Simulasi 3-Dimensi dan Optimalisasi Gerak Robot Pengebor PCB.

(1)

ABSTRAK

Industri robot saat ini sedang berkembang dengan pesat. Perancangan

sebuah robot harus direncanakan sebaik mungkin karena tingkat kesulitan dan

biaya pada saat pembuatan. Perangkat simulasi dapat ditambahkan untuk

memberikan kemudahan pada saat perancangan. Pada tugas akhir ini, dibuat

simulator 3-dimensi yang berbasis

Virtual Reality

dan optimalisasi gerak robot

pengebor PCB. Robot pengebor PCB dengan 3 derajat kebebasan ini bertipe

SCARA yang terdiri dari 3 buah joint yang bertipe RRP dan 3 buah lengan.

Lengan yang ketiga berupa bor yang hendak digunakan untuk melubangi PCB.

Cara kerjanya adalah titik-titik koordinat yang hendak dituju dimasukkan

melalui

command window

pada MATLAB. Setelah dimasukkan, lalu

dioptimalisasi dengan metoda jalur terpendek yang telah dimodifikasi dan

dihitung invers kinematiknya. Sinyal posisi, kecepatan, dan percepatan dibentuk

untuk dimasukkan pada aktuator

joint

. Aktuator

joint

ini yang akan menggerakkan

lengan robot pengebor PCB. Setiap lengan robot ini dipasang

body sensor

untuk

mendeteksi posisi (x, y, z) dan matriks rotasi (3 x 3). Keluaran sinyal posisi

sebagai masukan bagi gerak translasi pada simulasi

Virtual Reality

sedangkan

matriks rotasi akan dikonversi dahulu ke bentuk vektor rotasi equivalen VRML

sebelum menjadi masukan bagi gerak rotasinya.

Gerak robot pengebor PCB dapat disimulasikan secara 3-dimensi dengan

Toolbox Virtual Reality

. Sistem robot pengebor PCB dengan batasan posisi,

kecepatan, percepatan, momen inersia, dan daerah kerja yang gunakan dapat

direpresentasikan dengan

Toolbox SimMechanics

. Gerak robot pengebor PCB

dapat optimalisasi menggunakan metoda jalur terpendek dengan algoritma

tetangga terdekat yang modifikasi dengan cara meminimalkan perpindahan lengan

dari kuadran I ke kuadran II atau sebaliknya. Pemodifikasian ini dapat

meminimalkan daya yang dikeluarkan oleh aktuator

joint

walau jalur tempuh

ujung mata bornya belum tentu lebih pendek daripada metoda jalur terpendek

biasa. Metoda jalur terpendek juga lebih optimal jika dibandingkan dengan

metoda

scanning

horizontal dan vertikal.

(2)

ABSTRACT

Nowadays robot industries are expanding so fast. In a design process, a robot has to be planned as good as possible because it is difficult and expensive to be built. Simulation system can be utilized to make the process easier. In this final report, a 3-D simulator based on Virtual Reality and motion optimalization of the PCB drill robot was made. This PCB drill robot with three degree of freedom has a SCARA type which consists of 3 joints in RRP type and 3 arms. The third arms is a driller which will be used to drill PCB.

The working step is the coordinate point will be inserted in the command window at MATLAB. After inserted, it will be optimalized with modificated shortpath method and calculated the invers kinematics. Signal position, speed, and acceleration will be formed and entered to joint actuator. This joint actuator will move the arms of the PCB drill robot. Each arms of the robot is attached with a body sensor to detect position (x, y, z) and rotation matrix (3 x 3). Output signal position as an input to translational motion at Virtual Reality simulation; while, the rotation matrix will be converted ahead to VRML equivalent rotation vektor form before becoming an input to its rotation motion.

The motion of the PCB drill robot can be simulated in 3-D with Toolbox Virtual Reality. The PCB drill robot system with position definition, speed, acceleration, moment of inertia, and its working area can be represented with Toolbox Simmechanics. The motion of the PCB drill robot can be optimalized by modificated shortpath method with the closest neighbour algorithm by minimization moving arms from area I to area II or vice versa. The modification will minimize the energy out from joint actuator although the drill path may would not be shorter than the normal shortpath method. Shortpath method is also more optimum than horizontal and vertical scanning method.

