PENGENALAN. 2. Memahami bahawa sebuah robot adalah merupakan salah satu unsur dalam satu sistem automasi.

Transcript

1 JT609 / BAB 1 / 1 BAB 1 PENGENALAN OBJEKTIF OBJEKTIF AM : Di akhir bab ini pelajar akan dapat: 1. Mengatahuii istilah dan terminologi dalam sistem robot 2. Memahami bahawa sebuah robot adalah merupakan salah satu unsur dalam satu sistem automasi. 3. Mengetahui tentang kategori robot pungut-letak, dan robot perkakasan dan juga sistem kawalan dalam sistem robot iaitu: robot gelung terbuka dan gelung tertutup. 4. Mengenalpasti dan memahami bagaimana bentuk tatarajah robot dan membezakan setiap jenis tatarajah robot tersebut. 5. Mengenalpasti kebaikan aplikasi sistem automasi dan robotik dalam pertanian.

2 JT609 / BAB 1 / 2 INPUT 1: TERMONOLOGI DALAM SISTEM AUTOMASI DAN ROBOTIK 1. PENGENALAN Robot perindustrian adalah robot yang digunakan secara meluas di dalam sesuatu sistem pengautomatan yang menghasilkan pelbagai jenis produk. Di dalam bahagian ini anda akan mempelajari tentang istilah Ia merupakan satu generasi pekerja kolar besi yang boleh bekerja tiga giliran dalam sehari tanpa memerlukan rehat. Robot perindustrian juga merupakan satu alat yang amat diperlukan dan dapat memangkinkan perkembangan teknologi masa kini dan masa akan datang. 2. DEFINISI ROBOT YANG DIBERIKAN OLEH PERSATUAN ROBOT BRITISH Robot perindustrian adalah sebuah peranti atau alat pelbagai fungsi yang boleh diprogramkan berulang-ulangkali. Ia direkabentuk untuk menggerakkan serta mengolah bahagian-bahagian, alatalat atau alat khusus dalam kerja-kerja pembuatan melalui pergerakan yang boleh diubah-ubah untuk melakukan tugas-tugas di dalam proses pembuatan. 3. TERMINOLOGI ASAS YANG DIGUNAKAN DI DALAM SATU SISTEM AUTOMASI ISTILAH PENERANGAN 1. Ketepatan Darjah kemampuan yang boleh dibuat oleh lengan robot untuk digerakkan ke satu titik tertentu dalam sel kerja apabila kita memasukkan koordinat-koordinat daripada stesen pemprograman di luar talian (off-line programming). 2.Pengelolaan (manipulator) Pergerakan yang dilakukan oleh tangan robot untuk membawa objek melalui satu ruang (jarak) dari satu tempat ke tempat yang lain. 3. Gerakan Antaramuka (interface) Penggunaan komponen-komponen perkakasan untuk menyambung dua alat atau sebahagian dari storan atau pendaftar supaya boleh digunakan oleh dua atau lebih aturcara (program).

3 JT609 / BAB 1 / 3 ISTILAH PENERANGAN 4. Liputan kerja Isipadu/luas kawasan di mana lengan robot boleh melakukan tugasnya/kerjanya. 5. Darjah - kebebasan Bilangan pergerakan hakiki dan tahap kompleksnya tugas yang boleh dilakukan oleh sebuah robot ditentukan oleh darjah kebebasan yang ada pada sesuatu robot. Pada amnya robot mempunyai tiga darjah kebebasan utama iaitu paksi x,y dan z. Robot-robot yang lebih canggih mempunyai paksi gerakan yang lebih banyak. 6. Peralihan Pergerakan robot melalui satu garislurus yang melibatkan pengawalan lebih dari satu paksi. 7. Persendian Sendi atau paksi yang terdapat pada pengolah (lengan robot). Terdiri dari dua jenis axis iaitu major axis yang terdiri dari base, shoulder dan elbow serta minor axis yang terdiri dari wrist pitch, wrist roll dan wrist yaw. 8. Penghalaan Pergerakan end effector robot ataupun minor axis untuk pergi ke tempat yang di arahkan. 9. Tatarajah Rekabentuk robot mengikut pandangan geometrinya contohnya kartesian, selinder, polar dan lengan bersambung (jointed arm). 10. Kebolehulangan Darjah kemampuan lengan robot untuk mengesan sasaran yang telah disetkan dengan tepat dan kemudian kembali semula ke titik asalnya dalam sel kerja itu. Robot yang mempunyai kebolehulangan yang tinggi akan mampu mengulangi semula tugas itu dengan tepat berulang-ulang kali tanpa ralat. 11. Titik tengah matalat Ia adalah titik tindakan untuk matalat yang dipasang pada pelit matalat robot. Titik tengah matalat ialah titik rujukan pada matalat yang dikawal oleh robot.

