e5141_sistem kawalan 2

E 5141 SISTEM KAWALAN 2 ( ) i

GRID KURIKULUM Grid Kurikulum modul ini adalah berdasarkan kepada kurikulum yang sedang

digunakan di Politeknik Kementerian Pendidikan Malaysia.

MODUL POLITEKNIK

KEMENTERIAN PENDIDIKAN MALAYSIA

EE55114411

SSIISSTTEEMM KKAAWWAALLAANN 22

MAZLAN BIN KARIM @ HUSSEIN (PJB)

NORDIN BIN ZAKARIAH (PJB)

download@http://modul2poli.blogspot.com

E 5141 SISTEM KAWALAN 2 ( ) ii

BIODATA PENULIS MODUL E5141 SISTEM KAWALAN 2

NAMA : MAZLAN BIN KARIM @ HUSSEIN. ALAMAT : JABATAN KEJURUTERAAN ELEKTRIK

POLITEKNIK JOHOR BAHRU, JALAN KONG KONG, PASIR GUDANG, 81700 JOHOR. TELEFON : 07- 2612488 KELULUSAN : IJAZAH SARJANA PENDIDIKAN (UTM)

IJAZAH SARJANA MUDA SAINS KEJURUTERAAN ELEKTRIK DENGAN KEPUJIAN (UTM).

JAWATAN : PENSYARAH JABATAN KEJURUTERAAN ELEKTRIK NAMA : NORDIN BIN ZAKARIAH. ALAMAT : JABATAN KEJURUTERAAN ELEKTRIK

POLITEKNIK JOHOR BAHRU, JALAN KONG KONG, PASIR GUDANG, 81700 JOHOR. TELEFON : 07- 2612488 KELULUSAN : IJAZAH SARJANA PENDIDIKAN (UTM)

IJAZAH SARJANA MUDA SAINS KEJURUTERAAN ELEKTRIK DENGAN KEPUJIAN (UTM).

JAWATAN : PENSYARAH JABATAN KEJURUTERAAN ELEKTRIK


E 5141 SISTEM KAWALAN 2 ( ) iii

TOPIK

UNIT

ELEMEN SISTEM KAWALAN SERVO

1

DEFINASI, TERMINOLOGI, KONFIGURASI & ELEMEN KAWALAN

2

KEGUNAAN ROBOT INDUSTRI

3

ANATOMI

4

PENGATURCARAAN, SISTEM SOKONGAN, PEMASANGAN DAN PENTAULIAHAN

5


E 5141 SISTEM KAWALAN 2 ( ) iv

UNIT 1: ELEMEN SISTEM KAWALAN SERVO (2 JAM) 1.0 Pengenalan 1.1 Sistem Servo 1.2 Analisa Domain Masa 1.3 Spesifikasi Rekabentuk

UNIT 2: DEFINASI, TERMINOLOGI, KONFIGURASI & ELEMEN KAWALAN (3 JAM) 2.0 Pengenalan 2.1 Istilah Dalam Teknologi Robot 2.2 Elemen Utama Dalam Sesebuah Robot

Industri 2.3 Unit Kawalan 2.4 Konfigurasi Robot

UNIT 3: KEGUNAAN ROBOT INDUSTRI (3 JAM) 3.0 Pengenalan 3.1 Penggunaan Sistem Robot Dalam Kerja

Industri 3.2 Faedah Menggunakan Robot 3.3 Keselamatan 3.4 Justifikasi Penggunaan Robot

UNIT 4: ANATOMI ( 5 JAM) 4.0 Pengenalan 4.1 Pengantaramukaan Sistem Kuasa Bendalir Kepada Mikropemproses 4.2 Pengantaramukaan Geganti Kepada Mikropemproses 4.3 Pengantaramaan Selenoid Kepada

Mikropemproses 4.4 Kedudukan Kelajuan dan Pecutan Sensor 4.5 Sensor Sentuh (Tactile Sensor) 4.6 Sensor Tak Sentuh (Proximity Sensor) 4.7 Machine Vision/Computer Vision 4.8 Sensor Pandang (Vision Sensor) 4.9 Penggenggam Robot dan Rekabentuk

Perkakasan 4.10 Perkakasan


E 5141 SISTEM KAWALAN 2 ( ) v

UNIT 5: PENGATURCARAAN, SISTEM SOKONGAN, PEMASANGAN DAN PENTAULIAHAN (4 JAM) 5.0 Pengenalan 5.1 Kaedah Pengaturcaraan 5.2 Kaedah Mengajar dalam Pengaturcaraan

Robot 5.3 Bahasa Robot 5.4 FMS (Flexible Manufacturing System) 5.5 CIM (Computer Intergrated Manufacturing) 5.6 Ciri-ciri Sistem Sokongan Dalam FMS dan

CIM


E 5141 SISTEM KAWALAN 2 ( ) vi

PANDUAN MENGGUNAKAN MODUL

1. Modul ini dibahagikan kepada 5 unit. Setiap unit disediakan dalam jilid yang sama.

2. Muka surat dinomborkan berdasarkan kepada kod subjek, unit dan halaman.

E5141 / UNIT1 / 1 Subjek Unit 1 Halaman 1

3. Pada permulaan unit, objektif am dan khusus dinyatakan 4. Setiap unit mengandungi urusan aktiviti dan diberikan simbol berikut :

OBJEKTIF Bahagian ini mengandungi objektif am dan khusus setiap pembelajaran.

INPUT Input mengandungi maklumat yang akan anda pelajari.

AKTIVITI Bahagian ini mengandungi proses pembelajaran secara aktif untuk menguji kefahaman anda. Anda perlu ikuti dengan teliti dan melaksanakan arahan yang diberikan.


E 5141 SISTEM KAWALAN 2 ( ) vii

5. Anda perlu mengikuti unit demi unit yang disediakan 6. Anda boleh meneruskan unit selanjutnya setelah berjaya melalui unit

sebelumnya dan yakin dengan pencapaian anda.

MAKLUM BALAS KEPADA AKTIVITI Bahagian ini mengandungi jawapan kepada soalan-soalan yang dikemukakan dalam aktiviti.

PENILAIAN KENDIRI Penilaian kendiri menguji kefahaman anda dalam setiap unit.

MAKLUM BALAS KEPADA PENILAIAN KENDIRI Bahagian ini mengandungi jawapan kepada soalan-soalan yang dikemukakan dalam penilaian kendiri.


E 5141 SISTEM KAWALAN 2 ( ) viii

PERNYATAAN TUJUAN Modul ini disediakan untuk kegunaan pelajar-pelajar semester 6 kursus

Diploma Elektronik Kawalan di Jabatan Kejuruteraan Elektrik. Ianya

bertujuan untuk memberi pendedahan kepada pelajar tentang konsep

sesuatu unit ke arah pembelajaran kendiri atau dengan bimbingan daripada

pensyarah.

PRA-SYARAT KEMAHIRAN DAN PENGETAHUAN Pra-syarat untuk mengikuti modul ini adalah lulus semester 5 kursus Elektronik Kawalan dan telah mengambil subjek Sistem Kawalan 1 (E4141). OBJEKTIF AM Diakhir modul ini, pelajar-pelajar akan dapat: 5 Melukis gambarajah blok sistem servo dan menggunakan maklumat

matematik mengenai pembolehubah keluaran dengan masa untuk membina keluk sambutan domen-masa.

5 Memahami dan membezakan istilah serta eleman yang digunakan di

dalam sesebuah robot industri. 5 Menerangkan kegunaan serta faktor keselamatan yang mesti

dititikberatkan apabila mengendalikan robot industri. 5 Membezakan pengantaramukaan sistem-sistem kepada mikropemproses. 5 Menulis aturcara mudah untuk mengawal pergerakan robot dengan

menggunakan bahasa robot. PERALATAN & SUMBER YANG PERLU DIGUNAKAN BERSAMA MODUL

1. Kalkulator


E 5141 SISTEM KAWALAN 2 ( ) ix

RUJUKAN

Ahmad Safawi Mokhtar, mazlina Esa, Mohammad Noh Ahmad,

Kejuruteraan Kawalan Moden, 2nd Ed. UTM, Skudai, 1996 Alias Mohd Yusof, Musa Milah, Shaikh Nasir Shaikh Ab. Rahman, Litar

Perindustrian & Pengeluaran Berautomatik, UTM, Skudai, 1997 Asfahl, C.R., Roborts and Manufacturing Automation (2nd). Toronto: John

Wiley & Sons, Inc. 1992 Fu, K.S., Gonzales, R.D., Robotics: Control, Sensing, Vision and

Interlligence. Singapore: McGrow-Hill, 1987 Fuller, J.L., Robotics, Introduction, Programming & Projects, 2nd Ed.

Prentice Hall, 1999 Katsuhiko Ogata, Modern Control Engineering, New Jersey: Prentice

Hall, 1989.

Keramas, J.G., Robot Technology Fundamentals. Delmer Publishers Inc.,1999

Mohd. Zaki Abdul Muin, Kejuruteraan Kawalan, Dewan Bahasa dan

Pustaka, 1988 Robot Technology (Nota Edaran Kursus), UTM Training System for Automation Technology, Manual Festo Didactic, 1991


E 5141 SISTEM KAWALAN 2 ( ) x

SOAL SELIDIK MODUL OLEH PELAJAR

Tajuk Modul : _________________________ Kod Modul : ____________ Nama Pelajar : _______________________ No. Pendaftaran: ____________ Kursus : ____________________________________ Nama Penulis Modul : ______________________________ Sila gunakan skala berikut untuk penilaian anda.

4 Sangat setuju 3 Setuju 2 Tidak setuju 1 Sangat tidak setuju Arahan : Tandakan pada ruangan skor yang dipilih.

Bil ELEMEN PENILAIAN SKALA

A. FORMAT 1 2 3 4 1 Susun atur muka surat adalah menarik. 2 Saiz font yang digunakan adalah senang untuk dibaca.

3 Saiz dan jenis gambar serta carta yang digunakan sesuai dengan input.

4 Carta dan gambar senang dibaca dan difahami.

5 Jadual yang digunakan tersusun dengan teratur dan mudah difahami.

6 Teks input disusun dengan cara yang mudah difahami. 7 Semua ayat berbentuk arahan dipamerkan dengan jelas. B. ISI KANDUNGAN 1 2 3 4

8 Saya faham semua objektif dengan jelas. 9 Saya faham pada idea yang disampaikan.

10 Cara persembahan idea adalah menarik. 11 Semua arahan yang diberikan mudah difahami.

12 Saya boleh melaksanakan semua arahan yang diberikan dalam unit ini.

13 Soalan dalam aktiviti adalah mudah dijawab. 14 Saya boleh menjawab soalan-soalan dalam penilaian kendiri. 15 Maklum balas boleh membantu mengenalpasti kesilapan saya. 16 Ayat-ayat yang digunakan mudah difahami. 17 Gaya penulisan menarik. 18 Saya boleh mengikuti unit ini dengan mudah. 19 Unit ini memudahkan saya mempelajari & memahami topik ini. 20 Penggunaan modul ini menarik minat saya.


