PRESENTASI TUGAS AKHIR TM-091486

RANCANG BANGUN DAN KAJIAN SUSPENSI UNMANNED

GROUND VEHICLE (UGV)

Disusun oleh: Nungki Ramadhani B.

NRP. 2107100032 Dosen Pembimbing:

Hendro Nurhadi Dipl-Ing., P.hD

LATAR BELAKANG

Unmanned Ground Vehicle

Perkembangan Teknologi Rancang Bangun Dan Analisa

Permasalahan

• Bagaimana merancang dan membuat sebuah prototipe kendaraan tanpa awak.

• Menganalisa unjuk kerja suspensi UGV (kenyamanan dan respon).

• Rancang bangun UGV berbasis pada sensor Kompas, GPS, dan rangkaian mikrokontroler.

Batasan Masalah • Sistem Payload menggunakan Kompas, dan GPS

module. • Dimensi chassis UGV: panjang 480 mm, lebar 110 mm,

dan tinggi 85 mm. • Material menggunakan metal-alluminium. • Kecepatan maksimal UGV adalah 3.5 m/s. • Operasi kerja dari UGV hingga 15 menit. • Motor penggerak UGV menggunakan motor DC

Brushless. • Pemodelan Suspensi, seperempat kendaraan dengan 2

derajat kebebasan vertikal • Simulasi uji eksitasi input pada suspensi menggunakan

impulse dan sinusoidal.

Tujuan Penelitian

• Membuat prototype UGV sesuai dengan minimum sistem, di dapatkan hasil dari analisa unjuk kerja suspensi (respon dan kenyamanan).

Manfaat Penelitian

• Dapat menjadi suatu acuan awal dalam pembuatan Kendaraan Tanpa Awak dengan aplikasi Kompas, GPS module. Dari penelitian ini di harapkan penelitian kedepannya bisa membangun kendaraan tanpa awak dengan sistem yang lebih lengkap dan tentunya lebih baik.

Penelitian Sebelumnya

- Marcbot dirancang untuk pengintaian dan melihat benda yang mencurigakan dengan berbekal kamera berkualitas tinggi.

- Kemampuan operasi hingga 6 jam.

- Untuk Kendali masih menggunakan Kontrol kendali manual jarak jauh

Marcbot

B2P2

-Sistem roda UGV ini menggunakan belt -Robot UGV ini dikendalikan dari jarak jauh. Dilengkapi dengan kamera video, transmisi nirkabel 2.4Ghz -Sebuah kompas dan sensor GPS yang tertanam untuk mendapatkan informasi posutre. -Komputer PC 104 tertanam untuk mengawasi kontrol dan communication. Microcontrollers digunakan untuk mengendalikan motor DC.

Teori Penunjang

Konsep Perancangan

Proses Sintesa

Proses Analisis

Proses Pemodelan Phisikal Model

Skematik Model

Mathematikal Model

Analisa Titik Berat

• Analisa Numerik Menggunakan software Catia V5

• Secara empiris dapat dilakukan dengan memakai peralatan yang cukup sederhana yaitu timbangan dan dongkrak. Posisi titik berat terhadap poros depan (a) dan terhadap poros belakang (b), serta tinggi titik berat dari permukaan jalan (h).

Wt = Wf + Wr = W

𝑎 = 𝑎+𝑏 𝑊𝑟𝑊𝑓+𝑊𝑟

𝑏 = 𝑎+𝑏 𝑊𝑓

𝑊𝑓+ 𝑊𝑟

a + b = L ; adalah wheel base yaitu jarak antara poros depan/belakang kendaraan

ℎ𝑟 =(𝑊𝑓𝑓(𝑎+𝑏)− 𝑊.𝑏)

𝑊𝑊𝑎𝑊(𝜃𝑑)

ℎ = 𝑟 + ℎ𝑟 = 𝑟 +𝑊𝑓𝑓 𝑎+𝑏 −𝑊.𝑏)

𝑊𝑊𝑎𝑊(𝜃𝑑)

dimana : Wfθ= hasil penimbangan roda depan r = jari-jari roda

Gaya Hambat

• Gaya hambat adalah gaya yang bekerja dalam arah horizontal (parallel terhadap aliran dan berlawanan arah dengan arah gerak maju kendaraan. Gaya hambat total terdiri dari beberapa jenis gaya hambat(Scybor Rylski, 1975),

GAYA HAMBAT Hambatan Bentuk Hambatan Pusaran Hambatan Tonjolan Aliran Dalam

• Gaya hambat yang disebabkan oleh adanya gradient tekanan (pressure drag) dan adanya gesekan (friction drag). Terbentuknya gaya hambatan (from drag) pada kendaraan dapat dijelaskan seperti terlihat pada gambar.

