JTERA (Jurnal Teknologi Rekayasa), Vol. 8, No. 1, Juni 2023, Hal. 9-18 Terakreditasi “ Peringkat 3” oleh Kemenristek/BRIN, Nomor SK: 85/M/KPT/2020 DOI: 10.31544/jtera.v8.i1.2023.9-18
Diterima: 11 November 2022; Direvisi: 27 Mei 2023; Disetujui: 27 Juni 2023 JTERA, Vol. 8, No. 1, Juni 2023 © 2023 JTERA (Jurnal Teknologi Rekayasa), Politeknik Sukabumi

## Perancangan Awal Body dan Sistem Gerak dari Model Robot Ulat
Bagus M. Arthaya 1# , Hanky Fransiscus 2 , Aditya Prakoso 3
1 Program Studi Teknik Mekatronika, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Katolik Parahyangan 2,3 Program Studi Teknik Industri, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Katolik Parahyangan Jl. Ciumbuleuit 94 Bandung, Indonesia
# bagusart@unpar.ac.id

## Abstrak
Robot  melata  (ular/ulat)  merupakan  contoh  robot  dengan  tingkat  redundasi  tinggi,  dimana  jenis  robot  ini  cocok digunakan  pada  lingkungan  yang  sangat  terbatas  dan  rumit  serta  memiliki  tingkat  risiko  bahaya  yang  tinggi.  Robot melata layaknya  ular  dapat  digunakan pada  penjelajahan berbagai  kawasan rumit,  seperti lubang-lubang  kecil,  celah- celah  sempit,  daerah  runtuhan  kebakaran  dan  lain-lain.  Secara  umum  tujuan  penelitian  ini  adalah  untuk  merancang robot  ulat  ( caterpillar )  dengan  pola  gerakan  merayap.  Pada  tahap  awal,  penelitian  ini  difokuskan  pada  perancangan modul body robot  ulat  yang  dibuat  dengan  teknik  3-D printing dan  penentuan  sikuensi  gerak  dasar  yang  harus dikendalikan. Sebuah robot ulat dibangun dari modul-modul body yang dapat mengakomodasi dan merealisasi konsep gerak melata. Gerakan maju direalisasi dengan model rolling pada modul akhir dan gerak angkat pada modul-modul di depannya.  Sistem  kendali  nantinya  harus  dapat  menjamin  keserasian  gerak  antar  modul body dan  harus  mampu melakukan satu siklus gerakan maju yang dilakukan oleh semua modul body yang ada. Rakitan modul body robot ini dibuat  dengan printing difusi  dan  baru  dapat  menujukkan  pola  dasar  gerakan  maju  sederhana.  Hasil  penelitian menggunakan  sistem  kendali  sederhana  menunjukkan  gerakan  sinkron  antar  modul body yang  berkomunikasi  dari posisi akhir hingga posisi awal. Hal lain yang diamati adalah gerak maju dari unit terakhir ke arah unit terdepan yang mampu menghasilkan perpindahan linier yang masih tersendat.
Kata kunci: robot ulat, merayap, sikuensi gerak, 3-D printing

## Abstract
The crawling robot (snake/caterpillar) is an example of a robot with a high level of redundancy which this type of robot is suitable for use in a very crucial and complex environment and has a high level of danger risk. A snake-like robot can be utilised in exploring various delicate areas, such as small holes, narrow crevices, fire debris areas, and others. In general, the purpose of this research is to design a caterpillar-like robot with a crawling movement pattern. In the early stages, this work focuses on designing a caterpillar robot body module made with a 3-D printing technique and determining the basic motion sequences that must be controlled. A caterpillar robot consists of body modules that can accommodate and realize the concept of creeping motion. Forward movement is realised with a rolling model on the  end  module  and  lifting  motion  on  the  modules  in  front  side.  The  control  system  must  be  able  to  guarantee  the synchronised motion between body modules and must be able to carry out one cycle of a forward movement carried out by all existing body modules. This robot body module assembly is made with diffusion printing and can only show the basic pattern of simple forward movement. The preliminary results of this work using a simple control system illustrates synchronous  motion  between  body  modules  that  communicated  from  the  end  modul  to  the  initial  one.  Another phenomenon observed is the forward motion of the last unit towards the leading unit produces a linear displacement although it is still stuttering.
Keywords: caterpillar robot, crawling, sequence of movements, 3-D printing

## I. P ENDAHULUAN
Pada  Undang-Undang  Republik  Indonesia Nomor  24  Tahun  2007  tentang  penanggulangan
bencana  pasal  1  disebutkan  bahwa,  “bencana  alam adalah  bencana  yang  diakibatkan  oleh  peristiwa atau  serangkaian  peristiwa  yang  disebabkan  oleh alam  antara  lain  berupa  gempa  bumi,  tsunami,
gunung  meletus,  banjir,  kekeringan,  angin  topan dan  tanah  longsor.”  Gambar  1  menunjukkan  fakta bahwa  gempa  bumi  dan  tsunami  merupakan  dua bencana  alam  yang  paling  mematikan  di  seluruh dunia  [1].  Gempa  bumi  menjadi  bencana  yang paling mematikan karena tidak dapat diprediksi dan memiliki dampak area yang cukup besar. Tindakan penyelamatan  korban  yang  terjebak  di  dalam reruntuhan  tidak  mudah  dan  umumnya  dilakukan dalam waktu yang cukup lama. Hal tersebut terjadi karena tidak diketahuinya secara pasti lokasi korban yang membutuhkan bantuan.