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 1/1

.

UNIT 1

OBJEKTIF Objektif Am : Pelajar dapat merumuskan bahawa teknik

kawalan servo sangat popular digunakan untuk mengawal pergerakan robot.

Objektif Khusus : Di akhir unit ini pelajar dapat :-

Mengenalpasti kegunaan sistem kawalan servo . Menerbitkan persamaan matematik bagi sistem kawalan servo.

Melukis keluk sambutan domain-masa daripada pembolehubah keluaran berbanding masa.

Mengira nilai terlajak atas, masa naik, masa pengenapan dan masa puncak.


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 1/2

INPUT

1.0 Pengenalan

Sistem Servo. Sistem servo atau mekanisme-servo merupakan suatu sistem kawalan suapbalik di mana keluarannya adalah dalam bentuk kedudukan, halaju atau pecutan mekanik. Sistem servo amat banyak digunakan di dalam industri pada masa kini seperti;

i. sistem pelancaran peluru berpandu. ii. Autopilot kapal terbang. iii. Sistem stereng automatik kapal. iv. Stereng dan brek kuasa kenderaan. v. Perkakas mesin automatik. vi. Alat-alat rakaman. vii. Sistem kawalan kapal angkasa. viii. Kawalan radar.

Sistem Kawalan Suapbalik. Merujuk kepada Rajah 1.1, sistem yang mengekalkan hubungan diantara keluaran dengan titik set. Di mana perbezaan diantara keluaran dan titik set ini digunakan sebagai satu cara kawalan sistem tersebut.

-

+Masukan/Titik set Keluaran

Rajah 1.1 Sistem Kawalan Suapbalik

G(s)


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 1/3

AKTIVITI 1A 1.1 Berpandukan kepada Rajah di bawah, isikan petak-petak yang bertanda * dengan jawapan yang betul bagi sebuah sistem kawalan suapbalik.

-

+* **


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 1/4

MAKLUM BALAS 1A

1.1

-

+Masukan/Titik set Keluaran G(s)


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 1/5

INPUT

1.1 Sistem Servo

Dalam bahagian ini kita akan dapatkan sambutan bagi sistem kawalan tertib kedua sistem servo terhadap masukan unit langkah.

Rajah 1.2: Gambarajah Skematik Sistem Kawalan Servo

Pertimbangkan mekanisma servo dengan motor kawalan angker yang

ditunjukkan dalam Rajah 1.2. Sistem ini digunakan untuk mengawal

kedudukan beban mekanik supaya menurut kedudukan rujukan.

Kendalian sistem ini adalah seperti berikut: Sepasang meter upaya

bertindak sebagai peranti pengesan ralat. Meter upaya ini menukar

kedudukan masukan dan keluaran ke bentuk isyarat elektrik berkadaran.

Kedudukan sudut i(t) adalah masukan rujukan sistem. Kedudukan aci

keluaran menentukan kedudukan sudut o(t) lengan pengelap meter

upaya keluaran. Beza upaya e(t) = i(t) o(t) adalah isyarat ralat,

dimana i(t) berkadaran dengan i(t) dan o(t) berkadaran dengan o(t);

iaitu i(t) = Kpi(t) dan o(t) = Kpo(t). Dimana Kp adalah pemalar

berkadaran. Isyarat yang wujud pada pangkalan meter upaya dikuatkan


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 1/6

oleh penguat dengan pemalar gandaan Ks. Voltan keluaran penguat ini

dikenakan kepada litar angker motor a.t. Voltan tetap dikenakan

terhadap belitan medan. Jika ralat wujud, motor membina daya kilas

untuk memutar beban keluaran dengan cara yang dapat mengurangkan

ralat ke sifar.

Pada bahagian meterupaya. Masukan, i(t) = Kpi(t) Keluaran, o(t) = Kpo(t) Pengesan ralat, e(t) = i(t) o(t) a(t) = Ks e(t) Mengenakan penjelmaan laplace kepada hubungan-hubungan bagi unsur-unsur laluan ke hadapan. Masukan, Vi(s) = Kpi(s) Keluaran, Vo(s) = Kpo(s) Pengesan ralat, Ve(s) = Vi(s) Vo(s) Va(s) = Ks Ve(s)

Dapatkan rangkap pindah laluan hadapan bagi Rajah 1.3 ; Oleh kerana TL(s) biasanya kecil, ia boleh diabai maka TL(s) = 0 dan ambil Jieq = J, Bieq = B. Rangkap pindah gelung tutup bagi sistem yang ditunjukkan adalah:

o(s) m(s)

+ -

TL(s)

Ks RL s +1

ieqieq BsJ +1

sn

n

Kb

i(s) i(s)-o(s) Kp

- o(s)

-

Kt

Rajah 1.3: Gambarajah Blok Sistem Kawalan Servo


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 1/7

))((1

))(()()(

BJsRLsKtKb

BJsRLsKt

sVasm

+++++=

= KbKtBJsRLs

Kt.))(( +++

untuk sesetengah motor aruhan, nilai L boleh diabaikan. Oleh yang demikian,

)()()(

KtKbRBRJsKt

sVasm

++=

= 1

.

).(

++

+s

KbKtRBKJ

KbKtRBKt

katakan,

KmKbKtBR

Kt =+ . (Gandaan motor) dan;

TmKbKtBR

RJ =+ . (Malar masa motor) Oleh itu; merujuk Rajah 1.4, rangkap pindah gelung tutup adalah,

TmSKm

sVasm

.1)()(

+=

o(s) i(s)

-

+

Sn

KpKs m

m

STK+1

Rajah 1.4: Gambarajah Blok Sistem


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 1/8

Rangkap pindah laluan hadapan, G(s) = )1(...

STmSnKmKsKp

+ Rangkap pindah suapbalik, H(s) = 1

Katakan, Kp.Ks.Km.n = K, maka;

G(s) = )1( STmS

K+

Rangkap pindah gelung tertutup bagi sistem servo yang ditunjukkan Rajah 1.5 adalah;

)1(1

)1()()(

STmSKSTmS

K

sis

+++=

)()(

sis

=

KSTmSK

++ )1(

)()(

sis

=

KSTmSK

++2 rangkap pindah gelung tertutup sistem kawalan kedudukan

o(s) i(s)

-

+)1( mSTS

K+

Rajah 1.5: Gambarajah Blok Sistem Servo Dipermudahkan


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 1/9

AKTIVITI 1B Uji kefahaman anda sebelum meneruskan input selanjutnya!!! Sila semak jawapan anda pada maklumbalas di halaman berikutnya. 1.2 Daripada Rajah di atas, dapatkan persamaan matematiknya. 1.3 Suatu mekanisma servo dengan motor kawalan angker digunakan bagi menukar kedudukan sudut o, sebuah beban apabila menukar isyarat perintah i , yang dikenakan menerusi roda tangan. a. Lakarkan sistem itu dengan selengkapnya bagi menunjukkan bahagian-

bahagian mekanikal dan elektrikal. b. Lukiskan gambarajah blok untuk sistem tersebut.

o(s) i(s)

-

+)1( mSTS

K+


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 1/10

MAKLUM BALAS 1B

1.2 )()(

sis

=

KSTmSK

++2

1.3 a)

b)

m(s)

+ -

TL(s)

Ks RL s +1

ieqieq BsJ +1

sn

n

Kb

i(s) i(s)-o(s) Kp

- o(s)

-

Kt


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 1/11

INPUT 1.2 Analisa Domain Masa

Sekarang kita akan selesaikan sambutan bagi sistem servo yang telah dipermudahkan terhadap masukan unit langkah:

KSTmSK

sis

++= 2)()(

Dengan merujuk kepada Jadual 1.0, i(t )= u(t), maka i(s) = S1 ,

Unit langkah f(t)=u(t)

F(s)=S1

Unit tanjakan f(t)=t u(t)

F(s)= 21S

Unit dedenyut f(t)=t F(s)=1

Maka, o(s) = )( 2 KSTmSS

K++

Buat pecahan separa,

KSTmSCBS

SA

KSTmSSK

++++=++ 22 )(

= )()( 2 sCBSKSTmSA ++++ = CSBSKASATmAS ++++ 22

F(t)

t

F(t)

t

F(t) 1

t

Jadual 1.0: Unit Masukan


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 1/12

Dari persamaan di atas, untuk mencari nilai A, B dan C Jadual 1.1 boleh dirujuk;

S0 S1 S2

K=KA A=1

0=A+C C= -1

0=ATm+BB= -Tm

Maka,

KSTmSSTm

Ss ++

+= 2 1)(1)(

= KSTmS

TmSS ++

+ 2 )1(1 Jika persamaan di atas dibahagikan dengan Tm, maka:

=

TmK

TmSS

TmS

S +++

2

11

dengan menggunakan formula a

acbb2

42 + tentukan punca-punca bagi

02 =++TmK

TmSS

2

)(4)1()(

1

,

2

21TmK

TmTmSS

=

terdapat tiga kemungkinan mengenai S1 dan S2 ;

1. TmK

Tm4)1( 2

Ini akan memberi nilai S1 dan S2 nyata sepenuhnya. Oleh itu persamaannya ditulis sebagai;

Jadual 1.1: Gandaan S


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 1/13

))((12 ++=++ SSTmKS

TmS

dimana dan adalah punca-punca bagi S1 dan S2.

))((

11)( ++

+=

SSTm

S

Ss

=

+++ Sv

Su

S1

Oleh itu,

[ ] )(1)( tuveuet tt =

2. TmK

Tm41

2

=

Ini akan memberikan nilai S1 dan S2 yang nyata dan sama.

