Kinematika Dalam Gerak 3D Menggunakan Rancangan Robot Lengan

Mekanika merupakan ilmu fisika yang mempelajari gerak benda, konsep gaya, dan energi yang berkaitan. Kinematika gerak lurus merupakan cabang ilmu dari mekanika klasik yang membahas tentang gerak benda tanpa mempermasalahkan penyebabnya. Gerak dua dimensi dapat dimodelkan dengan sebuah partikel yang bergerak pada suatu bidang, sedangkan gerak tiga dimensi dapat dimodelkan sebagai sebuah partikel yang bergerak di dalam suatu ruang. Gerak di masing arah tidak saling mempengaruhi. Arah gerak pada sumbu x tidak mempengaruhi arah gerak pada sumbu y dan z. Hal ini berlaku sebaliknya.

Robot yang digunakan dalam perancangan ini merupakan robot lengan anthropomorphic.  Bentuk robot lengan ini mempunyai  keunggulan fleksibilitas daerah kerja dalam 3 dimensi ruang sehingga cocok untuk diaplikasikan di sebagian besar robot industri. Pada umumnya   struktur robot lengan ini terdiri atas mainframe yang disebut lengan (arm) dan pergelangan (wrist). Untuk dapat menjalankan tugasnya, diperlukan suatu sistem perencanaan pergerakan manipulator dari kondisi awal sampai kondisi akhir sesuai dengan tugas yang diberikan. Artikel ini membahas pengendalian pergerakan robot lengan anthropomorphic menggunakan algoritma trajectory planning.

Metode Perancangan Lengan Robot

Lengan robot memiliki spesifikasi panjang link 1 (L1) 2,5 cm, link 2 (L2) 25 cm, link 3 (L3)  14 cm, dan jarak ujung end effector dari  posisi joint 4 sejauh 8,5 cm, sehingga total  panjang  bentangan lengan horizontal adalah 47,5 cm dan 50 cm untuk bentangan vertikal.

Untuk tiap-tiap joint pada lengan robot didesain dengan jangkauan sudut masing-masing.   Untuk joint 1 (θ1) sebesar 180°, joint 2 (θ2) sebesar 180°, joint3 (θ3) sebesar 135°, joint 4 (θ4) sebesar 90°, dan joint 5 (θg) sebesar 180°. Untuk joint 5 sebagai end effector perubahan    sudut akan diubah menjadi perubahan kedudukan (translasi) dari jari / jaw gripper.

Selain itu nantinya akan menggunakan kinematika maju dan kinematika balik. Untuk mendapatkan persamaan kinematika maju dari arm manipulator menggunakan metode Denavit-Hatenberg. Serta juga menggunakan perancangan perangkat keras (Hardware) dan lunak (Software).

Perangkat pengendalian lengan robot dirancang menggunakan mikrokontroller Sistem Minimum ATMega 8, motor servo sebagai  penggerak lengan robot, dan sebuah komputer atau laptop  sebagai Interface. Sehingga data dapat dipantau di monitor melalui komunikasi serial dengan mikrokontroler. 

Pengujian Karakteristik Sensor Motor Vivo, Kinematika Balik, dan Trajectory Planning

Kinematika dimensi 3 diterapkan pada bagian hasil dan analisa. Pengujian dilakukan pada tiap axis / joint lengan. Pengujian juga dilakukan pada sumbu X, Y, dan Z dengan mempertahankan nilai koordinat yang berbeda serta orientasi dari end effector. Karakteristik sensor motor vivo diujikan pada 4 axis, lalu dilakuan pengujian kinematika balik dengan mengukur posisi koordinat 3 dimensi, dan pengujian trajectorry planning.

Kesimpulan

Kinematika adalah cabang ilmu fisika yang membahas tentang gerak tanpa mempersoalkan gaya penyebab gerakan. Disini kinematika dimensi 3 diterapkan di cara pengujian robot lengan anthropomorphic. Kinematika dimensi 3 diterapkan pada bagian hasil dan analisa karakteristik sensor motor vivo yang diujikan pada 4 axis, lalu dilakukan pengujian kinematika balik dengan mengukur posisi koordnat 3 dimensi, dan pengujian trajectorry planning.

Novelty :

Tidak banyak jurnal yang menerapkan penggunaan kinematika dimensi 3. Sementara di jurnal ini kinematika dimensi 3 digunakan untuk pengujian dan analisa karakteristik sensor motor vivo.

Sumber artikel : 

1)  https://ejournal3.undip.ac.id/index.php/transient/article/view/1194/1265

2)    https://mirza.staff.ugm.ac.id/fisdas/note1.pdf

3) https://www.slideshare.net/alfiannoparasaifudin/kinematika-dua-dimensi-59575112