1

BAB 2 – 3

ACTUATOR

2

OBJEKTIF

• Boleh mengenalpasti fungsi sistem pemacu (actuator)

• Boleh menyatakan setiap jenis sistem actuator dan ciri-ciri setiap satunya

• Boleh menyenaraikan kelebihan dan kekurangan setiap satu jenis sistem pemacu

• Boleh membuat perbezaan antara sistem pemacu

3

KANDUNGAN

• Pengenalan• Sifat sistem pemacu• Jenis sistem pemacu

– hidraulik– pneumatik– elektrik

• Perbezaan • Kesimpulan

4

PENGENALAN

• Merupakan OTOT kepada robot– Bagi menggerakkan links utk menukarkan konfigurasi

robot

• Merupakan peranti penukaran tenaga– Menukar tenaga elektrik, hidraulik atau pneumatik

kepada tenaga mekanikal

• Mesti mempunyai kuasa yg mencukupi utk:– Memecut dan memperlahankan links

– Mengangkat loads

5

PENGENALAN

• Ciri yg harus ada– Ringan– Ekonomikal– Tepat– Bertindakbalas– Bolehpercaya– Mudah diselenggara dan digunakan

6

Sifat Sistem Pemacu

• Sifat-sifat yang digunakan utk membandingkan sistem pemacu– Weight,Power-to-weight ratio,Operating Pressure– Stiffness vs Compliance– Use of Reduction Gears

7

Weight,Power-to-weight ratio,Operating Pressure

Penting utk mengambil kira berat dan nisbah power-to-weight– Berat : Melibatkan berat komponen peralatan bagi

setiap sistem– Nisbah power-to-weight : Melibatkan nisbah berat

unit kuasa terhadap berat sistem– Operating pressure

• Melibatkan tekanan yg menghasilkan kuasa bagi pergerakan link

• Lebih tinggi tekanan, lebih tinggi kuasa

8

Stiffness vs Compliance

• Stiffness – Ketahanan sesuatu bahan terhadap perubahan

strukturnya– Contoh:

• Ketahanan log besi membengkok di bawah sesuatu beban• Ketahanan gas terhadap tekanan di dalam silinder di bawah

sesuatu beban• Ketahanan wine terhadap tekanan di dalam botol semasa operasi

membukanya

– Lebih stiff sesuatu sistem, lebih besar beban yg diperlukan untuk sistem itu berubah (deform)

– Sistem yg stiff merupakan sistem yg lebih tepat

9

Stiffness vs Compliance

• Compliance– Sifat yg berlawanan dgn stiffness– Sistem yg lebih compliant akan lebih mudah

mengalami perubahan (deform) terhadap sesuatu beban

10

Use of Reduction Gears

• Reduction gears digunakan utk membuat kawalan:– Meningkatkan torque yg dihasilkan – Memperlahankan kelajuan ke tahap yg

sepatutnya

• Penggunaan reduction gears meningkatkan– Kos– Bilangan komponen– Resolusi sistem, sistem membenarkan link

berputar pada sudut yg sgt kecil

11

Jenis-jenis sistem pemacu

• TIGA sistem pemacu yg biasa digunakan pada robot– Hydraulic Actuators– Pneumatic Actuators– Electric Motors

• Lain-lain sistem pemacu– Shape Memory Metal Actuators– Magnetostrictive Actuators

12

Hydraulic Actuators

• Penggunaan minyak dan cecair lain sebagai medium dlm penjanaan kuasa dan tenaga

• Ciri-ciri– Nisbah power-to-weight yg tinggi– Bertekanan tinggi pada kelajuan yg perlahan– Ketahanan utk bekerja pada persekitaran yg sgt berbahaya

dan berisiko (extreme hazardous)– Stiff system, low compliance,high accuracy, better

response– Tidak memerlukan reduction gear– High torque, high pressure, large inertia

13

Hydraulic Actuators• Gerakan yg terhasil:

– Gerakan putaran dihasilkan oleh penggerak ram putaran (rotary vane actuator)

– Gerakan lelurus dihasilkan oleh sistem silinder dan omboh

• Byk digunakan pada masa dahulu (terutama dlm industri automobil)

