Rancangan struktural dari masing-masing komponen pembentuk manipulator antara lain:
1. Dudukan bawah
Struktur komponen penyusun dudukan bawah antara lain: • Roda bebas (caster)
Roda bebas yang digunakan memiliki tinggi sekitar 34 mm dengan diameter roda 25 mm.
25 • Plat besi
Plat besi yang digunakan mempunyai ukuran 400 x 400 mm dengan ketebalan 20 mm. Plat besi ini memiliki berat sekitar 18 kg.
2. Joint sudut
Struktur komponen penyusun joint sudut antara lain:
• Gearbox
Gearbox yang digunakan merupakan sistem transmisi worm-gear yang mereduksi putaran dengan perbandingan 1:10. Putaran motor stepper berkurang 10 kali setelah melewati gear box, sebaliknya daya yang dihasilkan meningkat 10 kali dari daya yang dihasilkan oleh motor stepper.
• Motor stepper
Motor stepper yang digunakan adalah jenis motor stepperunipolar dengan merk Vexta model ASM66AC-T3.6 produksi Oriental Motor. Motor stepper ini dilengkapi dengan amplifier tipe ASD12B-C
Tabel 1. Spesifikasi motor stepper
Tegangan 2.69 Volt Arus 1.7 Ampere Torsi maksimum 1.25 Nm Batas kecepatan 0 - 500 rpm Rasio gir 3.6 : 1 Resolusi 0.10/pulsa
• Dudukan motor stepper
Dudukan motor stepper terbuat dari besi siku ukuran 92 x 92 mm dan tebal 5 mm yang dipotong, sehingga ukurannya menjadi 92 x 50 mm.
• Kopel
Kopel terbuat dari poros besi pejal yang mempunyai diameter 30 mm. Dengan lubang untuk poros dari motor stepper berukuran 8 mm dan lubang untuk poros masukan dari gear box berukuran 10 mm.
• Plat poros besi
Plat poros besi terbuat dari plat besi ukuran 220 x 90 mm dan poros besi dengan diameter 30 mm. Plat dengan poros ini disatukan dengan cara dilas.
3. Link Vertikal
Struktur komponen penyusun link vertikal sudut antara lain: • Plat dudukan
Plat dudukan bawah terbuat dari plat alumunium dengan ukuran 180 x 180 mm dan tebal 15 mm. Plat dudukan atas terbuat dari plat alumunium dengan ukuran 210 x 125 mm dan tebal 13 mm.
• Plat siku
Plat siku terbuat dari besi siku ukuran 60 x 60 mm dan tebal 5 mm. Salah satu bagiannya dipotong, sehingga ukurannya menjadi 60 x 25 mm.
• Bantalan (bearing)
Bantalan yang digunakan berjumlah dua. Bantalan pertama digunakan untuk menumpu poros pada bagian bawah ulir dengan diameter dalamnya berukuran 20 mm. Bantalan kedua digunakan untuk menahan poros pada bagian atas ulir dengan diameter dalamnya berukuran 15 mm. Kedua bantajan ini berjenis plan bearing.
Berdasarkan gerakan bantalan terhadap poros, bantalan yang digunakan adalah bantalan gelinding (rolling bearing). Sedangkan berdasarkan arah beban terhadap poros merupakan jenis bantalan radial. Berdasarkan alurnya, bantalan ini masuk ke dalam jenis bantalan arus dalam baris tunggal.
• Slider Vertikal
Slider vertikal yang digunakan memiliki ukuran 960 x 20 x 19 mm. Slider vertikal dipasang secara vertikal yang di tahan atau ditumpu oleh plat siku pada bagian bawah dan atasnya.
27 • Ulir
Ulir yang digunakan merupakan ulir tenaga jenis ball screw. Ulir dipasang vertikal dan ditumpu oleh dua buah bearing. Panjang poros yang berulir yaitu 880 mm. Ulir yang digunakan adalah ulir tunggal karena jarak baginya sama dengan kisar. Kisar adalah jarak antara puncak-puncak yang berbeda satu putaran dari satu jalur pada ulir (Sularso dan Suga, 1987). Jarak baginya yaitu 10 mm. Diameter dalam ulir 20 mm dan diameter luar 25 mm dengan sudut ulir sebesar 900.
4. JointVertikal
Struktur komponen penyusun joint vertikal antara lain: • Motor servo DC
Motor servo DC yang digunakan memiliki spesifikasi daya 60 Watt, tegangan 65 volt, arus 1,3 ampere dan putaran maksimum 3000 RPM. Encoder pada motor ini memiliki spesifikasi tegangan 5 volt dengan output keluaran pulsa A dan pulsa B. Keluaran pada pulsa A menghasilkan 200 pulsa per satu putaran, sama halnya dengan keluaran pada pulsa B juga menghasilkan 200 pulsa per satu putaran. • Dudukan motor servo DC
Dudukan motor servo DC terbuat dari siku 60 x 60 mm dan tebal 5 mm. Salah satu bagiannya dipotong, sehingga ukurannya menjadi 60 x 35 mm.
