## RANCANG BANGUN  ROBOT LENGAN DENGAN PENGGERAK SISTEM PNEUMATIK MENGGUNAKAN PLC
Supriyono 1 , Muhamad Yusuf 2 , Arif Ainur Rafiq 3
1,2,3 Jurusan Teknik Elektronika Politeknik Negeri Cilacap Email : supriyono3008@gmail.com, muhamad.yusuf.1986@gmail.com, arifainurrafiq@gmail.com

## ABSTRACT
Utilizing of robots is increasing every year, especially in the industrial field. Robotic arm is one type of robot that used in  industry.  This  robotic  arm  system  is  used  to  move  an  object  from  one  point  to  another  using  a  gripper.  In  this research, the pneumatic system is used  as the actuator of the robotic  arm (manipulator) and Programmable Logic Controller (PLC)is usedas the controller. The results of this prototype research isa robotic arm that can move object from one point to another point that has been determined. Timing diagrams are used to describe the movement of each arm on the robot. From the experimental results of the overall system, the average time of the robotic arm to move one object in one cycle movement is 18.46 seconds, with a settling time of one cycle is 18 seconds .
Keywords: Programmable Logic Controller, pneumatic, robot arm

## INTISARI
Penggunaan robot setiap tahun terus meningkat, terutama di bidang industri. Lengan robot/arm robot merupakan salah satu jenis robot yang digunakan di bidang industri. Sistem lengan robot ini digunakan untuk memindahkan suatu benda dari suatu titik ke titik yang lain menggunakan gripper. Pada penelitian ini sistem pneumatik digunakan sebagai penggerak lengan  robot  (manipulator)  dan  sebagai  pengendalinya  digunakan Programmable  Logic  Controller (PLC). Hasil penelitian rancang bangun ini berupa produk robot lengan yang dapat memindahkan objek/benda dari satu titik ke titik yang  lainnya  yang  sudah  ditentukan.  Timing  diagram  digunakan  untuk  menggambarkan  pergerakan  masing-masing lengan pada robot. Dari hasil pengujian sistem secara keseluruhan waktu rata-rata lengan robot memindahkan satu benda dalam satu siklus gerakan yaitu sebesar 18,46 detik, dengan set waktu satu siklus sebesar 18 detik.
Kata Kunci : Programmable Logic Controller, pneumatic, robot lengan

## I. PENDAHULUAN
Penggunaan  robot  setiap  tahun  terus meningkat,  hal  ini  dibuktikan  dengan  kenaikan penjualan robot  sebesar 12 % pada tahun 2013, yaitu  sebanyak    178.132  unit  [4].  Melihat pesatnya  penggunaan  robot  di  dunia,  terutama dibidang  industri,  maka  dalam  penelitian  ini diteliti dan dibahas mengenai lengan robot dalam skala  kecil  atau  laboratorium.  Lengan  robot  ini berfungsi  untuk  memindahkan  suatu  beban benda  dengan  massa  tertentu  dari  satu  titik  ke titik  yang  lain,  yang  sudah  ditentukan sebelumnya.  Sistem  pneumatik  digunakan sebagai  penggerak  lengan  robot  (manipulator) dan sebagai pengendalinya digunakan
Programmable Logic Controller (PLC).
Penggunaan  PLC  sebagai  pengendali  lengan robot  dikarenakan  PLC  mempunyai  beberapa
keunggulan dibandingkan jenis pengendali yang lain,  antara  lain;  mudah  dalam  melakukan instalasi,  mudah  dalam  pengembangan  dan modifikasi  sistem,  mudah  dalam  melakukan pemrograman, terdapat fungsi diagnostik dalam PLC  sehingga  mudah  dan  cepat  dalam pendeteksian  kesalahan,  serta  mudah  dalam merubah  urutan  proses  atau  operasional  sistem. Sistem  pneumatik  dipilih  sebagai  penggerak lengan robot  karena skala robot yang dirancang merupakan  skala  kecil  dari  robot  industri  jadi membutuhkan  gaya  yang  relatif  kecil  untuk memindahkan  benda  atau  objek.  Penggunaan tekanan udara dalam sistem pneumatik juga lebih murah karena udara diperoleh secara bebas dan lebih  bersih  daripada  sistem  hidrolik  yang menggunakan cairan (minyak/oli).

## II. METODE PENELITIAN

## A. Desain Mekanik Lengan Robot
Lengan  robot  yang  dibuat  mempunyai jangkauan  maksimal  sebesar  32  cm    dan  sudut pemindahan  benda  sebesar  30 o diukur  dari pangkal lengan robot.  Robot lengan terdiri dari 3 lengan (link) dengan ukuran panjang lengan 1 sebesar  22  cm,  lengan  2  sebesar  37,5  cm  dan lengan  3 termasuk  gripper  pada  ujung  lengan  3 sebesar  30 cm.

