsumsi tegangan PLC pada saat

melakukan percobaan berjalan lurus. Konsumsi tegangan PLC pada percobaan ini cukup

stabil dari percobaan ke-3 sampai dengan percobaan ke-7. Pada percobaan ke-8 sampai

dengan ke-10 terjadi penurunan tegangan, namun besarnya penurunan tegangannya tidak

terlalu besar (kurang dari 1 VDC).

116

Gambar 4.4 Tegangan Kerja motor DC

Pada gambar grafik diatas dapat dilihat konsumsi tegangan motor DC pada saat

berjalan lurus cukup stabil. Konsumsi tegangan motor DC tidak melebihi 0,1 Volt pada

setiap percobaan.

Percobaan selanjutnya adalah percobaan robot pada saat menaiki dua anak

tangga. Percobaan ini dilakukan sebanyak 15 kali dengan menempuh jarak sejauh 70

cm, berikut data hasil percobaan yang sudah dilakukan:

117

Tabel 4.2 Data hasil percobaan menaiki dua anak tangga

Tegangan (Volt)

Tegangan Kerja (Volt) Percobaan

PLC Motor

Waktu (s)

Simpangan (cm)

Arah Simpangan

Kecepatan (cm/s)

PLC MotorKeterangan

1 25,96 5,57 n.a. n.a. n.a. n.a. 0 0

Roda silinder tengahmiring

2 25,78 5,51 51 7 kiri 1,37 0,18 0,06 3 25,73 5,49 60 7 kiri 1,17 0,05 0,02 4 25,69 5,47 64 5 kiri 1,09 0,04 0,02 5 25,57 5,43 60 2,3 kiri 1,17 0,12 0,04 6 25,53 5,4 52 2 kiri 1,35 0,04 0,03 7 25,52 5,4 56 2 kiri 1,25 0,01 0,00 8 25,44 5,37 57 5,5 kiri 1,23 0,08 0,03 9 25,38 5,35 58 6,3 kiri 1,21 0,06 0,02

10 25,33 5,35 54 3,5 kiri 1,30 0,05 0,00

11 25,33 5,35 n.a. n.a. n.a. n.a. 0,00 0,00 Jalan Robot miring

12 25,28 5,34 56 4,5 kiri 1,25 0,05 0,01 13 25,24 5,32 56 3,8 kiri 1,25 0,04 0,02 14 25,21 5,32 59 3,5 kiri 1,19 0,03 0,00 15 25,16 5,3 52 5,4 kiri 1,35 0,05 0,02

Rata-rata 25,48 5,40 56,54 4,45 1,24 0,06 0,02

Pada percobaan diatas dapat diambil kesimpulan bahwa 13 dari 15 percobaan

yang dilakukan robot berhasil menaiki dua anak tangga, sedangkan ada 2 percobaan

yang gagal. Penyebab gagalnya robot dalam menaiki anak tangga adalah miringnya rod

pada masing-masing silinder sehingga menyebabkan gerakan robot yang miring dan

cenderung keluar dari track. Kecepatan rata-rata robot pada 13 percobaan adalah sebesar

1,24 cm/s dengan besarnya simpangan rata-rata 4,45 cm ke arah kiri. Dengan melihat

data diatas dapat dilihat konsumsi tegangan rata-rata PLC dalam menaiki anak tangga

adalah sebesar 0,06 VDC dan konsumsi tegangan rata-rata motor DC adalah sebesar

0,02 VDC.

118

Dari percobaan diatas didapatkan beberapa jenis grafik, berikut adalah gambar

grafiknya:

Gambar 4.5 Grafik kecepatan robot saat menaiki dua anak tangga

Pada gambar diatas dapat dilihat kecepatan pada percobaan robot menaiki dua

anak tangga cenderung konstan. Pada percobaan pertama dan percobaan ke-11, robot

gagal mencapai titik akhir. Penyebabnya adalah miringnya posisi rod sehingga gerak

robot menjadi miring dan keluar dari track. Kecepatan maksimun yang dicapai adalah

sebesar 1,37 cm/s dan kecepatan minimumnya adalah 1,09 cm/s. Waktu tempuh yang

dilakukan robot antara 51 detik sampai dengan 64 detik. Besarnya perbedaan waktu

yang ada lebih disebabkan lamanya proses menaikkan masing-masing silinder.

