of 21 /21
i LAPORAN KEMAJUAN PENELITIAN UNGGULAN TERAPAN DANA ITS 2020 PENGEMBANGAN SISTEM MEKATRONIKA DAN INTERFACE CERDAS PADA PLATFORM KAPAL (BOAT) AUTONOMOUS ITS Tim Peneliti : Hendro Nurhadi, Dipl.-Ing., Ph.D (Teknik Mesin Industri/Fakultas Vokasi) Fadlilatul Taufany, ST., Ph.D (Teknik Kimia/Fakultas Teknologi Industri dan Rekayasa Sistem) Muhammad Lukman Hakim, ST., MT (Teknik Mesin Industri/Fakultas Vokasi) Dr. Irhamah, S.Si., M.Si (Statistika/Fakultas Sains dan Analitika Data) DIREKTORAT RISET DAN PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2020 Sesuai Surat Perjanjian Pelaksanaan Penelitian No: …………………..

LAPORAN KEMAJUAN PENELITIAN UNGGULAN TERAPAN DANA …

  • Author
    others

  • View
    4

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of LAPORAN KEMAJUAN PENELITIAN UNGGULAN TERAPAN DANA …

LAPORANCERDAS PADA PLATFORM KAPAL (BOAT) AUTONOMOUS ITS
Tim Peneliti :
Fadlilatul Taufany, ST., Ph.D (Teknik Kimia/Fakultas Teknologi Industri dan Rekayasa Sistem)
Muhammad Lukman Hakim, ST., MT (Teknik Mesin Industri/Fakultas Vokasi)
Dr. Irhamah, S.Si., M.Si (Statistika/Fakultas Sains dan Analitika Data)
DIREKTORAT RISET DAN PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
i
BAB IV PERAN MITRA (UntukPenelitian Kerjasama Antar Perguruan Tinggi) ...................................... 11
BAB V KENDALA PELAKSANAAN PENELITIAN ............................................................................... 12
BAB VI RENCANA TAHAPAN SELANJUTNYA ................................................................................... 13
BAB VII DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................................... 14
BAB VIII LAMPIRAN ................................................................................................................................. 15
ii
BAB I RINGKASAN
Kapal adalah kendaraan pengangkut penumpang dan barang di laut, sungai seperti halnya sampan atau
perahu yang lebih kecil. Kapal biasanya cukup besar untuk membawa perahu kecil seperti sekoci. Sedangkan
dalam istilah Inggris, dipisahkan antara ship yang lebih besar dan boat yang lebih kecil. Pada setiap kapal
besar yang berawak dan berpenumpang untuk kapal penumpang 35-100 diharuskan memiliki 1 rescue boat
umtuk wilayah pelayaran di sekat pesisir dan pelayaran internasional, dengan adanya peraturan yang diatur
pada SOLAS Chapter 3 Reg. 21 dan instruksi dari Menteri Perhubungan Republik Indonesia nomor IM 10
th. 2018. Sistem autonomous merupakan perwujudan dari konsep ilmu yang mengarah pada
perkembanganteknologi saat ini. Secara umum autonomous adalah sebuah proses dimana sebuah benda
dapat di operasikan menggunakan suatu perangkat elektronik yang dijalankan secara otomatis dengan
menggunakan suatu alat penggerak (Remote Control) dari jarak jauh. Sebuah kapal tanpa awak (Autonomous
Boat) itu sendiri merupakan suatu kapal yang mampu dikendalikan dengan menggunakan remote control
yang sudah di program untuk mengoprasikan boat dari jarak jauh tanpa adanya awak diatas boat tersebut.
Mikrokontroler STM 34 F4 Discovery digunakan sebagai pengontrol atau pembaca pergerakan pada sistem
steering dang throttling pada kapal ini. Mikrokontroller akan mengontrol perubahan pergerakan sistem
steering dan throttling dengan menggunakan potensiometer sebagai feedback controller.
Tujuan yang diharapkan penciptaan kapal ini adalah untuk membuat suatu kapal penyelamat yang
berbasis autonomus sehingga pada saat melakukan misi penyelamatan di laut lepas tidak lagi menggunakan
operator, sehingga pada saat terjadi kecelakaan/ insiden di laut lepas, kapal ini bisa berangkat tanpa awak
dengan data lokasi terjadinya kecelakaan. Dengan adanya perkembangan teknologi saat ini banyak metode
pekerjaan yang bisa dilakukan. Pertama, dengan cara interface ship autonomus, yaitu survey langsung ke
galangan pembuat kapal penyelamat ini, dengan cara mengidentifikasi peralatan yang ada, mengetahui