(3)

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN SURAT PERNYATAAN LEMBAR PERSEMBAHAN

ABSTRAK ... i

ABSTRACT ... ii

KATA PENGANTAR ... iii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR TABEL ... viii

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR LAMPIRAN ... xiii

BAB I : PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang ... 1

I.2. Identifikasi Masalah ... 2

I.3. Tujuan ... 2

I.4. Pembatasan Masalah ... 2

I.5. Metodologi Penelitian ... 2

I.6. Sistematika Pembahasan ... 3

BAB II : TEORI PENUNJANG II.1. Pengenalan Robot ... 4

II.1.1. Sejarah Robot ... 4

II.1.2. Klasifikasi Robot ... 5

II.1.2.1. Menurut Rupanya ... 6

II.1.2.2. Menurut Sistem Koordinat ... 6

II.1.2.3. Menurut Metoda Kontrolnya ... 12

II.1.3. Komponen-Komponen Sistem Robot ... 13

II.2. Mekanika Robot ... 16

(4)

II.2.1. Konsep Mekanika ... 16

II.2.1.1. Gerak Translasi ... 16

II.2.1.2. Gerak Rotasi ... 19

II.2.2. Pemodelan Sistem Mekanik ... 21

II.2.3. Rantai Kinematik ... 22

II.2.4.

End Effector ...

24

II.3. Transformasi dan Kinematik ... 25

II.3.1. Frame Koordinat Referensi ... 28

II.3.2. Transformasi Homogen dan Manipulator-nya ... 30

II.3.3. Solusi Forward ... 32

II.3.3.1. Latar Belakang Informasi dan Terminologi ... 32

II.3.3.2. Penetapan Link Koordinat Referensi ... 34

II.3.3.3. Matriks Denavit-Hartenberg ... 35

II.3.3.4. Pembentukan Solusi Forward ... 37

II.3.4. Solusi Inverse ... 38

II.3.5. Perancangan Gerak ... 42

II.3.5.1. Posisi Trajektory dan Profil Kecepatan ... 42

II.3.5.2. Profil Pergerakan dalam Solusi Inverse ... 44

BAB III : PERANCANGAN DAN SIMULASI III.1. Desain Robot ... 47

III.1.1. Solusi Forward ... 49

III.1.2. Solusi Inverse ... 51

III.1.3. Perancangan Manipulator Robot pada SimMechanics ... 52

III.2. Metoda Optimalisasi Gerak Bor ... 58

III.3. Perancangan Robot pada Virtual Reality ... 60

BAB IV : PENGUJIAN DAN ANALISA IV.1. Pengujian dan Analisa Titik Tuju ... 65

IV.1.1. Lima Titik Tuju ... 65

IV.1.2. Sepuluh Titik Tuju ... 67

IV.1.3. Duapuluh Titik Tuju ... 69

(5)

IV.2. Pengujian dan Analisa Jalur Tempuh ... 72

IV.3. Pengujian dan Analisa Optimalisasi Gerak ... 82

BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN V.1. Kesimpulan ... 94

V.2. Saran ... 95

DAFTAR PUSTAKA

(6)

DAFTAR TABEL

Tabel II.1. Pertimbangan desain mekanika ... 16

Tabel II.2. Momen inersia untuk beberapa bentuk khusus ... 21

Tabel II.3. Elemen dasar model mekanik ... 22

Tabel II.4. Simbol untuk rantai kinematik ... 23

Tabel II.5. Bagian-bagian dari matriks transformasi homogen ... 30

Tabel II.6. Aturan penetapan frame koordinat

link

... 34

Tabel II.7. Parameter

link

dari frame koordinat

link

... 36

Tabel II.8. Transformasi matriks untuk mendapatkan frame koordinat

link

... 36

Tabel II.9. Perkalian matriks

A

untuk membentuk matriks

T

... 38

Tabel III.1. Parameter

a

i,

α

i,

d

i, dan

θ

i... 49

Tabel III.2. Deskripsi blok-blok

simmechanics

yang digunakan ... 53

Tabel IV.1. Tabel perbandingan titik koordinat input dan output untuk lima titik tuju ... 67

