## ANALISIS SUBSISTEM RAMP UNTUK MENAIKI TANGGA PADA MOBIL ROBOT LIPI VERSI 1 (MOROLIPI V1)
Hendri Maja Saputra 1)* , Maulana Arifin 1)
1) Pusat Penelitian Tenaga Listrik dan Mekatronik, Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia Jl. Cisitu, No.21/154D, Bandung *Email: hendri.maja@gmail.com

## Abstrak
Penelitian ini membahas secara rinci analisis sistem menaiki tangga (ramp) pada prototipe mobil robot LIPI versi 1 (morolipi V1). Morolipi V1 merupakan hasil penelitian  dari  Puslit  Telimek  LIPI  yang  didesain  khusus  untuk  melewati  jalan berundak dan manaiki tangga. Penelitian terkait  kemampuan mobile robot dalam menaiki  tangga  merupakan  topik  yang  selalu  menjadi  fokus  penelitian,  karena terkait  dengan  kestabilan  mekanisme  dan  kemampuan  daya  motor  yang digunakan. Analisis  perlu  dilakukan  secara  ilmiah agar dapat  dibuktikan  bahwa robot Morolipi  V1  dapat berfungsi  sesuai  dengan kriteria desain.  Analisis menggunakan  pendekatan  kinematika klasik  untuk  mendapatkan  gaya  dan momen  yang  bekerja  pada  mekanisme  penggerak ‘ketika  akan’  dan  ‘ketika sedang’  menaiki  tangga.  Penelitian  ini  bersifat deskriptif  sehingga  penjelasan masalah  akan  lebih  bersifat  pemaparan  dengan  cara  berpikir  deduktif. Perhitungan  secara  analitik  dan  simulasi  menggunakan  software  desain  3D digunakan  dalam  penelitian  ini. Berdasarkan  analisis  melalui simulasi  dan eksperimen yang  dilakukan  maka  dapat  disimpulkan  bahwa  desain  mobil  robot dapat terbukti dapat bekerja dengan baik untuk ramp mobil robot menaiki tangga dengan  kemiringan  maksimal  42  derajat. Momen  paling  besar  ketika  menaiki tangga di sudut kemiringan 30 derajat dengan koefisien gesek 0,9.
Kata Kunci : analisis, subsistem ramp, morolipi v1, mobil robot, menaiki tangga

## Abstract
Analysis  of  climbing  stairs  (ramp) subsystem  on  the  prototype  of a mobile robot LIPI version  1  (Morolipi v1) has  been  done. Morolipi  V1  is  the output of researcher from the Puslit Telimek LIPI which is specifically designed to pass the stairway and climb stairs. Research related to the ability of mobile robots to climb stairs is a topic that has always been the focus of research, because it is related  to  the  stability  of  the  mechanism, and  the  ability  of  motor  power  used. Analysis needs to be done scientifically so that it can be proven that the Morolipi V1 robot can function according to design criteria. The analysis uses the classical kinematics  approach  to  obtain  forces  and  moments  that  work  on  the  driving mechanism  when  climbing  stairs. This  research  is  descriptive  so  that  the explanation  of  the  problem  will  be  more  expansive  by  deductive idea. Analytical calculations  and  simulations  with  3D  design  software  were  used  in  this  study. Based on the analysis through simulations and experiments conducted, it can be concluded  that  the  design  of  the mobile robot  can  be  proven  to  work  well  for climbing the stairs  with  a  maximum  slope  of  42  degrees.  The  biggest  moment when  climbing  the  stairs  is  when  at  an  angle  of  30  degrees  with  a  friction coefficient of 0.9.
Keywords : analysis, ramp subsystem, morolipi v1, mobile robot, stairs climbing

## 1 PENDAHULUAN
Dalam  rangka  meningkatkan  kemandirian IPTEK HANKAM, kelompok penelitian mekatronika di  LIPI  telah  melakukan  kegiatan  penelitian  dan pembuatan  mobil  robot  yang  difungsikan  untuk menjinakkan  bom  dengan  prototipe  teknis  yang memaksimalkan  komponen  lokal-primer,  sehingga
tidak  sekedar  menjadi  tukang  jahit  tetapi  juga menguasai  teknologi  dasarnya.  Paten  terkait dengan    penelitian  ini  adalah paten US  nomor 6,523,629 B1  tanggal  25  Februari  2003 (Rijanto, 2006) tentang  sebuah  sistem  mobil  robot  yang mampu  melewati tanggul  dengan  ciri  utama  ada semacam  rantai tank yang menghubungkan  roda depan  dan  belakang,  ditambahkan  mekanisme
tandem  yang  dapat  disambung  dan  dilepas menggunakan kopling elektronik.