Proses  pencarian  korban  saat  ini  umumnya masih  mengandalkan  suara  teriakan  dari  korban, Perkiraan  dimana  keberadaan  korban  dan  teknik penciuman  anjing.  Seiring  berjalannya  waktu korban  akan  mengalami  kelelahan  sehingga  tidak mampu  lagi  berteriak.  Akses  yang  berbahaya  juga menyebabkan  manusia  ataupun  anjing  tidak diperkenankan  memasuki  area  bencana.  Dengan teknologi  sekarang, drone mungkin  dapat digunakan  untuk  membantu  proses  pencarian. Namun,  terbatas  pada  yang  ada  di  atas  permukaan saja.  Oleh  karena  itu  diteliti  suatu  robot  untuk membantu  proses  pencarian  korban  di  dalam reruntuhan.
Contoh  sukses  pengembangan  robot  antara  lain adalah mobile  robot atau  banyak  juga  disebut dengan nama robot bergerak yang merupakan suatu perangkat/fasilitas  produksi  yang  sangat  penting pada  kegiatan  manufaktur  untuk  menghasilkan suatu  produk  bersama-sama  dengan  perangkat pendukung  produksi  lainnya  seperti  mesin  CNC, Articulated  robot ( fixed  robot ),  ASRS  ( Automated Storage/Retrieval System ) dan sebagainya. Kemampuan kolaborasi dan koordinasi pelaksanaan tugas  yang  tepat  di  antara  semua  perangkat  itu,
membuat  proses  produksi  akan  berjalan  dengan sempurna  dan  semua  perangkat  pendukung produksi  dapat  berfungsi  secara  maksimal.  Untuk tujuan pemakaian robot di luar ruangan, sering kali bentuk  robot  yang  digunakan  agak  berbeda, misalnya  robot  ular,  bentuk  seperti  kuda,  robot terbang  seperti  burung  dan  sebagainya.  Robot semacam ini cocok digunakan pada situasi genting, seperti pemantauan cuaca, bencana dan sebagainya.
Dalam  upaya  evakuasi  di  daerah  kebakaran, tsunami  dan  lain-lain,  sering  kali  dibutuhkan  alat bantu  untuk  memonitor  kawasan  yang  mungkin masih  terdapat  korban  yang  terjebak  di  area  yang sulit  dijangkau.  Untuk  tujuan  tersebut,  perangkat yang cocok sebagai unit pratama pendeteksi/pencari korban  adalah  robot  seperti  ular.  Robot  ini diharapkan  mampu  melakukan  penjelajahan  ke berbagai  lokasi  yang rumit,  seperti  lubang-lubang kecil,  celah-celah  sempit  akibat  reruntuhan kebakaran  [2].  Kebutuhan  penjejakan  lainnya adalah  pemanfaatan  robot  ular  untuk  menelusuri sistem  pemipaan  dari  kemungkinan  kebocoran ataupun  adanya  penyumbatan  pada  suatu refinery atau industri proses lainnya [3].
Dari  berbagai  bentuk  robot  industri,  robot melata  merupakan  suatu  bentuk  fisik  robot  yang sangat  menarik  perhatian  para  peneliti  robotika akhir-akhir  ini.  Gerakan  melata  dapat  direalisasi dengan  berbagai  modus  gerak,  seperti  gerakan menekuk  segmen  tubuh,  gerak  peristaltik,  gerakan sejenis concertina-like ,  gerakan  melenggang- lenggok dan lain-lain [4]-[7]. Dalam penelitian ini, gerakan  menekuk  segmen  tubuh  (merayap)  robot melata  akan  dibahas  sehingga  dihasilkan  gerakan dasar  dalam  merealisasi  gerak  translasi  dan manuver arah pitch.
Gambar 1. Jumlah kematian akibat bencana alam di seluruh dunia
Penelitian  robot  ular  yang  dilakukan  dalam  [4] memanfaatkan pola gerakan menekuk bagian tubuh seperti orang membungkuk. Untuk dapat melakukan gerakan tekuk itu, maka harus disiapkan beberapa segmen tubuh berupa modul yang mampu melakukan  gerakan  putar pitch seperti  yang ditujukkan  pada  Gambar  2.  Dari satu  siklus  gerak, terjadi  perpindahan  linier  yang  tergantung  pada besar  sudut  tekuk  dan  panjang  segmen  tubuh tersebut. Tantangan utama robot ini adalah kondisi pada saat tiga (3) modul sedang terangkat di udara, motor pada modul ke-4 harus mampu manahannya.
Sementara  [8]  menunjukkan  hasil  penelitian yang  memiliki  kemiripan  dengan  Merino,  dimana jumlah  segmen body yang  diangkat  berbeda  pola angkat,  yakni  antara  3-unit  dan  hanya  1-unit.  Pola gerakan  yang  disajikan  pada  penelitian  ini merupakan pola tengahan antara pola gerakan oleh [4]  dan  [8]  dan  lebih  mirip  dengan  pola  gerakan pada penelitian [3].
