BIKIN LENGAN DAN GRIPPER ROBOT DARI TRIPLEK DAN AKRILIK

Lengan dan gripper ( penjepit ) hampir selalu menjadi ikon pada ilustrasi buku , karya ilmiah dan berita terkait robotika atau otomatisasi pada industri.
                        Pada dasarnya fungsi robot yang utama adalah mengerjakan sesuatu pekerjaan yang bersifat presisi , berulang , rutin , berat atau berbahaya. Lengan dan gripper menjadi salah satu bagian utama pada proyek konstruksi semisal dalam perakitan mobil , penanganan bahan radioaktif di laboratorium nuklir , penjinakan bahan peledak hingga penanganan proyek luar angkasa semisal pembangunan stasiun luar angkasa.
Sebenarnya pembuatan ' Robot Arm & Gripper ' ini melibatkan perhitungan yang cukup rumit , mendesainnya memperhitungkan aspek fisika dan perhitungan matematis. 
                     Tapi saya kira cukuplah teorinya , karena saya akan fokuskan pada pembuatan dan perakitan modelnya saja. Kita dapat melihat beberapa tipe lengan robot dalam diagram dibawah ini.

Saya kumpulkan sejumlah artikel tentang model lengan dan gripper dari berbagai situs dalam dan luar negeri , pada dasarnya konsepnya sama namun tiap model memiliki kelebihan dan kekurangan.
Alat utama dalam pembuatan model lengan robot ini adalah mesin pemotong laser atau laser cutting machine. Bahan yang digunakan bisa triplek , akrilik atau cardboard.
Bahan yang digunakan tergantung dari spesifikasi mesin laser cut nya.
Bahan Acrylic board atau Plexiglass juga tersedia di tempat jasa potong acrylic tersebut.
Biayanya dihitung permenit saat mesin tersebut beroperasi mengerjakan pesanan kita.
Ya , logikanya makin lama beroperasi , listrik yang diperlukan juga meningkat bukan ?
Bisa juga menggunakan bahan bekas casing printer lama dipotong potong menggunakan gergaji besi dan diberi lubang sekrup menggunakan bor tangan.
Anda bisa pesan ke toko jasa potong akrilik di kota anda , atau bahkan pesan secara online.
Jika kita mampu mendesain gambar di komputer menggunakan software seperti Solidworks kita bisa kirimkan file hasil gambar kita ke jasa potong acrylic tadi.
Atau jika kita menemukan file unduhan dari situs yang memberikan rancangannya secara cuma cuma , biasanya berformat *.stl atau *.dxf , kita bisa kirimkan via email atau dibawa langsung dengan memory card ke jasa pemotongan acrylic.
Hanya saja file unduhan semacam ini biasanya memerlukan ijin penciptanya jika hendak diperjualbelikan secara masif. Biasanya digunakan sebatas keperluan sendiri atau edukasi.
Mengenai mesin penggeraknya , ada model yang menggunakan ' Syringe ' atau suntikan bekas dengan sistem hidrolik dan yang menggunakan Servo dengan sistem elektronik.

Contoh yang menggunakan sistem hidrolik pakai suntikan bekas adalah kit Dinobot dari 
www.mainan-dinobot.blogspot.com dan www.minia-toys.blogspot.com seperti dibawah ini , Anda bisa pesan langsung via no telpon yang disediakan di blog Mas Ferdy tersebut , harganya mungkin antara Rp 250 ribu hingga Rp 300 ribuan.

sumber : mainan-dinobot.blogspot.com

Atau berbagai desain alat lain dengan penggunaan suntikan bekas bisa dilihat di situs :
www.pathfindersdesign.net dan www.pathfindersdesignandtechnology.com

sumber : pathfindersdesign.net

Contoh lengan dan gripper robot yang menggunakan penggerak Servo yang sistemnya elektronik adalah MeArm dari Benjamin Gray a.k.a Phenoptix dan U-Arm dari Ufactory yang sukses di situs Kickstarter dalam mengumpulkan dana untuk produksi proyeknya.
Berikut adalah tampilan U-Arm :