22 )(1 +=++ STmKS

TmS

2)(

11)( +

+=

STm

S

Ss

2)(1

++= SM

SL

S

Oleh itu, [ ] )(1)( tuMteLet tt =

3. Tm

KTm

41 2

Ini akan memberikan punca-punca kompleks.

TmKS

TmS

TmS

Ss

+++

= 11

1)(2

TmK

TmTmS

TmS

TmS

S ++++

=22

2

41

411

11


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 1/14

2

2

41)

21(

11

TmTmK

TmS

TmS

S +++

=

ambil =Tm21 dan 224

1 rtTmTm

K =

22)(21)(

rtSS

Ss

+++=

2222 )()(1)(

rtSrtSS

Ss

+++++=

Oleh itu i(t) diberi oleh

)(sin(1)( tutetkoset rtt

rtrt

t

+=

)()tansin()(11 12 tute rtrtrt

t

++=

Rajah 1.6: Sambutan Masa Untuk Berbagai

2

mT1


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 1/15

AKTIVITI 1C

1.4 Lukiskan keluk sambutan domain-masa bagi kes kurang redam, redaman genting dan lebih redam.

1.5

Selesaikan sambutan bagi sistem servo di bawah terhadap masukan unit langkah

KSTmSK

sis

++= 2)()(


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 1/16

MAKLUM BALAS 1C

1.4

1.5

Bagi kes TmK

Tm4)1( 2

))((

11)( ++

+=

SSTm

S

Ss

Bagi kes TmK

Tm41

2

=

[ ] )(1)( tuMteLet tt =

Bagi kes Tm

KTm

41 2

)(sin(1)( tutetkoset rttrt

rtt

+=


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 1/17

INPUT 1.3 Spesifikasi Rekabentuk

Ada dua nilai penting daripada sambutan ini yang boleh ditulis dalam sambutan dan wn. Nilai-nilai tersebut ialah masa bagi mencapai puncak pertama (Tp) dan magnitud lajakan sepadan puncak ini (s). Terdapat lima lagi nilai yang dinyatakan bagi menentukan sambutan, iaitu

1. lajakan per unit (s) 2. masa untuk puncak pertama (Tp) 3. masa menaik (Tr) 4. masa pengenapan (Ts) 5. masa lengah (Td)

Rajah 1.7: Penentuan Prestasi Bagi Sistem Tertib Ke Dua


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 1/18

Masa Pengenapan (Ts) Masa pengenapan ditakrifkan sebagai masa yang diambil oleh sambutan untuk berada dalam satu jalur yang dinyatakan sebagai 2% atau 5% lebih atau kurang daripada nilai akhir.

Ts = 4T =nw

4 untuk kriteria 2%

Ts = 3T = nw

3 untuk kriteria 3% Masa Puncak (Tp) Masa puncak adalah masa yang diperlukan untuk mencapai puncak pertama terlajak.

L( )

dt

td o = S ( )So

Oleh itu ( )

dt

td o = L-1 ( )( )SS o S(S) = ( )kSTmSS kS ++2 .

= Tm

kSTmSTmk

++ 12

= Tmk x

rt1 x ( ) rt

rt

S

++ 2

Oleh itu

( )dt

td = [ ] ( )tuteTm

krt

t

rt

sin

( ) =to [ ] ( )tuteTm

krt

t

rt

sin

( )to 0 menjadi sifar apabila sin rtt = 0

iaitu rtt = 0, , 2, 3 = n


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 1/19

atau t = 0, rt ,

rt2 ,

rt3 ,

= rt

n

Oleh ituTp diberi oleh

Tp = rt dimana 21 = nrt

Lajakan Per Unit (S) Adalah nilai puncak maksimum bagi lengkung sambutan yang diukur daripada uniti.

Masukan rt

t = didalam persamaan ( )t0

prt

rtrt

rte 01

2

0 tansin11

=

+

+=

rt=tan

rt1tan=

( )

+

+=

sin11

2

0rt

prte

[ ]

sincoscossin11

2

0 +

+=

rtp

rte

22

sinrt

rt

+

=

2

2

22

rtrt

rt

rt

= +


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 1/20

1

12

+

=

rt

2

2

0

1

1*1

+

+

+=

rt

rtp

rte

rtep

+= 10 tetapi p0 =1 + s maka rtes

=

Masa Naik (Tr) Masa naik adalah masa yang diperlukan bagi sambutan untuk naik dari 10% ke 90% atau 5% ke 95% atau 0% ke 100% nilai akhir. Bagi sistem tertib kedua kurang redam, masa naik 0% hingga 100% biasa digunakan.

0tansin 1 =

+ rtrrtT

atau =

+ rtrrtT 1tan

rt

rt

rT 1tan

=

Sambutan Masa Untuk Sistem Tertib Kedua Prototaip

)2(

2

n

n

ss +

C(s)R(s)

_

Rajah 1.8: Gambarajah Blok Sistem Tertib Kedua Prototaip


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 1/21

Rangkap pindah gelung tertutup,

)2(1

)2()()(

2

2

nSS

nSSsRsC

n

n

+++=

Jika diberi, r(t) = u(t) dan R(s) = S1 , maka;

)2()( 22

2

nn

n

SSSsC

++=

Oleh yang demikian,

a. masa puncak, rt

pT =

21

= n

b. masa naik, 2

1

1cos

=

nrT

c. terlajak, 21

= es

d. masa pengenapan, n

sT 4= (untuk kriteria 2 %)

n

sT 3= (untuk kriteria 5 %)


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 1/22

Contoh 1

Rangkap pindah sebuah sistem kawalan kedudukan gelung tertutup diberikan seperti dibawah,

9.4269.79.42

)()(

2 ++= SSsis

Tentukan nilai-nilai bagi,

a. masa puncak, pT b. masa naik, rT c. terlajak, s d. masa pengenapan, sT

Penyelesaian

Bandingkan rangkap pindah di atas dengan rangkap pindah tertib ke dua prototaip.

a. 222

2 29.4269.79.42

)()(

nn

n

SSSSsis

++++= Oleh itu,

9.422 =n 69.72 =n 9.42=n )5.6(2

69.7= 150.6 = radsn 592.0= maka,

21 = np

T

2592.015.6 =

pT

saatTp 6.0=


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 1/23

b. 21

= es

2592.01

592.0

= es 1.0=s oleh itu nilai % 10= %

c. 2

1

1592.0cos

=

nrT

saatTr 42.0=

d. n

sT 4=

saatTs 04.1= Contoh 2

Pertimbangkan sistem kawalan berikut jika masukan unit langkah dikenakan dengan suapbalik uniti. Rangkap pindah gelung buka diberi seperti di bawah;

)1(1)( += SSsG

Cari nilai Tp, s, Tr dan Ts ( 2%)

Penyelesaian

)()(1)(

)()(

sHsGsG

sRsC

+= dimana H(s) = 1 (uniti)

)1(11

)1(1

+++=SS

SS


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 1/24

222

2 211

nn

n

SSSS

++++=

Oleh itu,

n2 =1 n = 1

2n = 1

= 21

= 0.5

a. 21

= np

T

25.01= n

saat63.3=

b. 21

= es

25.01

5.0

= e 163.0=

c. 2

1

1cos

=

nrT

2

1

5.015.0cos

=

n

saat418.2=

d. n

sT 4=

)1)(5.0(

4= saat0.8=


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 1/25

AKTIVITI 1D 1.6

Daripada gambarajah penentuan prestasi di atas dapatkan nilai Tp, s, Tr dan Ts ( 2%). Seterusnya dapatkan rangkap pindah gelung tertutup.

0.163

2.41s

3.63s

8.0s


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 1/26

1.7

Daripada Rajah di atas, dapatkan nilai s, Tr dan Ts ( 2%).

)2(

2

n

n

ss +

C(s)R(s)

_


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 1/27

MAKLUM BALAS 1D 1.6 Tp = 3.63saat

s = 0.16

Tr = 2.418saat

Ts = 8.0saat

Rangkap pindah,1ss

1R(s)C(s)

2 ++=

1.7 s = 0.0432

Tr = 0.333saat

Ts = 0.566saat


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 1/28

PENILAIAN KENDIRI SOALAN 1-1 Rajah 1 di bawah, adalah rajah blok untuk satu sistem kawalan yang

diberi oleh:

a. Cari julat K supaya sambutan sistem adalah

i. Kurang redam

ii. Redaman genting

iii. Lebih redam

b. Untuk kes sambutan kurang redam, kirakan nilai K, masa kelajakan

pertama Tp dan masa menaik Tr jika sambutan unit langkah mempunyai

lajakan 16.3%.

)5( +ssK C(s)R(s)

Rajah 1


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 1/29

SOALAN 1-2 Rajah blok untuk satu sistem kawalan adalah di dalam rajah 2 di bawah:

Tunjukkan bahawa sambutan unit langkah sistem kawalan ini untuk < 1, adalah diberi oleh

c(t) = )()sin(1

1 12

tukostet

+

dimana =n dan w = 21 n

seterusnya terbitkan ungkapan-ungkapan untuk masa ke lajakan pertama

Tp, % lajakan s dan masa menaik Tr.

SOALAN 1-3. Carikan rangkap pindah bagi sistem tertib kedua dengan masa naik

Tp=/2saat dan terlajak maksimum s=0.095.

)5(

2

n

n

ss +

C(s)R(s)

Rajah 2


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 1/30

MAKLUM BALAS KENDIRI 1-1 a) i. K > 6.25

ii. K = 6.25

iii. K < 6.25

b)

Tp=0.726saat

Tr=0.484saat

1-2

2p 1T

= nw

2

1

r1cosT

=

nw

s = 21100

e

1-3

22518

225)()(

2 ++= sssRsC


DEFINASI,TERMINOLOGI, ELEMEN & KONFIGURASI ROBOT

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 2/1

UNIT 2

OBJEKTIF Objektif Am: Pelajar dapat mengkategorikan elemen-

elemen utama sebuah robot industri. Objektif Khusus : Di akhir unit ini pelajar dapat :

mengidentifikasikan tiga (3) elemen utama robot industri iaitu manipulator, pengawal dan bekalan kuasa.

mengenalpasti fungsi unit kawalan, konfigurasi serta kategori-kategori robot industri.



_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 2/2

INPUT

2.0 Pengenalan

Robot industri kerap kali digunakan di dalam perusahaan untuk memperbaiki pengeluaran. Robot industri boleh membuat pelbagai kerja tanpa melakukan kesilapan dalam pengendaliannya. Robot boleh bekerja dalam persekitaran yang tidak boleh dihadapi oleh manusia. Sebagai contoh, robot boleh bekerja dalam kawasan yang bertekanan tinggi atau rendah atau diangkasa lepas atau dalam suhu lampau.