4 JT609 / BAB 1 / 4 ISTILAH 12. Koordinatkoordinat sel kerja PENERANGAN Titik-titik yang diprogramkan dalam sel kerja dikenalpasti kedudukannya dengan menggunakan nilai-nilai koordinatkoordinat x, y dan z bagi titik tengah matalat serta sudutsudut penyambungan paksi pada pergelangan lengan robot iaitu pitch, roll dan yaw. 13. Kelajuan Kadar pergerakan titik-tengah matalat yang dilakukan oleh robot di bawah kawalan program. Ia adalah ukuran kelajuan alat tersebut. 14. Beban maksimum 15. Pengolah (manipulator) 16. Penggerak (actuators) 17. Pengesan hujung (end- effector) Beban maksima yang boleh digerakkan/dipindahkan oleh robot semasa di bawah kawalan program. Ia meliputi berat pencengkam dan produk/komponen yang diangkat. Semasa menggangkat beban ini lengan robot masih lagi dapat mengekalkan spesifikasi kebolehulangan dan keboleharapannya. Bahagian mekanikal sistem robot yang boleh digerakkan ke pelbagai arah, hasil dari gabungan pergerakaan paksi-paksi. Ia terdiri dari komponen-komponen seperi lengan manusia iaitu lengan atas dan lengan bawah yang disambung dengan base, shoulder, elbow dan wrist. Ia dapat membawa alat pengesan hujung (end effector) ke destinasi-destinasi yang diperlukan. Selain dari komponen-komponen di atas, ia juga terdiri dari bahagian-bahagian seperti alas, pemacu penggerak, peranti suapbalik dan struktur penyokong untuk memegang serta menggabungkan semula alat-alat tersebut. Mekanisma yang digunakan untuk memacu pengolah bagi membolehkannya bergerak ke titik yang telah ditentukan. Ia terdiri daripada komponen-komponen seperti selinder pneumatik atau hidraulik, motor-motor berputar pneumatik atau hidraulik dan motor-motor elektrik. Kedudukan robot juga ditentukan dengan gabungan komponen-komponen ini. Robot-robot yang mempunyai sistem penggerak yang mudah digerakkan secara mekanikal dengan menggunakan sesondol (cam). Perkakasan yang dipasang pada plet hujung lengan pengolah yang berfungsi mengikut tugas yang akan dilakukan. Ia terdiri dari dua bentuk utama iaitu pencengkam ataupun perkakasan( tools).

5 JT609 / BAB 1 / 5 AKTIVITI 1 Untuk menguji kefahaman anda, sila jawab soalan aktiviti di bawah. Soalan 1.1 Takrifkan perkara-perkara berikut :- a) Ketepatan b) Liputan kerja c) Kebolehulangan d) Beban maksimum e) Darjah kebebasan Pelajar-pelajar diarahkan ke makmal untuk membuat pemerhatian. Soalan 1.2 Sistem robot yang mengandungi elemen-elemen seperti :- a) Pengolah dan pengesan hujung b) Unit Kawalan robot c) Punca kuasa d) Penderia Lakarkan sambungan bagi setiap elemen ini berdasarkan kepada pemerhatian anda pada sistem robot di makmal robotik.