U-Arm : ufactory

Sedangkan berikutnya adalah tampilan MeArm
Yang akan dibahas sebagai topik utamanya , selengkapnya kita bisa buka situsnya langsung di www.phenoptix.com atau di situs www.instructables.com/MeArm atau di ww.kickstarter.com/mearm , ini dia penampakannya :

MeArm dari bahan tripleks : Instructables.com

Mearm dari bahan acrylic : phenoptix.com

Servo 9g ini dipasaran harganya antara Rp 25 sd 50 ribu

  

Servo dengan horn terpasang diatasnya

Metal geared servo 9g , hanya beda dari bahan gearnya saja

Proses perakitan MeArm

 

Sebagian gambar ini hasil copas , sebagian foto sendiri agar lebih jelas penampakannya , karena dengan warna akrilik yang putih terlihat kurang jelas dan instruksi dari situsnya pun

ada yang kurang begitu jelas pada pemasangan partsnya , seluruh file baik file *.pdf maupun *.dxf nya bisa diunduh dari situs yang telah disebutkan diatas.

                                               Komponen/parts akrilik hasil laser cut
                                     

                                                Detail parts yang bisa dirakit di awal

 

 

Proses penggabungan parts

 

 

Bagian grippernya

Cara memasang baut agar tidak kendor ataupun seret

Cara membesarkan lubang pada parts acrylic tanpa bor

Modifikasi dari rancangan ini dengan menggabungkan dengan chassis mobile yang sudah malang melintang di situs Ebay , Aliexpress dsb , ya chassis acrylic beroda empat itu.
Bikin parts acrylic memang beragam tarifnya , tapi ya tergantung dari kerumitan pola parts yang berarti lamanya waktu pengerjaan begitu pula dengan ketebalan akriliknya , makin tebal tentu makin memerlukan waktu dan daya listrik yang besar pada proses potong laser.
Beberapa warna akrilik memberikan pengalaman yang berbeda , pemilihan akrilik putih susu dibanding yang bening misalnya , mencegah agar jika retak tak terlalu nampak.

Sifat akrilik ini mudah dibengkokkan dengan panas tapi juga agak getas. Jadi hati hati dalam merakit robot dari material ini. Saya sendiri telah mematahkan 2 parts karena kurang hati hati. Urutan dalam merakit komponen MeArm perlu diperhatikan , terutama pasang dahulu servo horn nya , sebelum menggabungkan antar parts , karena jika sudah terlanjur dirakit , akan beresiko patah jika dilepas kembali.
Kunci dari perakitan ini ada pada pemasangan bautnya , salah satu parts dilubangi agak besar sedang lainnya dibiarkan apa adanya , jadi parts yang diperbesar ' bore ' atau lubangnya akan bebas bergerak , sedang lubang yang kecil berfungsi menahan baut agar tidak loose atau kendor. Jika tak punya bor , gunakan salah satu baut untuk dipanaskan diatas api lilin sejenak , dan bautkan secara hati hati hingga diperoleh pergerakan yang cukup longgar bagi parts untuk bergerak , kemudian lepaskan lagi dan pasang dengan baut lain yang belum dipanaskan. Sebaiknya stiker pelindung akrilik masih terpasang jika menggunakan metode ini , agar tetap mulus permukaannya.

Seorang kawan dari Jogjakarta menawarkan kit lengan acrylic ini dengan harga Rp 175 ribu untuk base mobile nya Rp 180 ribu dan jika kedua duanya cukup Rp 350 ribu. Tentu saja ini hanya berupa parts acrylic dan bautnya saja , tanpa servo , DC motor gearbox maupun kontrolernya. Anda bisa hubungi Adhika Enggar Pamungkas di 087738360370 untuk pemesanan kit ini. Meski penulis pernah memesan kit ini dari ybs , namun penulis tentu tidak bertanggung jawab atas transaksi yang Anda lakukan.
Untuk melengkapi kit tersebut , diperlukan 4 buah mikro servo 9 g . Sebaiknya salah satu servo memakai tipe metal gear untuk ditempatkan pada base lengan robotnya. Hal ini mencegah gear agar tidak rontok saat mengangkat beban yang terlalu berat.
Ukuran mikro servo 9 g cukup kecil , kurang lebih 2.3 x 1.3 x 2.4 cm.
Jika ingin hasil lebih maksimal , gunakan bearing seperti pada display aksesoris kacamata
pada base MeArmnya. Cek link , thrust bearing base for MeArm V0.4 , Thingiverse.com
Atau disebut thrust needle bearing uk 45 x 65 x 3 mm seperti gambar dibawah ini :