• Roda gigi cacing (worm gear)
Roda gigi cacing terdiri atas sebuah roda gigi dan pasangannya berupa cacing. Spesifikasi dari roda gigi dan cacingnya yaitu roda gigi memiliki diameter dalam 45 mm dengan jumlah gigi 30 buah. Cacing memiliki diameter dalam 10 mm dan jarak bagi 5 mm.
5. Link Horizontal
Struktur komponen penyusun linkhorizontal antara lain: • Kotak segiempat
Kotak segiempat terdiri dari 4 plat alumunium yang tersusun menjadi sebuah box. Boxplat memiliki ukuran 180 x 125 x 66 mm. Plat
alumunium yang digunakan mempunyai tebal 11 mm. Plat dikencangkan dengan menggunakan baut pengencang.
• Slider Horizontal
Slider yang digunakan memiliki ukuran 936 x 20 x 16 mm.
6. JointHorizontal
Struktur komponen penyusun manipulatorhorizontal antara lain: • Motor servo DC
Motor servo DC yang digunakan adalah motor DC merk National tipe TS 1982 N123 E6 dengan spesifikasi tegangan DC 60 V, arus 0.3 A, daya output 60 W, dan putaran maksimum 3000 rpm. Motor servo DC ini belum dilengkapi dengan brake (rem) maka harus dibuat rem buatan.
Motor telah di lengkapi encoder. Encoder pada motor ini memiliki spesifikasi tegangan 5 volt dengan output keluaran pulsa A dan pulsa B. Keluaran pada pulsa A menghasilkan 200 pulsa per satu putaran, sama halnya dengan keluaran pada pulsa B juga menghasilkan 200 pulsa per satu putaran.
• Rack-Pinion
Rack-pinion terdiri dari rack yaitu batang besi yang bergerigi dan pinion yaitu pasangan roda giginya. Rack berukuran panjang 100 cm, lebar 3 cm dan tebal 7 mm. Pinion mempunyai dimeter dalam 41 mm dan jumlah gigi sebanyak 19 buah. Tipe roda gigi yang digunakan adalah tipe roda gigi lurus dimana letak giginya berjajar pada dua bidang silinder.
7. Sistem Kendali • Power supply
Power supply berfungsi memberikan catu daya bagi rangkaian- rangkaian elektronika penunjang dan motor-motor penggerak pada manipulator. Unit ini berupa transformator dan jembatan dioda yang berfungsi untuk merubah tegangan AC menjadi DC. Tegangan yang tersedia adalah 5 V, 12 V, 24 V, dan 64 V.
29 • Rangkaian pengendali motor stepper
Rangkaian ini berupa IC 555, IC 4023, IC 4049, rangkaian switch transistor, dan limit switch untuk keamanan dan titik acuan. Gambar rangkaian dapat dilihat pada Lampiran 4.
• Rangkaian pengendali servo motor DC vertikal
Rangkaian ini terdiri dari IC 4023, IC 4049, rangkaian switch transistor, relay, dan limit switch. Unit ini terhubung dengan driver dari motor DC sebelum terhubung dengan motor DC. Gambar rangkaian dapat dilihat pada Lampiran 5.
• Rangkaian pengendali servo motor DC horizontal
Rangkaian ini terdiri dari IC 4023, IC 4049, rangkaian switch transistor, relay ON-OFF motor dan rem, relay untuk H-bridge motor, dan limit switch. Gambar rangkaian dapat dilihat pada Lampiran 6. • Rangkaian penguat encoder motor DC horizontal
Rangkaian ini terdiri dari IC 555 dan resistor. Dari rangkaian ini CN kaki 6 dapat berupa sinyal segi empat yang dibangkitkan dari komputer sehingga kecepatan putar motor stepper bisa diatur. Gambar rangkaian dapat dilihat pada Lampiran 7.
8. Interface
Interface terhubung pada slot ISA komputer dengan alamat 0X 300. Unit ini terdiri dari PPI 8255, buffer IC 74LS245, IC 74LS688 dengan saklar untuk keperluan pengalamatan. Untuk lebih jelasnya, lihat Lampiran 10.
9. Kontroller
Sebagai unit kontroler digunakan komputer jenis Pentium I yang dilengkapi dengan slot ISA untuk pemasangan sistem interface. Komputer ini dilengkapi dengan program bahasa-C untuk pemrograman algoritma pengendalian dari manipulator.