Tabel IV.2. Tabel perbandingan titik koordinat input dan output untuk sepuluh titik tuju ... 69

Tabel IV.3. Tabel perbandingan titik koordinat input dan output untuk duapuluh titik tuju ... 71

Tabel IV.4. Perbandingan jalur tempuh total keempat metoda untuk lima titik tuju ... 74

Tabel IV.5. Perbandingan jalur tempuh total keempat metoda untuk sepuluh titik tuju ... 78

Tabel IV.6. Perbandingan jalur tempuh total keempat metoda untuk duapuluh titik tuju ... 82

Tabel IV.7. Perubahan sudut

joint

lima titik tuju dengan metoda jalur terpendek ... 83

joint

lima titik tuju dengan metoda jalur terpendek* ... 84

(7)

Tabel IV.9. Perubahan sudut joint lima titik tuju dengan metoda scanning

horizontal ... 84

Tabel IV.10. Perubahan sudut joint lima titik tuju dengan metoda scanning

vertikal ... 85

joint sepuluh titik tuju dengan metoda jalur

terpendek ... 86

joint sepuluh titik tuju dengan metoda jalur

terpendek* ... 87

joint sepuluh titik tuju dengan metoda

scanning horizontal ...

88 Tabel IV.14. Perubahan sudut

joint sepuluh titik tuju dengan metoda

scanning vertikal ...

89 Tabel IV.15. Perubahan sudut joint duapuluh titik tuju dengan metoda jalur

terpendek ... 90

Tabel IV.16. Perubahan sudut joint duapuluh titik tuju dengan metoda jalur

terpendek* ... 91

joint duapuluh titik tuju dengan metoda

scanning horizontal ...

92

joint duapuluh titik tuju dengan metoda

scanning vertikal ...

93

(8)

DAFTAR GAMBAR

Gambar II.1. Contoh robot humanoid ... 5

Gambar II.2. Geometri robot

cantilevered cartesian

... 7

Gambar II.3. Geometri dari

gantry cartesian

... 7

Gambar II.4. Robot berkoordinat silinder ... 8

Gambar II.5. Robot berkoordinat bola ... 9

Gambar II.6. Geometri dari robot lengan

joint

tipe

pure-spherical

... 10

Gambar II.7. Geometri dan daerah kerja dari robot

parallelogram

spherical jointed

... 11

Gambar II.8. Geometri dan daerah kerja dari robot

jointed cylindrical

.... 11

Gambar II.9. Contoh penggunaan robot servo titik ke titik yaitu memindahkan karton dari konveyor ketempat yang telah disediakan ... 13

Gambar II.10. Komponen-komponen sistem robot ... 14

Gambar II.11. Gaya yang bekerja pada benda tegar yang bermassa M ... 17

Gambar II.12. Gaya pada pegas yang berkonstanta K ... 17

Gambar II.13.

Dashpot

dan sistem gayanya ... 18

Gambar II.14. Karakteristik gaya friksi ... 19

Gambar II.15. Torsi yang terjadi pada sebuah benda tegar ... 19

Gambar II.16. Tiga pusat massa dan momen inersianya ... 20

Gambar II.17. Klasifikasi

joint

dari robot koordinat silinder ... 23

Gambar II.18. Representasi grafik dari 12 hubungan

link

yang umum... 24

Gambar II.19. Robot dengan lima

joint

berskala ... 25

Gambar II.20. Ruang tiga dimensi dengan dua frame referensi ... 28

Gambar II.21. Operasi untuk mensejajarkan dua frame ... 29

Gambar II.22.

Gripper

dengan frame referensinya ... 31

Gambar II.23. Menomorkan

joint

dan

link

... 33

Gambar II.24.