Gambar  1 menunjukkan  prototipe    teknis mobil  robot  penjinak  bom Morolipi  V1 yang  telah selesai  dibuat  oleh  tim  peneliti  tahun  2009. Robot ini  menggunaan  2  buah  motor  penggerak DC  24 Volt 7 Ampere dengan putaran maksimal 250 rpm, dimana  daya masing-masing  motor 0,15  kW. Dimensi robot sekitar 105  cm x 92  cm x 120  cm dengan  berat  total  150  kg.  Beberapa  publikasi penelitian  telah  dihasilkan  semenjak  tahun  2004, antara  lain: analisis  penggunaan  pengaruh  rantai dan  sproket  terhadap  konsumsi  daya  motor  pada sistem  track  mobile  robot (Saputra,  2016), Trajectory  Scenario  Control  for  the  Remotely Operated  Mobile  Robot  LIPI  Platform  Based  on Energy  Consumption  Analysis (Saputra,  2012), dan lain sebagainya.
Merancang  dan  mengembangkan  robot untuk  menaiki  tangga  serta  untuk  misi  pencarian dan  penyelamatan  perkotaan  di  gedung dan  kota, seringkali  perlu  menempatkan ramp atau flipper atau  lengan  ayun.  Robot  pemanjat  tangga  harus cepat  dan  lincah  sekaligus  mampu  menghadapi medan berundak. Menaiki tangga tetap merupakan fungsi yang menantang untuk mobil robot.
Gambar 1 Mobil robot penjinak bom (Morolipi V1)
Mobil  robot  Morolipi  V1  memiliki  subsistem mekanisme berjalan penggerak roda ( trase ) seperti track pada  mobil  tank dan juga  subsistem mekanisme menaiki tangga ( ramp ), dimana kedua subsistem  tersebut  dapat  digunakan secara bersamaan  untuk  memudahkan  melalui  medan yang  berundak. Kedua  subsistem  tersebut  dapat dilihat  pada gambar  2. Melewati  tangga  dan  jalan berundak adalah tantangan utama bagi mobil robot bergerak di lingkungan manusia.

## (a)
(b)
Gambar 2 Subsistem Penggerak Roda ( Trase )
dan Subsistem Menaiki Tangga ( Ramp )
Kedua subsistem penggerak tersebut merupakan  bagian  penting  agar  mobil  robot  ini dapat  berfungsi  berjalan  dengan  baik.  Mekanisme transmisi yang  digunakan adalah sistem  transmisi sproket  dan  rantai  yang  pada  sisi  luarnya ditambahkan  sepatu ( grip ) yang  terbuat  dari  karet dengan  profil khusus. Pada  mekanisme  ini, pengait  gigi  sproket  dan  rantai  dapat  diasumsikan berupa titik yang dapat mengait dengan baik. Mekanisme  untuk  menaiki  tangga  ( Ramp ) dibanyak  penelitian  disebut  juga  dengan Flipper . Beberapa  penelitian  terkait  yang  hampir  serupa dengan topik penelitian ini telah dijadikan referensi, antara lain penelitian yang dilakukan oleh Ben-Tzvi, dkk., dimana mobil robot yang dibuat menggunakan  sensor  dan  kecerdasan  yang tertanam  untuk  melaksanakan  tugas.  Robot  ini juga  memiliki  sistem track sehingga  mampu  untuk melintasi  rintangan  dengan  mengubah  konfigurasi track .  Algoritma  khusus  telah  dikembangkan  lebih lanjut  untuk  kondisi  di  mana  robot  akan  berhenti bergerak selama proses menaiki tangga bila terjadi over  flipping (Ben-Tzvi,  2009). Penelitian  (Wang, dkk., 2016), membuat model kinematik dari proses menaiki  tangga  dan  menganalisis  kondisi  gaya. Percobaan  robot  ketika menaiki  tangga,  serta manuver  melalui  daerah  puing  dan  permukaan lereng,  dilakukan.  Robot  juga  dilengkapi  dengan sensor,  khususnya  kamera,  kamera  dilengkapi pada lengan pendukung robot.
