## RANCANG BANGUN PISAU ROTARI ROBOT PEMOTONG RUMPUT
Setya Permana Sutisna 1 *, Edi Sutoyo 1 , Dicky Nur Pariatiara 1
1 Teknik Mesin, Universitas Ibn Khaldun Bogor, Indonesia, 16162

## ABSTRAK
Kegiatan perawatan rumput terdiri dari tiga hal yaitu pemangkasan, pemupukan, dan pengairan. Saat ini, untuk melakukan kegiatan pemotongan rumput secara luas sudah banyak digunakan mesin-mesin pemotong rumput baik menggunakan mesin berbahan bakar minyak maupun listrik. Penelitian ini merupakan bagian dari kegiatan pengembangan  robot  pemotong  rumput  yang  berfokus  pada  perancangan  pisau  pemotong.  Pisau  pemotong rumput dipilih agar sesuai dengan rancangan pengembangan robot pemotong rumput dengan beberapa kriteria, yaitu ringan, dapat digerakkan menggunakan motor DC, dapat memotong rumput dengan gaya pemotongan rendah. Pisau pemotong yang dihasilkan dari penelitian ini memiliki lebar kerja 21.5 cm terdiri dari empat bilah pisau. Mata pisau diputar 2,000 rpm mampu memotong rumput dengan efisiensi pemotongan sebesar 83.7%.
Kata kunci : gaya potong; pisau pemotong rumput; robot pemotong rumput.

## ABSTRACT
The grass is a plant that is often used to decorate the park to look beautiful, cool, and pleasing to the eye. Grass care activities comprise three things namely pruning, fertilizing, and irrigation. At present to carry out extensive lawn  mowing  activities  there  are  already  used  lawn  mowers  both  using  oil-fired  and  electric  engines.  This research is part of the grass cutting robot development activities that focus on the design of a cutting knife. The mower blade was chosen to fit the design of the lawnmower robot development with several criteria, lightweight, can be driven using a DC motor, can cut grass with low cutting force. This study produced cutting blades which have 21.5 cm working with consisting of four blades. The blade has a rotational speed of 2,000 rpm and efficiency to cut the grass at 83.7%.
Keywords : cutting force; lawn mower; lawn robot.
* Setya Permana Sutisna Email: setya.permana@uika-bogor.ac.id
Diterima 17 Januari 2020; Penerimaan hasil revisi 03 Februari 2019; Disetujui 18 Februari 2020 Tersedia online Maret 2020 AME (Aplikasi Mekanika dan Energi): Jurnal Ilmiah Teknik Mesin © 2020
Volume 6 Nomor 1 Maret 2020 pp 18 - 22 Website: http://ejournal.uika-bogor.ac.id/index.php/ame/index

## 1. PENDAHULUAN
Rumput  merupakan  tanaman  yang  saat  ini banyak digunakan  sebagai penghias taman  agar terlihat  asri,  sejuk,  dan  bagus  dipandang.  Agar dapat memenuhi tujuan tersebut, taman berumput  yang  luas  perlu  dilakukan  perawatan. Kegiatan  perawatan  rumput  terdiri  dari  tiga  hal yaitu pemangkasan, pemupukan, dan pengairan. Rumput  yang  tidak  dipangkas  akan  membuat taman  yang  seharusnya  indah  menjadi  tidak sedap dipandang dan terkesan kumuh. Biaya dan waktu  untuk  perawatan  taman  akan  berbanding lurus  dengan  luasnya.Tujuan  dari  pemangkasan yaitu untuk mendapatkan hamparan rumput yang seragam, rapat, dan merata sehingga memberikan tampilan yang baik (Kumurur, 1998).
Secara  konvensional,  pemotongan  rumput dapat  dilakukan  dengan  menggunakan  sabit maupun gunting. Cara ini akan efektif jika taman berupa  halaman  rumah  yang  sempit,  namun untuk  taman  yang  luas  cara  ini  menjadi  tidak efektif.  Saat  ini  untuk  melakukan  kegiatan pemotongan  rumput  secara  luas,  banyak masyarakat  menggunakan  mesin  pemotong rumput  karena dapat  mempermudah  dan mempercepat proses pemotongan rumput. Mesin potong  rumput  yang  banyak  dijumpai  yaitu berbahan bakar minyak, baik untuk tipe gendong maupun  tipe  dorong.  Untuk  mengurangi penggunaan  bahan  bakar  minyak,  beberapa produsen memproduksi  mesin pemotong rumput dengan  menggunakan  listrik  AC.  Keunggulan dari  mesin  ini,  selain  mengurangi  penggunaan bahan  bakar  minyak  dan  pengurangan  dampak polusi  dari  gas  buang  motor  bakar,  yaitu  suara yang lebih halus serta getaran yang ditimbulkan lebih  kecil  (Umar,  Tain,  &  Jatmiko,  2014). Namun, mesin pemotong rumput jenis ini jarang digunakan  karena  membutuhkan  kabel  yang panjang. Penggunaan tenaga listrik AC membuat mesin  harus  terhubung  dengan  stop  kontak melalui kabel. Hal ini menyebabkan penggunaan di lapangan menjadi terbatas.