Length

dan

twist

dari

link

... 33

Gambar II.25.

Distance

dan

angle

antara

link

... 34

Gambar II.26. Frame koordinat

link

dan parameter

joint

... 35

(9)

Gambar II.27. Pendekatan geometri dengan hubungan vektor untuk

mencari solusi

inverse

... 40

Gambar II.28. Profil posisi, kecepatan, dan percepatan sebagai fungsi waktu ... 43

Gambar II.29.

Manipulator

θ-R ditunjukkan dengan garis diagonal pada bidang kartesian ... 44

Gambar II.30. Posisi, kecepatan dan percepatan gerak dari (0,10) ke (10,0) pada koordinat kartesian ... 45

Gambar II.31. Posisi, kecepatan dan percepatan gerak dari (0,10) ke (10,0) pada koordinat silinder ... 46

Gambar III.1. Simbol rantai kinematik

joint

manipulator

tipe RRP ... 47

Gambar III.2. Bentuk dan ukuran

m nipulator

a

robot pengebor PCB ... 48

Gambar III.3. Daerah kerja robot pengebor PCB ... 48

Gambar III.4. Frame koordinat sederhana

manipulator

Gambar III.5. Geometri lengan

manipulato

r robot ... 51

Gambar III.6.

SimMechanics Library

... 53

Gambar III.7. Frame koordinat

manipulator

... 55

Gambar III.8. Model SimMechanic

manipulator

robot ... 56

Gambar III.9. Model

Ellipsoids

robot pengebor PCB dilihat dari berbagai axis ... 57

Gambar III.10. Model

Convex Hulls

Gambar III.11.

Flowchart

optimalisasi gerak bor PCB ... 59

Gambar III.12.

Flowchart

optimalisasi titik-titik x≥0 atau x<0 ... 60

Gambar III.13. Blok-blok V

irtual Reality

... 61

Gambar III.14. (a) Sistem koordinat grafik MATLAB (b) Sistem koordinat VRML ... 62

Gambar III.15. Diagram pohon VRML robot pengebor PCB ... 62

Gambar III.16. Diagram pohon dan V

irtual Reality

robot pengebor PCB pada

VRBuild2

... 63

Gambar III.17. Tampilan simulator V

irtual Reality

Gambar IV.1. Jalur terpendek untuk lima titik tuju ... 66

(10)

Gambar IV.2. Sinyal ouput sensor untuk lima titik tuju ... 66

Gambar IV.3. Jalur terpendek untuk sepuluh titik tuju ... 68

Gambar IV.4. Sinyal ouput sensor untuk sepuluh titik tuju ... 68

Gambar IV.5. Jalur terpendek untuk duapuluh titik tuju ... 70

Gambar IV.6. Sinyal ouput sensor untuk duapuluh titik tuju ... 70

Gambar IV.7. Jalur lima titik tuju dengan metoda jalur terpendek ... 72

Gambar IV.8. Jalur lima titik tuju dengan metoda jalur terpendek* ... 73

Gambar IV.9. Jalur lima titik tuju dengan metoda

scanning

horizontal ... 73

Gambar IV.10. Jalur lima titik tuju dengan metoda

scanning

vertikal ... 74

Gambar IV.11. Jalur sepuluh titik tuju dengan metoda jalur terpendek ... 75

Gambar IV.12. Jalur sepuluh titik tuju dengan metoda jalur terpendek* ... 76

Gambar IV.13. Jalur sepuluh titik tuju dengan metoda

scanning

horizontal 76 Gambar IV.14. Jalur sepuluh titik tuju dengan metoda

scanning

vertikal ... 77

Gambar IV.15. Jalur duapuluh titik tuju dengan metoda jalur terpendek .... 79

Gambar IV.16. Jalur duapuluh titik tuju dengan metoda jalur terpendek* .. 79

Gambar IV.17. Jalur duapuluh titik tuju dengan metoda

scanning

horizontal ... 80 Gambar IV.18. Jalur duapuluh titik tuju dengan metoda

scanning

vertikal . 81

(11)

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A.