6 JT609 / BAB 1 / 6 INPUT 2: KOMPONEN ASAS DALAM SISTEM AUTOMASI 1. PENGENALAN Pernahkah anda lihat di media elektronik (TV, internet, CD, dll) yang menunjukkan bagaimana robot berinteraksi dengan peralatan lain untuk melakukan kerja? Mungkin anda pernah melihat di kaca TV bagaimana kereta nasional kita dihasilkan. Di dalam sistem pembuatan, terdapat pelbagai jenis peralatan yang semuanya berfungsi untuk menghasilkan satu produk yang tertentu. Peralatan-peralatan ini akan berintegrasi antara satu sama lain dan membentuk satu sistem yang mengandungi pelbagai jenis proses pembuatan, operasi dan pengurusan ke atas kedua-duanya. Sistem ini memerlukan satu bentuk kawalan secara menyeluruh terhadap semua kemudahan pengeluaran yang terlibat. Hasil daripada itu, pengeluaran, kualiti produk dan keboleharapan keluaran tersebut dapat dipertingkatkan manakala kos pula dapat dikurangkan. Unit ini akan membincangkan lebih mendalam bagaimana peranan satu robot di dalam sebuah sistem pembuatan.

7 JT609 / BAB 1 / 7 2. PERANAN ROBOT DALAM SATU SISTEM AUTOMASI YANG LUAS Apakah peranan robot di dalam satu sistem yang luas? Robot akan berperanan mengikut fungsi yang dikehendaki oleh sistem tersebut. Maksudnya di sini, sekiranya robot diperlukan untuk berfungsi sebagai robot pengelolaan komponen, maka program, alat pengesan hujung dan pencengkam diperlukan untuk digunakan akan disesuaikan dengan kerja pengelolaan komponen. Pencengkam yang sesuai dengan tugasnya dipasang untuk pemindahan bahan mentah atau bendakerja. Manakala jika sistem memerlukan robot berfungsi sebagai robot pengelolaan perkakasan,maka semua program dan pengesan hujungnya adalah yang sesuai dengan tugas yang akan dijalankan. Jika salah satu dari kerja yang perlu dilakukan oleh robot adalah kerja kimpalan, maka pengesan hujungnya adalah perkakasan kimpalan dan jika ia akan melakukan kerja penyemburan cat atau penyalut, pengesan hujungnya adalah alat penyembur cat atau penyalut. Program yang digunakan juga akan disesuaikan dengan kerja yang akan dilakukan oleh robot. Samada robot berfungsi sebagai robot pengelolaan komponen ataupun robot pengelolaan perkakasan, untuk menghasilkan sesuatu produk, sesuatu sistem pengeluaran perlu dilengkapi dengan perkakasan lain seperti mesin CNC, konveyor, system kawalan, system ASRS ( sejenis rak yang dapat bergerak secara otomatik untuk membekalkan bahan mentah kepada konveyor yang terdapat dalam sesuatu sistem pengeluaran ). Setiap perkakasan ini akan diantaramukakan antara satu sama lain menyebabkan ia mampu berhubung dan menentukan pergerakan-pergerakan yang perlu dilakukan berdasarkan kepada program yang telah dibuat oleh pengaturcara. 3. JENIS-JENIS SISTEM PEMBUATAN YANG MEMERLUKAN ROBOT SEBAGAI SALAH SATU UNSURNYA. Terdapat pelbagai jenis sistem pembuatan yang menggunakan pelbagai jenis peralatan di dalam industri pembuatan masa kini. Antaranya ialah Sistem Pembuatan Terbantu Komputer Computer-Aided Manufacturing, Cellular Manufacturing, Flexible Manufacturing Systems, Computer Intergrated Manufacturing dan banyak lagi. Tetapi, tidak semua sistemsistem ini memerlukan robot sebagai salah satu unsur di dalam sistemnya. Dua jenis sistem yang akan dibincangkan di bawah ini adalah merupakan sistem sistem yang memerlukan robot untuk beroperasi. Ianya adalah Cellular Manufacturing System dan Computer-Integrated Manufacturing.