stabilitas kapal, dan mengetaui permasalahan apa yang biasa terjadi pada kapal penyelamat ini. Kedua,
mendesain sistem yang harus ada dan digunakan dalam kapal meliputi peralatan penggerak dan peralatan
manuver, kemudian mendesain sistem kelistrikan yang sesuai dengan spesifikasi peralatan yang terpasang.
Ketiga, melakukan uji coba langsung di lapangan untuk mengetahui respon dari sistem yang telah dipasang.
Setelah itu semua sistem yang ada bisa di finalisasi dan bisa digunakan sesuai tujuan.
2
penelitian, luaran yang ditargetkan, kata kun
BAB II HASIL PENELITIAN
2.1 Sistem pada iBoat
2.1.1 Steering Sistem
Kemudi kapal adalah suatu alat yang digunakan untuk mengubah dan menentukan arah gerak kapal,
baik arah lurus maupun arah kapal belok, Kemudi kapal ditempatkan diujung belakang lambung kapal .
Prinsip kerja kemudi kapal yaitu dengan mengubah arah arus cairan yang mengakibatkan perubahan arah
kapal. Cara kerja kemudi kapal yaitu kemudi digerakkan secara mekanis atau hidrolik dari anjungan dengan
menggerakkan roda kemudi. (SPM, 2013)
Sistem pertama yang dipasang pada iBoat ini adalah steering, yaitu sistem yang digunakan untuk
manuver kapal. Pada sistem steering ini menggunakan EHPS (Electric Hydraulic Power Steering), dalam
sistem ini bisa dilihat bahwa untuk membuat kapal melakukan manuver tentunya harus menekan aktuator
dengan displacement yang dibutuhkan. Pompa Hidrolik electric ini mempunyai fungsi untuk memindahkan
fluida dengan tekanan tertentu untu bisa masuk mengisi tabung dari aktuator, sehingga bisa mendapatkan
gaya untuk memindahkan posisi mesin yang secara otomatis membuat kapal bermanuver.
Gambar 1 Sistem Steering iBoat
3
Throttle merupakan bagian dari sistem yang mengontrol banyaknya jumlah asupan udara yang masuk
ke dalam mesin. Tenaga mesin dapat ditingkatkan atau diturunkan dengan pembatasan gas masuk pada
sistem throttle. Sistem throttle juga mengatur laju dari boat, dimana pada saat kopling pada posisi netral lalu
didorong kedepan maka boat akan melaju kedepan dan semakin kopling didorong kedepan maka laju kapal
akan semakin cepat. Jika kopling ditarik kebelakang maka boat akan berjalan mundur. Pada sistem throttle
autonomous boat ini, digunakan motor yang di couple dengan throttle dengan tujuan motor tersebut berfungsi
sebagai penggerak throttle saat boat digerakkan menggunakan sistem otomatis yang dikendalikan jarak jauh
oleh remote control. Sistem throttle pada boat terletrak pada bagian depan bersebalahan dengan kemudi atau
steering.
Sebelum melakuka pemodelan, terlebih dahulu kapal di desain menggunakan software Comptuer
Aided Drawing (CAD) yaitu solidwork, dengan acuan pengukuran langsung pada kapal yang telah
disediakan oleh pihak industri, selanjutnya model tersebut bisa disimulasikan menggunakan software
computer aided engineering (CAE) yaitu ansys workbench, cakupan mengenai analisa pemodelan yang
dilakukan untuk melihat pengaruh dari tekanan hidrostatis dan gaya gaya yang bekerja di atas kapal. Material
Gambar 2 Sistem Throttling iBoat
4
yang digunakan untuk membuat iBoat adalah Alumunium 5083, berikut adalah sifat mekanik dari
aluminium 5083
Pada tabel sifat mekanik Alumunium 5083, diketahui Ultimate Tensile Strength sebesar 290 MPa. Pada
analisa FEM, meshing menggunakan metode tetrahedron element. Proses meshing beserta model 3D dari
chassis iBoat autonomus ditunjukkan pada gambar 4
Setelah proses Meshing, selanjutnya dilakakukan analisa pembebanan pada kapal, hal ini dapat dilihat dari
banyaknya komponen yang menumpu pada kapal, oleh karena itu perlunya memasukkan semua data
komponen, mulai dari dimensi, berat, dan letaknya. Setelah mengetahui data tersebut, selanjutnya
meletakkan beban vertikal ke body kapal.
Gambar 3 Sifat Mekanik Alumunium 5083
Gambar 4 Proses Meshing dan Bentuk model 3D iBoat
5
Hasil solution dari simulasi dapat terlihat setelah proses solving software Ansys 16.2 selesai yang
ditunjukkan pada Gambar 6
(a)
6
(b)
(c)
Gambar 6 Hasil simulasi dari (a) Directional Deformation, (b) Deformation Total, dan (c) Equivalent
