Tujuan dan Indikator
Tujuan Pembelajaran
Setelah melakukan praktik pada sesi ini,diharapkan mahasiswa mengetahui dan memahami beberapa hal berikut:
- Memahami definisi aktuator yang digunakan pada sistem robot.
- Mengetahui cara kerja piranti aktuator untuk mewujudkan perintah dari pengendali utama berupa tindakan yang bersifat fisis, misal: gerakan, suara,atau cahaya.
Indikator Capaian Pembelejaran
- Mahasiswa mampu menjelaskan cara melakukan antarmuka dan pengendalian terhadap sebuah piranti aktuator pada robot.
- Mahasiswa mampu membuat aplikasi sederhana untuk mengendalikan aktuator robot secara benar.
Teori Singkat
Aktuator adalah sebuah peralatan mekanis untuk menggerakkan atau mengontrol sebuah mekanisme atau sistem.
Aktuator diaktifkan dengan menggunakan prinsip mekanisme fisika yang biasanya digerakkan oleh arus listrik dan dikendalikan oleh media pengendali yang terprogram, contoh: mikrokontroler.
Aktuator adalah elemen yang mengkonversikan besaran listrik analog menjadi besaran fisika, misalnya berputar atau bergeser yang menghasilkan gerakan pada robot. Sebuah aktuator robot dapat melakukan hal tertentu setelah mendapat perintah dari pengendali utama.
Misalnya pada suatu robot pencari cahaya, jika terdapat cahaya, maka sensor akan memberikan informasi pada pengendali utama yang kemudian akan memerintahkan aktuator untuk bergerak sehingga robot mendekati arah sumber cahaya.
Aktuator memiliki beragam sumber tenaga, antara lain:
1. Arus listrik
Arus listrik merupakan sumber tenaga aktuator yang paling banyak dipakai pada bidang robotika. Conteh aktuator yang menggunakan sumber tenaga listrik adalah solenoid, motor DC (brush/brushless, stepper, servo).
 |
| Gambar 3.1 Aktuator Robot Jenis Motor DC |
2. Tekanan, merupakan sumber tenaga aktuator yang menggunakan media udara (pneumatic) atau cairan ( hydrolic) yang dimampatkan untuk mendapatkan daya dorong gerakan tanpa menggunakan arus listrik.
 |
| Gambar 3.2 Aktuator Robot Jenis Pneumatic/Hydrolic |
3. Turunan arus listrik, yaitu aktuator yang pada dasarnya menggunakan sumber energi listrik untuk mendapatkan bentuk energi penggerak jenis lain, misal: electromagnetic, ultrasound, piezoelectric,dll.
 |
| Gambar 3.3 Aktuator Robot Jenis Turunan Listrik (Electromagnetic, Ultrasound, Piezzo) |
Alat dan Bahan Percobaan
Pada sesi ini akan diperkenalkan tentang cara penggunaan beberapa jenis aktuator pada sistem robot.Adapun alat dan bahan yang digunakan selama percobaan adalah:
1. Aktuator
Terdapat beberapa aktuator yang akan digunakan selama kegiatan praktik, seperti yang ditunjukkan oleh Tabel 3.1 berikut.
Tabel 3.1 Aktuator robot yang digunakan selama praktikum
2. Mistar Ukur
Digunakan sebagai referensi nilai pengukuran sudut gerak rotasi (0 ) dan posisi gerak translasi aktuator (cm).
3. RPM Meter
Digunakan sebagai alat ukur kecepatan putaran motor.
4. Digital Oscilloscope
Digunakan untuk mengetahui bentuk dan karakteristik sinyal pengendalian aktuator oleh pengendali utama.
5. Multimeter Digital
Alat bantu untuk mengukur nilai hambatan, arus, tegangan, dan kontinyuitas listrik dari sistem elektronik selama praktikum robotika.
6. Papan Arduino
Digunakan sebagai sistem elektronik pengendali utama untuk menguji fungsi pembacaan sensor dengan melibatkan aktivitas antarmuka perangkat keras dan pemrograman perangkat lunak.
