dengan Metode Taguchi pada Proses Pembubutan Ahmad Yusran Aminy*1, Formanto Paliling1, Rizal Amil Aulia Kasman1
4. Desain Umum Underwater Robot
Ada beberapa aspek dalam desain mekanis dan elektrik ROV yang perlu dicermati. rekayasa kapal selam Internasional mengidentifikasi desain lambung, propulsi, perendaman dan tenaga listrik sebagai aspek desain utama.
4.1. Desain Lambung
ROV harus memberikan lambung tekanan untuk menyimpan komponennya di lingkungan yang kering dan kedap air. Lambung harus memungkinkan komponen agar mudah diakses dan dirawat, serta memungkinkan modularitas jika terjadi perubahan atau penambahan di masa depan. Selain ringan dan kuat, lambung juga harus tahan korosi karena akan mengalami lingkungan air asin yang keras.
Lambung bola menawarkan integritas
struktural terbaik, namun, bentuknya
menghambat penggunaan ruang yang efisien karena sebagian besar komponen dan sistem berbentuk persegi panjang. Lambung silinder menyediakan alternatif terbaik, terdiri dari integritas struktural yang tinggi dan bentuk yang kondusif untuk perumahan komponen elektronik. 4.2. Tenaga Penggerak
Beberapa jenis tenaga diperlukan pada semua ROV dan biasanya merupakan salah satu sumber utama konsumsi daya. Kebanyakan ROV menggunakan motor untuk tenaga penggerak karena kelangkaan dan biaya sistem alternatif.
Lokasi motor mempengaruhi derajat kebebasan mana yang dapat dikendalikan.
Penempatan posisi motor juga dapat
memengaruhi interferensi derau dengan
komponen elektronik yang terpasang, serta interaksi baling-baling dan baling-baling. Interaksi antara baling-baling ke baling-baling dapat memiliki efek yang tidak diinginkan dalam dinamika ROV.
Saat berpindah dengan kecepatan konstan, daya dorong yang dihasilkan oleh motor sama dengan gesekan atau hambatan kendaraan, yaitu,
Fth = Thrust = Drag = !"𝜌𝑠" AcD (3) di mana 𝜌 densitas air, s adalah kecepatan, A adalah luas permukaan efektif dan CD adalah koefisien drag.
Konsumsi daya untuk sistem propulsi meningkat secara dramatis ketika kecepatan kendaraan meningkat. Ini karena daya dorong sama dengan produk dorong dan kecepatan, yang
Prosiding SNTTM UH, 24 November 2020 ISBN : 978-979-18011-4-0
121 berarti daya dorong adalah fungsi dari kecepatan
potong dadu,
Wth = Thrust Power = Thrust Ă— s= !
"𝜌𝑠( AcD(4) oleh karena itu, karena pasokan energi ROV yang terbatas, ia harus melakukan perjalanan dengan kecepatan yang tidak membutuhkan terlalu banyak daya, tetapi pada saat yang sama tidak membutuhkan waktu terlalu lama untuk menyelesaikan misinya. Memperoleh kecepatan ideal menjadi masalah optimisasi.
4.3. Penyelaman
Dalam kasus kendaraan selam, karena volume kendaraan tetap konstan, untuk menyelam lebih dalam itu harus meningkatkan gaya ke bawah yang bekerja padanya untuk menetralkan gaya apung. Ini dapat dilakukan
dengan menambah massanya melalui
penggunaan tank pemberat atau dengan menggunakan pendorong eksternal.
Ballasting adalah pendekatan yang lebih umum untuk tenggelam. Metode ini sebagian besar bersifat mekanis dan melibatkan penggunaan pompa dan tekanan udara untuk mengambil dan mengeluarkan air. Alternatifnya adalah menggunakan pendorong yang mengarah ke bawah. Ini adalah sistem yang jauh lebih sederhana, tetapi sangat tidak efisien dalam hal konsumsi daya dan tidak benar-benar cocok pada kedalaman yang luar biasa.
Untuk mengurangi ukuran tangki pemberat atau gaya yang dibutuhkan pendorong untuk proses perendaman, ROV biasanya dirancang sedemikian rupa sehingga memiliki daya apung residual. Artinya, bobot kendaraan dibuat kurang lebih sama dengan gaya apung.
4.4. Tenaga Listrik
Tenaga listrik umumnya disediakan melalui baterai yang disegel. Pengaturan baterai yang ideal adalah menyambungkannya secara paralel dengan dioda di antara masing-masing untuk memungkinkan pengeluaran yang merata dan untuk mencegah aliran arus antar baterai. Sekering atau perangkat pelindung lainnya juga harus digunakan untuk mencegah aliran arus berlebih jika terjadi korsleting atau komponen tidak berfungsi.