Makalah  (Jain,  dkk,  2015)  menyajikan struktur  mekanik  robot  pendaki  tangga  dengan komposisi  perangkat  keras  dan  analisis  gaya menggunakan metode mekanika klasik. Efektivitas model  dinamis  hasil  dari  model  dibandingkan dengan simulasi dan eksperimen, sedangkan pada makalah  (Mahadhir,  dkk,  2013),  pendekatan langkah-demi-langkah  menaiki  tangga  diusulkan untuk  mobil  robot track yang  dilengkapi  dengan lengan flipper .  Lengan flipper digerakkan  oleh motor  DC  yang  dikendalikan  oleh  pengontrol  PID. Potensiometer  dan rotary  encoders digunakan untuk  memberikan  umpan  balik  loop  tertutup. Eksperimen dieksekusi secara waktu-nyata menggunakan MATLAB/Simulink.
Penelitian  yang  dilakukan  oleh  Tao,  dkk., menjelaskan  tentang  kebutuhan  secara fungsional dilihat dari sisi dinamika dan stabilitas ketika robot yang  memiliki track menaiki tangga.  Pertama adalah analisis  kinerja,  struktur  mekanik  robot yang dirancang, dan  komposisi  perangkat  keras dari sistem  kontrol.  Kedua adalah analisis  proses ketika  menaiki tangga dan model  dinamika yang dibuat  dengan  menggunakan  metode  mekanika klasik. Selanjutnya, suatu metode evaluasi stabilitas menaiki tangga  diusulkan  berdasarkan analisis  mekanis  pada  robot  yang  mundur ketika proses menaiki tangga.  (Tao, dkk, 2012). Penelitian yang dilakukan oleh Yuan dan Schwertfeger  (Yuan  dan  Schwertfeger,  2019) mengusulkan  algoritma  untuk  merencanakan morfologi  robot  penyelamat  kecil  dengan  empat
flipper  di  atas  tanah  3D  tanpa  sensor  tambahan, seperti sensor tekanan. Peneliti menyederhanakan robot  penyelamat  sebagai  kerangka  di  medan datar.  Morfologinya  dapat  diwakili  oleh  konfigurasi beberapa  parameter.  Gerakan  di  medan  3D dengan  empat flipper yang  dimanipulasi  secara individual.
Platform  robot  menaiki  berbagai  tangga dengan  gerakan  membalik  tubuh  dengan  platform utama seperti  roda  tank,  dimana parameter kinematik (panjang,  ketinggian,  dan  kecepatan) dioptimalkan telah  dikerjakan  Seo,  dkk. Penelitian mereka memaksimalkan stabilitas menaiki tangga. Tiga  jenis  tangga  digunakan  mensimulasikan kondisi. Proses optimasi desain dilakukan berdasarkan  metodologi  Taguchi,  dan  parameter yang  dihasilkan  dengan  fungsi  objektif optimal (Seo, dkk, 2013). Penelitian  yang  dilakukan  oleh Liu,  dkk.  (Liu,  dkk,  2018),  menyajikan  optimasi desain mobil robot tipe flipper untuk meningkatkan kemampuan  beradaptasi  serta  stabilitas  saat menaiki tangga. Batasan kinematik pada mekanisme flip diturunkan  untuk  mencegah gangguan  yang  tidak  diinginkan  di  antara  tangga, roda, dan badan utama. Metode Taguchi digunakan sebagai alat optimisasi karena kesederhanaan  dan  efektivitas  biaya  baik  dalam merumuskan fungsi obyektif dan dalam memenuhi berbagai kendala secara bersamaan. Kinerja robot di  bawah  parameter  optimal  diverifikasi  melalui simulasi dan eksperimen.
Penelitian ini  membahas secara  rinci analisis  sistem  ramp  untuk  menaiki  tangga  pada mobil  robot  penjinak  bom  versi  1  (morolipi  v1), dimana  pendekatan  kinematika  klasik  dan finite element dengan bantuan perangkat lunak solidworks digunakan untuk menurunkan persamaan dan mensimulasikan struktur mekanik.

## 2. BAHAN DAN METODA
Penelitian  ini  bersifat deskriptif sehingga penjelasan masalah akan lebih bersifat pemaparan dengan  cara  berpikir  deduktif. penulis  melakukan langkah-langkah  pengumpulan  data  yang  melalui observasi untuk memperoleh pemecahan masalah yang  dihadapi dimana  metoda  peneliti  dengan cara  mengukur  langsung  parameter – parameter yang  berkaitan  dengan  sistem  ramp  pada  mobil robot  penjinak  bom,  sedangkan  studi  Literatur dimana penulis  melakukan  pencarian  data-data baik  itu  melalui  buku,  dokumentasi,  laporan, catatan-catatan dan
sebagainya yang berhubungan dengan masalah yang dihadapi.