Pada  penelitian  [3]  jumlah  segmen body yang diangkat  untuk  menghasilkan  gerakan  translasi lebih  sedikit,  yakni  hanya  1-buah  dan  selalu membentuk  konfigurasi  segitiga.  Penelitian  [9] menggambarkan  pola  gerak  yang  lebih  mirip dengan  yang  akan  dilakukan  dalam  penelitian  ini, dimana  segmen  penghubung  modul  segmen  yang terangkat dengan modul segmen yang menjejak (di kiri dan kanan) adalah unit modul yang kokoh.
Semantara rancangan robot seperti belalai gajah ditunjukkan  dalam  [10],  dimana  robot  belalai  ini memiliki redundansi hiper dan dapat menghasilkan gerak  melengkung  dan  berbelok  ke  arah pitch . Rancangan  robot  ini  ditujukan  untuk  tidak  hanya mampu memeriksa area yang dapat dijangkau oleh robot mobil tetapi juga untuk memeriksa area yang tidak  terjangkau  seperti  retakan  kecil,  dan  sistem perpipaan  dengan  menggunakan  kamera  yang dipasang  pada  ujung  model  belalai  gajah  diatas robot mobil tersebut.
Gambar 2. Pola gerakan menekuk tubuh robot ular untuk menghasilkan gerak linier [4]
Universitas  California  Davis  dengan  IMobot telah  mengkomersilkan  robot  modular  yang  akan memungkinkan  peneliti  studi  bidang  robotika seperti robot AI, biomimetika, dan kolaborasi robot tanpa harus membangun perangkat keras itu sendiri [11]. Robot hasil pengembangan G. Ryland dan H. Cheng  ini  dimaksudkan  untuk  mengisi  celah  di pasar  untuk  mesin  modular  bagi  penelitian. Modul bisa dihubungkan menjadi bentuk robot seperti ular yang dapat menggeliat pada medan tidak rata, atau bentukan  yang  lebih  besar  yang  dapat  bergerak  di atas  roda  (Gambar  3).  Setiap  modul  memiliki standar  dudukan  ke  modul  lain  dan  modul  sensor dapat ditambahkan dalam konfigurasi terbatas.
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  merancang  robot ulat (semacam caterpillar ) yang mampu melakukan gerakan merayap (sikuensi gerak) dengan menekuk segmen  tubuh  dari  bagian  ekor  (akhir)  sampai bagian  kepada  (depan)  robot.  Kegiatan  penelitian dimulai  dengan  fokus  pada  perancangan  modul body robot ulat dan penentuan sikuensi gerak dasar yang  harus  direalisasi  dengan  kendali  tertentu. Robot  ini  dibangun  dari  serangkaian  modul body untuk dapat merealisasi konsep gerak melata.
Gerakan  maju  direalisasi  mulai  dengan  model rolling  dan  dorong  pada  modul  akhir  (ekor)  dan gerak angkat pada 2 modul di depannya. Pada saat itu  juga  1  model  di  depannya,  melakukan  gerak relaksasi  batang  ke  bawah.  Suatu  sistem  kendali harus dapat menjamin keserasian gerak antar modul body dan  harus  mampu  melakukan  satu  siklus gerakan  maju  yang  dilakukan  oleh  semua  modul body yang ada. Rakitan modul body robot ini dibuat dengan  printing  difusi  dan  baru  dapat  menujukkan pola  dasar  gerakan  maju  sederhana.  Wahana body robot telah dirancang dengan perangkat Solidworks dan  dibuat  dengan  mesin printing 3-D  dan  dengan menggunakan  sistem  kendali  sederhana  gerakan sinkron  dihasilkan  antar  modul body yang berkomunikasi dari posisi ekor (akhir) hingga posisi kepala  (awal).  Hal  lain  yang  diamati  adalah  gerak maju  dari  unit  terakhir  ke  arah  unit  terdepan  yang mampu  menghasilkan  perpindahan  linier  yang masih tersendat.
Gambar 3. Pola gerakan menekuk tubuh robot ular untuk menghasilkan gerak linier [11]
Kendala  yang  teramati  adalah  kemampuan dorong  unit  ekor  (terakhir)  tidak  selalu  mampu menghasilkan  gerakan  linier  awal,  dan  adanya konflik  jarak  total  rektilier  antara  tiga  modul menekuk  dengan  jarak  linier  modul  awal-akhir, dimana  konflik jarak  ini  masih  sulit diatasi.  Solusi awal  telah  ditermukan  dan  dipertimbangkan  untuk mengujian pada tahap penelitian selanjutnya.

## II. M ETODE P ENELITIAN
Penelitian dimulai dengan identifikasi kebutuhan agar  agar  diketahui  kebutuhan-kebutuhan  atau fungsi  yang  harus  dipenuhi  dari  produk  yang  akan dibuat,  misal fungsi dan  bentuk  produk,  cara  kerja dan  sebagainya.  Hasil  dari  identifikasi  kebutuhan selanjutnya akan dikembangkan menjadi spesifikasi produk.  Spesifikasi  merupakan  deskripsi  dari  apa yang  produk  mampu  lakukan,  yakni  metric  yang merupakan karakteristik dari produk tersebut seperti dimensi,  massa  dan  lain-lain  sementara value merupakan  nilai  dari  karakteristik  tersebut. Pembuatan  konsep  dilakukan  dengan  pencarian solusi  secara  internal  dan  eksternal.  Kemudian ditentukan konsep yang dianggap paling baik untuk memenuhi  spesifikasi  yang  telah  ditentukan. Perancangan prototype dilakukan  berdasarkan konsep yang telah ditentukan.