Robot Industri - Robot industri boleh didefinisikan sebagai manipulator pelbagai fungsi yang dicipta untuk menggerakkan benda, bahagian-bahagian, perkakasan atau alat-alat khusus melalui pergerakan yang telah diaturcarakan.

Menurut W.R.Tanner, robot adalah suatu alat yang boleh diaturcarakan pergerakannya, manipulator pelbagai fungsi yang direkacipta untuk menggerakkan objek, peralatan, bahagian-bahagian atau peralatan khusus yang telah diaturcarakan pergerakannya untuk menjalankan pelbagai arahan atau tugas. Robotik - Robotik adalah pengkajian perihal robot.



_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 2/3

2.1 Istilah Dalam Teknologi Robot

Robot industri mempunyai istilah dan ciri-ciri seperti berikut : Tangan, siku, daya mengangkat, kebolehan ulangan, kawalan insani (manual control), kawalan automatik, ingatan, saling kunci, kelajuan operasi, antara muka ( interface), keboleh harapan dan mudah dibaik pulih. Tangan robot dikenali sebagai penggengam atau peralatan di hujung lengan. Ia mengandungi pemacu mekanikal yang diletakkan pada hujung manipulator, di mana suatu objek boleh digenggam. Pergelangan robot digunakan untuk menetapkan sasaran tangan robot di mana-mana kawasan kerja robot. Pergelangan robot menggunakan salah satu daripada tiga pergerakan : pergerakan atas bawah, gerakan sisi ke sisi dan gerakan berputar. Lengan robot digunakan untuk menggerakkan tangan untuk mencapai sesuatu objek. Ia menggunakan penyambung siku atau bahu.

Rajah 2.1: Bahagian-Bahagian Manipulator- Bahagian manipulator sebuah robot industri terdiri daripada lengan, pergelanggan tangan dan tangan termasuk jari. Bahagian-bahagian ini sepadan dengan anggota manusia. Sumber: Robotics, Introduction, Programming & Projects, 2nd Ed. (1999)



_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 2/4

Tapak robot digunakan untuk menampung lengan robot. Daya mengangkat robot adalah bergantung kepada berat, bentuk, kelajuan operasi dan arah objek yang hendak dialihkan. Bagi daya mengangkat untuk robot yang kecil ia mungkin dibekalkan oleh vakum, pneumatik atau daya elektrik. Manakala untuk robot bersaiz sederhana dan besar ia menggunakan daya elektrik atau daya hidraulik. Keboleh ulangan pada robot adalah kemampuan robot untuk kembali pada titik yang sama berulang-ulang kali apabila titik telah diaturcara. Robot mempunyai antaramuka ( interface) untuk membolehkan aturcara robot disimpan pada memori komputer. Ia juga bertujuan untuk menyegerakkan pergerakkan robot dengan peralatan lain.



_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 2/5

Lengan robot digunakan untuk menggerakkan tangan untuk mencapai objek. Ia menggunakan penyambung siku atau bahu.

Pergelangan robot digunakan untuk menetapkan sasaran tangan robot di mana-mana kawasan kerja robot.

Tapak robot digunakan untuk menampung lengan robot. Daya mengangkat robot bergantung kepada berat, bentuk, kelajuan operasi dan arah objek yang hendah dialihkan.

Tangan robot dikenali sebagai penggengam atau peralatan di hujung lengan. Ia mengandungi pemacu mekanikal yang diletakkan pada hujung manipulator, di mana objek boleh digenggam.

Rajah 2.2 : Fungsi Setiap Bahagian Robot Industri



_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 2/6

Darjah Kebebasan - Setiap satu titik mekanikal pada robot melainkan penggengam atau alatan yang melibatkan pemacu pergerakan pada robot dinamakan darjah kebebasan. Pergerakan tersebut disebabkan oleh bekalan tenaga elektrik, pneumatik atau hidraulik. Rajah 2.3 menunjukkan robot dengan enam darjah kebebasan:

i. Base rotation

ii. Shoulder flex

iii. Elbow flex

iv. Wrist Pitch

v. Wrist yaw

vi. Wrist roll

Rajah 2.3: Robot Industri Dengan Enam Darjah Kebebasan

Rajah 2.3 : Robot Industri Dengan Enam Darjah Kebebasan. Sumber: Robot & Manufacturing Automation,2nd Ed. (1992)



_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 2/7

2.2 Elemen Utama Dalam Sesebuah Robot Industri

Bahagian fizikal robot industri mengandungi empat atau lima bahagian iaitu manipulator untuk menghasilkan pergerakkan, pengawal untuk mengarahkan pergerakkan, bekalan kuasa untuk membekalkan kuasa bagi manipulator, penggenggam dan (pilihan) kenderaan.

Manipulator adalah bahagian fizikal robot yang menjalankan tugas. Ia disambung pada penggenggam yang akan menyentuh objek yang sedang dalam proses. Pengawal adalah otak atau komputer pusat bagi robot. Ia mungkin terdiri daripada pemasa dan suis penghad atau mikrokomputer. Pengawal mestilah dapat memanggil semua pergerakkan yang robot harus lakukan dalam susunan yang betul dan dalam masa yang tepat.

Bekalan kuasa yang dibekalkan pada manipulator adalah bergantung kepada kuasa yang digunakan iaitu elektrik, pneumatik atau hidraulik.

Rajah 2.4: Bahagian-Bahagian Robot Berbanding Dengan Anggota Manusia. Sumber: Robotics, Introduction, Programming & Projects, 2nd Ed. (1999)



_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 2/8

AKTIVITI 2A 2.1 Berikan jawapan BETUL atau SALAH bagi penyataan di bawah ini. Tuliskan jawapan B - Betul dan S Salah pada petak yang disediakan. No. Penyataan Betul / Salah 1. Manipulator adalah bahagian fizikal robot yang menjalankan tugas.

2. Bahagian fizikal robot industri mesti mengandungi bahagian kenderaan.

3. Tapak robot digunakan untuk menampung lengan robot.

4. Darjah kebebasan adalah setiap satu titik mekanikal termasuk penggenggam.

5. Robot boleh juga dikenali sebagai robotik.

6. Elbow flex adalah sebahagian daripada enam darjah kebebasan bagi sebuah robot industri.

PERHATIAN: ANDA HANYA BOLEH BERPINDAH KE INPUT SELANJUTNYA JIKA ANDA DAPAT MENJAWAB KESEMUA SOALAN DALAM AKTIVITI 2a.



_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 2/9

2.2 Berpandukan rajah di bawah, labelkan komponen utama manipulator bagi sebuah robot.




_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 2/10

MAKLUM BALAS 2A Adakah anda telah mencuba dahulu? Jika YASila semak jawapan anda.

2.1 No. Penyataan Betul / Salah 1. Manipulator adalah bahagian fizikal robot yang menjalankan tugas.

B

2. Bahagian fizikal robot industri mesti mengandungi bahagian kenderaan.

S

3. Tapak robot digunakan untuk menampung lengan robot.

B

4. Darjah kebebasan adalah setiap satu titik mekanikal termasuk penggenggam.

S

5. Robot boleh juga dikenali sebagai robotik.

S

6. Elbow flex adalah sebahagian daripada enam darjah kebebasan bagi sebuah robot industri.

B

2.2



_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 2/11

INPUT

2.3 Unit Kawalan

Unit kawalan adalah otak kepada robot. Ia mengandungi arahan untuk menggerakkan manipulator bagi menjalankan berbagai pergerakan yang sempurna dalam jangka masa tertentu bagi sesuatu tugas.

2.3.1 Sistem Kawalan Lengan Robot

Rajah 2.5 menunjukkan skematik termudah sistem kawalan lengan robot. Ia menunjukkan kawalan gerakan garis lurus lengan. Gerakan garis lurus adalah gerakan 1 darjah kebebasan. Lengan robot sebenar mempunyai 3 darjah kebebasan (gerakan atas dan bawah, gerakan ke depan dan kebelakang, dan gerakan kiri dan kanan). Sendi di hujung lengan turut mempunyai 3 darjah kebebasan dan tangan mempunyai 1 darjah kebebasan (gerakan genggam). Sistem lengan robot mempunyai 6 darjah kebebasan semuanya.

Rajah 2.5: Sistem Kawalan Lengan Robot. Sumber: Kejuruteraan Kawalan Moden 2nd Ed (1996)



_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 2/12

Sistem servo digunakan untuk meletakkan lengan dan

sendi. Tekanan hidraulik atau tekanan pneumatik sering kali digunakan sebagai punca kuasa kerana gerakan lengan robot memerlukan laju dan kuasa. Untuk keperluan kuasa sederhana, motor a.t boleh digunakan manakala kuasa kecil, motor langkah boleh digunakan.

Untuk kawalan gerakan berjujukan, isyarat perintah di

simpan dalam cakera magnet. Bagi sistem robot aras tinggi, ragam kawalan main balik kerap kali digunakan. Pada ragam ini, pengendali manusia mengajar jujukan pergerakan yang dikehendaki kepada robot dengan menjalankan beberapa mekanisma yang dikepilkan dilengannya. Komputer dalam robot akan menyimpan pergerakan jujukan tersebut. Seterusnya, robot akan mengulangi pergerakan jujukan tersebut.

2.3.2 Sistem Kawalan Daya Menggenggam Tangan Robot

Rajah 2.6, menunjukkan gambarajah skematik sistem kawalan daya menggenggam tangan robot. Ia menggunakan peranti deria daya dan peranti deria gelinciran.

Rajah 2.6: Sistem Kawalan Daya Menggenggam Tangan Robot. Sumber: Kejuruteraan Kawalan Moden, 2nd Ed. (1996)



_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 2/13

2.4 Konfigurasi Robot

Konfigurasi robot merujuk kepada bentuk kawasan kerja yang boleh dicapai oleh manipulator. Robot industri dapat digunakan pada kawasan yang luas meliputi bentuk, saiz, kelajuan, jumlah beban dan kemahiran lain. Kriteria pergerakan robot bergantung kepada rekabentuk mekanikalnya. Sebagai contoh konfigurasi cartesian beroperasi di dalam bentuk kotak bagi kawasan kerjanya. Pada waktu ini, terdapat lima bentuk konfigurasi yang popular (Rajah 2.7).