Gambar 3 Metode penelitian secara umum

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada  bab  ini  akan  dibahas  mengenai  tiga hal,  antara  lain:  gaya  pada  platform, grip karet pada  sistem ramp ,  dan  sase  ketika  menaiki tangga.

## 3.1 Gaya pada platform
Ilustrasi diagram benda bebas untuk melihat gaya-gaya  ketika mobile  robot  Morolipi  V1 akan menaiki tangga ditunjukkan pada Gambar 4.
(a)

## (b)
Gambar 4 Gaya-gaya yang terjadi pada MoroLipi saat menaiki tangga: a) gerakan objek arah mendatar, b) gerakan objek arah miring
Ilustrasi perhitungan  gaya-gaya  yang  terjadi pada  saat robot  beroda akan menaiki  tangga dapat dilihat sebagai berikut.
N l a g m Fz 875 , 367
460 230 81 , 9 . 150 2 1 .
2 1 2 1    (1) N l a g m Fz 875 , 367 460 230 81 , 9 . 150 2 1 . 2 1 1 2    (2) N a a a g m F 943 , 401 30 cos 230 393 393 81 , 9 . 150 2 1 30 cos . 2 1 2 3 3
     (N 1 ) (3)
Ilustrasi perhitungan  gaya-gaya  yang  terjadi pada  saat robot  beroda menaiki  tangga  dengan sudut 16⁰ dapat dilihat sebagai berikut.
N X X l h g m l a g m Fz 6 , 260 16 sin 460 211 . 81 , 9 150 2 1 16 cos 460 230 81 , 9 150 2 1 sin . 2 1 cos . 2 1 0 0 2 1                                (4) N X X l h g m l a g m Fz 64 , 446 16 sin 460 211 . 81 , 9 150 2 1 16 cos 460 230 81 , 9 150 2 1 sin . 2 1 cos . 2 1 0 0 2 2                                (5) N g m Fx 202 16 sin . 81 , 9 . 150 2 1 sin . . 2 1 0    
(6)
Daya  yang  dibutuhkan  MoroLipi  untuk menaiki  tangga dengan  sudut  kemiringan  16 o dapat dilihat sebagai berikut.
watt
t h g m P 122 1 16 sin . 3 , 0 . 81 , 9 . 150 16 sin . . . 0 0    (7)
(pada saat pengujian menaiki tangga)
Daya  yang  dibutuhkan  MoroLipi  untuk menaiki  tangga  dengan  sudut  kemiringan  30 0 adalah :
watt t h g m P
221 1 30 sin . 3 , 0 . 81 , 9 . 150 30 sin . . . 0 0    (8)
Menghindari terjadinya  kekurangan  daya yang  ditransmisikan  oleh  poros  maka  perlu dikalikan  dengan  factor  keamanan  daya  (f c )  =  1,3 maka watt P fc P d 3 , 287 221 . 3 , 1 .    (9) Daya motor 300 Watt berdasarkan spesifikasi  motor  listrik  DC  yang  digunakan,  maka Morolipi V1 dapat menaiki tangga dengan sudut :
0 42 6795 , 0 3 , 0 . 81 , 9 . 150 300 . . . sin     h g m t P  (10)
Berdasarkan  hasil perhitungan  maka  mobil robot MoroLipi V1 secara analitik dapat memenuhi target untuk dapat  menaiki  tangga  dengan  sudut 30 derajat,  karena  maksimal  kemampuan  sampai dengan 42 derajat.
Motor  penggerak  morolipi  melalui  2  buah transmisi, yaitu transmisi pada motor dengan rasio 24:70 dan  transmisi  pada  sabuk  ulir  dengan  rasio 1:2.  JIka Kecepatan  motor  adalah  250  rpm,  maka didapat:
s rad rpm n / 5134 , 4 1 , 43 8 , 5 250   
(11)
r v .   (12)
dimana r adalah jari-jari roda (r = 0,15m), sehingga diperoleh  kecepatan  ( v )  maksimal  adalah  4,5134 dikalikan dengan 0,15 sama dengan 0,68 m/s.