M-File

Optimalisasi dan

Inverse

Kinematik ... A-1 Lampiran B. Model Sistem

SimMechanics

... B-1 Lampiran C. VRML Robot Pengebor PCB ... C-1

(12)

The Best Gift of Gift

To your friend give your loyalty.

To your enemy give your forgiveness.

To your boss give your service.

To a child give a good example.

To your parents give your gratitude and devotion.

To your mate give your love and faithfulness.

To all men and women give your love.

(13)

LAMPIRAN – A

(14)

Lampiran A M-File Optimalisasi dan Inverse Kinematik disp('Simulasi 3-Dimensi dan Optimalisasi Gerak Robot Pengebor PCB');

disp('Banyak titik Min=1 dan Max=20'); bt=input('Banyak titik = ');

disp(' ');

disp('Koordinat berkisar antara -9.5<=X<=9.5 & 6.5<=Y<= 15.5') disp('Satuan koordinat dalam cm dan sudut dalam derajat') disp(' ');

for i=1:bt

ttk_koor(i,:)=input('Titik Koordinat [x y] : '); end

ttk=ttk_koor;

% Optimalisasi Jalur Terpendek

% Mengetahui titik terdekat X + atau - for h=1:bt

brs_koor=ttk_koor(h,:);

x=ttk_ref(:,1)-brs_koor(:,1); y=ttk_ref(:,2)-brs_koor(:,2); ttk_koor(h,3)=sqrt(x^2+y^2); end

ttk_sort=sortrows(ttk_koor,3); ttk_tdk=ttk_sort(1,1);

% Pemilihan x<0

ttk_sort_xneg=sortrows(ttk_koor,1); % Pemilihan x>=0

(15)

(16)

Lampiran A M-File Optimalisasi dan Inverse Kinematik

% Perhitungan Inverse Kinematik for k=1:bt

b=sqrt(4*a^2+r^2-4*a*r*cos(beta*pi/180)); if ((6.5<=y) & (y<=15.5))

(17)

Lampiran A M-File Optimalisasi dan Inverse Kinematik

t3(1,:)=0; for i=1:bt

t3(4*i-2,:)=0; t3(4*i-1,:)=0; t3(4*i,:)=1080; t3(4*i+1,:)=0; end

t3(bt*4+2,:)=0; t3(bt*4+3,:)=0;

% Tampilan

Titik_Awal_____Titik_Optimal_____Sudut_T1_dan_T2 = [ttk xy T1 T2] plot(xy(:,1),xy(:,2))

TA_SimModel

disp('________________________________________________________'); disp(' ');

(18)

LAMPIRAN – B

(19)

Lampiran B Model SimMechanics

SimMechanics Model

Simulation Parameters Start time : 0.0 Stop time : tm

(20)

Input Subsystem

T1 Parameters

Vector of output values : t1 Vector of time values : ta Sample time : 0.1

T2 Parameters

Vector of output values : t2 Vector of time values : tb Sample time : 0.1

T3 Parameters

Vector of output values : t3 Vector of time values : tc Sample time : 0.1

(21)

Robot Subsystem

Ground Parameters

Location : [0 0 75] mm

IC 1 (Initial Condition) Parameters Actuation

Primitive Position Units Velocity Units

R1 0 deg 0 deg/s

(22)

R1 0 deg 0 deg/s

Joint Actuator 1 Parameters Connected to primitive : R1 Motion

Apply rotational motion (revolute only)

Angle : deg

Angular velocity : deg/s Angular acceleration : deg/s^2

Angle : deg

(23)

Joint 1 Parameters Axes

Name Primitive Axis of Rotation [x y z]

Reference csys R1 Revolute [0 0 -1] WORLD

Name Primitive Axis of Rotation [x y z]

Reference csys

R1 Revolute [0 0 -1] WORLD

Link 1 Parameters Mass Properties

Mass : 300 gr

Inertia : [2725 0 0; 0 625 0; 0 0 2900] gr*cm^2 Body Coordinate System

Name Origin Position Vector [x, y, z]