Perkembangan  teknologi  di  bidang  sistem pengendalian  banyak  mengeembangkan  mesin- mesin  otomatis  yang  mampu  meringankan pekerjaan  manusia,  mengurangi  kebutuhan waktu dalam pengoperasian, serta menggantikan pekerjaan manusia terutama pada kegiatan yang berbahaya  (Yusup,  Arkanuddin,  &  Sutikno, 2015).  Pekerjaan  pemotongan  rumput  di  lahan yang  luas  dan  terbuka  membutuhkan  tambahan kebutuhan tenaga dan keadaan fisik yang prima.
Hal  ini  membuat  operator  cepat  kelelahan sehingga berdampak pada penurunan produktivitas.  Hal  ini  juga  diperparah  dengan penggunaan  mesin  potong rumput tipe gendong ( brush cutter ) yang memiliki getaran yang tinggi. Penggunaan  mesin  ini  dalam  waktu  lama  dan berulang-ulang  dapat  menyebabkan  terjadinya hematuria .  Hematuria  terjadi  karena  getaran akibat  hemolisis  yang  inravaskuler  yang  timbul akibat  adanya  jejas  mekanik  terhadap  eritrosit terdapat pada pembuluh darah telapak tangan dan lengan(Asman Sinaga, 2000).
Penelitian  ini  merupakan  bagian  dari penelitian  pengembangan  robot  pemotong rumput. Robot pemotong rumput yang dikembangkan menggunakan motor DC  dengan tenaga  baterai. Keunggulan menggunakan baterai  yaitu  sumber  energi  listrik  yang  mudah dibawa  ke  mana-mana  sehingga  pergerakan robot pemotong rumput tidak terbatas. Selain itu, penggunaan energi listrik baterai dapat mengurangi  penggunaan  bahan  bakar  minyak yang  semakin  mahal,  langka,  dan  berpolusi. Untuk memudahkan dalam pengoperasian robot ini dikembangkan dengan tenaga penggerak dan sistem  pengendalian  otonom  sehingga  dapat beroperasi mandiri di lapangan.
Salah satu bagian penting pada sebuah robot pemotong  rumput  yaitu  pisau  pemotong. Umumnya,  pisau  pemotong  rumput  terdiri  dari dua  tipe,  yaitu  tipe reel dan rotari .  Pisau pemotong  tipe reel berbentuk  silinder  yang berputar  dengan  sumbu  putar  horisontal.  Mata pisau  terdiri  dari  dua  bagian,  yaitu  mata  pisau yang berputar dan mata pisau yang diam. Silinder pisau  berputar  ketika  mesin  potong  rumput berjalan maju. Kecepatan pisau silinder bergantung  pada  kecepatan  maju  mesin  potong rumput. Di lain sisi, pisau pemotong tipe rotari memiliki  penggerak  tersendiri  yang  terpisah dengan penggerak maju robot. Mata pisau harus cukup tajam sehingga benturan antara mata pisau dan  rumput  dapat  memotong  batang  dan  daun rumput.  Meskipun  demikian,  pisau  tipe rotari cukup  banyak  digunakan  pada  mesing  potong rumput karena desain yang sederhana dan mudah untuk pembersihan, pergantian, dan pengasahan. Berdasarkan hal  tersebut, pisau pemtong rumput yang  dikembangkan  dalam  penelitian  ini menggunakan  pisau  pemotong  tipe rotari . Pengembangan  desain  pisau  pemotong  rumput perlu dilakukan untuk memperoleh desain pisau yang sesuai.