Sifat daya yang terbatas pada ROV memengaruhi jenis komponen dan peralatan yang dapat digunakan. Komponen dan peralatan harus dipilih sehingga dapat menarik daya
sesedikit mungkin agar baterai dapat
menyediakan lebih dari cukup waktu bagi kendaraan untuk menyelesaikan misinya [6].
5. Eksperimen
Underwater robot di lakukan pengujian tanpa
menggunakan stabilizer dan dengan
menggunakan tambahan stabilizer. 5.1. Tanpa Stabilizer
Gambar 6. Percobaan underwater robot tanpa stabilizer
Dengan uji coba tanpa menggunakan stabilizer maka mengakibatkan massa lebih besar dari pada daya apung, yang mengakibatkan
underwater tenggelam hingga ke dasar kolam
(Gambar 6) dan mendefinisikan sumbu z pada sistem koordinat spasial adalah nol dari dasar kolam dan menunjuk kearah atas, karena itu positif untuk meningkatkan ketinggian hingga ke atas permukaan air.
Karena massa yang lebih besar dari daya apung, maka sangat mepengaruhi kestabilan
underwater robot di dalam air, juga berdampak
pada kesulitan operator dalam mengendalikan pergerakkan robot, seperti pada gambar 7 yang memperlihatkan pola lintasan pergerakkan robot cenderung menunjukkan karakteristik yang tidak diinginkan dalam gerakannya.
Prosiding SNTTM UH, 24 November 2020 ISBN : 978-979-18011-4-0
122
Gambar 7. Lintasan underwater robot tanpa stabilizer
5.2. Penggunaan Stabilizer
Gambar 8. Percobaan underwter robot dengan penggunaan stabilizer
Seperti yang terlihat pada gambar 8 robot berada diatas permukaan air akibat adanya penambahan stabilizer yang diikat pada badan atas robot, dimana daya apung yang diberikan lebih besar dari massa underwater robot. Posisi ini mendefinisikan sumbu z pada sistem koordinat adalah nol dari atas permukaan air kolam dan menunjuk kearah bawah, karena itu positif untuk meningkatkan kedalaman hingga ke dasar kolam.
Gambar 9. Lintasan underwater robot dengan penggunaan stabilizer
Pola lintasan pergerakkan underwater robot (gambar 9) terlihat teratur dengan adanya penggunaan stabilizer, hal ini menunjukkan kestabilan robot didalam air juga dipengaruhi oleh gaya apung sehinnga operator menjadi lebih mudah dalam mengendalikan pergerakan
underwater robot di dalam air. 6. Kesimpulan
Desain robot ini dapat mengapung di permukaan air dan menyelam. kemudian agar robot dapat melakukan navigasi putaran motor di kontrol sehingga dapat mendorong robot menyelam kedalam air.
Penambahan stabilizer pada sisi atas badan robot berkontribusi cukup besar dalam stabilitas tubuh underwater robot saat dikendalikan didalam air.
Dalam eksperimen robot di kolam diperoleh data yang cukup baik saat underwater robot dikendalikan dengan remote control.
Underwater robot ini menggunakan 4 buah
pendorong dengan masing-masing 2 sebagai maju/mundur/berbelok dan 2 untuk pergerakan naik turun (menyelam).
Referensi
[1] S. K. Deb, J. H. Rokky, T. C. Mallick, and J. Shetara, “Design and construction of an
underwater robot,” 2018, doi:
10.1109/ICAEE.2017.8255367.
[2] S. F. Masoomi et al., “Design and
Construction of a Specialised Biomimetic Robot in Multiple Swimming Gaits,” Int.
Prosiding SNTTM UH, 24 November 2020 ISBN : 978-979-18011-4-0
123 10.5772/60547.
[3] H. Huang, L. Wan, W. T. Chang, Y. J. Pang, and S. Q. Jiang, “A fault-tolerable control scheme for an open-frame underwater vehicle,” Int. J. Adv. Robot.
Syst., 2014, doi: 10.5772/58578.
[4] J. He, Y. Li, Y. Li, Y. Jiang, and L. An,
“Fault diagnosis in autonomous
underwater vehicle propeller in the transition stage based on GP-RPF,” Int. J.
Adv. Robot. Syst., vol. 15, no. 6, pp. 1–9,
2018, doi: 10.1177/1729881418814683.
[5] R. Xu, G. Tang, De Xie, D. Huang, and L.
Han, “Underactuated tracking control of underwater vehicles using control moment gyros,” Int. J. Adv. Robot. Syst., 2018, doi: 10.1177/1729881417750759.
[6] L. A. LA Gonzalez, “Design , Modelling
and Control of an Autonomous Underwater Vehicle,” BE Thesis, Univ.
Prosiding SNTTM UH, 24 November 2020 ISBN : 978-979-18011-4-0
124