(24)

Mass : 300 gr

Units Translated from Origin of

CG [0 150 75] mm WORLD CS1 [0 100 75] mm WORLD CS2 [0 150 75] mm WORLD CS3 [0 200 75] mm WORLD

Mass : 180 gr

Units Translated from Origin of

CG [0 200 75] mm WORLD CS1 [0 200 75] mm WORLD CS2 [0 200 75] mm WORLD CS3 [0 200 20] mm WORLD

(25)

Body Sensor Subsystem

Body Sensor 1 Parameters

With respect to coordinate system : Absolute (WORLD) [x;y;z] Position : cm

[ 3 x 3 ] Rotation matrix

(26)

Parameter : VR Sink

(27)

LAMPIRAN – C

(28)

Lampiran C VRML Robot Pengebor PCB

VRML Utama

#VRML V2.0 utf8

#Created with V-Realm Builder v2.0 #Integrated Data Systems Inc. #www.ids-net.com

PointLight {

ambientIntensity 1

attenuation 1 0 0 color 0.69 0.69 0.69

intensity 0.5

location 6.0139 19.7699 17.7285

radius 10

}

DEF View Group { children [

DEF Main_View Viewpoint {

orientation 0.246325 0.529044 0.812057 2.55229

position 22.0819 32.7132 14.6487 description "Main View" }

DEF PCB_View_1 Viewpoint {

fieldOfView 0.785398

orientation 0.289573 0.414839 0.862587 2.31161

position 17.6471 18.1501 12.1661 description "PCB View 1" }

DEF PCB_View_2 Viewpoint {

orientation 0.587568 0.573904 0.570437 2.0893

position 23.8757 10.1348 0.893763 description "PCB View 2" }

DEF Top_View Viewpoint {

orientation -0.0266894 0.173057 0.98455 3.13562

position -1.50021 21.2792 39.1354

groundColor [ 0.0955383 0.098599 0.49, 0.368258 0.486251 0.58, 0.661837 0.69 0.69, 0.801668 0.823029 0.84 ]

skyAngle [ 0.1, 1.2, 1.57 ]

skyColor [ 0.619592 0.92 0.92,

0.571441 0.693793 0.83, 0.222549 0.390234 0.7, 0.60094 0.662637 0.69 ] }

(29)

material DEF Medium_Blue_Metal Material {

(30)

DEF Moving_Link Group { children [

DEF Text_Name Transform {

translation 5.5 20.5 0.5

rotation 0 0 1 3.14159

children Shape {

(31)

DEF L1 Transform {

translation 0 0 -0.5

rotation 1 0 0 1.5708

scale 1 0.999999 1 children Shape {

appearance Appearance { children Shape {

appearance Appearance {

children Shape {

(32)

children Shape {

DEF L1 Transform {

translation 0 0 0 children Shape {

(33)

children Shape {

DEF L1 Transform {

translation 0 0 0 children Shape {

(34)

children Shape {

DEF L1 Transform {

translation 0 0 0.5

rotation 1 0 0 1.5708

children Shape {

material DEF Red_Plastic Material {

ambientIntensity 0.1

diffuseColor 1 0.0408163 0.0408163

specularColor 0.984314 0.984314 0.984314

}

children Transform {

(35)

children Shape {

(36)

BAB I

PENDAHULUAN

Pada bab ini dibahas mengenai latar belakang, identifikasi masalah, tujuan, pembatasan masalah, metodologi penelitian, dan sistematika pembahasan tugas akhir.

I.1. Latar Belakang

Industri robot sekarang sedang berkembang pesat. Walau robot-robotnya tidak seperti manusia, tetapi mereka dapat melakukan pekerjaan manusia. Sekarang robot banyak digunakan pada industri-industri besar. Contohnya digunakan untuk menangani material berat, pengeboran, pengecatan, pengelasan, pemeriksaan, dan perakitan. Robot tersebut dirancang dengan mempertimbangkan massa, beban, kecepatan, percepatan, gaya yang terjadi, dan daerah kerja yang dikehendaki. Perancangan sebuah robot harus direncanakan sebaik mungkin karena tingkat kesulitan dan biaya pada saat pembuatannya. Perangkat simulasi dapat ditambahkan untuk memberikan kemudahan pada saat perancangan.