8 JT609 / BAB 1 / 8 a. Cellular Manufacturing System (CMS) Cellular Manufacturing System mengandungi satu atau lebih sel pembuatan (sel kerja). Sel pembuatan adalah satu unit kecil yang mengandungi satu atau lebih stesen kerja di dalam satu sistem pembuatan. Stesen kerja ini selalunya mengandungi satu atau lebih mesin yang melakukan operasi yang berbeza ke atas benda kerja yang dihasilkan. Contohnya, satu mesin ialah untuk kerja melarik dan yang satu lagi melakukan kerja membentuk benda kerja tersebut. Sistem ini kebolehan untuk mengawal beberapa keadaan seperti berikut: Memuat dan memunggah bahan mentah ataupun benda kerja di dalam stesen kerja selalunya dilakukan oleh robot. Menukar matalat di dalam stesen kerja- dilakukan oleh robot. Menukar bendakerja atau perkakasan antara stesen kerja. Membuat penjadualan dan mengawal keseluruhan operasi dalam sel kerja pembuatan. Dalam satu proses pembuatan, kebolehubahsuaian terhadap operasi pembuatan adalah amat diperlukan. Contohnya ialah Flexible Manufacturing Cells (FMC). Ia merupakan satu sel pembuatan yang menggunakan mesin CNC, mesin-mesin lain (machining centres) bersama dengan robot industri atau peralatan lain yang digunakan untuk pemindahan benda kerja. Keberkesanan fungsi FMC bergantung kepada pemilihan mesin-mesin yang sesuai, robot bersama pengesan hujung yang sesuai serta sistem kawalan yang baik. Semua peralatan-peralatan ini adalah boleh diubahsuai dan dirancang diperingkat merekabentuk sistem ini.

9 JT609 / BAB 1 / 9 Mesin CNC Mesin CNC Robot lengan bersambung Unit kawalan Alat pemeriksaan mutu produk Rajah 1.1 : Satu Sel Sistem Pembuatan Bolehsuai (FMS) Sumber : Fundamental of Industrial Robots and Robotics b. Computer-Integrated Manufacturing System (CIM) Sistem CIM adalah satu sistem yang menggabungkan dan menguruskan keseluruhan aspak-aspek seperti merekabentuk, merancang, mengeluarkan menghasilkan produk dan pembahagian tugas. Ia mengandungi sub-sistem yang digabungkan bersama seperti subsistem untuk merekabentuk produk,sub-sistem untuk merancang proses pembuatan, subsistem untuk kawalan dan sub-sistem untuk penghasilan produk. Hubungkait di antara sub-sistem ini dapat dilihat dengan jelas melalui rajah di mukasurat sebelah.

10 JT609 / BAB 1 / 10 Rajah 1.2 : Sistem penggunaan robot dalam penghasilan produk. Sumber : Fundamental of Industrial Robots and Robotics Dapat dilihat di sini, penggunaan robot adalah amat meluas terutamanya di bahagian penghasilan produk. Robot amat diperlukan hampir pada keseluruhan proses penghasilan produk. Ia berfungsi untuk kerja-kerja pembuatan atau penghasilan produk seperti pemasangan, kimpalan, pemesinan dan sebagainya. Malah ia juga diperlukan untuk kerjakerja pemindahan semasa produk dihasilkan seperti pemindahan bahan mentah, pemindahan benda kerja kepada dan daripada mesin dan pemindahan produk yang telah siap.

11 JT609 / BAB 1 / 11 AKTIVITI 2 Untuk menguji kefahaman anda, sila jawab soalan aktiviti di bawah. Selamat mencuba semoga berjaya!!!!!!!!!!! Soalan 2.1 Robot akan berperanan mengikut Soalan 2.2 Nyatakan tiga (3) jenis sistem pembuatan yang biasa digunakan di dalam sektor perindustrian. Soalan 2.3 Dalam sistem Cellular Manufacturing System berkeupayaan mengawal dalam beberapa keadaan tertentu, sebutkan empat (4) keadaan tersebut.

12 JT609 / BAB 1 / 12 INPUT 3: JENIS-JENIS ROBOT DAN SISTEM KAWALAN AUTOMASI 1. PENGENALAN Di dalam bahagian ini pula anda mempelajari tentang sistem kawalan robot serta ciri-ciri robot pengelolaan komponen dan pengelolaan perkakasan. 2. JENIS-JENIS ROBOT Terdapat dua jenis utama iaitu : a. Robot Pungut Letak (Robot Pengelolaan Komponen) Rajah 1.3 : Robot Pungut Letak (Pick and Place Robot) Sumber : Fundamental of Industrial Robots and Robotics Merujuk kepada rajah 1.3 Robot pungut-letak adalah merupakan robot jenis pengelolaan komponen. Ia digunakan dengan meluas di dalam industri pembuatan di mana ia memainkan peranan yang amat penting dalam kerja-kerja mengangkat dan meletakkan komponen atau produk dalam kerja-kerja sepeti pemasangan, pemunggahan dan penyusunan (palletising). Merujuk kepada rajah di atas, dapat di lihat bahawa pengesan hujung (end effector) bagi robot jenis ini adalah merupakan.