• Memerlukan pump, reservoir, motor, hoses• Sesuai bagi robot yg bersaiz BESAR, melibatkan

kelajuan dan kuasa tinggi– Cincinnati Milacron TM T3 Hydraulic Robots

– Unimate siri 2000

14

Hydraulic Actuators

• Kelebihan– Sesuai utk robot besar dan payload yg berat

– Boleh bekerja pada julat kelajuan yg besar

– Boleh dibiarkan pada satu posisi pada jangka masa yg lama

• Kekurangan– Boleh mengalami kebocoran – mengotorkan persekitaran

– Mahal dan bising

– Makan ruang

– Sgt sensitif terhadap sebarang perubahan pd cecair

15

Hydraulic Actuators

By: Parker hydraulics

16

Pneumatic Actuators

• Penggunaan udara bertekanan sebagai medium dlm penjanaan kuasa dan tenaga

• Ciri-ciri– Nisbah power-to-weight yg sangat rendah– Bertekanan rendah berbanding dgn hidraulik dgn kelajuan

yg tinggi– Aplikasi utk kerja-kerja yg ringan– Very low stiffness, inaccurate response, a compliant system

• Mempunyai prinsip operasi yg hampir sama dgn sistem hidraulik

17

Pneumatic Actuators

• Bersaiz kecil dan digunakan utk aplikasi kerja-kerja yg ringan– Terhad kepada kerja-kerja pick n place dgn kitar yg laju

• Memerlukan air pressure, filter• Gerakan yg terhasil:

– Gerakan putaran dihasilkan oleh penggerak ram putaran (rotary vane actuator)

– Gerakan lelurus dihasilkan oleh sistem silinder dan omboh

• Mempunyai bilangan DOF yg terhad (2-4)

18

Pneumatic Actuators

• Kelebihan– Komponen-komponen yg mudah dicari– Tiada kebocoran atau sparks– Simple dan murah– Sesuai utk aplikasi on-off dan pick n place

• Kekurangan– Sistem yg bising– Sukar utk dikawal terutama bagi posisi linear

19

Pneumatic Actuators

By: Metal work pneumatic

20

Electric Motors

• Penggunaan tenaga elektrik sebagai medium dlm penjanaan kuasa dan tenaga

• Ciri-ciri– Higher compliance than hydraulics– Low stiffness– Memerlukan reduction gear

• Sesuai utk semua jenis robot• Mempunyai kelajuan dan kuasa yg kurang

dari sistem hidraulik

21

Electric Motors

• Sesuai digunakan utk: – Payload rendah ke sederhana– Kerja yg memerlukan ketepatan (kerja pemasangan)

• Jenis motor elektrik:– DC motors– AC motors– Brushless DC motors– Stepper motors

• Contoh– MAKER 110

22

Electric Motors

• Kelebihan– Sesuai utk semua jenis saiz robot– Kawalan yg lebih baik, khas utk high precision robot– Tiada kebocoran– Bolehpercaya dan penyelenggaraan yg rendah– Spark-free, sesuai utk explosive environments– Motor yg kecil dan menjimatkan ruang

• Kekurangan– Low stiffness– Memerlukan peranti braking , jika tidak lengan akan jatuh

23

Electric Motors

Electric DC motor

24

PerbezaanHidraulik Pneumatik Elektrik

Robot besar, heavy payload

Aplikasi ringan Semua jenis robot

Low compliance, Stiff system,

Very Low Stiffness, A

Compliant system

Low stiffness, higher compliance than hydraulics

Tidak perlu reduction gear

Tidak perlu reduction gear

Perlu reduction gears

Highest power-to-weight ratio

Lowest power-to-weight ratio

Average power-to-weight ratio

25

KESIMPULAN

• Sistem Pemacu merupakan otot bagi links, menggerakkan link kepada koordinat yg telah ditentukan

• Terdapat 3 sistem pemacu yg biasa digunakan (hidraulik, pneumatik dan elektrik)

• Setiap satu sistem pemacu mempunyai ciri dan kegunaan yang tersendiri.