Segiempat Tepat (Cartesian) Sfera (Polar) Silinder Sambungan Lengan / Siku SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm)

Rajah 2.7: Lima bentuk konfigurasi robot industri: (a) Segiempat Tepat (Cartesian) (b) Silinder (c) Sfera (Polar) (d) Sambungan Lengan / Siku (e) SCARA Sumber: Robot Technology Fundamentals, (1999)



_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 2/14

2.4.1 Segiempat Tepat (Cartesian)

Menggunakan tiga (3) pergerak bersudut tepat untuk membentuk paksi x, y dan z. Pergerakannya dalam bentuk segiempat tepat ke depan dan ke belakang pada satah mendatar (x), ke atas dan ke bawah pada satah menegak (z). Ia juga boleh berfungsi ke dalam dan ke luar pada satah melintang (y).

2.4.2 Sfera (Polar)

Menggunakan lengan yang dapat berayun ke atas dan ke bawah pada satu paksi secara menegak (). Berpusing secara bersudut () , serta secara melintang ke dalam dan ke luar (R).

Rajah 2.9: Robot Polar Sumber: Robotics, Introduction, Programming & Projects, 2nd Ed. (1999)

Rajah 2.8: Robot Cartesian Sumber: Robotics, Introduction, Programming & Projects, 2nd Ed. (1999)



_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 2/15

2.4.3 Silinder

Menggunakan bahagian menegak untuk bergerak ke atas dan ke bawah (Z). Berpusing secara bersudut () dan Ia juga boleh berfungsi ke dalam dan ke luar pada satah melintang (R). Bergerak secara berpusing robot jenis ini dapat melakukan tugas berbentuk silinder.

2.4.4 Sambungan Lengan / Siku

Ia seakan-akan lengan manusia iaitu bahu dan siku. Terdapat tiga paksi gerakan dapat diwujudkan. Ketiga-tiga paksi mempunyai gerakan putaran bersudut. Robot jenis ini boleh berkerja pada permukaan objek yang tidak rata.

Rajah 2.10: Robot Silinder Sumber: Robotics, Introduction, Programming & Projects, 2nd Ed. (1999)



_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 2/16

2.4.5 SCARA

Robot ini merupakan versi yang istimewa bagi robot sambungan lengan/siku di mana sambungan bahu dan sikunya dapat berputar pada paksi menegak. Robot jenis ini dapat bekerja dalam bentuk silinder dan keupayaannya melebihi konfigurasi robot yang terdahulu.

Rajah 2.11 : (a) Robot Sambungan Lengan/ Siku. (b) Jentera pengorek mempunyai pergerakan paksi yang sama dengan robot sambungan lengan/siku.

Sumber: Robotics, Introduction, Programming & Projects, 2nd Ed. (1999)

( b)

(a)

Rajah 2.12: Robot SCARA Sumber: Robot Technology Fundamentals, (1999)



_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 2/17

2.5 Kategori Robot Industri

Robot Gelung Terbuka melakukan tugas-tugas mengikut aturcara yang telah ditentukan. Namun begitu, sistem robot gelung terbuka ini menganggap bahawa segala kerja berjalan lancar mengikut aturcara dan ia tidak membuat penilaian semula terhadap hasil kerja yang telah dilakukan. Ia juga kadangkala dikenali sebagai sistem kawalan bukan servo.

Robot Gelung Tertutup dapat mengesan kedudukan manipulator dan kedudukan yang dikehendaki itu adalah tepat. Robot jenis ini akan membuat penilaian semula keseluruhan hasil kerja yang dilakukan. Ia juga dikenali sebagai sistem kawalan servo.

2.5.1 Pengkelasan Robot

Robot dapat dikelaskan dengan pelbagai cara: jenis kawalan; jenis bekalan; jenis gerakan dan tugas.

2.5.1.1 Jenis Kawalan

Terdapat tiga jenis kawalan robot iaitu;

i) Titik ke Titik: Pengawal titik ke titik mempunyai memori untuk menyimpan setiap paksi koordinat pada pelbagai titik dalam satu-satu tugas. Ia menggunakan pengesan untuk sampai ke setiap titik.

ii) Laluan Berterusan: pengawal laluan berterusan

mempunyai memori yang besar berbanding pengawal titik ke titik. Ia mampu merakam banyak titik koordinat per saat.



_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 2/18

iii) Jujukan Terhad: Pengawal jujukan terhad menggunakan pemasa untuk memastikan pergerakkan paksi dan menggunakan suis penghad untuk sampai ke penghujung titik.

2.5.1.2 Jenis Bekalan

Terdapat tiga jenis bekalan kuasa yang digunakan dalam sistem robot iaitu elektrik, pneumatik dan hidraulik. Sekiranya lengan robot tersebut menggunakan tenaga elektrik, maka ia dianggap sebagai robot elektrik; dan sekiranya lengan robot tersebut menggunakan tenaga hidraulik, maka ia dianggap sebagai robot hidraulik. Namun begitu, penggengam dan pergelangan robot tidak semestinya menggunakan jenis bekalan yang sama seperti mana lengan robot.

2.5.1.3 Jenis Gerakan

Terdapat empat jenis robot yang boleh dikelaskan mengikut gerakan yang dihasilkan iaitu cartesian, polar, silinder dan sambungan lengan/siku.

2.5.1.4 Tugas

Pengkelasan robot mengikut tugas adalah direka berdasarkan kepada perbandingan dengan tugas-tugas yang dijalankan oleh seorang pekerja. Sebahagian robot industri beroperasi sebagai pengecat, pengimpal, menggerakkan benda, bahagian-bahagian, perkakasan atau alat-alat khusus melalui pergerakan yang telah diaturcarakan. Masalah yang sering dihadapi dalam mengkelaskan robot mengikut tugas adalah robot selalunya dicipta untuk melakukan pelbagai tugas. Robot jenis ini dapat menukar tugas dengan hanya menukar penggengam dan aturcaranya.



_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 2/19

AKTIVITI 2B 2.3 Huraikan empat konfugurasi dalam sistem robot? 2.4 Berikan tiga jenis bekalan kuasa yang digunakan di dalam sistem robot? 2.5 Berikan 3 jenis kawalan robot dalam Pengkelasan Robot Jenis Kawalan.




_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 2/20

MAKLUM BALAS 1B

Adakah anda telah mencuba dahulu? Jika YASila semak jawapan anda.

2.3

1. Cartesian 2. Polar 3. Silinder 4. Sambungan lengan/siku

2.4

1. Elektrik 2. Pneumatik 3. Hidraulik

2.5

1. Titik ke Titik 2 Laluan Berterusan 3. Jujukan Terhad



_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 2/21

PENILAIAN KENDIRI Anda telah menghampiri kejayaan. Sila cuba semua soalan dalam peniliaan kendiri ini dan sila semak jawapan anda pada maklumbalas yang disediakan. Jika ada masalah yang timbul, sila berbincang dengan pensyarah anda. Selamat mencuba Semoga berjaya. SOALAN 2-1

1 8 2 3 6 4 7 5

1. Bilangan Darjah Kebebasan robot industri. 2. Konfigurasi robot. 3. Bekalan kuasa robot. 4. Otak robot. 5. Kajian perihal robot. 6. Bahagian Manipulator. 7. Pengkelasan robot. 8. Bahagian fizikal robot yang menjalankan tugas.



_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 2/22

SOALAN 2-2

Rajah 1 merupakan bahagian-bahagian robot. Isikan nombor-nombor yang sepadan ke dalam jadual yang di berikan.

Bahagian Robot No. Manipulator Pengawal Bekalan Kuasa Kenderaan

SOALAN 2- 3.

Mengapakah robot industri tidak banyak menggunakan roda untuk bergerak?

SOALAN 2- 4.

Senaraikan lima bahagian manipulator.

Rajah 1



_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 2/23

SOALAN 2- 5. Lakarkan robot jenis Cartesian dan Polar. Tunjukkan arah pergerakan robot-robot tersebut. SOALAN 2-6. a) Senaraikan jenis-jenis pengkelasan robot. b) Berdasarkan soalan (a) di atas, huraikan dua daripadanya secara terperinci.



_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 2/24

MAKLUM BALAS KENDIRI Adakah anda telah mencuba dahulu? Jika YASila semak jawapan anda.

2-1

E N A M A N C A R T E S I A N

P H I D R U L I K L L P E N G A W A L

N E T G R O B O T I K A A R N K

2-2

Bahagian Robot No. Manipulator 3 Pengawal 1 Bekalan Kuasa 2 Kenderaan 4

2-3 Robot industri memerlukan tapak yang stabil semasa melakukan tugas. 2-4 Bahu, Siku, Lengan, Pergelangan Tangan dan Tangan.



_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 2/25

2-5 2-6 a)

Kawalan Bekalan Gerakan Tugas

b) PILIH DUA SAHAJA DARIPADA CADANGAN JAWAPAN DI BAWAH.

1. Jenis Kawalan

Terdapat tiga jenis kawalan robot iaitu;

Titik ke Titik: Pengawal titik ke titik mempunyai memori untuk menyimpan setiap paksi koordinat pada pelbagai titik dalam satu-satu tugas. Ia menggunakan pengesan untuk sampai ke setiap titik.

Laluan Berterusan: pengawal laluan berterusan mempunyai memori yang besar berbanding pengawal titik ke titik. Ia mampu merakam banyak titik koordinat per saat.

Jujukan Terhad: Pengawal jujukan terhad menggunakan pemasa untuk memastikan untuk menggerakkan paksi dan menggunakan suis penghad untuk sampai ke penghujung titik.

Cartesian Polar



_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 2/26

2. Jenis Bekalan

Terdapat tiga jenis bekalan kuasa yang digunakan dalam sistem

robot iaitu elektrik, pneumatik dan hidraulik. Sekiranya lengan robot tersebut menggunakan tenaga elektrik, maka ia dianggap sebagai robot elektrik; dan sekiranya lengan robot tersebut menggunakan tenaga hidraulik, maka ia dianggap sebagai robot hidraulik. Namun begitu, penggengam dan pegelangan robot tidak semestinya menggunakan jenis bekalan yang sama sepertimana lengan robot.

3. Jenis Gerakan

Terdapat empat jenis robot yang boleh dikelaskan mengikut

gerakan yang dihasilkan iaitu cartesian, polar, silinder dan sambungan lengan/siku.