13 JT609 / BAB 1 / 13 dari jenis pencengkam. Pencengkam yang digunakan perlulah disesuaikan dengan tugas yang akan di jalankan. Teknik kawalan bagi robot jenis ini adalah bergantung kepada tahap kesukaran kerja yang boleh dilakukan. Ia mungkin menggunakan teknik kawalan Gelung Tertutup ataupun kawalan Gelung Terbuka. b. Robot Pengelolaan Perkakasan Rajah 1.4(a) : Robot Pengelolaan Pekakasan ( semburan cat ) Sumber : Fundamental of Industrial Robots and Robotics.. Rajah 1.4(b) : Robot Pengelolaan Pekakasan ( kimpalan ) Sumber : Fundamental of Industrial Robots and Robotics

14 JT609 / BAB 1 / 14 Robot pengelolaan perkakasan adalah dari jenis robot yang menjalankan kerjakerja pembuatan seperti kerja-kerja kimpalan, kerja penyemburan cat/penyalut dan kerja penggerudian. Merujuk kepada rajah 1.4(a) dan rajah 1.4(b) di atas, anda boleh lihat bahawa pengesan hujungnya (end effector) terdiri dari perkakasan pembuatan seperti alat-alat kimpalan, alat penyembur, gerudi, dan sebagainya. Sistem kawalan robot ini juga bergantung kepada tahap kesukaran kerja yang dilakukan. Oleh kerana ia selalunya melakukan kerja yang agak kompleks, sistem kawalan gelung tertutup lebih sesuai digunakan untuk robot jenis ini. 3. SISTEM KAWALAN AUTOMASI Terdapat dua jenis sistem kawalan dalam sistem robot mau pun system automasi a. Sistem Kawalan Gelung Terbuka Robot yang menggunakan sistem kawalan gelung terbuka juga dikenali sebagai Robot Non- Servo. Robot jenis ini tidak mempunyai penderia kedudukan dan penderia kadar perubahan yang dipasang pada paksi-paksi lengannya. Kedudukan lengan robot hanya boleh ditentukan oleh alat-alat pemberhenti seperti suis had (limit switch) yang dipasang pada penghujung laluannya. Contohnya, sekiranya ia melakukan kerja kimpalan, pada kedudukan hujung kimpalan yang dibuat, perlulah dipasang dengan suis yang akan memberhentikan pergerakan lengan robot (pengolah). Kelajuan bagi pengolah pula ditentukan oleh jenis penggerak yang digunakan. Biasanya kelajuan penggerak adalah pada tahap maksima. Sesetengah sistem pula menggunakan penderia had untuk menentukan bahawa sesuatu paksi pengolah telah mencapai kedudukan akhirnya. Akibat dari pergerakan pengolah bergantung kepada kelajuan penggerak, robot jenis ini selalunya diberhentikan secara tiba-tiba menyebabkan berlaku perlanggaran kecil antara penggerak dengan suis had. Ini menyebabkan ia juga dikenali sebagai robot bang-bang. Antara kebaikan robot jenis ini adalah ia lebih mudah dan murah disenggarakan. Ini disebabkan ia tidak memerlukan penderia-penderia yang mahal. Namun begitu, kelemahan robot jenis ini ialah kebolehannya terhad dari segi kedudukan dan aturcara. Maksudnya ialah, kedudukan kerja pengolah tidak dapat diubahsuai kecuali dengan mengubah kedudukan suis penghad. Ia juga mempunyai kebolehulangan yang rendah iaitu inci. Aturcaranya adalah terhad dan ia tidak dapat menjalankan tugas-tugas yang agak rumit. Selain dari itu, ia juga memerlukan masa yang lama untuk menyudahkan setiap tugas. Apabila masa kendalian yang sebenar lebih cepat dari masa yang dijangkakan, sistem akan mengalami keadaan melahu.