## Gambar 1. Rancangan Mekanik Lengan Robot
Robot lengan  ini  menggunakan  4  cyilinder pneumatik  sebagai  penggerak  lengan-lengan robot  dan  gripper  untuk  mencengkram  benda yang akan  dipindahkan. Cylinder  1  digunakan untuk  gripper,  cylinder  2  untuk  lengan  ketiga, cylinder  3  untuk  penggerak  lengan  kedua    dan cylinder  4  untuk  pemutar  pada  sumbu  robot. Cylinder pneumatik ini digerakan menggunakan control valve, yang dikendalikan oleh PLC yang telah  terprogram.  Empat  cylinder  pneumatik yang  digunakan  merupakan cylinder  pneumatik jenis  double  acting  cylinder.  Valve  pneumatik yang digunakan adalah valve jenis 5/2. Sebagai sumber  udara  kempa  atau  udara  bertekanan digunakan kompresor.
Kompresor Air Service Unit Valve 5/2 Double Acting
Cylinder

## Gambar 2. Diagram Blok Sistem Pneumatik Penggerak Lengan Robot

## B. Rancang Bangun Sistem Lengan Robot
Sebagai  pendeteksi  benda  yang  akan dipindahkan digunakan sensor proximity induktif, sensor ini akan mendeteksi  benda  dari
bahan logam. Sensor proximity yang digunakan sebanyak  dua  buah,  satu  sensor  mendeteksi benda pada titik A (titik awal benda), dan yang satunya  mendeteksi  benda  pada  titik  B  (titik akhir benda).
Blok diagram dari sistem lengan robot dapat dilihat pada Gambar 3.
A B Sensor proximity A Sensor proximity B PLC Input Output
Control Valve Pneumatic Cylinder Pneumatic Penggerak Lengan dan Gripper

## Gambar 3. Blok Diagram Sistem Lengan Robot
Benda  pada  titik  A  dideteksi  oleh  sensor proximity  kemudian  sensor  mengirim  hasilnya ke  input  PLC,  begitu  juga  dengan  sensor proximity pada titik B. Jika terdapat benda pada titik  A  dan tidak  ada  benda  pada  titik  B,  maka PLC  akan  mengendalikan  lengan  robot  untuk memindahkan benda dari titik A ke titik B, tetapi jika sudah ada benda  pada titik B maka lengan robot  tidak  akan  memindahkan  benda  yang  ada pada  titik  A.  Diagram  alir  sistem  lengan  robot dapat dilihat pada Gambar 4.
start Robot lengan pada posisi B Proximity B mendeteksi benda? YA TIDAK Proximity A mendeteksi benda? TIDAK YA Robot lengan bergerak ke posisi A Robot lengan bergerak ke posisi A Gripper mencengkram benda Lengan robot bergerak ke posisi B Gripper melepas benda End Gambar 4. Diagram Alir Sistem Lengan Robot Lengan 3 Lenga n 2 Lengan 1
Sistem  lengan  robot  ini  menggunakan PLCC Omron tipe CP1E E20 sebagai pengendali gerakan  lengan.  Alamat  input  dan  output  PLC yang  dipakai  untuk  sistem  lengan  robot  dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Pengalamatan I/O pada PLC No. Alamat Jenis Keterangan 1. 0.00 Input Sensor proximity A 2. 0.01 Input Sensor proximity B 3. 0.02 Input Tombol start 4. 0.03 Input Tombol stop 5. 100.00 Output Valve 2 (C2)/Lengan 2 6. 100.01 Output Valve 1 (C1)/Gripper 7. 100.02 Output Valve 3 (C3)/Lengan 3 8. 100.03 Output Valve 4 (C4)/Pemutar lengan
Waktu  setiap  satu  siklus  gerakan  lengan robot dalam memindahkan benda dari titik A ke titik  B  dirancang  sebesar    18  detik. Timing diagram digunakan  untuk  menggambarkan urutan  waktu  pergerakan  setiap  bagian  atau lengan  pada  saat  proses  pemindahan  benda. Gambar  5  merupakan timing  diagram gerakan lengan robot dalam memindahkan benda.
Gambar 5. Timing Diagram Gerakan Lengan Robot
C1  merupakan  pergerakan  gripper  dimana logic  1  adalah  saat  gripper  mencengkram  dan logic  0  adalah  saat  gripper  membuka.  C2 merupakan cylinder penggerak lengan kedua. C3 adalah  cylinder  penggerak  lengan  ketiga  dan yang  terakhir  C4  merupakan  cylinder  pemutar lengan  robot.  Bentuk  lengan  robot  ini  dapat dilihat pada Gambar 5.