3.2 Grip Karet pada Sistem Ramp
Seluruh  komponen  sistem ramp pada  mobil robot  Morolipi  V1  dapat  dilihat  pada Gambar  6. Salah  satu  dari  komponennya  adalah  grip  yang berbahan  karet,  dimana  ditunjukkan  oleh no  part 3.7 pada gambar tersebut. size%3A%2036px%26q uot%3B%26 gt%3B5%26lt%3B%2 Ffont%26gt%3B%22%20st yle%3D%22t ext%3Bhtml%3D1%3 BstrokeC olor%3 Dnone%3BfillCol or%3D%23 ffffff%3Ba lign%3Dc enter%3Bvert icalA lign%3D middle%3BwhiteSpace%3Dwrap%3Br ounded%3D0%3Bshadow%3D0%3Bc omic%3 D0%3B%22%20 vertex%3 D%221%22%20parent%3 Dsize%3A%2036px%26 quot%3B%26gt%3B8% 26lt%3B%2F font%26 gt%3B%22%20style %3D%22text%3Bhtml %3D1%3Bstro keCol or%3Dnone%3B fil lColo r%3D%23ffffff%3B align%3 Dcenter%3Bvert ical Align%3 Dmiddle%3BwhiteSpace%3Dwrap%3Br ounded%3D0%3Bshadow%3D0%3B comi c%3D0%3B%22%20 vertex%3 D%221%22%20par ent%3D%221%22%3E%3Cmx Geo metry%20 x%3D%22710%22%2 0y%3D%22 520%22%
20width%3D%2260%22%20height%3D%2232%22%20as%3 D%22ge ometr y%22%2F%3E%3C%2 FmxCe ll%3E%3C%2Fr oot%3E%3C%2 FmxGr aphModel%3E
%2FOAX5%2 FD bDkpLsQa4spYAqYA qaAK WAKmA J5SAEAS6VKldS4cWO1 bt3aN j9rg HdQrVq1dPH FF6tR o0am r5%2F1tTlrn1m bAzYH UpsDVatWdX7j6te v73z%2F8 vNtgCUP3 cRYV0wBU8AUMAVMAVPA FMhJCgBYm jRpol27dunU qVO2%2BV mDgwcPatK kSSpSpIh27Nhh%2BvpZX5uz9pm1OWBzILU50K FDBzVr1 kzr1693vn%2 F5%2FT0LsCQm Jso208Dm gM0BmwM2B2wO2BywO WBzICN zwBvUsSS33pTxz%2F6TJ09qx owZKlu2 rAID A%2F1Tq JViCpgCpoAp kC4FXnvtN bVt21Y7d%2B48c 74BFoNK BtVsDtgcsDl gc8Dm gM0BmwPnNQ fO3 Fkm e2GA JZk gfn5rgMXP glpxpoApYApkQ AEDLHbzd F43Txn5J8v OtX8%2Bb Q7YHLA5YHPA5 kD%2Bm QPe7kc NsHhTxj%2 F7Db D4R0crxR QwBUwBXxQwwGKAx QCLzQGbA zYHbA7Y HLA5YHPA73PA242pARZ vyvhnvwEW%2F%2BhopZ gCpoAp4IsCaQ IWXwq1 a0wBU8AUMAVMAVP AFD AFTIG UF DDA kpIq%2Fttn gMV%2FWlp JpoApYApkVAEDLBlVzM43BUwBU8 AU MAVMAVPAFPBZA QMsPkuXrgsNsKRLJ jvJ FDA FTIFM UcAAS6b Iao WaA qaAK WAKm AKmgCl gCqSk gAGW lFTx3z4 DLP7T0koyB UwBUyCjChhgy ahidr4pYAqYAvlEge DgYK1YsUJTp07VoEG D1KtXL%2FX u3VvDh g3Tl19%-size%3 A%2036px%26q uot%3B%26 gt%3B8%26lt%3B%2 Ffont%26gt%3B%22%20st yle%3D%22t ext%3Bhtml%3D1% 3BstrokeC olor%3 Dnone%3BfillCo lor%3D% 23ffffff%3Ba lign%3D center%3Bvert ical Align%3D middle%3BwhiteSpace%3Dwrap%3Br ounded%3D0%3Bshadow%3D 0%3Bcomic%3 D0%3B%22%20v ertex%3D% 221%22%20parent%3D%2 21%22%3E%3CmxG eometr y%20x%3 D%22710%22%20 y%3D%22520%22% 20width%3D%2260%22%20height%3D%2232%22%20 as%3D%22 geom etry%22%2 F%3E%3C%2F mxCell%3E%3C%2 Fro ot%3E%3C%2Fm xGraphModel%3E
Gambar 6 Kontruksi dari Sistem Ramp
Pada  saat Morolipi  V1  proses  menaiki  dan menuruni  tangga,  maka pembebanan robot yang
terjadi akan  mengakibatkan  terjadinya  tegangan pada struktur grip karet. Tegangan dalam berbagai kondisi  pembebanan  dianalisis  dengan  metode finite element. Analisis tegangan dilakukan dengan memperhatikan tegangan maksimal yang ditimbulkan.  Tegangan  maksimal  yang  terjadi didesain berada  di  bawah yield  strength dari material yang  dipilih. Analisis  kekuatan  struktur dilakukan dengan menggunakan kriteria kegagalan berdasarkan  teori  energi  distorsi  maksimum  ( Van Mosses ). Posisi  pembebanan  dapat  dilihat  pada Gambar 7.