(von Mises ) Strees
1. Lendutan (deformation total, δmaks) Defleksi maksimum struktur iBoat terjadi pada ujung
depan kapal dengan nilai sebesar δmaks = 290,31 mm yang ditunjukkan pada Gambar 6(a)
2. Tegangan luluh (equivalent Von-Mises stress, σy maks) Tegangan luluh maksimal struktur iBoat
terjadi pada pengelasan penyangga tempat mesin (buritan kapal) dengan nilai sebesar σy maks
= 2,085 Pa yang ditunjukkan pada Gambar 6(c).
2.3 Estimasi lintasan unmanned surface vehicle (usv) menggunakan metode ensemble
kalman filter dan unscented kalman filter
Unmanned Surface Vehicle merupakan kendaraan kapal yang dapat bergerak
dipermukaan air tanpa awak. USV dikendalikan otomatis dengan memberikan perintah-
perintah seperti waypoint, melalui Ground Control Surface (GCS). Pada studi gerakan
benda apung dilaut terdapat 6 DOF untuk mendefinisikan dan mengorientasikan dari
badan benda apung tersebut. Enam DOF yang dimaksud adalah surge, sway, heave, roll,
pitch, yaw. Tiga kordinat yang pertama (surge, sway dan heave) menunjukkan posisi
dan gerak translasi pada sumbu x,y, dan z. Sedangkan untuk kordinat yang lainnya (roll,
pitch dan yaw) digunakan untuk menunjukkan gerakan orientasi dan rotasi. Model gerak
UAV 6 DOF sebagai berikut :
Pada penelitian ini, kendaraan kapal yang digunakan merupakan kapal Boat dengan
berat 400 kg dengan inisialisasi kecepatan 6 knot (3,09 m/s). sehingga menggunakan
model gerak UAV 3DOF yaitu gerak surge, sway dan yaw (X,Y,Z). Selanjutnya
disimulasikan dengan menggunakan Program Matlab. Dengan mengambil langkah
waktu 600 langkah. Hasil yang didapat sebagai berikut :
8
Gambar 7 Estimasi Sumbu X
Gambar 7. Menunjukkan bahwa boat bergerak dari posisi = 0 sampai = 23. Hal tersebut
menunjukkan bahwa boat bergerak sejauh 23 meter pada sumbu . Sehingga dengan kecepatan boat sebesar
6 knot mengakibatkan boat bergerak sejauh 23 meter dalam waktu 60 detik/1 menit.
Gambar 8 Estimasi Sumbu Y
Gambar 8. Menunjukkan bahwa boat bergerak dari posisi = 0 sampai = 3 . Hal tersebut
menunjukkan bahwa boat bergerak sejauh 3 meter pada sumbu . Hal ini dikarenakan banyak faktor yang
mempengaruhi gerak kapal seperti gelombang air laut dan kondisi lingkungan lainnya.
9
Gambar 9. menunjukkan bahwa boat bergerak dengan lintasan tersebut dengan kecepatan 6 knot
boat dapat bergerak sejauh 23 meter dengan jarak sumbu-y sebesar 3 meter dalam waktu 1 menit (60 detik).
Sehingga USV bisa bergerak dari titik satu ke titik yang lainnya dengan estimasi lintasan tersebut dan dengan
menggunakan 2 metode estimasi error yang didapat tidaklah jauh.
10
BAB III STATUS LUARAN
Status Luaran berisi status tercapainya luaran wajib yang dijanjikan dan luaran tambahan (jika ada). Uraian
status luaran harus didukung dengan bukti kemajuan ketercapaian luaran di bagian bab Lampiran
11
BAB IV PERAN MITRA
Peran mitra di dalam penelitian ini adalah dari segi manufaktur dan penjualan.
12
Kendala pelaksanaan penelitian ini terdapat pada pembelian material dan sumber daya manusia yang
terbatas sehingga memebutuhkan waktu yang lebih lama untuk pengerjaannya
13
Rencana Tahapan Selanjutnya berisi tentang rencana penyelesaian penelitian dan rencana untuk
mencapai luaran yang dijanjikan.
BAB VII DAFTAR PUSTAKA
Daftar Pustaka disusun dan ditulis berdasarkan sistem nomor sesuai dengan urutan
pengutipan. Hanya pustaka yang disitasi pada laporan kemajuan yang dicantumkan dalam
Daftar Pustaka.
BAB VIII LAMPIRAN
Lampiran berisi tabel daftar luaran (Format sesuai lampiran 1) dan bukti pendukung luaran wajib dan luaran
tambahan (jika ada) sesuai dengan target capaian yang dijanjikan
16
Program :
*) Status kemajuan: Persiapan, submitted, under review, accepted, published
2. Artikel Konferensi
Penyelenggara, Tempat,
3. Paten
4. Buku
*) Status kemajuan: Persiapan, under review, published
5. Hasil Lain
*) Status kemajuan: cantumkan status kemajuan sesuai kondisi saat ini
6. Disertasi/Tesis/Tugas Akhir/PKM yang dihasilkan
No Nama Mahasiswa NRP Judul Status*)