Pada  tahap  awal,  dilakukan  analisis  kebutuhan bagi  prototipe  robot  ulat  ini  sesuai  dengan penjelasan  di  atas.  Agar  robot  ulat  dapat  mencari korban  di  dalam  reruntuhan,  tentunya  robot  harus bergerak  secara  merayap.  Oleh  karena  itu,  robot harus fleksibel dalam bergerak di dalam reruntuhan. Tabel  1  merupakan  rekapitulasi  kebutuhan  untuk robot  yang  akan  diteliti.    Setelah  kebutuhan- kebutuhan  diidentifikasi,  dilakukan  penentuan metric untuk  memenuhi  kebutuhan-kebutuhan tersebut yang disajikan dalam Tabel 2.

## Tabel 1. Rekapitulasi kebutuhan
No Kebutuhan
1 Robot harus dapat dikendalikan secara wireless atau nirkabel
2 Robot harus mampu membawa peralatan identifikasi
3 Robot harus memiliki dimensi yang cukup kecil
4 Robot harus fleksibel dalam bergerak
Tabel 2. Metric Metric No. Need No. Metric Units 1 1 Komunikasi robot menggunakan wireless dan ketersediaan power supply Binary 2 1, 2 Minimum torsi motor N-m 3 3 Dimensi modul robot mm 4 4 Mekanisme pergerakan List
Kebutuhan  pertama,  robot  harus  dapat dikendalikan  secara wireless dan  ketersediaan power  supply pada  robot,  dan  digunakan metric berupa binary  agar dapat  diukur/diketahui ketersediaan atau tidaknya komunikasi wireless dan power  supply tersebut.  Kebutuhan  selanjutnya berupa metric minimum  torsi  motor  yang digunakan.  Untuk  ini  harus  ditentukan  suatu  nilai minimum  torsi  dari  motor  yang  dihasilkan  dan dapat  diukur  dengan  unit  N-m.  Kebutuhan  ketiga yaitu  dimensi  berupa metric dimensi  modul  robot dimana  masing-masing  modul  yang  dibuat maksimal  sebesar  200  x  200  x  200  mm.  Ukuran tersebut  merupakan  ukuran  maksimum  sebuah objek  yang  dapat  dibuat  dengan  menggunakan  3D printer XYZ  DaVinci  1.0.  Ukuran  ini  juga  harus memperhatikan  ukuran  modul  akhir  agar  dapat memenuhi  kebutuhan  ketiga.  Kebutuhan  keempat dipenuhi  dengan  memilih  mekanisme  pergerakan yang  dianggap  memenuhi  yakni  mekanisme gerakan  ulat.  Menurut  [12]  binatang  tidak  berkaki seperti  ulat  memiliki  keunggulan  seperti  dapat memasuki  celah  yang  kecil,  dapat  memanjat bebatuan dan permukaan vertikal serta stabil. Oleh karena  itu  dibuatlah  sebuah  konsep  robot  yang mengadopsi mekanisme pergerakan ulat tersebut.
Penelitian  [13]-[16]  menjabarkan  gerakan  robot serupa ulat dengan model matematis dalam bentuk fungsi  sinusoidal.  Dikembangkan  juga  bagaimana teknik  untuk  memberikan  perintah  gerak  berupa signal  profil  pengaktivasi  gerak  bepulsa  berupa pulsa-pulsa  dengan duty-cycle yang  terkait  dengan lembah-lembah fungsi sinus yang dirancang.
Pada  tahap  selanjutnya  adalah  merancang sikuensi  gerak  yang  akan  dilakukan  oleh  robot ditentukan  terlebih  dahulu.  Karena  penelitian  ini adalah  tahap  awal  perancangan  robot  ular,  maka dilipih  teknik  yang  mudah  direalisasi  dan  akan memerlukan  jumlah  komponen  minimal.  Seperti yang disajikan pada Gambar 4, serangkaian segmen body robot  (dalam  hal  ini  5-unit)  akan  mampu merepresentasikan gerakan ular.
Gambar 4. Awalan gerak maju dimulai dari gerakan unit akhir akibat aksi unit di depannya
Gambar 5. Gerak maju sejenis dilanjutkan ke unit- unit body di depannya
Untuk  melakukan  gerak  maju  sejauh  X,  unit modul terakhir (ekor) akan tertarik 1-segmen jarak, akibat  tuasnya  menangkat  M1  dan  M1  aktif menekan  ke  bawah.  Gerakan  ini  akan  memaksa ekor maju dan untuk tujuan ini maka dalam modul ekor disiapkan gerak akat roda agar mudah terseret ke  depan.  Mekanisme  ini  memungkinkan  segmen akhir dengan mudah bergerak tanpa gesekan.
Gerakan  sejenis  ini  diulang  secara  berurutan kepada  segmen  di  depannya.  Segmen-segmen tersebut akan diangkat oleh di belakangnya segmen sesuai  dengan  urutannya  dan  akan  secara  natural pemindah  ke  depan-atas  seperti  yang  dilakukan oleh M2 dan M3 pada Gambar 5.