• Karena adanya perbedaan tekanan antara bagian atas dan bagian bawah kendaraan, menyebabkan timbulnya gerakan aliran udara dari permukaan bawah menuju ke permukaan atas kendaraan yang berupa pusaran (vortex).

• Hambatan Tonjolan : Gaya hambat yang disebabkan oleh adanya tonjolan profil tertentu pada bagian permukaan bodi kendaraan seperti kaca spion, pegangan pintu, antenna, dan aksesori lainnya

• Gaya hambat oleh aliran udara yang mengalir melalui system pendingin mesin yaitu radiator.

Pada kenyataannya hanya hambatan bentuk dan hambatan pusar yang paling besar pengaruhnya terhadap gaya hambat secara keseluruhan. Secara umum perumusan gaya hambat angin adalah :

𝐹𝑑 = 12𝐶𝑑 .𝜌.𝑉𝑎2.𝐴𝑓 𝐶𝑑 = 2.𝐹𝑑

𝜌.𝑉𝑎2.𝐴𝑓

Dimana : Cd = koefisien gaya hambat Af = luas frontal kendaraan (m2) ρ = density udara (kg/m3) Va = kecepatan relative angina terhadap kendaraan (m/dt)

Hambatan Rolling dari Ban

• Hambatan yang terjadi pada ban disebabkan oleh sifat histerisis ban karena adanya defleksi dari ban

Rr = Cr.W Dimana : Rr = Gaya hambatan rolling Cr = Koefisien rolling W = Berat dari kendaraan

Besarnya daya yang dibutuhkan untuk mengatasi gaya hambat dari badan kendaraan, agar kendaraan dapat bergerak dari satu tempat ke tempat yang lain dengan kecepatan sebesar V adalah daya efektif. Daya Efektif ini merupakan fungsi dari besarnya gaya hambat total dan kecepatan kendaraan. EHP = RT . V

Perhitungan Daya Motor

Sistem Suspensi • Suspensi adalah sistem peredam kejutan pada

kendaraan, atau getaran yang terjadi pada kendaraan akibat permukaan jalan yang tidak rata.

• Suspensi dapat meningkatkan kenyamanan berkendara dan kestabilan kendaraan

komponen penyusun : - Pegas - Peredam - Lengan suspensi

Perangkat Elektronik

METODOLOGI PERCOBAAN

Diagram Alir Penelitian START

Penentuan Desain UGV

Model sesuai dengan konsep?

Perhitungan Berat danTitik Berat menggunakan Catia

V5

Ya

Tidak

Persamaan Getaran sistem akibat input eksitasi sinusoidal

Studi Literatur tentang UGV

Pemodelan UGV dengan software

Catia V5

Pemodelan Sistem

Suspensi UGV

Perhitungan Tahanan Pada UGV

Berat dan Titik berat

sesuai

Respon dari persamaan

getaran yang terjadi

Ya

Tidak

AB

Pembuatan Prototype UGV sesuai dengan

minimum sistem

Melakukan Uji Jalan UGV

Pengujian berhasil?

Finish

Ya

Kesimpulan dan Saran

Tidak

AB

Pemodelan UGV dengan menggunakan software CATIA V5 dan Perhitungan Berat serta titik berat

Pemodelan Getaran Suspensi UGV

Pemodelan matematis yang digunakan adalah seperempat kendaraan dengan 2 derajat kebebasan vertikal

Ms

Mus

Ks

Ktr

Cs

Ct

Xs

Xus

Ys

Persamanaan Gerak sprung mass: 𝑀𝑠𝑋�̈� − 𝐶𝑠�̇�𝑢𝑠 + 𝐶𝑠�̇�𝑠 − 𝐾𝑠𝑋𝑢𝑠 + 𝐾𝑠𝑋𝑠 = 0 Persamaan Gerak unsprung mass: 𝑀𝑢𝑠�̈�𝑢𝑠 − 𝐶𝑠�̇�𝑠 + 𝐶𝑠�̇�𝑢𝑠 − 𝐾𝑠𝑋𝑠 + 𝐾𝑠𝑋𝑢𝑠 − 𝐶𝑊𝑟�̇�𝑠

+ 𝐶𝑊𝑟�̇�𝑢𝑠 − 𝐾𝑊𝑟𝑌𝑠 + 𝐾𝑊𝑟𝑋𝑢𝑠 = 0

Parameter Input

Parameters Mean values Parameters Mean values

ks 279,5 N/m ktr 342,5 N/m

cs 64,09 Ns/m ctr 19,72 Ns/m

Adapun input yang digunakan dalam simulasi ini ada 2 macam yaitu: 1. Jalan benjolan (impulse) dengan tinggi 5cm 2. Jalan bergelombang (sinusoidal) dengan tinggi 5cm dan panjang gelombang

2m pada kecepatan kendaraan 2 m/s.