119

Gambar 4.6 Tegangan Kerja PLC setiap percobaan

Dari gambar grafik diatas dapat dilihat konsumsi tegangan PLC di setiap

percobaan cukup konstan. Hal ini dapat dilihat pada besarnya penurunan tegangan pada

PLC tidak terlalu besar. Rata-rata konsumsi tegangan PLC pada setiap percobaan ini

adalah sebesar 0,06 VDC.

Gambar 4.7 Tegangan Kerja motor setiap percobaan

120

Konsumsi tegangan pada motor DC lebih stabil dibandingkan dengan konsumsi

tegangan PLC pada percobaan yang sama. Rata-rata konsumsi tegangan motor DC pada

setiap percobaan ini sebesar 0,02 VDC.

Percobaan selanjutnya adalah robot menuruni dua anak tangga. Percobaan ini

dilakukan sebanyak 15 kali dengan menempuh jarak 70 cm, berikut adalah data hasil

percobaannya:

Tabel 4.3 Data hasil percobaan menuruni dua anak tangga

Tegangan (Volt)

Tegangan Kerja (Volt) Percobaan

PLC Motor

Waktu (s)

Simpangan (cm)

Arah Simpangan

Kecepatan (cm/s)

PLC Motor

Keterangan

1 25,92 5,43 46 7 Kanan 1,52 0,00 0,00 2 25,77 5,41 46 5,5 Kanan 1,52 0,15 0,02 3 25,73 5,39 47 3,3 Kanan 1,49 0,04 0,02 4 25,62 5,36 47 3,5 Kanan 1,49 0,11 0,03 5 25,52 5,34 47 6 Kanan 1,49 0,10 0,02 6 25,47 5,37 45 6 Kanan 1,56 0,05 -0,03 7 25,27 5,33 44 4 Kanan 1,59 0,20 0,04 8 25,21 5,33 45 7 Kanan 1,56 0,06 0,00 9 25,02 5,31 45 7 Kanan 1,56 0,19 0,02

10 24,76 5,3 45 8,5 Kanan 1,56 0,26 0,01 11 23,83 5,28 46 8 Kanan 1,52 0,93 0,02 12 23,78 5,27 46 6 Kanan 1,52 0,05 0,01 13 23,56 5,26 46 6 Kanan 1,52 0,22 0,01 14 23,15 5,25 47 6 Kanan 1,49 0,41 0,01

15 21,6 5,25 n.a. n.a. n.a. n.a. 1,55 0,00 Tegangan PLC kurang

Rata-rata 24,68 5,33 45,86 5,99 1,53 0,31 0,01

Setelah melihat data diatas, dapat diketahui kecepatan rata-rata robot saat

menuruni dua anak tangga adalah sebesar 1,53 cm/s dengan simpangan rata-rata sejauh

5,99 cm ke arah kanan. Dapat dilihat bahwa ada satu percobaan yang gagal dikarenakan

121

tegangan pada PLC kurang sehingga sistem tidak dapat berjalan dengan baik. Dari data

diatas dapat dibuat grafik kecepatan dan juga konsumsi tegangan PLC dan konsumsi

tegangan motor DC berikut ini.

Gambar 4.8 Grafik kecepatan robot saat menuruni dua anak tangga

Pada grafik diatas dapat dilihat bahwa kecepatan robot cukup konstan pada

setiap percobaan. Kecepatan maksimum robot adalah sebesar 1,59 cm/s dan kecepatan

minimum robot adalah sebesar 1,49 cm/s. Percobaan tersebut memerlukan waktu 44

detik sampai dengan 47 detik pada setiap percobaan.

122

Gambar 4.9 Tegangan Kerja PLC setiap percobaan

Pada gambar grafik diatas dapat dilihat bahwa konsumsi tegangan PLC pada

percobaan ke-1 sampai dengan percobaan ke-9 masih cukup stabil, namun pada

percobaan ke-10 sampai dengan percobaan ke-15 terjadi penurunan tegangan pada PLC.

Hal ini disebabkan karena pengisian ulang batere kurang optimal sehingga batere tidak

dapat bertahan lebih lama. Konsumsi tegangan rata-rata PLC adalah sebesar 0,31 VDC.