## 2. METODE PENELITIAN
Kegiatan  penelitian  ini  dimulai  dari  konsep perancangan alat, desain alat, analisis dan pengujian. Konsep  perancangan  alat  yaitu  menetapkan  tujuan kegunaan alat serta kriteria desain yang dibutuhkan. Perancangan  pisau  pemotong  ini  ditujukan  untuk robot  pemotong  rumput  dengan  tenaga  penggerak motor  DC.  Pisau  pemotong  didesain  sehingga mampu memenuhi kriteria-kriteria yang dibutuhkan oleh  robot  pemotong  rumput.  Beberapa  kriteria  di antaranya,  yaitu  terbuat  dari  bahan  ringan,  gaya pemotongan  yang  rendah,  serta  digerakkan  oleh motor DC dengan daya rendah. Berdasarkan kriteria tersebut  ditetapkan  ukuran  pisau  yang  didesain memiliki ukuran panjang pisau 9.5 cm, lebar pisau, 1.8 cm, tebal pisau 1 mm, terdiri dari 4 bilah pisau, serta  memiliki  lebar  kerja  21.5  cm.  Desain  pisau pemotong dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Desain pisau pemotong robot pemotong rumput
Analisis  yang  dilakukan  terhadap  desain  pisau pemotong rumput ini, yaitu kebutuhan torsi, kekuatan sambungan baut, dan gaya potong pisau. Selain itu, pengujian pemotongan rumput secara riil dilakukan untuk  menguji  kemampuan  pisau  pemotong  dalam memotong rumput. Pengujian kemampuan pemotongan pisau dilakukan pada lapangan rumput yang  terpeliharan  (taman).  Lapangan  rumput ditumbuhi tanaman rumput jenis gajah mini. Rumput dibiarkan  tidak  dipangkas  dalam  selang  waktu  dua bulan sehingga diperoleh rumput dengan ketinggian potong yang memadai. Sebelum dilakukan pemotongan,  tinggi  rumput  diukur  terlebih  dahulu dan  diukur  kembali  setelah  dilalui  robot  pemotong rumput. Selain itu, pengukuran juga dilakukan pada lebar  hasil  pemotongan,  kecepatan  maju,  dan kebutuhan waktu untuk memotong pada luas tertentu. Pengujian ini hanya dilakukan pada lapangan rumput dengan  kontur  datar  untuk  mengurangi  efek ketidakseragaman hasil pemotongan akaibat permukaan lapangan rumput yang tidak rata.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pisau pemotong rumput yang dibuat terdiri dari dua bagian utama, yaitu dudukan bilah mata pisau dan bilah mata pisau. Dudukan bilah mata pisau terbuat dari bahan pelat besi berbentuk lingkaran berukuran diameter  4.3  cm  dan  tebal  3  mm  serta  dilengkapi empat buah lubang sebagai dudukan bilah mata pisau. Desain  dudukan  pisau  pemotong  dapat  dilihat  pada Gambar 2.
Gambar 2. Desain dudukan bilah pisau pemotong rumput
Bilah pisau pemotong rumput terbuat dari bahan stainlees  steel berukuran  9,5  cm  x  1,8  cm  dengan tebal  1  mm.  Desain  bilah  mata  pisau  dapat  dilihat pada  Gambar  3.  Bilah  pisau  berjumlah  4  buah dihubungkan  ke  dudukan  bilah  pisau  dengan menggunakan sambungan baut. Masing-masing bilah pisau diikat menggunakan satu buah baut berukuran diameter 8 mm.
Gambar 3. Desain bilah pisau robot pemotong rumput
Pisau  pemotong  rumput  ini  digerakkan  oleh motor DC 12 V dengan kecepatan putar 2,000 rpm. Daya motor DC dihitung menggunakan Persamaan 1 dengan nilai arus maksimal sebesar  10 A diperoleh besar daya motor yang digunakan sebesar 240 W.
𝑃 = 𝑉𝐼 (1)
Torsi  yang  dihasilkan  berdasarkan  Persamaan  2 diperoleh sebesar 0.57 Nm.
𝑇 = 60𝑃 2𝜋𝑁 (2)
Oleh  karena  itu,  besar  gaya  geser  yang  dihasilkan untuk  memotong  rumput  berdasarkan  Persamaan  3
dengan nilai jari-jari 10.75 cm diperoleh sebesar 5.7 N.
𝐹 = 𝑇 𝑅 (3)
Pola  pemotongan  pisau  pemotong  rumput merupakan  hasil  dari  kecepatan  putaran  pisau (n),  kecepatan laju (v), jari-jari pemotong (R)  , dan jumlah pisau (K). Selisih sudut pemasangan pisau satu dengan yang lainnya sama yaitu 90˚ dan  pisau  bergerak  maju  ke  arah  yang  sama diperoleh  kesamaan  kordinat  lintasan  pisau pemotong  rumput  dengan  mesin  pemotong rumput.  Pola  pemotongan  pisau  pemotong rumput dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Pola pemotongan pisau pemotong rumput.