Pertengahan tahun 2004, perusahaan software

MathWork

mengeluarkan Toolbox

Virtual Reality

versi 4. Toolbox ini menggunakan

Virtual Reality

Modelling Language

(VRML) sebagai bahasa yang digunakan untuk menggambarkan objek 3-dimensi. Jika digabungkan dengan

SimMechanic

yang dapat memodelkan benda tegar dengan menspesifikasikan ukuran, massa, kemungkinan gerak, kinematik, dan sistem koordinatnya, maka simulasi robot akan menjadi lebih realistis. Pada perancangannya bila terjadi kesalahan atau kekurangan, dapat segera diperbaiki dan robot juga dapat direalisasikan seoptimal mungkin. Dengan adanya simulasi ini, strategi kontrolnya pun dapat diubah-ubah sehingga tipe pengontrol yang optimal untuk robot tersebut dapat segera diketahui.

(37)

Pendahuluan 2

I.2. Identifikasi Masalah

Masalah dalam tugas akhir ini, yaitu :

1. Bagaimana membuat simulator robot pengebor PCB 3-dimensi dengan memperhitungkan posisi, kecepatan, percepatan, momen inersia, dan batasan daerah daerah kerjanya?

2. Bagaimana mengoptimalisasikan gerak bor PCB?

I.3. Tujuan

Tujuan tugas akhir ini adalah untuk menyimulasikan secara 3-dimensi dan mengoptimalisasikan gerak robot pengebor PCB yang akan dirancang sebelum ke tahap pembuatan.

I.4. Pembatasan Masalah

Tugas akhir ini diberikan batasan sebagai berikut :

1. Robot pengebor PCB ini hanya disimulasikan secara 3-dimensi dengan menggunakan Toolbox

Virtual Reality

pada Matlab 7.

2. Geometri

manipulator

robot pengebor PCB tipe

SCARA

dengan

joint

tipe RRP.

3.

Manipulator

robot pengebor PCB dibatasi 3 derajat kebebasan.

4. Optimalisasi gerak bor PCB dengan menggunakan metoda jalur terpendek yang dimodifikasi.

5. Ukuran PCB yang digunakan 200 mm × 100 mm × 2 mm. 6. Diameter bor yang digunakan 1 mm.

I.5. Metodologi Penelitian

(38)

Pendahuluan 3

sebagai masukan bagi gerak translasi pada simulasi

Virtual Reality

sedangkan matriks rotasi akan dikonversi dahulu ke bentuk vektor rotasi equivalen VRML sebelum menjadi masukan bagi gerak rotasinya.

I.6. Sistematika Pembahasan

Sistematika pembahasan laporan tugas akhir ini disusun menjadi lima bab, yaitu sebagai berikut :

Bab I : Pendahuluan

Bab ini membahas tentang latar belakang, identifikasi masalah, tujuan, pembatasan masalah, metodologi penelitian, dan sistematika pembahasan.

Bab II : Teori Penunjang

Bab ini membahas tentang landasan teori yang digunakan dalam pembuatan simulasi dan optimalisasi gerak robot pengebor PCB 3-dimensi.

Bab III : Perancangan dan Simulasi

Bab ini membahas perancangan simulasi gerak robot pengebor PCB 3-dimensi dan optimalisasi geraknya.

Bab IV : Pengujian dan Analisa

Bab ini membahas tentang pengujian titik tuju, jalur, dan optimalisasi gerak dari simulasi robot pengebor PCB beserta analisanya.

Bab V : Kesimpulan dan Saran

(39)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengujian dan analisa yang telah dilakukan, dapat diambil beberapa kesimpulan bahwa :

1. Untuk membuat simulator robot pengebor PCB 3-dimensi digunakan

Toolbox

Virtual Reality

yang berbasis

Simulink

, dengan VRML sebagai bahasa pemprogramannya. Sedangkan untuk merepresentasikan sistem robot pengebor PCB dengan batasan posisi, kecepatan, percepatan, momen inersia, dan daerah daerah kerjanya digunakan

Toolbox SimMechanics

.