15 JT609 / BAB 1 / 15 Penggerak hidraulik/ elektrik (III) Isyarat kepada pemacu penggerak (II) Pengawal Robot (I) Unit kawalan bagi penggerak Data bagi kedudukan seterusnya - sudut ingatan sambungan Sudut sendi yang dikehendaki Rajah 1.5 : Sistem Kawalan Gelung Terbuka Rajah 1.5 di atas adalah merupakan rajah sistem Gelung Terbuka. Apabila pengesan hujung tiba di sesuatu titik tertentu, unit kawalan robot akan membaca data bagi titik yang seterusnya. Ini berlaku pada kedudukan (I). Unit kawalan robot seterusnya akan menentukan joint angle ( ) yang sesuai untuk paksi pengolah bergerak ke titik yang seterusnya. Langkah seterusnya berlaku di titik (II), di mana unit kawalan robot akan memberi isyarat kepada actuator driver supaya menghantarkan data-data mengenai kedudukan seterusnya kepada penggerak (actuator) yang letaknya di sendi setiap pengolah di titik (III). Penggerak akan menggerakkan pengolah ke titik yang diarahkan oleh unit kawalan robot. b. Sistem Kawalan Gelung Tertutup Sistem kawalan gelung tertutup juga dikenali sebagai Robot Servo atau sistem berkadaran terus. Ia merupakan robot yang pergerakannya dikawal dengan kaedah gelung tertutup iaitu, kedudukan dan kelajuan titik tengah matalatnya boleh diawasi secara berterusan dengan menggunakan penderia kedudukan dan penderia kelajuan (tachometer). Kebaikannya system ini adalah ia dapat memastikan bahawa langkah-langkah terdahulu telah diselesaikan sebelum robot itu memulakan langkah yang seterusnya yang terdapat di dalam turutan operasi. Kaedah gelung tertutup juga lebih cepat berbanding dengan kaedah gelung terbuka kerana ia dapat mengetahui kedudukan terakhir titik tengah matalat. Dengan itu ia dapat meneruskan operasi yang seterusnya tanpa menunggu isyarat dari penderia luaran. Robot jenis ini adalah lebih fleksibel dalam tugasnya dan memberi ketepatan yang tinggi. Antara kelemahannya pula ialah, ia memerlukan kos yang tinggi kerana menggunakan penderia-penderia dan alatan sokongan yang lebih canggih.

16 JT609 / BAB 1 / 16 Pengawal robot Penggera k hidraulik/ elektrik (VI) (III) Pembanding kelajuan Unit kawalan bagi penggerak (IV) (V) Pembanding kedudukan (II) Penderia dalaman Data bagi kedudukan seterusnya -kelajuan dan kedudukan sendi (I) Rajah 1.6. : Rajah Sistem Kawalan Gelung Tertutup Rajah 1.6 di atas adalah menunjukkan sistem gelung tetutup. Maklumat mengenai kedudukan dan kelajuan lengan diawasi secara berterusan oleh unit kawalan robot. Data bagi kedudukan kedudukan yang perlu dilalui oleh robot telah dimasukkan ke dalam unit kawalan (robot controller) semasa pengaturcaraan dibuat. Ianya tersimpan di dalam ingatan (memory) untuk data bagi kedudukan (I). Apabila sampai di satu-satu kedudukan, penderia dalaman yang terdiri dari penderia kedudukan dan penderia kelajuan yang berada pada sendi pengolah (li) akan menghantar data mengenai kedudukan tersebut kepada unit kawalan. Di dalam unit kawalan, pembanding kelajuan (velocity comperator) (III) dan pembanding kedudukan (position comparator) (IV) akan membandingkan data bagi kedudukan tersebut dengan kedudukan yang seterusnya. Maklumat ini akan diproses oleh pembanding kelajuan (velocity comperator) dan pembanding kedudukan (position comperator) dan seterusnya disalurkan kepada unit kawalan bagi penggerak (actuator driver) (V). Actuator driver seterunya menghantar isyarat kepada penggerak (actuator) (VI) yang terdapat di setiap sendi atau sambungan pada pengolah (manipulator). Pengolah seterusnya akan bergerak ke sasaran dengan tepat dan dengan kelajuan yang ditetapkan oleh aturcara. Arah pergerakan pengolah boleh dikawal setiap masa dan boleh diubah haluan mengikut sasaran. Kelajuan penolah pula boleh dipercepatkan atau diperlahankan mengikut keperluan operasi. Bekalan kuasa kepada penggerak juga boleh dilaraskan secara berterusan supaya pergerakan yang dialami oleh pengolah sesuai dari segi haluan dan kelajuan yang dikehendaki.