ebay , seller : coolcheapworld

Program secara autonomous maupun remote control bisa diterapkan pada kit robot ini.
Berikut tampilan mobile arm nya :

Sumber : Facebook Adhika

Update dari artikel ini : Anda tentu penasaran kan gimana cara mengendalikan robot beroda dengan tambahan Me Arm seperti di foto ? kita bisa gunakan Transmitter Radio Control seperti dipakai para pemain mobil & pesawat RC . Receiver RC akan langsung mengeksekusi gerakan joystik di Transmitter dan menggerakkan servo. Untuk menggerakan motor DC tentu membutuhkan ESC ( Electronic Speed Control ) yang khusus buat jenis motor DC.
  Mahal ? oyeah pastinya...trus gimana solusinya nih ? gapapa sih beli Tx/Rx 2.4Ghz buat RC nantinya toh berguna juga. Tapi kalo cuma buat mainin robot diatas ya emang rada overkill.
Tapi jujur aja , dulu ga banyak mainan yang bisa pungut ini itu pakai remot juga kan ?
Kalau sudah punya remot RC sperti Flysky , Futaba dsb , mungkin anda bisa ganti motor DCnya pakai Servo 360 atau continuous servo. Cara modifikasi servo 9gr agar jadi continuous banyak di Youtube. Jadi nda perlu beli ESC kan ? tinggal tancep colokan servo ke Rx Rc , tapi powernya mesti yang stabil , gunakan UBEC ( Universal Battery Elimination Circuit ) 5v untuk menstabilkan tegangan dari baterai ke Rx dan servonya.
Baterai yang praktis untuk robot saat ini adalah baterai Lipo , karena kapasitas besar tapi bobotnya ringan . Kekurangannya hanya berat di kantong : )
    Ada cara lain ga ? bisa pakai smartphone Android pakai Bluetooth atau Wifi ?   
Tentu ada , tinggal klik ke situs www.gsyan888.blogspot.co.id , Sudah tersedia sketch Arduino dan juga aplikasi untuk di hape Android berikut source code nya , silakan sedot Gan.
Itu situs pakai bahasa China jadi silakan translate ajah pakai Google ya Gan...
Masih belom puas dengan gerakan servo yang kaku khas robot ? ada lho yang bikin pakai motor stepper ,  yang ini dari India Gan..www.bajdi.com
Program lain yang pakai servo ada di situs luarbiasa dari Inggris , Alexander Lang
Biasanya kita perlu menyetel servo di posisi nol dan menyesuaikan posisi servo arm agar gerakan armnya sesuai harapan. Secara manual bisa pakai alat servo tester atau yang punya Tx/Rx RC bisa dipasang di receivernya , otomatis dia bergerak ke posisi nol , setelah itu barulah kita sekrupkan servo armnya.
 Well , grippernya sendiri banyak versinya , yang unik lagi-lagi dari situs Instructables.com yakni robotic claws business card , dibuat dari akrilik tipis dan cara menggunakannya dengan menggeser keatas atau kebawah bulatan ovalnya seperti ini :

sumber : Penfoldplant , Instructables

Versi komersialnya yg telah dipasang DC motor : Aliexpress.com

Model gripper arm lain menggunakan DC motor seperti kit Mr.Tidy buatan Oddbot didesain di perusahaan Dagu robot , China. dibawah ini , harganya cukup mahal dan nampak rumit , tapi perancangnya tentulah cukup jenius mengingat produk ini cukup terkenal di dunia edukasi robotik. Artikel lengkap berikut skematik diagram ada di Mr.Tidy , www.letsmakerobots.com

Sumber : mhobbies

Untuk yang dibawah ini juga menggunakan DC motor , Lucky Larry di instructable membuat program kendalinya dengan memodifikasi kit OWI-535 Robotic Arm Edge yang semula dikendalikan via kabel , menjadi wireless menggunakan modul Bluetooth , potensiometer dan Arduino Uno .