Pada  saat  M3  telah  sampai  pada  saat  aksi mengangkat kepala, pada saat itu juga segmen ekor akan  melakukan  tugas  yang  persis  sama  dengan yang dilakukan pada langkah awal seperti disajikan pada Gambar 6. Pada siklus ini dapat dilihat bahwa unit  ekor  sudah  melakukan  gerakan  maju  sejauh  2 kali  X.  Pola  gerakan  ini  akan  membawa  seluruh rangkain  segmen body robot  ini  maju  secara bertahap.
Untuk  dapat  menggerakkan  sertiap  modul body sesuai  dengan  rancangan  pola  gerak  di  atas,  maka pada setiap modul body dipasang motor penggerak. Motor penggerak terakhir hingga 1 modul sebelum kepala  memiliki  fungsi  yang  sama,  kecuali  untuk modul  kepala,  tugasnya  adalah  untuk  menjaga orientasi kepada agar selalu mengahadap ke depan.
Robot  ini  membutuhkan  beberapa  komponen untuk  menggerakkan  robot  yaitu  roda  angkat, microcontroller, motor  dan power  supply .  Roda angkat (gambar 5, di bagian ekor) yang digunakan yaitu roller Tamiya  berukuran  13  mm. Microcontroller yang  digunakan  yaitu  Arduino Uno.  Pada  awalnya  motor  yang   akan  digunakan
Gambar 6. Posisi unit terdepan (kepala) setelah semua unit melakukan aksinya
Gambar 7. Posisi peletakan motor penggerak untuk mengangkat modul
yaitu  TowerPro  SG90  (dengan  torsi  sebesar  0,18 N.m)  namun  diubah  menjadi  TowerPro  MG995 yang  menghasilkan  torsi  lebih  besar  (1,1  N.m), sementara power  supply yang  digunakan  adalah baterai dengan tegangan 9 volt.
Gambar  7  menunjukkan  peletakan  motor  yang akan  digunakan  untuk  mengangkat  setiap  modul. Motor  tersebut  akan  digunakan  untuk  mengangkat modul-modul  sehingga  pergerakan  terjadi  seperti pada  Gambar  6  dapat  direalisasikan.  Pada  modul akhir  (ekor)  juga  akan  terdapat  motor  yang berfungsi untuk menaik-turunkan roda.
Algoritma pergerakan robot dirancang berdasarkan sikuensi pergerakan yang terdapat pada Gambar  3,  4  dan  5.  Pergerakan  dimulai  dengan menurunkan  roda  angat  pada  ekor.  Kemudian  M1 akan naik sehingga menyebabkan jarak antara ekor dan  M2  semakin  kecil  dan  hal  ini  akan menyebabkan  ekor  bergerak  maju.  Pada  saat  M1 berada  di  atas,  roda  pada  ekor  akan  turun  untuk menahan  konfigurasi  ini  sehingga  diharapkan  ekor tidak  akan  kembali  ke  tempat  asalnya.  Kemudian M1  akan  turun  dan  M2  akan  naik.  Hal  tersebut diulang sampai modul paling depan (kepada)  naik. Bersamaan  dengan  aksi  ini,  maka  M3  secara bersamaan  akan  mengirimkan  signal  ke  modul paling  belakang  (ekor)  untuk  memulai  kembali siklus gerak robot. Algoritma pergerakan robot ulat itu  disajikan  dalam  bentuk  diagram  alir  pada Gambar 8.
Pada  algoritma  yang  dirancang  terdapat  dua buah  subproses  yang  terjadi.  Subproses  pertama adalah modul  ke-N bergerak  naik dan  modul  ke-N bergerak  turun.  N  merupakan  nomor  modul  yang akan bergerak naik atau turun pada saat tertentu dan x  merupakan  jumlah  modul  yang  terdapat  pada robot.  Jumlah  modul  yang  digunakan  pada penelitian kali ini adalah 5 buah modul.

## Gambar 8. Diagram alir pergerakan robot ulat
Subproses  untuk  menaikkan  modul  N  adalah modul  N-1  mengirimkan  signal  ke  modul  N  agar modul  N  siap  untuk  bergerak  naik.  Kemudian modul N-1 akan menggerakkan motor pengungkitnya untuk naik 60 derajat. Ketika modul N menerima signal dari modul N-1 maka modul N akan  menggerakkan  motor  pengungkitnya  untuk turun  sebesar  60  derajat.  Hasil  pergerakan  kedua motor tersebut maka modul N akan terangkat.
Subproses  untuk  menurunkan  modul  N  adalah modul  N  mengirimkan  signal  ke  modul  N-1  agar modul  N-1  siap  untuk  menurunkan  modul  N. Kemudian  modul  N  akan  menggerakkan  motor pengungkitnya untuk kembali ke 0 derajat. Perintah menurunkan pengungkit juga diberkan kepada N+1. Ketika  modul  N-1  menerima  signal  dari  modul  N maka  modul  N-1  akan  menggerakkan  motor pengungkitnya  untuk  kembali  ke  0  derajat.  Hasil pergerakan  kedua  motor  tersebut  maka  modul  N akan  turun.  Pengulangan  gerakan  ini  berkali-kali akan  dapat  membawa body robot  ulat  bergerak  ke depan secara bertahap.