2. Gerak robot pengebor PCB dapat optimalisasi menggunakan metoda jalur terpendek dengan algoritma tetangga terdekat yang dimodifikasi dengan cara meminimalkan perpindahan lengan dari kuadran I ke kuadran II atau sebaliknya, sehingga dapat meminimalkan daya yang dikeluarkan oleh aktuator

joint

. Metoda jalur terpendek juga lebih baik jika dibandingkan dengan metoda

scanning

horizontal dan vertikal.

3. Metoda jalur terpendek yang telah dimodifikasi belum tentu menampilkan jalur tempuh ujung mata bor yang paling pendek, seperti pengujian jalur tempuh sepuluh titik tuju. Dengan metoda jalur terpendek biasa didapat 32,933 cm sedangkan dengan metoda jalur terpendek yang telah dimodisikasi didapat 37,255 cm. Tetapi dari segi gerak, metoda ini terbukti lebih optimal. Dengan metoda jalur terpendek biasa aktuator

joint

harus menggerakkan

joint

sebesar 1483,871°, sedangkan dengan metoda jalur terpendek yang telah dimodifikasi hanya sebesar 541,496°.

4. Simulasi sistem robot pengebor PCB dibatasi pada gerak kinematik, sehingga pada pengujian titik tuju hasil yang dicapai sama dengan input yang diberikan.

5. Semakin banyak titik yang di tuju, maka keoptimalan metode jalur terpendek yang telah dimodifikasi semakin terlihat. Ini ditandai dengan adanya perbedaan yang semakin besar antara gerak

joint

total metoda jalur terpendek

(40)

Kesimpulan dan Saran 95

yang telah dimodifikasi dengan metoda yang lain untuk titik tuju yang semakin banyak.

V.2. Saran

Saran-saran yang dapat diberikan untuk perbaikan dan pengembangan lebih lanjut agar diperoleh hasil yang lebih baik adalah :

1. Simulasi yang dilakukan sebatas gerak kinematik saja dapat ditingkatkan menjadi dinamik, dengan memperhitungkan torsi dan gaya-gaya yang terjadi pada setiap lengan dan joint agar simulasi menjadi lebih realistis.

2. Metoda optimalisasi perlu di teliti lebih lanjut mengingat ada 20 faktorial atau sekitar 2,4329 x 1018 kemungkinan jalur yang dilalui untuk 20 titik pengeboran.

3. Simulasi dapat ditingkatkan detailnya dengan menggunakan program simulasi grafik 3-dimensi lainnya, seperti AutoCad, 3-D Max, atau Maya.

(41)

DAFTAR PUSTAKA

1. Corke, Peter I.,

Robotic Toolbox User’s Guide

, www.cat.csiro.au, 2001. 2. Craig, John J.,

Introduction to Robotics Mechanics & Control

,

Addison-Wesley, 1986.

3. Klafter, Richard D., Chmielewski, Thomas A., dan Negin, Michael,

Robotics Engineering an Intergrated Approach

, Prentice Hall, 1989.

4. Koivo, Antti J.,

Fundamentals for Control of Robotic Manipulator

, John Wiley & Sons, 1989.

5. Koren, Yoram,

Robotics for Engineers

, Mc. Graw-Hill, 1987.

6. Mc. Comb, Gordon,

The Robot Builder's Bonanza

, Mc. Graw-Hill, 2001. 7. Rosen, Kenneth H.,

Discrete Mathematics and Its Applications

, Mc.

Graw-Hill, 2003.

8. Sciavicco, Lorenzo & Siciliano, Bruno,

Modelling and Control of Robot

Manipulators

, Mc. Graw-Hill, 1996.

9. Spong, Mark W. dan Vidyasagar, M.,

Robot Dynamics and Control

, John Wiley & Sons, 1989.