17 JT609 / BAB 1 / 17 AKTIVITI 3 Untuk menguji kefahaman anda, sila jawab soalan aktiviti di bawah. Sila semak jawapan anda di halaman maklum balas. Soalan 3.1 Sebutkan DUA (2) jenis robot dan senaraikan DUA (2) kegunaannya. Soalan 3.2 Sebutkan DUA (2) jenis sistem kawalan yang digunakan pada robot dan nyatakan kebaikan dan keburukan bagi setiap sistem yang dinyatakan.

18 JT609 / BAB 1 / 18 INPUT 4 : TATARAJAH ROBOT 1. PENGENALAN Pengolah (lengan) robot terdiri dari gandingan sambungan aktuator (penggerak) yang mengandungi komponen-komponen seperti base, upper arm, lower arm dan end-effector. Kaedah penyambungan untuk setiap penggerak ini akan menentukan bentuk tatarajah robot. 2. TAKRIF TATARAJAH GEOMETRI Tatarajah geometri boleh ditakrifkan sebagai liputan kerja (work cell) atau sistem koordinat bagi robot. Bentuk tatarajah robot bergantung kepada kaedah penyambungan (persendian) setiap aktuator. Tangan robot dibina dengan gandingan sambungan - sambungan ( links/ joints ) yang bergerak bergandingan di antara satu sama lain dalam gerakan membulat atau linar. Kombinasi sambungan ini akan menentukan tatarajah geometri robot tersebut. Isipadu kawasan yang terhasil dari laluan tangan pada capaian maksima dam minima dikenali sebagai kawasan kerja ( work volume ). Kawasan kerja robot ditentukan oleh ciri - ciri fizikal berikut :- a) Tatarajah fizikal robot tersebut. b) Saiz badan, lengan dan tangan robot. c) Had pergerakan sendi robot. Bentuk kawasan kerja yang terhasil pula dikenali sebagai liputan kerja ( work envelope ). Rajah 1.7 : Liputan kerja bagi robot jenis lengan bersambung. Sumber : Fundamental of Industrial Robots & Robotics

19 JT609 / BAB 1 / 19 Tatarajah geometri dan liputan kerja dirujuk untuk mengkelaskan bentuk fizikal sesebuah robot. Ada 4 jenis yang biasa digunakan di industri :- a) Kartesian b) Selinder c) Polar ( kutub ) d) Lengan bersambung. 3. JENIS TATARAJAH ROBOT a. Robot Kartesian Paksi X,Y dan Z Rajah 1.8 menunjukkan tatarajah robot dan liputan kerja berbentuk kartesian. Pergerakan paksi utamanya mengikut garis lurus dan mudah dikawal. Pengesan hujung boleh digerakkan pada satu titik di ruang 3 dimensi melalui kodinit X, Y, Z dengan nilai jarak yang tertentu. Tatarajah jenis ini hanya membenarkan pergerakan paksi lurus. Lengan mendatarnya boleh bergerak ke dalam dan ke luar, pembawanya (carriage) boleh bergerak ke atas dan ke bawah di atas sebatang tiang menegak. Tiang menegak pula berupaya bergerak dalam garisan lurus secara melintang di sepanjang dasarnya. Ia mempunyai kebolehulangan pergerakan yang baik kerana strukturnya yang kukuh kerana mempunyai bentuk kerangka seakan - akan kotak untuk menyokongnya. Lengannya boleh dipanjangkan pada kedudukan terjulur oleh itu ia mampu mengendalikan kerja diruangan sempit. Dua jenis robot yang menggunakan sistem ini ialah jenis gantry dan slideway mounted arm. Ia bekerja pada liputan kawasan kerja yang luas tetapi nisbah kawasan kerja dan lantai yang rendah. Rajah 1.8 : Tatarajah Robot kartesian dan Liputan Kerja Sumber : Fundamental of Industrial Robots & Robotics Ia selalu digunakan untuk kerja pemasangan. Jenis yang bersaiz besar digunakan dalam proses mempelet dan memasang matalat pada bendakerja.