4. Tugas

Pengkelasan robot mengikut tugas adalah direka berdasarkan

kepada perbandingan dengan tugas-tugas yang dijalankan oleh seorang pekerja. Sebahagian robot industri beroperasi sebagai pengecat, pengimpal, menggerakkan benda, bahagian-bahagian, perkakasan atau alat-alat khusus melalui pergerakan yang telah diaturcarakan.

Masalah yang sering dihadapi dalam mengkelaskan robot mengikut tugas adalah robot selalunya dicipta untuk melakukan pelbagai tugas. Robot jenis ini dapat menukar tugas dengan hanya menukar penggengam dan aturcaranya.


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 3/1

UNIT 3

OBJEKTIF Objektif Am : Pelajar dapat merancang penggunaan

robot industri dengan merujuk kepada faedah, keselamatan dan justifikasi pemilihan robot.


Mengenalpasti penggunaan robot di dalam industri.

Menerangkan faedah penggunaan robot.

Menggunakan alat-alat keselamatan robot untuk meningkatkan keselamatan.

Mengira tempoh dan peratus pulangan modal.


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 3/2

INPUT

3.0 Pengenalan

Dalam pembangunan robot, kita sering menekankan penggunaan robot industri hanya di kilang-kilang sahaja. Pada masa kini robot-robot industri telah banyak digunakan di merata tempat. Di dalam pejabat kita boleh melihat robot digunakan sebagai pengasing surat, promoter atau demostrasi, pembantu makmal, pengambil pesanan atau pun pencuci tingkat. Robot domestik (kegunaan di rumah) masih lagi dalam peringkat kajian dan pembangunan. Suatu hari nanti tidak mustahil robot akan digunakan sebagai pengasuh bayi, teman sosial dan pengawal keselamatan. Secara amnya, robot industri sesuai digunakan untuk kerja-kerja ditempat yang kotor, berhabuk, memerlukan kemahiran tinggi dan merbahaya. Robot industri juga sesuai digunakan untuk melakukan kerja yang sama serta berulang-ulang.

3.1 Penggunaan Sistem Robot Dalam Kerja Industri Robot industri telah banyak digunakan di dalam industri seperti membuat kerja kimpalan, pemasangan, semburan cat dan mempalet. Saiz, kelajuan, kos dan ketepatan semuanya mempengaruhi dimana robot digunakan.

XL

SAIZ KELAJUAN KOS KETEPATAN


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 3/3

Contohnya robot yang dibina untuk melakukan kerja mengangkat beban satu tan tidak dapat melakukan kerja pemasangan barang-barang kecil dengan baik. Sebaliknya robot yang menggunakan kuasa pneumatik untuk kerja-kerja ringan seperti mengangkat dan memindahkan komponen tidak dapat bekerja dengan kecekapan yang tinggi untuk mengangkat beban satu tan atau kimpalan bintik. 3.1.1 Kimpalan

Di Malaysia, robot industri telah digunakan secara meluas untuk tugastugas mengimpal terutamanya disekitar awal tahun 1990an. Pada waktu itu, majoriti penggunaannya lebih tertumpu kepada kimpalan bintik. Ia digunakan di dalam industri automobil negara. Ini disebabkan kualiti dan produk yang dihasilkan konsistan serta dapat meningkatkan produktiviti pengeluaran. Robot dipilih memandangkan ia dapat mengurangkan penggunaan alat keselamatan serta dapat meminimumkan risiko pada kesihatan manusia. Rajah 3.1 menunjukkan penggunaan robot kimpalan di dalam industri automobil.

Rajah 3.1: Robot Kimpalan Bintik. Sumber: Robot & Manufacturing Automation,2nd Ed. (1992)


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 3/4

3.1.2 Semburan Cat

Robot penyembur cat selalunya diperlukan apabila kita menitikberatkan persekitaran kerja yang merbahayakan keselamatan pekerja-pekerja dan mudah berlakunya kebakaran. Rajah 3.2 menunjukkan alat yang akan disambung kepada lengan robot untuk kerja penyemburan cat. Di dalam mengurangkan punca kebakaran, rekabentuk manipulator sering menggunakan kuasa hidraulik untuk kerja-kerja penyemburan cat. Penggunaan kuasa elektrik yang rendah dapat meminimumkan risiko kebakaran. Tambahan pula unit kawalan dan bekalan kuasa hidraulik boleh ditempatkan di luar kawasan mengecat. Kelebihan menggunakan robot penyembur cat:

i. Menghindarkan pekerja dari suasana kerja yang

berisiko tinggi. ii. Tenaga yang rendah diperlukan untuk mendapatkan

udara yang bersih dan pengurangkan penggunaan pakaian keselamatan.

iii. Kualiti semburan cat dapat dipertingkatkan dan mengurangkan tenaga manusia.

iv. Penggunaan cat dan peralatan mengecat yang rendah.

v. Kos buruh dikurangkan.

Rajah 3.2: Alat Penyembur Cat. Sumber: Robot Technology Fundamentals, (1999)


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 3/5

3.1.3 Mempalet

Robot industri dalam proses mempalet digunakan untuk mengangkat kotak daripada aliran proses dan membungkus palet dengan plastik setelah palet tersebut cukup kuantitinya.

3.1.4 Pemasangan

Penggunaan robot industri dalam pemasangan bahagian-bahagian memerlukan ketepatan, kebolehulangan, melakukan pelbagai pergerakan, penggengam yang canggih. Ada kalanya mekanisma penggengam memainkan peranan yang lebih dalam sesuatu tugas dan tidak hanya berperanan untuk memegang objek sahaja.

Pada amnya, operasi pemasangan komponen atau bahagian-bahagian selalunya kurang merbahaya, kotor, bersuhu melampau atau merbahayakan kesihatan. Ciri-ciri yang dikehendaki pada robot industri tersebut mestilah pantas dan kebolehpercayaan tinggi. Oleh yang demikian ia dapat melampaui keupayaan pemasangan secara manual oleh operator.


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 3/6

AKTIVITI 3A

3.1 Disamping contohcontoh penggunaan yang telah diterangkan dalam input ini, senaraikan penggunaan-pengunaan lain yang anda fikir sesuai dilakukan oleh robot? 3.2

Berikan pandangan anda, mengapa robot penyembur cat dapat menjalankan tugas lebih baik daripada manusia?

3.3 Robot di lihat dapat melakukan tugas-tugas di tempat kotor, berhabuk,

berkemahiran tinggi dan merbahaya. Pada pendapat anda bolehkah robot melakukan kerja lebih daripada manusia atau hanya sekadar menggantikan kerja manusia? Mengapa?



SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 3/7

MAKLUM BALAS 3A Adakah anda telah mencuba dahulu? Jika YASila semak jawapan anda.

3.1

Bil Cadangan Jawapan a. Polis b. Bomba pemadam api c. Ketenteraan d. Tukang ketam bulu kambing biri-biri e. Sukan f. Jurulukis g Juruselam h Jurubedah i Angkasawan

3.2

Menghindarkan pekerja dari suasana kerja yang berisiko tinggi. Tenaga yang rendah diperlukan untuk mendapatkan udara

yang bersih dan pengurangkan penggunaan pakaian keselamatan.

Kualiti semburan cat dapat dipertingkatkan dan mengurangkan tenaga manusia.

Penggunaan cat dan peralatan mengecat yang rendah. Kos buruh dikurangkan.

3.3

Robot hanya sekadar menggantikan kerja-kerja manusia. Ini disebabkan tugas-tugas tersebut boleh memberi kesan sampingan kepada kesihatan atau merbahayakan nyawa manusia.


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 3/8

INPUT 3.2 Faedah Menggunakan Robot

Bila manusia diperlukan untuk menjalankan tugas/kerja? Bila robot industri dan sistem automasi pula perlu digunakan? Jawapan kepada masalah ini bukanlah mudah. Walaubagaimana pun terdapat beberapa panduan untuk menyelesaikannya;

i) Panduan pertama yang perlu dipertimbangkan adalah tugas/kerja.

Adakah tugas tersebut kotor, berhabuk, berkemahiran tinggi atau merbahaya? Jika jawapannya Ya, ini bermakna manusia tidak mampu untuk menjalankan tugas tersebut dengan sempurna. Oleh itu, tugas tersebut berkemungkinan sesuai diambilalih oleh robot atau sistem automasi.

ii) Panduan kedua, penggunaan robot tidak akan menyebabkan

penggangguran manusia berlaku. Penggunaan robot dan sistem automasi dapat memberi keselesaan hidup kepada manusia.

iii) Panduan ketiga, mampukah manusia menjalankan tugas-tugas

yang diberikan dengan jayanya. Jika tidak mampu, tugas tersebut akan diserahkan kepada robot atau sistem automasi.

iv) Panduan keempat, penggunaan robot dapat memberi pulangan

ekonomi dari segi jangka pendek dan juga jangka panjang. (penerangan lanjut pada input 3.4)


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 3/9

Jadual 3.1 menunjukkan faedah menggunakan robot berbanding dengan manusia mengikut susunan keutamaannya. Jika robot tersebut tidak dapat dijustifikasi dari sudut ekonomi, ia tidak harus dibeli atau digunakan di dalam industri.

Susunan

Keutamaan

Faedah

1 Mengurangkan kos buruh

2 Menglibatkan tugas merbahaya

3 Meningkatkan produktiviti

4 Memperbaiki mutu produk

5 Meningkatkan kebolehlenturan produk

6 Mengurangkan pembaziran material

7 Memenuhi peraturan OSHA

8 Mengurangkan pertukaran tenaga kerja

9 Mengurangkan kos modal

Jadual 3.1: Faedah Penggunaan Robot Mengikut Susunan Keutamaan


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 3/10

AKTIVITI 3B 3.4

Bincangkan tiga faedah pemilihan robot untuk menjalankan tugas/kerja berbanding manusia?

3.5

Berikan 4 alasan mengapa pemilihan robot diutamakan di dalam kerja walaupun ia akan menyebabkan penggangguran manusia berlaku.

PERHATIAN: ANDA HANYA BOLEH BERPINDAH KE INPUT SELANJUTNYA JIKA ANDA DAPAT MENJAWAB KESEMUA SOALAN DALAM AKTIVITI 3b.


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 3/11

MAKLUM BALAS 3B Adakah anda telah mencuba dahulu? Jika YASila semak jawapan anda.