                                            Model Robot arm yang lain :

Model ini menggunakan servo , filenya bisa diunduh di www.jjshortcut.com

Demikian sekilas mengenai perakitan model lengan dan gripper robot , MeArm khususnya , semoga bisa menjadi inspirasi kita agar mampu berkreasi dan melahirkan ide ide yang lebih cemerlang.

Cara Pakai Baterai Lipo Untuk Robot

Baterai biasanya digunakan untuk aplikasi robot atau alat yang sifatnya mobile atau wireless.
Berikut ulasan singkat tentang sifat dan jenis baterai yang umum terdapat di sekitar kita ,
Baterai yang kita kenal di pasaran diantaranya antara lain , baterai Zinc , baterai Alkaline , baterai NiMH , baterai Li-Ion , baterai Li-Poly , baterai NiCd , baterai Accu Basah , baterai Accu Kering , baterai kancing untuk jam tangan dan baterai kotak 9V.
Ada dua kategori , yakni baterai sekali pakai dan baterai isi ulang.
            Baterai Zinc ( misal baterai ABC yang biru putih ) ,  Alkaline dan baterai kotak 9V yang murah , tidak dapat dicas ( di - charge ) jadi sekali pakai saja. sebab itu maka untuk proyek robotik maupun mikrokontroler digunakan baterai rechargeable atau baterai casan agar tidak boros dan dan bisa dipakai berulang kali. Selain itu baterai ini mampu menghasilkan arus lebih baik ketimbang baterai biasa.
             Untuk baterai Li-ion seperti di handphone , baterai Ni-MH seperti baterai Eneloop biasanya tinggal masukkan ke charger sampai indikatornya menunjukkan penuh maka baterai bisa langsung digunakan. Baterai ini relatif aman dan tidak membutuhkan perhatian khusus , asalkan tidak overcharge , dicas oleh charger yang sesuai dan tidak terpapar panas berlebihan.
               Untuk baterai Ni-Cd ( Nickel Cadmium ) biasanya digunakan pada mainan RC Mobil mobilan murah buatan China , kadang dikemas 4 buah jadi satu , kadang dijual satuan seperti baterai biasa ukuran AA. Baterai ini memiliki memory effect , artinya harus dicas penuh jika sudah habis , kalau tidak , baterai ini bakal menurun kapasitas penyimpanan listriknya.
              Dari semua baterai diatas baterai Ni-MH ( Nickel Metal Hydride ) dan baterai Li-Poly ( Lithium Polymer ) atau singkatnya Lipo .Kelebihannya selain bisa dicas juga self discharge yang relatif kecil. Self discharge adalah kondisi dimana jika baterai tidak digunakan maka akan berkurang sendiri kapasitasnya. Tiap jenis baterai memiliki nilai self discharge yang berbeda beda.
                Saya menggunakan baterai Lipo karena tertarik dengan banyaknya robot yang menggunakan baterai ini. Selain itu , baterai Ni-MH terlalu berat dan makan tempat jika digunakan untuk robot berukuran kecil. Tetapi dari segi keparaktisan , untuk robot mobile atau RC sebenarnya lebih aman pakai Ni-MH.
Baterai LiPo harus digunakan secara hati hati dan jangan ditinggal saat proses charging untuk menghindari resiko overcharge dan terbakar.