Gambar 4.10 Tegangan Kerja motor setiap percobaan

123

Pada gambar grafik diatas dapat dilihat bahwa konsumsi tegangan motor DC

lebih stabil. Konsumsi tegangan rata-rata motor DC adalah sebesar 0,01 VDC.

Percobaan terakhir adalah percobaan robot dalam menaiki dua anak tangga dan

menuruni dua anak tangga. Percobaan ini dilakukan sebanyak 15 kali dengan menempuh

jarak sejauh 140 cm, berikut hasil percobaannya:

Tabel 4.4 Data hasil percobaan menaiki dua anak tangga dan menuruni dua anak tangga

Pada percobaan ini 3 dari 15 percobaan tidak dapat dilakukan oleh robot

dengan baik. Hal ini disebabkan posisi rod yang miring sehingga jalan robot tidak lurus,

selain itu pada saat menuruni tangga dudukan robot terkadang menyentuh dengan anak

tangga, hal inilah yang dapat menyebabkan robot gagal dalam percobaan ataupun waktu

Tegangan (Volt)

Tegangan Kerja (Volt) Percobaan

PLC Motor

Waktu (s)

Simpangan (cm)

Arah Simpangan

Kecepatan (cm/s)

PLC MotorKeterangan

1 26,29 5,21 101 6,2 kanan 1,39 0,00 0,00 2 26,05 5,16 104 6,5 kanan 1,35 0,24 0,05 3 25,93 5,13 100 7 kanan 1,40 0,12 0,03 4 25,81 5,12 94 6,5 kanan 1,49 0,12 0,01 5 25,74 5,1 97 4 kanan 1,44 0,07 0,02 6 25,61 5,09 95 5,2 kanan 1,47 0,13 0,01 7 25,52 5,09 100 6 kanan 1,40 0,09 0,00

8 25,47 5,08 n.a. n.a. n.a. n.a. 0,05 0,01 posisi rod bergeser

9 25,37 5,06 n.a. n.a. n.a. n.a. 0,10 0,02 posisi rod bergeser

10 25,21 5,05 103 5,3 kanan 1,36 0,16 0,01 11 25,05 5,05 99 4,5 kanan 1,41 0,16 0,00 12 24,93 5,04 102 4,8 kanan 1,37 0,12 0,01 13 24,79 5,03 101 6,8 kanan 1,39 0,14 0,01 14 24,59 5,02 105 6 kanan 1,33 0,20 0,01

15 24,41 5,01 n.a. n.a. n.a. n.a. 0,18 0,01 tegangan kurang

Rata-rata 25,38 5,08 100,08 5,73 1,40 0,13 0,01

124

tempuh yang bertambah. Selain kedua sebab itu faktor tegangan pada PLC yang

berkurang juga dapat mempengaruhi kinerja robot secara keseluruhan. Pada percobaan

ini dapat dilihat kecepatan rata-rata robot adalah sebesar 1,40 cm/s dengan simpangan

rata-rata sejauh 5,73 cm ke arah kanan. Berikut adalah gambar grafik kecepatan serta

konsumsi tegangan PLC , dan konsumsi tegangan motor DC diambil dari tabel 4.4.

Gambar 4.11 Grafik kecepatan robot setiap percobaan

Dengan melihat grafik kecepata diatas diketahui bahwa kecepatan maksimum

robot adalah sebesar 1,49 cm/s dan kecepatan minimum robot adalah sebesar 1,33 cm/s.

Waktu yang ditempuh berkisar antara 94 detik sampai dengan 105 detik.

125

Gambar 4.12 Konsumsi tegangan PLC setiap percobaan

Pada gambar grafik diatas dapat dilihat bahwa konsumsi tegangan PLC pada

percobaan ini lebih stabil dibandingkan dengan percobaan pada saat menuruni 2 anak

tangga. Ini terbukti dari penurunan tegangan yang tidak terlalu jauh. Konsumsi tegangan

rata-rata PLC adalah sebesar 0,13 VDC.

Gambar 4.13 Konsumsi tegangan motor DC setiap percobaan

126

Pada gambar grafik diatas dapat dilihat bahwa konsumsi tegangan motor DC

stabil. Konsumsi tegangan rata-rata motor DC setiap percobaan ini adalah sebesar 0,01

VDC.