3.4

Mengurangkan kos buruh Menglibatkan tugas merbahaya Meningkatkan produktiviti Memperbaiki mutu produk Meningkatkan kebolehlenturan produk Mengurangkan pembaziran material Memenuhi peraturan OSHA Mengurangkan pertukaran tenaga kerja Mengurangkan kos modal

3.5

Kotor Berhabuk Berkemahiran tinggi Merbahaya


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 3/12

INPUT

3.3 Keselamatan

Keselamatan adalah perkara utama yang perlu difikirkan apabila bekerja dengan robot sebaik sahaja kerja bermula. Keselamatan pekerja mesti dibina ke dalam sistem robot secara luaran sekalipun kita tidak menjangkakan akan melampaui kawasan kerja robot. Walaupun robot itu dapat beroperasi dengan sendirinya namun ia masih memerlukan bantuan secara minima untuk mengesan kehadiran manusia.

Bagi seseorang pekerja yang sentiasa mentitikberatkan keselamatan mereka akan memastikan pengalaman dan latihan keselamatan berada ditahap optima. Bagi mereka yang tidak mengutamakan keselamatan akan meninggikan risiko kecederaan. Keselamatan robotik dapat diringkaskan dalam bentuk 3R:

3.3.1 Punca Dan Jenis Bahaya

Robot boleh menyebabkan kecederaan kepada seseorang melalui satu daripada tiga cara berikut:

i. Melalui kesan anggota badan robot: ia akan melakukan

pergerakan biasa dan boleh melanggar seseorang pada kawasan kerjanya oleh kerana robot tidak mengetahui kehadiran manusia.

Robots Require Respect


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 3/13

ii. Melalui kesan jepit: ia boleh wujud jika seseorang itu

terperangkap samada pada penggengam atau sendi robot.

iii. Melalui Kesan Himpitan: ia boleh terjadi apabila seseorang itu terperangkap diantara lengan robot dan mesin atau dinding.

Pekerja selalunya tercedera disebabkan tersilap anggap bahawa robot berada pada keadaan tidak beroperasi. Lampu penunjuk berwarna merah yang diletakkan pada bahagian atas robot dapat memberi amaran kepada seseorang bahawa robot tersebut sedang beroperasi. Meletakkan pengesan kehadiran manusia atau objek disekeliling robot adalah satu idea yang baik. Pekerja haruslah berjaga-jaga bahawa pergerakan robot hidraulik yang perlahan itu berupaya mencederakan seseorang dengan daya yang dihasilkannya.

3.3.2 Alat Keselamatan

Para pekerja seharusnya ditunjukajar berhubung dengan keselamatan di dalam bekarja dengan robot atau peralatan lain. Keselamatan mesti diutamakan selagi pekerja itu bekerja dengan robot atau peralatan. Beberapa peralatan dapat digunakan untuk menambah keselamatan robot:

3.3.2.1 Penghadang Cahaya

Bermula dengan meletakkan penghadang cahaya (light fence) disekeliling kawasan kerja robot. Penghadang cahaya (Rajah 3.3), boleh dibina dengan menggunakan peralatan elektronik. Sekiranya terdapat objek yang menghalang jalur cahaya, maka bekalan kuasa pada robot itu akan dihentikan secara automatik.


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 3/14

3.3.2.2 Tikar

Langkah keselamatan seterusnya adalah menggunakan tikar (pressure-sensitive pads) yang diletakkan di atas lantai disekeliling robot. Apabila terdapat tekanan di atas tikar ini, bekalan kuasa pada robot akan terhenti serta merta. Rajah 3.4 menunjukkan binaan asas tikar keselamatan.

Rajah 3.3: Penghadang Cahaya menggunakan satu atau lebih jalur cahaya sebagai pengesan akan kehadiran objek. Sumber: Robotics, Introduction, Programming & Projects, 2nd Ed. (1999)

3.4 Tikar: Memijak di atas tikar akan menyebabkan litar menjadi lengkap (tertutup), ia akan menyebabkan pergerakan robot terhenti. Sumber: Robotics, Introduction, Programming & Projects, 2nd Ed. (1999)


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 3/15

3.3.2.3 Lampu Amaran

Lampu amaran (warning beacon) yang diletakkan di bahagian atas robot akan berkelip selagi robot mempunyai bekalan kuasa. Lampu amaran kadang kala boleh rosak. Sebagai langkah keselamatan kita seharusnya memastikan bekalan kuasa pada robot tersebut telah dihentikan sekiranya hendak menghampirinya.

3.3.2.4 Isyarat Bunyi

Isyarat bunyi haruslah digunakan sekiranya menggunakan robot bergerak (mobile robots) untuk memberi amaran kepada pekerja akan kehadirannya. Ini bagi mengelakkan robot daripada melanggar seseorang dan menyebabkan kecederaan.

Rajah 3.5:Lampu amaran


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 3/16

3.3.2.5 Saling Kunci Saling kunci adalah satu peranti yang tidak membenarkan operasi selanjutnya diteruskan sehingga selesai satu-satu tugas. Sebagai contoh lengan robot yang meletakkan objek ke dalam mesin pemampat telah keluar sepenuhnya, barulah mesin pemampat dapat menekan objek tersebut. Saling kunci ini dapat menghindarkan lengan robot dari terjepit di dalam mesin pemampat. Bergantung bagaimana saling kunci itu digunakan, ia dilihat sebagai pengesan dalaman atau pun pengesan luaran sehinggalah ia dapat menerangkan kedudukan sesuatu peranti atau permulaan amaran.


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 3/17

AKTIVITI 3C 3.6 Rajah di bawah menunjukkan kawasan kerja sebuah robot beserta alat keselamatan yang dipasang mengikut nombor. Cadangkan alat-alat keselamatan yang sesuai digunakan di tempat tersebut?

3.7 Berpandukan lakaran gambarajah yang sesuai, terangkan bagaimana penghadang cahaya dapat mempertingkatkan keselamatan pekerja yang mengendalikan robot?

PERHATIAN: ANDA HANYA BOLEH BERPINDAH KE INPUT SELANJUTNYA JIKA ANDA DAPAT MENJAWAB KESEMUA SOALAN DALAM AKTIVITI 3c.


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 3/18

MAKLUM BALAS 3C

Adakah anda telah mencuba dahulu? Jika YASila semak jawapan anda.

3.6

No. Cadangan Jawapan 1 Tikar keselamatan 2 Suis penghad 3 Suis kecemasan 4 Lampu amaran 5 Isyarat bunyi 6 Pagar 7 Penghadang cahaya

3.7

Penghadang cahaya (light fence) diletakkan disekeliling kawasan kerja robot. Sekiranya pekerja memasuki kawasan kerja robot, jalur cahaya akan terhalang, maka bekalan kuasa pada robot akan dihentikan secara automatik. Ini dapat menghindarkan pekerja dari tercedera.


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 3/19

INPUT

3.4 Justifikasi Penggunaan Robot Terdapat dua langkah dalam menjustifikasi penggunaan robot: i) Langkah pertama: menentukan bila dan di mana robot itu akan

digunakan. Ia merujuk kepada tugas yang kotor, merbahaya, tidak menarik minat atau sukar dilakukan oleh manusia.

ii) Langkah kedua: membuktikan di dalam kertas kerja bahawa

penggunaan robot adalah lebih ekonomi (dapat menjimatkan kewangan) dalam melakukan sesuatu tugas. Kos penggunaannya lebih rendah berbanding menggunakan sistem automasi.

3.4.1 Kos

Terdapat tiga sebab mengapa robot digunakan: untuk meningkatkan pulangan, melakukan kerja yang tidak mampu lakukan oleh manusia atau kerja kerja merbahaya. Pada masa yang sama kos yang dikeluarkan adalah efektif dan dapat menjimatkan kewangan syarikat.

3.4.1.1 Mengira tempoh pulangan modal:

Untuk membantu membuat justifikasi penggunaan robot, kita seharusnya mengira tempoh pulangan modal. Secara amnya, tempoh bayaran balik adalah 18 bulan atau kurang. Formula mengira tempoh bayaran balik adalah:


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 3/20

S)(MDIWCP +++=

Di mana,

P = tempoh pulangan modal C = jumlah kos pembinaan robot & pemasangan W = gaji tahunan pekerja yang digantikan oleh robot

termasuk bonus I = penjimatan yang dapat dilakukan oleh robot:

produktiviti, kualiti kerja, penjimatan seperti bahan, tempat letak kereta, bilik rehat, penggunaan lampu dan pendingin udara dan sebagainya.

D = penyusutan nilai M = kos selenggara robot S = kos operasi robot (latihan staf, penyeliaan)

Contoh 3.1

Berapakah tempoh bayaran modal syarikat jika jumlah keseluruhan kos untuk sistem robot RM 125,000. Gaji tahunan pekerja yang digantikan oleh robot termasuk bonus RM 24,000. Penjimatan yang dapat dilakukan dengan menggunakan robot adalah RM 10,000. Penyusutan nilai adalah RM 25,000, berdasarkan kepada 20% setahun. Kos selenggaraan robot RM 5,000 dan kos melatih pekerja adalah RM 24,000.


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 3/21

Penyelesaian: Masukkan nilai-nilai ke dalam formula;

S)(MDIWCP +++=

)(P

000,24000,5000,25000,10000,24000,125

+++=

000,30000,125=P

tahunP 166.4=

3.4.1.2 Peratus Pulangan Modal Pelaburan

Cara matematik yang lain untuk menjustifikasikan robot adalah mengira peratus pulangan modal. Formula mengira tempoh bayaran balik adalah:

C

SMNCDIW

ROI)(

X100++++

=

Di mana; ROI = peratus pulangan modal pelaburan N = jangka hayat robot dalam tahun( sekurang-

kurangnya 8 tahun) *** lainlain simbol adalah sama seperti mengira tempoh

pulangan modal.


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 3/22

Contoh 3.2

Berdasarkan daripada maklumat contoh 1, kirakan peratus pulangan modal pelaburan, di mana jangka hayat robot adalah 8 tahun. Penyelesaian: Masukkan nilai-nilai ke dalam formula;

C

SMNCDIW

ROI)(

X100++++

=

000,125

)000,24000,58000,125(000,25000,10000,24

X100++++

=ROI

000,125375,14X100=ROI

% 1.51=ROI


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 3/23

3.4.2 Meningkatkan Keselamatan Pekerja Melalui Penggunaan Robot

Salah satu justifikasi yang penting dalam penggunaan robot adalah ia dapat meningkatkan keselamatan pekerja. Sebahagian tugas yang dilakukan oleh pekerja memerlukan peralatan keselamatan yang lebih untuk menyelesaikan tugasan. Penyemburan cat yang dilakukan oleh seseorang pekerja, memerlukan peralatan pengudaraan khas, pakaian keselamatan dan toping muka. Namun begitu, mereka tidak selamat sekiranya letupan berlaku.

