ANALISIS KINEMATIKA LIMA DERAJAT KEBEBASAN (DOF) TANDAN BUAH SEGAR

HARVESTER

Helena Anusia James Jayaselan, Wan Ishak Wan Ismail(Department of Biology and Agriculture, Faculty of Engineering, Universiti Putra Malaysia,43400 Serdang, Selangor Darul Ehsan, Malaysia)

Abstrak: Pemanenan kelapa sawit secara mekanik diklaim kurang berhasil karena tidak efisien didalam memanen Tandan Buah Segar (TBS). Dibutuhkan banyak waktu dibandingkan dengan metode pemanenan konvensional, menggunakan tenaga manusia. Oleh karena itu penelitian dilakukan dengan menggunakan Denavit dan Hartenberg (D-H) pendekatan untuk mengotomatisasi lima Derajat Kebebasan (DOF) harvester manipulator. Tujuan umum adalah untuk mengurangi jumlah pekerja yang dibutuhkan untuk panen serta untuk memberikan ergonomis yang nyaman untuk operator pemanen kelapa sawit. konvensi D-H ini digunakan untuk memilih kerangka acuan dalam aplikasi robotika yang telah menjadi cara standar untuk mewakili robot dan pemodelan gerakan mereka. Dalam studi ini, kinematika maju dan invers kinematika digunakan untuk menyimpulkan variabel sudut sendi sedangkan Jacobian konvensional digunakan untuk perhitungan kecepatan gerak.

PendahuluanSepanjang dekade terakhir banyak mesin diciptakan untuk panen kelapa sawit Malaysia Palm Oil Board (MPOB) namun tidak satupun dari mereka dibuat komersial karena inefisiensinya.Banyak waktu yang terbuang dalam menemukan Tandan Buah Segar (TBS) dan akhirnya menurunkan produktivitas secara keseluruhan. Rata-rata, panen harian pekerja adalah sekitar 80-100 tandan, namun, pemanen mekanik hanya mampu memanen 30-50 tandan per hari. Jadi, tidak hanya jumlah tandan dipanen adalah lebih rendah tapi tandan matang lain yang tidak dapat dipanen akan berkembang menjadi sekelompok over-matang yang dapat mempengaruhi kualitas minyak yang dihasilkan dalam hal asam lemak bebas, yang secara tidak langsung mempengaruhi produktivitas juga.Ruang lingkup penelitian ini adalah dengan menggunakan visi kamera luar ruangan untuk menangkap TBS posisi, ambang batas dan menemukan posisinya serta mengotomatisasi prosedur panen untuk memotong akurat. tujuan yang lebih ditentukan akan mampu memindahkan manipulator secara otomatis menggunakan Denavit dan Hartenberg pendekatan.

Daftar PustakaJacques Denavit dan Richard S. Hartenberg [2] memperkenalkan konvensi untuk memilih kerangka acuan dalam aplikasi robotika, di mana setiap transformasi homogen diwakili minimal sebagai produk dari empat transformasi dasar, berdasarkan konsep geometris utama umum normal antara dua baris. . simulasi Monte Carlo digunakan sebagai pendekatan untuk menghasilkan distribusi statistik untuk parameter D-H yang muncul secara alami dari distribusi statistik dari data anatomi. Maju dan mundur kinematika analisis berdua sangat penting untuk penentuan awal dari akhir robot (tangan) posisi saat kemudian memungkinkan perhitungan pada posisi masing-masing variabel bersama end (tangan) yang diinginkan lokasi pada titik tertentu dan orientasi tertentu.

Sebuah studi pada masalah sintesis algoritma Jacobian Inverse Kinematika berulang untuk manipulator robot dilakukan oleh Janiak dan Tchon [3] oleh definisi terbalik Jacobian diperpanjang sebagai Jacobian pseudo-inverse mana diperpanjang Jacobian memiliki konvergensi kuadrat baik (non berulang), bertentangan dengan biasa algoritma Jacobian. Namun, untuk manipulator dengan kurang dari enam DOF, negara kecepatan end effector mungkin hanya berisi vektor kecepatan linear atau vektor kecepatan sudut atau kombinasi dari beberapa linear dan angular komponen vektor kecepatan.

Metodologi PenelitianPada gambar 1 menunjukkan pemanen kelapa sawit dikembangkan di bawah kolaborasi sumber daya dari Palm Oil Dewan Malaysia (MPOB), Universiti Putra Malaysia (UPM) dan Universiti Kebangsaan Malaysia (UKM). Gambar 3 menunjukkan diagram skematik manipulator pemanen digunakan untuk memotong dan panen TBS kelapa sawit. Tujuan dari proyek ini adalah untuk model lengan manipulator menggunakan representasi D-H.

Table 1 D-H parameters representation of harvester

Joint ff (Link angle) D (Link Offset) A (Link Joint) A (Link Twist)

1(z0-z1) 01 0 0 902(z1-z2) 0 d2 a1 903(z2-z3) 03 0 A2 904(z3-z4) 04 0 0 05(z4-z5) 0 d5 0 0

kinematika MajuDaftar definisi parameter D-H menurut Rachid [6]:• disebut sudut Link, yang mewakili rotasi sekitar sumbu z,• d disebut Link offset, yang mewakili jarak sepanjang sumbu z antara dua normals umum berturut-turut

Transformasi antara dua sendi berturut-turut ditulis dengan menggantikan parameter D-H dari Tabel 1 ke dalam matriks A.

RTH = A1A2A3A4A5

Dimana, A1 = A2 =

A3 = A4 = A5 =

RTH = A1A2A3A4A5 =

Dimana :

nx = C1C3C4+S1S4ny = S1C3C4－ C1S4nz = S3C4ox = -C1C3S4+S1C4oy = -S1C3S4－ C1C4oz = -S3S4ax = C1S3ay = S1S3az = -C3Px = C1[S3d5+C3a2+a1]+S1d2Py = S1[S3d5+C3a2+a1]－ C1d2Pz = -C3d5+S3a2

Inverse KinematikaAdapun analisis kinematika terbalik, Persamaan yang sama dikembangkan untuk kinematika maju.

= A2A3A4A5

X = A2A3A4A5

Perhitungan JacobianBerdasarkan Jacobian konvensional, asal frame end effector dipilih sebagai titik referensi untuk menggambarkan keadaan kecepatan dari efektor akhir yang dapat dinyatakan dalam hal tingkat sendi sebagai berikut:

=Jq

Dimana :

J = [J1, J2, J3,… . Jn],

Matriks Jacobian berasal dengan menerapkan persamaan

J =

KesimpulanSebagai kesimpulan, pemanen kelapa sawit ditemukan mampu bergerak ke posisi yang diinginkan, mengingat lokasinya melalui sistem umpan balik visi berdasarkan dengan menggunakan persamaan maju dan invers kinematika yang telah dikembangkan khusus untuk lima DOF pemanen kelapa sawit ini. Namun demikian, operator akan dapat memiliki operasi lebih santai dan akan dapat memanen tandan buah segar jauh lebih cepat.