## Gambar 5. Lengan Robot

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Uji  coba tekanan  udara  optimal  pada cylinder pneumatik pada penggerak lengan robot dilakukan  dengan  memberikan  tekanan  udara yang  bervariasi  pada  masing-masing  cylinder (C1, C2, C3 dan C4). Uji coba dilakukan tanpa memberi  beban  benda  pada  lengan  robot. Tekanan  yang  diberikan  ke  cylinder  bervariasi dari  0  bar  sampai  dengan  4  bar. Berikut adalah hasil  uji  coba  pada  cylinder  pneumatik    pada lengan robot.
Tabel 2. Hasil uji coba tekanan pada cylinder pneumatik No. Tekanan udara (bar) C1 C2 C3 C4 1. 0 - - - - 2. 0,5 - - - - 3. 1 - - - - 4. 1,5     5. 2     6. 2,5     7. 3     8. 3,5    
9.
4      : Aktif bergerak
- : Tidak aktif atau bergerak kurang maksimal
Pada Tabel 2 terlihat bahwa semua cylinder pneumatik penggerak lengan robot mulai bekerja jika diberi udara bertekanan 1,5 bar.
Uji coba kinerja lengan robot merupakan uji coba  keseluruhan  kinerja  lengan  robot  dalam memindahkan benda dari titik A ke titik B. Hasil yang diharapkan adalah kinerja lengan robot bisa
memindahkan  benda  secara  kontinyu  dan konsisten terutama dari performa waktu. Waktu yang  di  set  untuk  satu  kali  proses  pemindahan benda  adalah  18  detik.  Tekanan  udara  yang digunakan  pada  uji  coba  ini  sebesar  3  bar. Berikut  ini  adalah  hasil  uji  coba  lengan  robot dalam memindahkan benda.
Tabel 3. Hasil uji coba waktu pemindahan benda kerja oleh lengan robot. No. Setting waktu (detik) Waktu (detik) Simpangan (detik) 1. 18 18,52 0,52 2. 18 18,55 0,55 3. 18 18,28 0,28 4. 18 18,63 0,63 5. 18 18,50 0,50 6. 18 18,43 0,43 7. 18 18,10 0,10 8. 18 18,34 0,34 9. 18 18,88 0,88 10. 18 18,47 0,47

## Gambar 7. Hasil uji coba lengan robot
Dari  Tabel  3  terlihat  bahwa  dari  set  waktu awal  sebesar  18  detik  untuk  sekali  proses pemindahan  benda,  dalam  uji  coba  ini  rata-rata waktu pemindahan sebesar 18,47 detik.

## IV. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil uji  coba  sistem    lengan robot dengan sistem pneumatik sebagai penggerak  lengan  didapat    kesimpulan  sebagai berikut:
1. Tekanan  udara  yang  digunakan  untuk menggerakan lengan robot minimal sebesar
1,5 bar.
2. Sistem  lengan  robot    dengan  PLC  sebagai pengendali  dapat  memindahkan  benda  dari titik  A  ke  titik  B  dengan  waktu  rata-rata
sebesar  18,47  detik  untuk  seting  waktu  18 detik, pada tekanan udara 3 bar.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]. Bimantaka, Bryan  Novega  Whildan, dkk..2014. Purwarupa  Robot  Lengan Pemilah  Objek  Berdasarkan  Label  Tulisan Secara Realtime . Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.
[2]. Bolton,  William.  2004. Programmable Logic  Controller  (PLC)  Edisi  3. Erlangga. Jakarta.
[3]. Firmasyah, dkk. 2014. Perancangan Lengan Robot 5 Derajat Kebebasan dengan Pendekatan  Kinematika.  Universitas  Syiah Kuala, Banda Aceh.
[4]. IFR  Statistical  Department,  “Executive summary  World  Robotics  2014  Industrial Robots,” world robotic, pp11,24. 2014.
[5]. Moh. Khairudin, dkk.2013. Pengembangan
Unit  Robot  Lengan Lentur  Dua-Link Sebagai Sarana Pengembangan Kompetensi Bidang Otomasi Dan Robotika Guru-Guru  Smk  Jurusan  Listrik  Dan Elektronika. Universitas Negeri Yogyakarta. Yogyakarta. [6]. Parr, Andrew. 2003. Hidrolika dan Pneumatika:  Pedoman  Bagi  Teknisi  dan Insinyur. Erlangga. Jakarta.
[7]. Suyadi,  Sunarto.  2012. Lengan  Robot Sistem Pneumatik Untuk Alat Pembelajaran Aplikasi  Mikrokontroler. Politeknik  Negeri Semarang. Semarang.
17.4 17.6 17.8 18 18.2 18.4 18.6 18.8 19 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. W ak tu (de tik ) Percobaan Setting waktu (detik)
Waktu (detik)