20 JT609 / BAB 1 / 20 b. Selinder. Paksi Z, R dan Ѳ Rajah 1.9 menunjukkan tatarajah robot berbentuk satu tiang yang terletak di atas dasar (base) yang boleh berputar serta liputan kerja bagi tatarajah tersebut. Tangan pula dipasang pada tiang dan boleh digerakkan ke atas dan ke bawah (paksi-z), ke luar dan ke dalam (R) dan berpusing pada paksi-z ( ).Pergerakan ini diwakili oleh paksinya masing-masing. Pergerakan pengesan hujung ke kiri dan ke kanan memerlukan kordinasi pergerakan bagi setiap paksi. Ia memerlukan sistem kawalan yang tinggi untuk mengira pergerakan paksi - paksi agar pergerakan pada garislurus boleh di lakukan. Liputan kerjanya berbentuk selindar. Robot jenis ini tahan lasak dan mempunyai nisbah kawasan kerja kepada kawasan lantai yang baik. Pencapaiannya yang panjang sesuia untuk kerja mempalet, memunggah matalat dan bendakerja. Ia diletakkan di tengah pada satu -satu sel kerja. Rajah 1.9 : Tatarajah Robot selinder dan Liputan Kerja Sumber : Fundamental of Industrial Robots & Robotics

21 JT609 / BAB 1 / 21 c. Polar ( kutub ) Rajah 1.10 menunjukkan tatarajah robot polar (kutub). Ia memerlukan pengawalan yang tinggi untuk menghasilkan pergerakan garis lurus atau kawalan off-line diperlukan. Liputan kerjanya berbentuk separa sfera. Pencapaian tangannya adalah baik. Ia juga tahan lasak tetapi kerjanya adalah terhad berbanding dengan jenis revolute. Paksi R. β dan Ѳ Rajah 1.10 : Tatarajah Robot polar (kutub) dan Liputan Kerja Sumber : Fundamental of Industrial Robots & Robotics

22 JT609 / BAB 1 / 22 d. Lengan Bersambung Rajah 1.11 menunjukkan tatarajah robot lengan bersambung. Ia juga dikenali sebagai jointed arm antropomorphic. Ia mempunyai satu lengan (arm) yang berputar pada dasar (base) dan dua bahagian yang disambung dengan bahu (shoulder) dan siku (elbow). Bentuknya menyerupai tangan manusia. Ia boleh disesuaikan dengan berbagai jenis kerja. Liputan kerjanya berbentuk sfera lompang. Pencapaian tangannya adalah baik. Dasarnya mengisi satu kawasan kecil berbanding dengan kawasan liputan kerjanya. Pergerakan garislurus memerlukan kordinasi pergerakan paksi - paksi oleh itu sistem pengawalan yang tinggi di gunakan. Kerja yang sesuai ialah mengangkat dan menyusun bahan pada aras tinggi, mengecat, mengimpal titik dan tepi, pemasangan dan pengendalian bahan berat. Rajah 1.11 : Tatarajah Robot lengan bersambung dan Liputan Kerja Sumber : Fundamental of Industrial Robots & Robotics

23 JT609 / BAB 1 / 23 AKTIVITI 4 Soalan 4.1 Nyatakan takrif bagi tatarajah geometri robot. Soalan 4.2. Jelaskan mengenai kaitan diantara tatarajah robot dengan bilangan paksi pengolah.

24 JT609 / BAB 1 / 24 PENILAIAN KENDIRI Anda telah menghampiri kejayaan. Sila cuba menjawab soalan dalam penilaian kendiri ini dalam bentuk persembahan ( presentation) dalam kumpulan. Soalan 1. Komponen-komponen yang terdapat pada pengolah dalam sistem robot. Mereka perlu membuat lakaran dan seterusnya menerangkan tentang komponen-komponen di bawah :- Soalan 2 a) Penggerak (actuator) b) Pengesan hujung (end effector) c) Pengolah (manipulator) Berdasarkan kepada rajah skematik, terangkan :- a) Sistem Kawalan Gelung Terbuka b) Sistem Kawalan Gelung Tertutup Soalan 3 Lukiskan serta labelkan bentuk liputan kerja bagi tatarajah di bawah :- Soalan 4 a) Kartesian b) Selinder c) Kutub (polar) d) Lengan bersambung (jointed arm) Jelaskan TIGA (3) ciri bagi setiap tatarajah kartesian, selinder, kutub (polar) dan lengan bersambung (jointed arm). Soalan 5 Apakah paksi utama untuk setiap tatarajah robot dan nyatakan paksi-paksi tersebut