Setelah didapatkan persamaan, maka dilakukan analisa respon dengan Simulink Matlab

Sumber : www.petitrc.com

Diagram Alir Analisa Suspensi

Persamaan Getaran sistem suspensi akibat input Eksitasi impulse dan

sinusoidal

Respon Sprung mass dan

unsprung mass

Analisa Hasil

Kesimpulan

End

AStart

Nilai Konstanta Pegas dan redaman sprung mas dan unsprung mass; FBD sistem

Pemodelan Matematis Sistem

Suspensi

A

Minimum Sistem

Perhitungan Hambatan dalam menentukan daya motor • Dengan menggunakan software catia akan didapat nilai-nilai volume

kendaraan, massa,. Dari data-data yang telah didapat, selanjutnya dilakukan perhitungan hambatan total yang dialami kendaraan. Dari hambatan total dapat dicari kebutuhan daya motor. Kebutuhan daya motor pada UGV dimulai dengan menghitung daya efektif untuk melawan hambatan UGV saat melakukan gerak

• EHP = RT x v

Start

Pemodelan UGV dengan menggunakan Software

Catia V5

Menentukan nilai: Panjang, lebar, tinggi, Volume, dan titik berat

displacement

Mencari Hambatan TotalFd = Cr. W+0,5 Cd.ρ.Va.Va.Af

Tahanan Total UGV

A

Menghitung Daya Motor

A

Pemilihan Jenis Motor

Motor DC yang dipilih

Finish

Diagram Alir Penentuan Daya Motor

PEMODELAN DAN PERANCANGAN

Pemodelan Catia V5

Informasi yang ditampilkan dengan software Catia V5 Meliputi Karakteristik Massa, Volume dan Posisi titik berat(Inertia Center)

POSISI TITIK BERAT

Letak Titik Referensi

Dari gambar disamping ditunjukkan posisi titik berat dari Pemodelan dengan menggunakan Software Catia V5

PERHITUNGAN BERAT DAN TITIK BERAT UGV DENGAN UJI EKSPERIMEN

Setelah semua komponen UGV terpasang sesuai dengan tempat yang telah direncanakan, maka perlu di lakukan Uji eksperimen untuk menentukan posisi titik berat.

Pengukuran berat dan titik berat dapat diketahui dengan cara menimbang bagian depan dan bagian belakang kendaraan pada posisi betul-betul horizontal. Jika pada saat menimbang poros depan didapat hasil penimbangan Wf dan penimbangan poros belakang didapat hasil Wr, maka berat total kendaraan didapat:

𝑊𝑇 = 𝑊𝑓 + 𝑊𝑟 = 𝑊

Dengan memakai hasil penimbangan tersebut dan menerapkan konsep statika maka

didapat:

𝑎 = (𝑎+𝑏)𝑊𝑟𝑊𝑓+𝑊𝑟

𝑏 = (𝑎+𝑏)𝑊𝑓

𝑊𝑓+𝑊𝑟

ℎ = 𝑟 + ℎ𝑟 = 𝑟 +𝑊𝑓𝑓 𝑎+𝑏 −𝑊.𝑏

𝑊𝑊𝑎𝑊(𝜃𝑑)

dimana : a = Posisi titik berat terhadap poros depan

b = Posisi titik berat terhadap poros belakang

(a+b) = wheel base yaitu jarak antara poros depan dan belakang kendaraan

hr = Tinggi titik berat dari sumbu horizontal poros

h = Tinggi titik berat dari tanah

Wfθ = hasil penimbangan roda depan

r = Jari –jari roda

Data yang didapatkan dari Unmanned Ground Vehicle (UGV) adalah sebagai berikut:

Nama Nilai

Berat poros depan (Wf) 3,425 Kg

Berat poros belakang (Wr) 3,156 Kg

Wheel base (a+b) 0,3255 m

Berat poros depan dengan kemiringan (Wfθ) 4,1 Kg

Sudut kemiringan (θd) 38,65o

Jari – Jari roda (r) 0,044 m

Posisi Titik berat dari poros depan

𝑎 =0,325 𝑚 . (3,156 𝑘𝑘)

(3,425 𝑘𝑘 + 3,156 𝑘𝑘)

𝑎 = 0,1558 𝑚 = 𝟏𝟏𝟏,𝟖 𝒎𝒎 Posisi Titik berat dari poros belakang

𝑏 =0,325 𝑚 . (3,425 𝑘𝑘)

(3,425 𝑘𝑘 + 3,156 𝑘𝑘)

𝑏 = 0,1691 𝑚 = 𝟏𝟏𝟏,𝟏 𝒎𝒎 Tinggi Titik berat dari permukaan jalan

ℎ = 𝑟 + ℎ𝑟 = (0,044 𝑚) +4,026 𝑘𝑘 . 0,325𝑚 − 6,581 𝑘𝑘 . (0,169𝑚)

6,581𝑘𝑘 . (tan 38,65𝑜)

ℎ = 𝑟 + ℎ𝑟 = 0,044 𝑚 + 0,037𝑚 ℎ = 0,044 𝑚 + 0,037 𝑚 = 0,081 𝑚 = 𝟖𝟏 𝒎𝒎

ANALISA BERAT & TITIK BERAT

Dari pemodelan menggunakan software Catia V5 berat total dari UGV adalah 6,496 Kg

sedangkan berat UGV setelah semua komponen dirakit sesuai dengan perancangan di

dapatkan 6,581 Kg. Dengan menggunakan marginal error 5% sebagai acuan toleransi

penyimpangan maka dari data diatas terjadi penyimpangan sebesar 1,3% atau sebesar

0,085 kg dimana penyimpangan antara berat perancangan dan berat aslinya masih

dalam level aman. Hal ini dikarenakan terdapat beberapa komponen yang beratnya

pada saat pemodelan tidak sesuai dengan aslinya.

Informasi Data Catia V5

Dari kedua data dari pemodelan dengan software Catia V5 maupun data eksperimen terdapat

selisih nilai b atau jarak titik berat terhadap poros belakang dengan penyimpangan sebesar

1,4% atau sebesar 2,403 mm. untuk nilai dari h atau tinggi titik berat dari permukaan jalan

mempunyai selisih yang besar dikarenakan adanya suspensi yang membuat chassis dapat naik

maupun turun. Namun Pada dasarnya Letak Titik berat antara Pemodelan dan Perakitan UGV

dapat dinyatakan sesuai, dengan penyimpangan masih dibawah 5%

PERHITUNGAN HAMBATAN UNMANNED GROUND VEHICLE (UGV)

Nama Nilai

Va1 Kecepatan awal 2,08 m/s

Va2 Kecepatan akhir 0 m/s

Vb1 Kecepatan Awal 1,4 m/s

Vb2 Kecepatan akhir 0 m/s

ρudara (densitas Udara) 1,225 kg/m3

Kendaraan yang mula-mula dengan kecepatan tinggi dan kecepatan rendah Va1 dan Vb1 pada jalan yang datar tanpa ada angin dan tidak ada penghubung poros penggerak dengan motor. Pada kondisi tersebut kendaraan hanya menerima gaya hamabatan angin dan gaya rolling resisten tanpa adanya gaya dorong pada roda penggerak. Akibat kedua gaya tersebut maka terjadi perlambatan pada kendaraan. Setelah selama t detik maka dicatat lagi kecepatan kendaraan Va2 dan Vb2. Dengan perlambatan kendaraan a dapat dihitung sebagai berikut:

𝑎1 = 𝑉𝑎1−𝑉𝑎2𝑊

𝑎2 = 𝑉𝑏1−𝑉𝑏2𝑊

Maka persamaan gerak pada kedua percobaan tersebut adalah:

𝜌2

.𝐴.𝑉12 𝐶𝐷 + 𝑚.𝑘 𝑓𝑟 = 𝑚.𝑎1 𝜌2

.𝐴.𝑉22 𝐶𝐷 + 𝑚.𝑘 𝑓𝑟 = 𝑚.𝑎2

Luas Frontal Kendaraan Luas A1= 20 x 10 = 200 cm2 = 0,02 m2 Luas A2= 40 x 10 = 400 cm2 = 0,04 m2 Luas Total = 0,06 m2