7. Project Board & Kabel Jumper
Digunakan untuk menghubungkan piranti sensor dengan pengendali utama.
Langkah Percobaan
Percobaan pengendalian aktuator oleh papan Arduino melibatkan dua aktifitas, yaitu perancangan antarmuka perangkat keras dan pemrograman perangkat lunak. Adapun langkah percobaannya adalah sebagai berikut:
l. Disain antarmuka perangkat keras
Percobaan ini melibatkan aktifitas menghubungkan papan Arduino dengan beberapa aktuator seperti yang dinyatakan dalam Tabel 3.1 di atas.
Pelajari datasheet setiap aktuator yang akan diberikan saat praktikum, dan perhatikan dengan teliti pengkawatan suplai catu daya agar tidak terjadi kesalahan hubung.
2. Pemrograman perangkat lunak
Setelah perangkat keras selesai dirakit, selanjutnya membuat kode program untuk membaca informasi dari setiap sensor.
Ketik contoh kode program untuk setiap jenis sensor yang akan diberikan beserta lembar datasheet, kemudian lakukan kompilasi dan upload ke papan Arduino.
Pengamatan ketelitian pengendalian aktuator dapat dilakukan menggunakan alat ukur dan langkah-langkah pengendalian dapat dilihat melalui monitor data serial pada Arduino IDE.
3. Analisis hasil percobaan
Tahap selanjutnya adalah menganalisa karakteristik piranti aktuator berdasarkan hasil percobaan yang sudah dilakukan. Tabel 3.2 - 3.4 menunjukkan data apa saja yang harus diperoleh sebagai bahan analisa hasil percobaan.
Tabel 3.2 Data percobaan aktuator Motor DC jenis Brush
Tabel 3.2 menunjukkan parameter pengamatan saat pengujian aktuator motor DC jenis brush. Nilai RPM diketahui melalui alat ukur RPM meter, sedangkan nilai Duty Cycle diketahui berdasarkan gambar sinyal pada oscilloscope digital.
Pada bagian status diisi dengan arah putaran motor, CW = clock wise / CCW = counter clock wise.
Tabel 3.3 Tabel percobaan aktuator Motor DC jenis Stepper Unipolar
Tabel 3.3 menunjukkan parameter pengamatan saat pengujian aktuator motor DC jenis Stepper Unipolar. Nilai RPM diketahui melalui alat ukur RPM meter, sedangkan nilai Duty Cycle diketahui berdasarkan gambar sinyal pada oscilloscope digital.
Pada bagian status diisi dengan arah putaran motor, CW = clock wise I CCW = counter clock wise.
Tabet 3.4 Tabel percobaan aktuator Motor DC jenis Servo
Tabel 3.4 menunjukkan parameter pengamatan saat pengujian aktuator motor DC jenis Servo. Nilai Real Angle diketahui menggunakan mistar ukur sudut, sedangkan nilai Duty Cycle diketahui berdasarkan gambar sinyal pada oscilloscope digital.
Tugas
Berikut ini deskripsi tugas yang harus anda lakukan terkait dengan tahap-tahap percobaan yang sudah dilakukan.
- Lakukan antarmuka sistem kendali utama robot dengan tiga jenis aktuator motor DC: brush, stepper, dan servo. Kemudian isikan data-data hasil pengamatan ke dalam Tabel 3.2 - 3.4 sesuai dengan jenis sensornya dengan memanfaatkan peralatan ukur yang tersedia.
- Unduh gambar sinyal kendali aktuator pada oscilloscope digital untuk setiap urutan pengamatan.
- Berdasarkan data-data hasil pengamatan pada Tabel 3.2 - 3.4 dan gambar sinyal yang sudah diunduh, berikan ulasan analisa hasil yang menyimpulkan pengamatan anda selama praktikum dan membuat laporan percobaan yang berisi dokumentasi percobaan yang berhasil dilaksanakan dan berjalan dengan benar.