4.4. Evaluasi Sistem

Evaluasi sistem ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui apakah sistem

telah bekerja dengan baik dan benar. Berdasarkan penelitian sistem dapat berjalan

dengan baik, tetapi juga terdapat beberapa kekurangan dan tidak sesuai dengan harapan.

Hasil yang tidak sesuai pada saat melakukan percobaan disebabkan oleh

beberapa faktor, antara lain:

A. Faktor mekanika robot, yaitu:

a. Pergeseran rod pada masing-masing silinder.

B. Faktor piranti lunak, yaitu:

a. Pemberian nilai time delay yang kurang tepat.

b. Pergerakan silinder per-step pada saat menaiki dan menuruni tangga.

C. Faktor komponen pneumatik robot, yaitu

a. Sensor-sensor yang ada terkadang tidak bekerja dengan baik.

b. PLC terkadang tidak bekerja dengan baik.

127

c. Keterbatasan dana dan waktu yang menyebabkan kualitas komponen

pneumatik kurang baik.

Dari sisi mekanika robot rod yang dipasang pada silinder adalah penyebab

utama terjadinya simpangan pada setiap percobaan. Ketidaksempurnaan rod lebih

disebabkan dalam pembuatan rod adalah buatan tangan bukan produksi pabrik, sehingga

ada kekurangan pada pemasangan rod pada setiap silinder. Kemiringan pada rod

menyebabkan roda akan miring pula mengikuti posisi rod yang miring tersebut.

Pada sisi piranti lunak, algoritma dapat diterapkan dengan baik pada bahasa

pemrograman ladder diagram dan statement list. Hal ini terbukti pada setiap perintah

pada pemrograman tersebut dapat dijalankan sesuai dengan instruksi. Namun ada sedikit

masalah pada pengaturan time delay dan gerakan silinder pada setiap gerakan.

Terkadang pemberian time delay dilakukan pembaruan pada setiap pergerakan agar

mendapatkan gerakan yang lebih baik. Terkadang dengan pembaruan nilai time delay

akan memberikan gerakan yang lebih buruk, misalnya robot menjadi tidak seimbang

karena time delay yang terlalu lama.

Pada bagian pergerakan setiap step juga mengalami perubahan dari konsep

awal. Awalnya pada saat menaiki tangga yang dilakukan adalah ketiga silinder

memanjang serentak, namun dalam kenyataannya apabila dilakukan seperti itu ada

silinder yang lebih lambat ataupun lebih cepat dari silinder yang lain. Hal inilah yang

mengakibatkan robot sedikit tidak seimbang karena ketiga kaki robot tidak menapak

daratan dengan baik. Hal ini sebenarnya dapat diatasi dengan mengkalibrasikan masing-

masing speed control pada setiap silinder, namun pada saat mengkalibrasi tidak ada

128

suatu ukuran yang pasti karena dalam pengkalibrasian tersebut speed control

menggunakan sebuah mur untuk mengaturnya. Apabila ingin menahan angin, maka

kencangkan mur dan ingin melepaskan angin lebih banyak kendurkan mur tersebut.

Dalam hal penginderaan secara umum sistem penginderaan (sensor) bekerja

dengan baik. Namun terkadang sensor magnetik tidak mendeteksi silinder yang ada

sehingga menyebabkan robot dalam keadaan stuck. Hal ini terjadi karena letak sensor

magnetik yang sedikit bergeser dari tempat semula. Selain itu apabila tegangan pada

sistem pneumatik kurang dari 23 VDC maka terkadang sensor tidak berjalan dengan

baik.

Pada komponen pneumatik yang lain, yaitu PLC (Programmable Logic

Controller) dapat berjalan dengan baik sesuai dengan instruksi yang diberikan pada

program statement list dan juga ladder diagram. Masalah terjadi apabila tegangan pada

PLC kurang dari 23 VDC akan mengakibatkan PLC tidak bekerja dengan baik.

Masalah-masalah yang terjadi diatas banyak disebabkan oleh kualitas dari

masing-masing komponen yang digunakan. Misalnya saja speed control yang dipakai

bukan komponen baru, melainkan komponen yang sudah pernah dipakai sebelumnya.

Selain itu kualitas dari speed control yang berbeda merk. Alasan dipilihnya speed

control dengan merk lain adalah pertimbangan harga. Speed control buatan FESTO jauh

lebih mahal dibandingkan dengan speed control buatan SNS.