𝑎1 =2 − 04,73

= 0,42 𝑚𝑠2

𝑎2 =1,4 − 0

3,35 = 0,41𝑚𝑠2

𝐶𝐷 =2.𝑚. (𝑎1 − 𝑎2)𝜌.𝐴. (𝑉21 − 𝑉22)

𝑓𝑟 =𝑎2𝑉21 − 𝑎1𝑉22𝑘. (𝑉21 − 𝑉22)

10 cm

10 cm

40 cm

20 cm A1

A2

maka,𝐶𝐷 = 2.6,581.(0,42−0,41)1,225.0,06.(1,042 −0,72 )

𝐶𝐷 =0,1310,043

= 3,04

𝑓𝑟 =0,41. 1,042 − 0.42. 0,72

9,8. (1,042 − 0,72 )

𝑓𝑟 =0,245,8

= 0,041

Maka hambatan total kendaraan dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:

𝐹𝐷 = 𝑓𝑟𝑚𝑘 +12𝜌𝑐𝐷𝐴𝑉

2

𝐹𝐷 = 0,041.6,581.9,8 +12 . 1,225.3,04.0,06. 22

𝐹𝐷 = 3,09 𝑁

Perhitungan Effective Horse Power (EHP)

Dalam menghitung EHP dibutuhkan hambatan total .Nilai dari hambatan

total dari UGV adalah 3,09 N (0.00309 KN).

EHP = RT x v

= 0,00309x 2

= 0,00618 KN m/s2 (1 HP = 0.7456 KW)

= 0,00618/0,7355

= 0,0084 HP

INSTRUMENTASI

Sensor Minimum System Aktuator

Input Output

Blok Diagram UGV

Mikrokontroller ATMEGA 16-PU

Sensor Kompas dan GPS

Aktuator

Motor servo

Motor DC

MIKROKONTROLLER

ATMEGA16-PU

Tran

smit

ter &

Rec

eive

r X

bee

Pro

Data In TX

Data Out RX

KOMPUTER

TRA

NSM

ITTE

R &

Rec

eive

r X

bee

Pro

Data In TX

Data Out RX

Perancangan Minimum System Xbee Pro terhubung dengan komputer

Perancangan Minimum System Xbee Pro terhubung dengan Mikrokontroller

Xbee Pro

ANALISA SUSPENSI

Ms

Mus

Ks

Ktr

Cs

Ct

Xs

Xus

Ys FKt FCt

Mus

FKs FCs

Xus

Ms

FKs FCs

Xs

Ys

Persamaan Gerak unsprung mass: 𝑀𝑢𝑠�̈�𝑢𝑠 − 𝐶𝑠 �̇�𝑠 − �̇�𝑢𝑠 − 𝐾𝑠 𝑋𝑠 − 𝑋𝑢𝑠 − 𝐶𝑊𝑟 �̇�𝑠 − �̇�𝑢𝑠 − 𝐾𝑊𝑟(𝑌𝑠 − 𝑋𝑢𝑠) = 0 𝑀𝑢𝑠�̈�𝑢𝑠 − 𝐶𝑠�̇�𝑠 + 𝐶𝑠�̇�𝑢𝑠 − 𝐾𝑠𝑋𝑠 + 𝐾𝑠𝑋𝑢𝑠 − 𝐶𝑊𝑟�̇�𝑠 + 𝐶𝑊𝑟�̇�𝑢𝑠 − 𝐾𝑊𝑟𝑌𝑠 + 𝐾𝑊𝑟𝑋𝑢𝑠 = 0

Persamanaan Gerak sprung mass:

𝑀𝑠𝑋�̈� − 𝐶𝑠 𝑋𝑢𝑠̇ − 𝑋�̇� − 𝐾𝑠 𝑋𝑢𝑠 − 𝑋𝑠 = 0 𝑀𝑠𝑋�̈� − 𝐶𝑠�̇�𝑢𝑠 + 𝐶𝑠�̇�𝑠 − 𝐾𝑠𝑋𝑢𝑠 + 𝐾𝑠𝑋𝑠 = 0

PEMODELAN MATEMATIS

Persamaan Gerak unsprung mass: 𝑀𝑢𝑠�̈�𝑢𝑠 − 𝐶𝑠 �̇�𝑠 − �̇�𝑢𝑠 − 𝐾𝑠 𝑋𝑠 − 𝑋𝑢𝑠 − 𝐶𝑊𝑟 �̇�𝑠 − �̇�𝑢𝑠 − 𝐾𝑊𝑟(𝑌𝑠 − 𝑋𝑢𝑠) = 0