Gambar 9. Komponen base bagian belakang dan tiang penyangga motor

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN
Pada  kajian  ini  dibuat  tiga  buah  set  komponen penyusun  modul  yaitu,  set  khusus  untuk  modul belakang  (ekor),  set  untuk  smodul  tengah  (umum) dan  set  untuk  modul  depan  (kepala).  Gambar  9 merupakan  komponen base untuk  modul  belakang (ekor).
Komponen base akan dibuat dengan menggunakan struktur honeycomb agar lebih ringan dan  menggunakan  jumlah  material  yang  lebih sedikit.  Sedangkan  komponen  tangkai  penyangga motor  ini  akan  dibuat  dengan  menggunakan
struktur rectilinear agar  tidak  akan  patah  seperti pada beberapa kali pengujian. Prototipe yang dibuat menggunakan  material Acrylonitrile  Butadiene Styrene (ABS), dimana ABS merupakan salah satu jenis plastik yang cukup kuat sehingga ketebalan 5 mm dianggap cukup memadai.
Gambar  10  merupakan  tampilan  hasil assembly untuk  modul  belakang.  Pada  modul  belakang  akan terdapat microcontroller Arduino  Uno,  satu  buah TowerPro  SG90  sebagai  motor  pengungkit,  dua buah  TowerPro  MG995  sebagai  motor  untuk menaik-turunkan  roda  angkat  serta  lima  buah baterai 9 Volt sebagai power supply. Gambar  11  merupakan  tampilan  hasil assembly untuk  modul  tengah.  Pada  modul  tengah  akan terdapat microcontroller Arduino  Uno  dan  satu buah  TowerPro  SG90  sebagai  motor  pengungkit. Power penggerak didapatkan dari modul belakang.
Semua  modul  kemudian  di- print dan  ditimbang untuk  mengetahui  massa  aktual  modul  tersebut. Didapatkan  massa  modul  tersebut  bersama  sebuah Arduino  Uno  dan  motor  TowerPro  SG90  adalah sebesar 300 gram. Kemudian dilakukan perhitungan momen yang dibutuhkan untuk mengangkat modul. Perhitungan  dilakukan  dengan  dua  skenario. Skenario   pertama   adalah   pengangkatan   modul
Gambar 10. Hasil assembly modul belakang (ekor)
Gambar 11. Hasil assembly model tengah
depan  dan  skenario  kedua  adalah  pengangkatan modul  tengah.  Berdasarkan  perhitungan  motor TowerPro  SG90  tidak  mampu  untuk  mengangkat modul depannya sehingga motor itu diganti dengan TowerPro  MG995.  Motor  MG995  memiliki  massa 55  gram.  Akibat  penggantian  motor  tersebut  maka pusat  massa  modul  akan  berubah.  Gambar  12 menunjukkan pergeseran titik pusat massa modul.
Mengacu  pada  (1),  perhitungan  pusat  massa modul yang baru dihitung sebagai berikut:
( ) (1)
dimana X : koordinat pusat massa total m i : massa komponen-i x i : koordinat komponen-i yang terdapat pada
Berdasarkan  perhitungan  diketahui  bahwa  pusat massa  baru  berada  pada  koordinat  52,45  mm  dari titik ujung kiri modul (Gambar 11) dan nilai massa yang  baru  adalah  0,346  kg.  Oleh  sebab  itu dilakukan  perhitungan  momen  ulang  yang dibutuhkan  untuk  mengangkat  modul  sebelah  kiri untuk  kedua  skenario  sesuai  Gambar  13  dengan asumsi percepatan gravitasi sebesar 10 m/s 2 .
Gambar 12. Titik pusat massa modul dengan motor TowerPro MG995
Gambar 13. Ilustrasi perhitungan momen dengan motor TowerPro MG995
Dengan  pengertian  setiap  momen  pada  motor diperlukan  untuk  mengangkat  modul  sederhana seperti  pada  Gambar  12, maka  pada saat  pasangan modul  M1  dan  M2  (ataupun  M2  dan  M3)  sedang aktif,  maka  model  beban  yang  harus  ditangani disajikan seperti pada Gambar 14.
Perhitungan  di  atas  memasukkan  momen  M2 yang  sebenarnya  terjadi  saat  modul  kiri  sudah terangkat,  sementara  bila  belum  maka  momen sebesar  M2  belum  terjadi.  Berdasarkan  hasil perhitungan  momen  yang  harus  dihasilkan  oleh motor  pengangkat,  maka  motor  TowerPro  MG995 dengan  torsi  sebesar  1,1  N.m  mampu  mengangkat modul tersebut.
Struktur  fisik  modul body dirancang  untuk merealisasi  gerakan  dasar  merayap  dan  juga  dapat mengakomodasi  penempatan  komponen-komponen elektronika  serta  unit  penggerak  yang  diperlukan. Secara  fisik,  modul body ini  dibuat  dengan teknologi  3D-printing  dengan  tujuan  kemudahan proses  pembuatan  dan  memanfaatkan  teknik perakitan  yang  sederhana  tetapi  kokoh.  Dalam proses  printing  3D  harus  diperhatikan  bentuk  fitur yang  ada/akan  diprint,  misalnya  arah  lubang  harus menghadap  ke  atas,  serta  kerumitan  fitur  produk lain  yang  sangat  tergantung  dari  fitur  yang  akan dibuat.