Gambar 7 Posisi pembebanan pada grip karet ketika menaiki tangga
Kondisi pembebanan yang diterima oleh grip karet  diasumsikan  secara  sederhana  berasal  dari berat  Morolipi V1  itu  sendiri pada  saat  menaiki tangga. Berat keseluruhan Morolipi V1 yaitu sekitar 150 kg (1500 N). Jika diasumsikan pada penelitian ini  bahwa jumlah grip karet  yang  menerima beban secara  bersamaan  ketika  proses  adalah  4  buah, maka sehingga masing-masing grip rubber menerima beban sebesar 375 N. Kontur tegangan dan  defleksi  yang  diperbesar  pada  struktur  yang diberi beban dapat dilihat pada Gambar 8.
Pada simulasi pembebanan diterapkan teori luluh Von  Misses yang diformulasikan  dalam bentuk tegangan von Mises atau equivalent tensile stress ,  σv,  dimana  nilai  tegangan  skalar  dapat dihitung  dari  tensor  tegangan.  Dalam  kasus  ini, material dikatakan mulai luluh ketika tegangan von Mises mencapai  nilai  kritis  yang  diketahui  sebagai yield  strength .  Tegangan  von  Mises  digunakan untuk  meprediksi  tingkat  keluluhan  material terhadap kondisi pembebanan dari hasil pengujian tarik simple uniaksial (Mulyanto dan  Sapto,  2017).
Gambar 8 Kontur tegangan Von Misses pada struktur akibat pembebanan Warna-warna sebagaimana Gambar 8
mewakili  nilai  tegangan  pada  model. Nilai tegangan  maksimum berwarna merah, sedangkan tegangan  minimum berwarna biru. Pada  simulasi yang  dilakukan, didapatkan  bahwa  tegangan  Von
Misses  terbesar yang  terjadi  yaitu  sebesar 938.919,7 N/m 2 atau  0,94  MPa. Berdasarkan data material  struktur grip karet  untuk  material
polyurethane , yield  strength material  adalah sebesar  9,24  MPa,  sehingga safety  factor untuk komponen  ini  masih  cukup  aman  (9,8). Hal  ini berarti  komponen  masih  cukup  aman  bila menerima beban ketika menaiki tangga.

## 3.3 Fase Ketika Menaiki Tangga
Pada  penelitian  ini,  pendekatan  terakit kondisi  Mobil  robot  Morolipi  V1  ketika  menaiki tangga  dibagi  menjadi  empat  fase.  Keempat  fase tersebut dapat dilihat pada Gambar 9.
(a) (b) (c) (d)
Gambar 9 Ilustrasi Fase ketika menaiki tangga: a)
Fase 1; b) Fase 2; c) Fase 3, d) Fase 4
Keempat  fase  tersebut  untuk lebih  jelas dalam  menjelaskan  maka  dibuat  dalam  bentuk diagram  benda  bebas  ( Free  Body  Diagram) sebagaimana Gambar 10.
(a) Fase 1
(b) Fase 2
(c) Fase 3 (4) Fase 4
Gambar 10 Diagram benda bebas ketika menaiki tangga
Gaya  yang  bekerja berdasarkan Gambar 10 dapat dihitung menggunakan persamaan.