Berdasarkan  hasil  pengujian pemotongan rumput dengan menggunakan ketinggian rumput awal  36  cm  yang  dipotong  menjadi  3  cm diperoleh lebar pemotongan yaitu sebesar 18 cm. Perbedaan lebar pemotongan disebabkan karena rumput  pada  bagian  ujung-ujung  mata  pisau tidak  dapat  terpotong  sempurna.  Rumput  pada bagian  tersebut  hanya  mengalami  dampak menjadi  rebah  atau  terpotong  sebagian.  Hal  ini jelas  terlihat  pada  bagian  sisi  kiri  dan  kanan pisau  pemotong,  sedangkan  pada  bagian  sisi depan  pemotong  tidak  menunjukkan  dampak signifikan.  Ilustrasi  pandangan  atas  proses pemotongan rumput dapat dilihat pada Gambar 4.  Terlihat  pada  Gambar  4,  area  rumput  yang belum terpotong ditandai dengan warna hijau (1) dan  area  rumput  yang  telah  dipotong  ditandai dengan warna putih (2).
Gambar 4. Ilustrasi pandangan atas area pemotongan rumput.
Menurut  (Okafor,  2013)  rekomendasi  untuk menghasilkan  pemotongan  rumput  yang  baik dibutuhkan  daya  motor  minimal  628.3  W  dengan kecepatan putar 2,000–3,000rpm sehingga menghasilkan  gaya  geser  pemotongan  sebesar  10.5 N. Hal ini dapat menjadi penyebab ketidakmampuan pisau  pemotong  rumput  bekerja  optimal  sesuai dengan lebar kerja teoritisnya. Efisiensi pemotongan pisau dihitung menggunakan persamaan 4 diperoleh efisiensi  sebesar  83.7%.  Jika  dibandingkan  dengan hasil  penelitian  yang  lain  dengan  efisiensi  sebesar 89.5% (Okafor, 2013), hasil penelitian ini memiliki efisiensi  yang  lebih  rendah.  Hal  ini  dikarenakan kecepatan putar yang lebih rendah serta daya motor yang jauh lebih rendah dari peneltian tersebut. Namun demikian,  kebutuhan  daya  yang  lebih  rendah  dapat menghasilkan  lama  waktu  kerja  yang  lebih  besar dengan ketersediaan daya baterai yang terbatas.
𝜂 = 𝑙𝑒𝑏𝑎𝑟 𝑘𝑒𝑟𝑗𝑎 𝑟𝑖𝑖𝑙 𝑙𝑒𝑏𝑎𝑟 𝑘𝑒𝑟𝑗𝑎 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠 × 100%
(4)

## 4. KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa:
a. Penelitian ini berhasil mendesain dan membuat pisau pemotong rumput dengan lebar kerja 21.5 cm yang terdiri dari 4 bilah pisau yang dipasang 90 o dengan panjang pisau 9.8 cm dan tebal 1 mm.
b. Motor penggerak yang digunakan berupa motor DC 12 V 2,000rpm menghasilkan daya motor sebesar 120 W pada arus maksimum 10 A, torsi 0.57 Nm, serta gaya geser pemotongan 5.7 N.
c. Pengujian  pemotongan  pada  rumput  dengan ketinggian  potong  33  cm  mendapatkan  lebar kerja  riil  sebesar    18  cm  sehingga  efisiensi pemotongan pisau sebesar 83.7 %.
Beberapa  hal  yang  perlu  diperhatikan  dalam penelitian selanjutnya, yaitu
a. Menaikkan  daya  motor  penggerak  dengan penggunaan motor DC dengan tegangan 24 V.
b. Penyesuaian  lebar  kerja  pemotongan  sehingga diperoleh gaya geser untuk pemotongan rumput
1
2
sesuai  rekomendasi  yang  ada  sehingga  dapat menaikkan efisiensi pemotongan pisau.

## REFERENSI
Asman  Sinaga,  T.  (2000).  Dampak  Getaran Mesin  Potong  Rumput  terhadap  Kejadian Hematuria pada Operator Pemotong Rumput  di  Universitas  Indonesia  Depok, Jawa  Barat  Tahun  2000.  Depok:  [Tesis] Sekolah Pascasarjana Universitas Indonesia. Kumurur, V. A. (1998). Rumput Lansekap Untuk
Lapangan  Olahraga,  Taman  dan  Areal
Parkir. Jakarta: Penebar Swadaya.
Okafor,  B.  (2013).  Simple  Design  of  Self-
Powered  Lawn  Mower. International
Journal  of  Engineering  and  Technology ,
3 (10), 933–938.
Umar, Tain, A., & Jatmiko. (2014). Perancangan mesin  listrik  pemotong  rumput  dengan energi akumulator. Emitor , 14 (2), 13–18.
Yusup,  A.,  Arkanuddin,  M.,  &  Sutikno,  T.
(2015). Perancangan Model Alat Pemotong Rumput Otomatis Berbasis Mikrokontroler AT89C51. Jurnal  Ilmiah  Teknik  Elektro
Komputer  Dan  Informatika , 1 (1),  21–32. https://doi.org/10.26555/jiteki.v1i1.2260