Pada  evaluasi  awal  didapatkan  bahwa  motor TowerPro  SG90  yang  digunakan  untuk  menaik- turunkan  roda  tidak  mampu  melakukan  tugasnya. Motor  tersebut  diganti  dengan  TowerPro  MG995 yang memiliki kemampuan lebih tinggi. Kemudian perlu  ada  bagian  yang  dipisah  dari  komponen modul  bagian  dasar  ( base )  karena  terdapat  bagian yang  patah  akibat  struktur honeycomb menerima gaya dari arah yang tidak tepat seperti ditunjukkan pada Gambar 15.
Gambar 14. Ilustrasi perhitungan momen motor saat sepasang modul sedang aktif
Setelah semua modul body robot behasil dibuat dan dirakit, kemdian prototipe robot ulat diuji coba untuk berjalan pada permukaan yang rata. Pada uji coba  ini  permukaan  tersebut  terbuat  dari  kardus. Gambar  16  merupakan  posisi  awal  pengujian prototipe model robot ulat ini.
Pergerakan  diawali  dari  gerak  maju  modul belakang  (ekor)  bersamaan  dengan  gerak  angkat madul  M1.  Saat  M1  terangkat,  modul  ini  juga menurunkan  tuas  depannya  (menjadi  tuas  tekan) dan menghasilkan gerak maju modul belakang. Saat sikuensi  kedua  dilakukan,  modul  M2  harus mengubah  orientasi  tuasnya  menjadi  tuas  angkat, terjadi ketidak seimbangan posisi, sehingga gerakan menjadi tidak beraturan. Hal ini bisa terjadi karena realisasi gerakan yang sebenarnya berpola segi-3 itu tidak  mudah  dilakukan,  karena  adanya  kontraksi jarak  saat  memiliki  konfigurasi  datar  dan konfigurasi segi-3. Pola gerak saat M1 dan M3 akrif ditunjukkan pada Gambar 17.
Gambar 15. Kondisi base yang patah akibat gaya yang datang telalu besar
Gambar 16. Posisi awal pengujian prototipe
Gambar 17. Kondisi saat modul M1 terangkat dan M3 sedang turun

## Gambar 18. Konfigurasi saat 1 siklus gerak terlewati
Prototipe  tersebut  dibiarkan  berjalan  selama  2 menit.  Dalam  jangka  waktu  2  menit  tersebut, prototipe  berhasil  bergerak  maju  sejauh  140  mm dengan  beberapa  sikusensi  gerak  yang  belum sempurna. Posisi akhir prototipe dapat dilihat pada Gambar 18.
Pergerakan  model  robot  ini  saat  ditinjau  pada setiap  satu  rentetan  gelombang  gerak  dari  mudul akhir  hingga  terdepan,  dihasilkan  permindahan jarak  sejauh  70  mm.  Pada  saat  modul  terdepan (kepala)  menginjakkan  diri  ke  lantai,  modul  lain dibelakangnya  juga  ada  yang  sedang  merealisasi rentetan gelombang gerak selanjutnya.
Dibanding  konsep  yang  disajikan  oleh  [4], kemiripan yang ada adalah bentuk pola konfigurasi gerak  segi-3  yang  identik.  Perbedaannya  adalah gerak awal ekor dimulai dengan gerak angkat ekor sebesar  sudut  ,  baru  dilanjutkan  dengan  gerak angkat  modul  di  depannya.  Sementara  gerak  maju ekor pada [8] sangat identik, tetapi pola gerak segi- 3  nya  berbeda  dimana  terdapat  2  modul  diangkat secara bersamaan.
Secara struktural rancangan  dan realisasi modul body dalam  penelitian  ini  menjadi  lebih  rapuh dibandingkan dengan body pada penelitian [3], [4], [8]  dan  [9].  Hal  tersebut  terjadi  karena  segmen penghubung  antara  modul  di  dasar  dengan  modul yang  sedang  terangkat  berupa  segmen  modul body yang memiliki rigiditas yang memang lebih tinggi. Sedangkan pada penelitian ini, segmen penghubung adalah  batang  penghubung  (batang  2-gaya) sederhana  saja.  Perbaikan  rigiditas  modul body dapat  diperbaiki  dengan  mengadopsi  bentuk body yang  disajikan  pda  model-model  fisik  pada penelitian [17] dan [18].

## IV. K ESIMPULAN
Desain  awal  robot  ulat  untuk  tujuan  membantu proses  pencarian  korban  bencana  alam  di  dalam reruntuhan  adalah  rancangan  robot  dengan  dua macam  kelompok  modul  yaitu  modul  belakang dengan  mekanisme  untuk  menaik-turunkan  roda, modul  tengah  dan  modul  depan  yang  merupakan modul  tengah  yang  ditaruh  secara  berurutan. Dimensi  desain  modul  tersebut  dapat  menampung motor MG995, microcontroller Arduino Uno dan 5
buah  baterai  9  Volt.  Rancangan  produk  yang menggunakan  teknik  3D printing dalam  proses pembuatannya  adalah  desain  modular  dengan lubang yang akan di- print menghadap arah atas dan bila  terdapat  lubang  dengan  ukuran  yang  berbeda pada sisi berlawanan maka lubang dengan dimensi lebih besar berada harus berada di atas.