Adaptor linear IC 78012

contoh rangkaian adaptor linear

Alarm Lipo

                

Turnigy 2S/3S dan linear Adaptor

           
Pertama kali membeli baterai Lipo , ada sedikit pertanyaan yang belum saya temukan jawabannya di internet. Hal itu antara lain :

1. Jika baru beli baterai Lipo , apakah harus segera dicas ?
    Baterai Lipo memiliki cairan khusus yang akan menjaga baterai tetap stabil selama dalam masa       penyimpanan , cairan itu akan hilang saat kita mengecasnya untuk pertama kali. jadi selama baterai itu belum mau dipakai , sebaiknya simpan di tempat sejuk tanpa perlu mengecasnya dulu , tapi karena ada self discharge seperti pembahasan sebelumnya , maka ukurlah tegangan baterai dahulu untuk memastikan tegangannya tidak undercharge. Karena tegangan saat penyimpanan baterai Lipo idealnya 3.85 Volt per sel nya. Dalam satu baterai Lipo umumnya terdiri dari 1 sel , 2 sel , 3 sel atau 4 sel. Jika undercharge , maka baterai Lipo tak akan bisa dicas lagi alias rusak. Jadi ada istilah half charge ( separo ngecas ) saat hendak menyimpan baterai Lipo di laci. Lipo tidak boleh under charge maupun overcharge. Jika overcharge maka akan timbul panas dan beresiko meledak. Jika disimpan dalam kondisi penuh , maka usia pakai baterai ini akan berkurang drastis , dan menjadi kembung / baterai hamil istilahnya.
Batas aman tegangan Lipo per sel nya adalah 3.0V sd. 4.25V.
Gunakan multimeter atau rangkaian alarm Lipo seperti foto diatas untuk mengecek tegangan baterai.
2 Bagaimana cara mengecas baterai Lipo ?
Gunakan charger balancer khusus buat baterai Lipo . Di pasaran harga charger Lipo cukup mahal , dibanding charger biasa.
Charger balancer digunakan untuk baterai Lipo yang memiliki lebih dari satu sel per kemasan baterainya.
Karena jika tidak dibalancing , maka tegangan tiap baterai akan berbeda dan baterai yang berbeda tegangan antara sel nya dalam satu package akan menyebabkan kerusakan sel.
Dalam pemakaian di rangkaian ,alarm Lipo yang dipasangkan pada kabel balancer baterai akan menunjukkan tegangan tiap sel berikut jumlah tegangan seluruh selnya. 
Saya menggunakan charger balancer Turnigy 2S/3S yang tergolong paling murah.
Charger balancer masih memerlukan adaptor 1A / 12V untuk supply arusnya. Saya menggunakan adaptor buatan sendiri , yakni menggunakan rangkaian adaptor linear IC 78012 , trafo 1 Ampere.
Sebenarnya lebih baik menggunakan adaptor switching yang modelnya mirip adaptor laptop.
Karena adaptor linear rawan terhadap panas berlebih akibat kualitas trafo yang kurang baik dan sistem linear yang memang menyisakan panas karena selisih voltase antara trafo dan keluaran dari IC.
Panas adalah musuh baterai Lipo. penyimpanan di tempat sejuk atau dingin akan memperpanjang usia baterai ini , karena self dischargenya jadi berkurang.
Lama pengecasan dengan Turnigy 2S/3S balance charger untuk baterai Lipo 1800 mAH sekitar 1 sd 2 jam dengan kondisi awal baterai masing masing sel nya setengah penuh.
3. Bagaimana jika baterai masih penuh tapi hendak disimpan ?
Untuk charger balancer yang mahal , terdapat menu untuk discharge yang aman , tinggal colok aja.
Tapi untuk model murah seperti diatas , kita bisa pakai untuk nyalakan bohlam lampu motor yang 6V atau 12V , lampu emergency atau alat apa saja yg menggunakan baterai , sambil dipasangkan alarm Lipo.
 