0 sin cos : 1 1 2   
  N f f F x (13) 0 cos sin : 1 2 1     mg N N f
F y   (14)
Dengan  asumsi  bahwa  koefisien  gesek yang  bekerja  pada  tangga  yaitu  antara  0,1 - 0,3. Pada  koefisien  gesek  (  μ  )  =  0,1,  maka  nilai  f1 adalah  40,2  N  dan  F2  adalah  36,8  N,  pada koefisien  gesek  (  μ  )  =  0,2,  maka  nilai  f1  adalah 80,38  N  dan  f2  adalah  73,57  N,  sedangkan  pada koefisien  gesek  (  μ  )  =  0,3,  maka  nilai  fi  adalah 120,58 N dan f2 adalah 110,36 N.
Momen yang  bekerja berdasarkan Gambar
10 dapat dihitung menggunakan persamaan.   
 cm x Mg hf hN N f d l l M . cos sin cos sin cos ) ( 1 1 1 1 2 1 0             (15)
Contoh salah  satu perhitungan berdasarkan persamaan  (15) untuk  sudut  30 derajat pada koefisien gesek 0,1 yaitu seperti di sebagai berikut ini.
    -7877,38
0 , 23 . 81 , 9 . 150 30 cos . 0 , 16 30 sin 943 , 401 . 0 , 16
30 cos 943 , 401 30 sin 30 cos 91 ) 2 , 36 46 ( 1 1 0         f f M
(16) Momen  dari  setiap  kemiringan  sudut  robot ketika
menaiki tangga dapat dihitung menggunakan  persamaan  (15),  dimana  hasil perhitungannya ditampilkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Sudut robot menaiki tangga VS Momen
Data  pada  tabel  1  dapat  juga  dilihat  dapat bentuk grafik sebagaimana Gambar 11.

## Gambar 11 Grafik Attack Angle vs Momen
Dari hasil analisis perhitungan yang disajikan  dalam  bentuk Tabel  1 dan Gambar  11 menunjukan  bahwa  momen  yang  terjadi  paling tinggi  pada Morolipi V1 menaiki  tangga  di  sudut kemiringan 30 derajat dengan koefisien gesek 0,9. Pada saat morolipi menaiki tangga dengan sudut 0 sampai  5  derajat  kecenderungan  momen  semakin menurun.  Akan  tetapi  setelah  melewati  sudut  5 derajat kecenderungan momen yang terjadi adalah naik,  dan  puncaknya  adalah  di  sudut  kemiringan 30  derajat.  Setelah  melewati  sudut  30  derajat
1 l 1 l
kecenderungan  momen  terhadap  sudut  yaitu semakin  menurun.  Momen  paling  rendah  terjadi pada sudut kemiringan maksimal yaitu 60 derajat.
Gambar 12 Grafik Koefisien Gesek vs Momen
Perbandingan  antara  koefisien  gesek  dan momen  seperti  yang  disajikan  dalam Gambar  12 menunjukan  momen  yang  paling  tinggi  dengan koefisien  gesek  0,9  pada  sudut  antara  25  derajat dan  30  derajat.  Hal  ini  menunjukan  bahwa semakin  tinggi  tingkat  koefisien  gesek,  maka kecenderungan  momen  akan  semakin  meningkat. Sehingga perbandingan koefisien gesek berbanding lurus dengan momen.

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil  perhitungan  dan  analisis data, maka  dapat  diambil  beberapa  kesimpulan sebagai berikut: (i) daya motor 300 watt pada robot Morolipi V1  mampu untuk  menaiki  tangga  dengan kemiringan makasimal 42 derajat dengan kecepatan  maksimal 0,68  m/s;  (ii) momen  paling besar pada ke menaiki tangga di sudut kemiringan 30 derajat dengan koefisien gesek 0,9.  Pada saat morolipi  menaiki tangga dengan sudut 0  sampai 5 derajat kecenderungan momen  semakin menurun. Akan  tetapi  setelah  melewati  sudut  5  derajat kecenderungan  momen  yang  terjadi  adalah  naik, dan  puncaknya  adalah  di  sudut  kemiringan  25 derajat  dan  30  derajat.  Setelah  melewati  sudut  30 derajat  kecenderungan  momen  terhadap  sudut yaitu  semakin  menurun.  Momen  paling  rendah terjadi  pada  sudut  kemiringan  maksimal  yaitu  60 derajat.