## U CAPAN T ERIMA K ASIH
Ucapan terima kasih diberikan kepada Lembaga Penelitian  dan  Pengabdian  kepada  Masyarakat (LPPM)  UNPAR  atas  pendanaan  yang  diberikan sehigga  kajian  tentang  pembuatan  prototipe  robot ulat  dapat  dilaksanakan.  Perjanjian  kontrak  No: III/LPPM/2016-02/72-P.

## R EFERENSI
[1] EM-DAT (25th January 2016): The OFDA/CRED - International Disaster Database, Université catholique  de  Louvain  Brussels  –  Belgium, https://www.emdat.be (diakses: 19 Agustus 2016)
[2] M.  Yim,  D.  G.  Duff,  and  K.  Roufas,  “Modular Reconfigurable  Robots,  an  Approach  to  Urban Search and Rescue,” In Proceedings of the 1st Intl. Workshop  on  Human-friendly  Welfare  Robotics Systems , Taejon, Korea, Jan. 2000.
[3] R. S. Desai, C. J. Rosenberg, and J. L. J. Kaa, “An Autonomous  Serpentine  Robot  Utilizes  Behaviour Control,” In  Proceedings  of  IROS’95 ,  3:  250-255, 1995.
[4] C.  S.  Merino  and  S.  Tosunoglu,  “Design  of  a Crawling  Gait  for  a  Modular  Robot,” Proceedings of the 17th Florida Conference on Recent Advances in Robotics , University of Central Florida, Orlando, Florida, May 6-7, 2004.
[5] K.  Wang,  W.  Gao  and  S.  Ma,  “Snake-Like  Robot with  Fusion  Gait  for  High  Environmental Adaptability:  Design,  Modeling,  and  Experiment,” Applied Sciences , MDPI , vol. 7, pp. 1133, 2017.
[6] A. A. Biewener & S. N. Patek, Animal Locomotion . Oxford University Press, 2018.
[7] V.  S.  Rajashekhar,  S.  Kumar,  “Design  of  a  Snake Robot  to  exhibit  Rectilinear  Motion  on  Floor  and Inside Pipes,” 2nd International and 17th National Conference  on  Machines  and  Mechanisms (iNaCoMM2015-71), 2015.
[8] P.  Chavan,  et.  al.,  “Modular  Snake  Robot  with Mapping  and  Navigation,” 2015  International Conference on Computing Communication Control and Automation , pp. 537-541, 2015.
[9] B.  W.  Spranklin,  “Design,  Analysis,  And Fabrication  of  a  Snake-Inspired  Robot  with  a Rectilinear  Gait, Master  of  Science  Thesis , University of Maryland, 2006.
[10] A.  Wolf,  et.  al.,  “A  Mobile  Hyper  Redundant Mechanism  for  Search  and  Rescue  Tasks,” Proceedings of the 2003 IEEE/RSJ Intl. Conference
Bagus M. Arthaya, dkk: Perancangan Awal Body dan Sistem Gerak ...
on  Intelligent  Robots  and  Systems ,  Las  Vegas,
Nevada, October 2003.
[11] https://www.beritateknologi.com/imobot-robot- modular-untuk-penelitian/  (diakses:  2  November 2022).
[12] J.  K.  Hopkins,  B.  W.  Spranklin,  and  S.  K.  Gupta, “A  Survey  of  Snakeinspired  Robot  Designs. Bioinspiration  &  Biomimetics”,  Diunduh  dari iopscience.iop.org/1748-3190/4/2/021001  (diakses: 19 Oktober 2022).
[13] A.  Chang,  M.  Serrano,  P.  Vela,  “Shape-centric modeling  of  traveling  wave  rectilinear  locomotion for  snake-like  robots,”  in:  IEEE  Conference  on Decision  and  Control,  Las  Vegas,  NV,  2016,  pp. 7535–7541.
[14] A. H.  Chang, S.  Feng, Y.  Zhao, J. S. Smith, P. A. Vela,  Autonomous,  Monocular,  Vision-Based Snake Robot Navigation and Traversal of Cluttered Environments using Rectilinear Gait Motion, 2019,
https://www.researchgate.net/publication/33529111 5.
[15] A. H. Chang, P. A. Vela, “Shape-centric  modeling for control of traveling wave rectilinear locomotion on  snake-like  robots,”  Robotics  and  Autonomous Systems 124, pp. 1-18, 2020.
[16] A.  H.  Chang,  P.  A.  Vela,  In-Place  Rotation  for Enhancing  Snake-like  Robot  Mobility,  2022, https://www.researchgate.net/publication/35915658 4.
[17] H.  H.  Cheng,  Learning  Robot  Programming  with Linkbot  for  the  Absolute  Beginner,  UC  Davis Center  for  Integrated  Computing  and  STEM Education  (C-STEM),  University  of  California- Davis,  http://c-stem.ucdavis.edu  (diakses:  3  Nov. 2022)
[18] M. Zhao, T. Nishio, Generalized Design, Modeling and  Control  Methodology  for  a  Snake-like  Aerial Robot, Sensors  23, 1882, pp. 1-22, 2023.