foto : rctech.net Deans discharger

 4. Cara menggunakan baterai Lipo ?
Jack plug warna kuning pada baterai Lipo biasa disebut XT60 female connector plug.
Hubungkan konektor ini pada rangkaian , kabel merah positif , kabel hitam negatif.
Konektor yang kecil warna putih , atau konektor balancer dihubungkan pada alarm Lipo untuk mengingatkan jika voltase telah turun hingga dibawah batas minimum yang ditetapkan , agar baterai Lipo tidak rusak.
Saat mengecas menggunakan charger Lipo yang baik ( yg mahal ) , maka kedua jenis konektor tsb dihubungkan pada chargernya.
Sedang pada charger Lipo yang murah / kecil seperti Turnigy 2S/3S yang dipakai hanya konektor balancer yang putih saja.
Setelah baterai penuh , indikator yang hijau akan mati , sedang yang merah yg merupakan indikator tegangan masuk dari adaptor , tetap menyala. anda tak perlu khawatir terbalik pemasangan kabel positif dan negatifnya ( polaritasnya ), selama masih orisinal dari pabriknya. Karena colokannya sudah didesain agar tidak terbalik saat mengecas baterai. Jangan buang baterai Lipo dalam kondisi terisi , sebab dapat menimbulkan bahaya ledakan dan kebakaran. Selamat mencoba...

Instructables : Lipo dan Arduino

    

Modifikasi Arm Crawler Robot Kit Tamiya

         Bosan bermain dengan robot dari bekas sikat gigi atau robot kumbang dari spdt switch ? ada baiknya kit dari Tamiya ini dicoba buat eksperimen robot. Daripada beli chasis acrylic yang sama sama mahal harganya , lebih baik menggunakan chasis dari Tamiya Education Series. Salah satunya ya sejenis tank guling guling juga . Hanya saja rodanya menggunakan roda tank yakni Kit Tamiya seri #70211. Keistimewaannya dibanding chassis tank Tamiya seri #70100 , adalah kemampuannya untuk melewati medan terjal seperti bebatuan , pasir , menuruni tangga hingga mendaki layaknya crawler.
Lihat saja video aksinya di Youtube , lumayan seru.
Agar dapat dikendalikan dengan remote control , ganti motornya dengan Tamiya dual gearbox series.

Isi kotak kit ArmCrawler Tamiya

Parts Arm Crawler Tamiya

 

Pololu Dual Motor Gearbox Tamiya # 70097

 

         Dari sebuah situs Jepang , saya lupa namanya .. seseorang membuat modifikasi pada kit robot ini sehingga diharapkan memiliki kemampuan amphibi , berenang di air ! Hehe kreatif sekali ya , padahal idenya sederhana saja , hanya menambah sirip pada roda depannya dan memasang chasis tambahan sebagai ponton buat daya apungnya di air.. Kit sekelas Tamiya saja masih bisa dimodifikasi jadi karya yang unik , lumayan kan buat inspirasi ?
Kalau mau , beberapa kit robot dapat berpotensi dibikin murah. Idenya , menggunakan bahan pengganti seperti  triplek , sendok eskrim , gagang popstick dsb. Hanya saja untuk gearbox dan motor agak sulit diakalin supaya murah.
Ya setidaknya artikel bikin robot dari mainan bekas sebelumnya mungkin bisa membantu hehe.
Versi keren dari Tamiya Arm Crawler ini adalah iRobot
yang dipakai US military tentunya hihihi.
Ni penampakannya :

Nah , lumayan kan mainannya ? ternyata mainan anak - anak itu ada versi canggihnya semua
hehehe...
Sedangkan yang dibawah ini karya seorang mahasiswa Universiti Teknologi Malaysia

Blog : Ku Abd Muhyi

Yang ini sy iseng bikin dari sisa akrilik dan kit Arm Crawler

Kesulitan dengan menggunakan track system diantaranya memerlukan penyetelan track dalam pemasangannya di chassis , karena baik track dari karet maupun rantai terkadang kendor sehingga perlu pengencangan agar tidak slip dan lepas dari rodanya. Pada track karet seperti Tamiya track akan mudah terlepas atau slip kala melintasi karpet atau permukaan berserabut sejenisnya.
Pada salah satu ujung chassis tank biasanya dipasang lubang baut yang agak memanjang agar letak baut atau poros roda dapat disesuaikan tingkat kekencangan tracknya , mirip pada konstruksi garpu belakang sepeda yang dipasangi rantai.