Bagi kerja mengecat yang berulang-ulang, robot boleh digunakan kerana ia menghindarkan manusia dari keadaan bahaya dan menjimatkan peralatan. Robot juga boleh digunakan untuk memegang objek yang panas, sejuk atau peralatan lain yang merbahaya.


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 3/24

AKTIVITI 3D 3.8 Berdasarkan daripada maklumat contoh 1, robot dikehendaki beroperasi dalam dua giliran (shifts). Ini akan meningkatkan kos penyelengaraan robot sebanyak RM 1000. Keadaan ini dapat menjimatkan pembayaran kepada pekerja (W), penjimatan menggunakan robot ( I), latihan staf (S) sebanyak dua kali ganda. Kirakan tempoh pulangan modalnya? 3.9 Berdasarkan daripada maklumat soalan 1, kirakan peratus pulangan modal pelaburan, di mana jangka hayat robot adalah 8 tahun. 3.10 Senaraikan langkah-langkah yang perlu diambil oleh syarikat, sekiranya mereka bercadang menggunakan robot sebagai tenaga buruh? PERHATIAN: ANDA HANYA BOLEH BERPINDAH KE SOALAN KENDIRI JIKA ANDA DAPAT MENJAWAB KESEMUA SOALAN DALAM AKTIVITI 3a.


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 3/25

MAKLUM BALAS 3D Adakah anda telah mencuba dahulu? Jika YASila semak jawapan anda.

3.8 P = 3.05 tahun

3.9

ROI = 18.7 %

3.10 a) Bila dan di mana robot itu akan digunakan. Ia merujuk kepada tugas yang kotor, merbahaya, tidak menarik minat atau sukar dilakukan oleh manusia.

b) Kertas kerja membuktikan penggunaan robot lebih ekonomi

(dapat menjimatkan kewangan) dalam melakukan sesuatu tugas.

c) Kos penggunaannya lebih rendah berbanding

menggunakan sistem automasi.


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 3/26

PENILAIAN KENDIRI Anda telah menghampiri kejayaan. Sila cuba semua soalan dalam peniliaan kendiri ini dan sila semak jawapan anda pada maklumbalas yang disediakan. SOALAN 3-1 Gambar di bawah merupakan beberapa aktiviti yang dijalankan oleh manusia. Berdasarkan kepada aktiviti-aktiviti tersebut, cuba anda menggantikan aktiviti manusia ini ke dalam penggunaan sistem robot? Contoh:

Gambar A : Robot pengawal

A B C

D E F

G H I


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 3/27

SOALAN 3-2 En. Ali membawa pelajar-pelajarnya melawat sebuah kilang pemasangan komponen yang menggunakan robot industri. Semasa sesi lawatan tersebut, seorang pekerja telah tercedera disebabkan terjepit di antara manipulator dengan dinding. Anda diminta menyenaraikan alat-alat keselamatan yang perlu dipasang serta fungsinya untuk mencegah kemalangan tersebut berulang.

SOALAN 3-3. Jelaskan fungsi saling kunci yang digunakan pada robot industri. SOALAN 3-4. Berapakah tempoh bayaran modal syarikat jika jumlah keseluruhan kos untuk sistem robot RM 140,000. Gaji tahunan pekerja yang digantikan oleh robot termasuk bonus RM 30,000. Penjimatan yang dapat dilakukan dengan menggunakan robot adalah RM 12,000. Penyusutan nilai berdasarkan kepada 20% setahun. Kos selenggaraan robot RM 4,500 dan kos melatih pekerja adalah RM 20,000. SOALAN 3-5. Berdasarkan daripada maklumat soalan 4, kirakan peratus pulangan modal pelaburan, di mana jangka hayat robot adalah 114 bulan. SOALAN 3-6. Dengan melayari internet, dapatkan bahan-bahan berkaitan dengan alat-alat keselamatan robot. SOALAN 3-7. Sila buat kajian mengenai masalah yang sering dihadapi dalam mempalet disesebuah kilang. Apakah yang perlu diketahui sebelum sesebuah robot diberi tugas untuk memindahkan kotak dari penghantar(conveyor) ke palet?


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 3/28

MAKLUM BALAS KENDIRI Adakah anda telah mencuba dahulu? Jika YASila semak jawapan anda.

3-1

B Robot Pemadam Api C Robot Sukan D Robot Dasar Lautan E Robot Ketenteraan F Robot Angkasa Lepas G Robot Penyembur Cat H Robot Pemasangan I Robot Kimpalan

3-2

Penghadang cahaya (light fence) diletakkan disekeliling kawasan kerja robot. Jika terdapat objek yang menghalang jalur cahaya, maka bekalan kuasa pada robot itu akan dihentikan secara automatik. Tikar (pressure-sensitive pads) diletakkan di atas lantai disekeliling robot. Apabila terdapat tekanan di atas tikar ini, bekalan kuasa pada robot akan terhenti serta merta. Lampu amaran (warning beacon) diletakkan di bahagian atas robot. Ia akan berkelip selagi robot mempunyai bekalan kuasa. Isyarat bunyi memberi amaran kepada pekerja akan kehadirannya. Ini boleh mengelakkan robot daripada melanggar seseorang dan menyebabkan kecederaan. Saling kunci:Saling kunci adalah satu peranti yang tidak membenarkan operasi selanjutnya diteruskan sehingga selesai satu-satu tugas.


SISTEM KAWALAN 2

_______________________________________________________________________

E5141/UNIT 3/29

3-3 Saling kunci:Saling kunci adalah satu peranti yang tidak membenarkan operasi selanjutnya diteruskan sehingga selesai satu-satu tugas. Sebagai contoh lengan robot yang meletakkan objek ke dalam mesin pemampat telah keluar sepenuhnya, barulah mesin pemampat dapat menekan objek tersebut. Saling kunci ini dapat menghindarkan lengan robot dari terjepit di dalam mesin pemampat.

Bergantung bagaimana saling kunci itu digunakan, ia dilihat sebagai pengesan dalaman atau pun pengesan luaran sehinggalah ia dapat menerangkan kedudukan sesuatu peranti atau permulaan amaran.

3-4

S)(MDIWCP +++=

)(P

000,20500,4000,28000,12000,30000,140

+++=

500,45000,140=P

tahunP 077.3=

3-5

C

SMNCDIW

ROI)(

X100++++

=

000,140

)000,20500,45.9000,140(000,28000,12000,30

X100++++

=ROI

000,140763,30X100=ROI

% 22=ROI


SISTEM KAWALAN 2

E5141/UNIT 4/1

.

UNIT 4

OBJEKTIF Objektif Am: Pelajar dapat mengenalpasti

penggunaan sistem pacuan, prinsip penderia dan transduser di dalam sistem robot.


Membezakan pengantaramukaan sistem-sistem kepada mikropemproses.

Menerangkan prinsip anjakan tranduser di dalam sistem robotik.

Menerangkan prinsip sensor sentuh dan tidak sentuh di dalam sistem robotik.

Mengenalpasti keperluan sistem tranduser penglihatan mesin (vision sensor).

Menilai penggunaan penggengam dan perkakasan robot.


SISTEM KAWALAN 2

E5141/UNIT 4/2

INPUT

4.0 Pengenalan Persisian masukan yang biasa digunakan pada sistem

mikropemproses termasuklah pad kekunci, papan kekunci, suis, penukar A/D dan pemultipleks. Pemboleh ubah aturcara boleh dimasukkan ke dalam RAM melalui pad kekunci, papan kekunci. Bagi pemboleh ubah aturcara seperti anjakan, tekanan, kadar aliran, suhu dan terikan dimasukan ke dalam sistem melalui suis, penderia, penukar, A/D dan pemultipleks.

Persisian keluaran termasuklah unit paparan seperti LED, pengawas video dan pencetak. Geganti dan solenoid diperlukan untuk menggerakan beban dan motor disebabkan bekalan kuasa yang digunakan berbeza.

PIA digunakan dalam kebanyakan penggunaan pengantaramukaan persisian. Peranti ini mempunyai daftar dalaman dan liang bas data I/O persisian yang boleh diaturcara bagi memenuhi kebanyakan keperluan. Untuk menghantar data antara mikropemproses dan persisian serta disambung pada PIA, maka pengaturcara terlebih dahulu mengumpulkan sutu alamat untuk PIA tersebut. Subrutin aturcara yang menetapkan struktur daftar PIA dalaman dan bas data persisian dibuat untuk setiap persisian bagi membolehkan data menyeberang antara persisian dan mikropemproses.

4.1 Pengantaramukaan Sistem Kuasa Bendalir Kepada

Mikropemproses

Seiring dengan meningkatnya pengautomatan kilang, maka keperluan kepada kawalan mikropemproses bagi sistem kuasa bendalir menjadi semakin penting. Kawalan mikropemproses sistem kuasa bendalir melibatkan pengendalian injap kawalan aliran dan kawalan berarah dengan menggunakan isyarat penduaan boleh aturcara. Injap kawalan aliran mengawal arah menghasilkan pergerakan ke depan dan ke belakang bagi omboh silinder dan juga menentukan arah putaran motor kuasa bendalir.


SISTEM KAWALAN 2

E5141/UNIT 4/3

Pengantaramukaan injap kawalan aliran: injap kawalan aliran

bendalir selalunya dikendalikan dengan memusingkan batang injap secara jejarian. Kawalan mikropemprosesan boleh dilakukan dengan membandingkan sama ada motor pelangkah atau motor kilas pada batang injap.

Skim pengantaramukaan yang digunakan untuk mengantara muka

motor kilas kepada mikropemproses tertera pada rajah 4.1. Penukar D/A disambung pada liang keluaran PIA bagi menukar data digit kepada isyarat analog setara yang kemudiannya dikuatkan dengan pemacu arus dan dikenakan pada belitan stator motor. Motor pelangkah lebih ringkas dan lebih murah. Motor kilas digunakan

e5141_sistem kawalan 2

Documents