Beberapa  hal  yang  dapat  dikembangan untuk  penelitian-penelitian  berikutnya,  antara  lain (i) hasil analisis ini diharapkan dapat dikembangkan untuk  sistem  lainnya,  sehingga dapat  di  ambil  sistem  penggerak  yang  lebih optimal  dan  efisien  terhadap  pembebanan  yang terjadi;  (ii) para  peneliti dapat  membuktikan  hasil dengan  bentuk  atau  dimensi  yang  beda  yang
digunakan;  (iii)  Pada  proses  analisis  sistem penggerak untuk menaiki tangga pada Morolipi  ini, penulis  hanya  sebatas  melakukan  penghitungan besaran-besaran  yang  terjadi  pada  komponen saja,  adakalanya  bagi  peneliti-peneliti  yang  lain dapat  merencanakan  kembali,  kemudian  agar lebih  terbukti  alangkah  baiknya  dilakukan  dengan berbagai  metode  pengujian;  (iv)  Pada  proses analisis  pada  sistem  penggerak  untuk  menaiki tangga  pada  Morolipi  ini,  diharapkan  dapat membuka  wawasan  baru  sehingga  perlu  dilihat kembali  mengenai  proses  pengerjaan  serta pemasangan  dan  penggunaan  komponen  bahan baku yang diperlukan.

## 5. UCAPAN TERIMA KASIH
Kami  ucapkan  terimakasih  pada Kepala Pusat  Penelitian  Tenaga  Listrik  dan  Mekatronik - LIPI yang telah memberikan dana untuk penelitian yang dilakukan. Penulis juga mengucapkan terima kasih  kepada  Prof.  Dr.  Estiko  Rijanto  dan  rekan peneliti  lainnya  yang  berjuang  bersama  demi mewujudkan mobil robot penjinak bom Morolipi V1 yang diuraikan pada Penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
E. Rijanto,”Mobil  robot  beroda  berkemampuan melewati  tangga  dan  tanggul”,  pendaftaran paten P00200600696, 30 November 2006.
H.M. Saputra, E. Putera, dan D.G. Subagio (2016). Analisis  Penggunaan  Pengaruh  Rantai  Dan Sproket  Terhadap  Konsumsi  Daya  Motor Pada Sistem Track Mobile Robot.
R.P. Saputra, E. Rijanto, dan H.M. Saputra (2012). Trajectory  Scenario  Control  for  the  Remotely Operated  Mobile  Robot  LIPI  Platform  Based on Energy Consumption Analysis.
P. Ben-Tzvi, S. Ito, dan  A. Goldenberg (2009).  A mobile  robot  with  autonomous  climbing  and descending  of  stairs. Robotica, 27(2),  171- 188. doi:10.1017/S0263574708004426.
J. Wang, J. Shi, dan S. Zhang, Research  on  a Micro Flip Robot That Can Climb Stairs, 2016, Volume: 13 issue: 2.
S. Jain, D.K. Munda, S. Majumder, D.N. Ray, S. K. Char, dan N. Gulgulia, Analytical Approach for Force  Stability  Analysis  of  Stair  Climber, 2015,  2  nd    International  and  17th    National Conference  on  Machines  and  Mechanisms, iNaCoMM2015-129.
K.A. Mahadhir, C.Y. Low, H. Hamli, A. Jaffar, E. Salleh, dan M.S. Bahari (2013). Stair Climbing
of  a  Track-Driven  Mobile  Robot  with  Flipper Arm.  Applied  Mechanics  and  Materials,  393, 586–591. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/am m.393.586 .
W. Tao, Y. Ou, dan  H. Feng  (2012).  Research  on Dynamics  and  Stability  in  the  Stairs-Climbing of  a  Tracked  Mobile  Robot. International Journal of Advanced Robotic Systems, 9.
Y. Yuan, Q. Xu, dan  S. Schwertfeger (2019). Configuration-Space  Flipper  Planning  on  3D Terrain. ArXiv, abs/1909.07612.
B. Seo, S.Y. Hong, J.W. Lee, dan  T. Seo  (2013). Kinematic  Optimal  Design  on  a  New  Robotic Platform for Stair Climbing.
P. Liu,  J. Wang,  X. Wang,  dan P. Zhao  (2018): Optimal  design  of  a  stair-climbing  mobile robot with flip mechanism, Advanced Robotics, DOI: 10.1080/01691864.2018.1448299.
T.  Mulyanto  dan  A.D.  Sapto,    2017. Analisis Tegangan Von  Mises Poros Mesin Pemotong Umbi-Umbian dengan  Software  Solidworks.
Presisi,  Vol  18,  No  2,  Juli  2017. ISSN  1411
4143