𝑀𝑢𝑠�̈�𝑢𝑠 − 𝐶𝑠�̇�𝑠 + 𝐶𝑠�̇�𝑢𝑠 − 𝐾𝑠𝑋𝑠 + 𝐾𝑠𝑋𝑢𝑠 − 𝐶𝑊𝑟�̇�𝑠 + 𝐶𝑊𝑟�̇�𝑢𝑠 − 𝐾𝑊𝑟𝑌𝑠 + 𝐾𝑊𝑟𝑋𝑢𝑠 = 0 𝑀𝑢𝑠�̈�𝑢𝑠 + 𝐶𝑠�̇�𝑢𝑠 + 𝐾𝑠𝑋𝑢𝑠 + 𝐶𝑊𝑟�̇�𝑢𝑠 + 𝐾𝑊𝑟𝑋𝑢𝑠 = 𝐶𝑠�̇�𝑠 + 𝐾𝑠𝑋𝑠 + 𝐶𝑊𝑟�̇�𝑠 + 𝐾𝑊𝑟𝑌𝑠 𝑀𝑢𝑠�̈�𝑢𝑠 + (𝐶𝑠+𝐶𝑊𝑟)�̇�𝑢𝑠 + (𝐾𝑠 + 𝐾𝑊𝑟)𝑋𝑢𝑠 = 𝐶𝑠�̇�𝑠 + 𝐾𝑠𝑋𝑠 + 𝐶𝑊𝑟�̇�𝑠 + 𝐾𝑊𝑟𝑌𝑠

Dari persamaan dirubah menjadi Transformasi Laplace, sebagai berikut: [𝑀𝑢𝑠𝑆2 + (𝐶𝑠+𝐶𝑊𝑟)𝑆 + (𝐾𝑠 + 𝐾𝑊𝑟)]𝑋𝑢𝑠 = (𝐶𝑠𝑆 + 𝐾𝑠)𝑋𝑠 + (𝐶𝑊𝑟𝑆 + 𝐾𝑊𝑟)𝑌𝑠

maka,

𝑋𝑢𝑠 =(𝐶𝑊𝑟𝑆 + 𝐾𝑊𝑟)

𝑀𝑢𝑠𝑆2 + (𝐶𝑠+𝐶𝑊𝑟)𝑆 + (𝐾𝑠 + 𝐾𝑊𝑟) 𝑌𝑠 +(𝐶𝑠𝑆 + 𝐾𝑠)

𝑀𝑢𝑠𝑆2 + (𝐶𝑠+𝐶𝑊𝑟)𝑆 + (𝐾𝑠 + 𝐾𝑊𝑟) 𝑋𝑠

𝑋𝑢𝑠 = 𝐺𝑘1 𝑠 𝑌𝑠 𝑠 + 𝐺𝑘2(𝑠)𝑋𝑠(𝑠) dimana,

𝐺𝑘1 =(𝐶𝑊𝑟𝑆 + 𝐾𝑊𝑟)

𝑀𝑢𝑠𝑆2 + (𝐶𝑠+𝐶𝑊𝑟)𝑆 + (𝐾𝑠 + 𝐾𝑊𝑟)

𝐺𝑘2 =(𝐶𝑠𝑆 + 𝐾𝑠)

𝑀𝑢𝑠𝑆2 + (𝐶𝑠+𝐶𝑊𝑟)𝑆 + (𝐾𝑠 + 𝐾𝑊𝑟)

PEMODELAN MATEMATIS

Persamanaan Gerak sprung mass: 𝑀𝑠𝑋�̈� − 𝐶𝑠 𝑋𝑢𝑠̇ − 𝑋�̇� − 𝐾𝑠 𝑋𝑢𝑠 − 𝑋𝑠 = 0 𝑀𝑠𝑋�̈� − 𝐶𝑠�̇�𝑢𝑠 + 𝐶𝑠�̇�𝑠 − 𝐾𝑠𝑋𝑢𝑠 + 𝐾𝑠𝑋𝑠 = 0 𝑀𝑠𝑋�̈� + 𝐶𝑠�̇�𝑠 + 𝐾𝑠𝑋𝑠 = 𝐶𝑠�̇�𝑢𝑠 + 𝐾𝑠𝑋𝑢𝑠

Dari persamaan dirubah menjadi Transformasi Laplace, sebagai berikut: [𝑀𝑠𝑆2 + 𝐶𝑠𝑆 + 𝐾𝑠 ]𝑋𝑠 = (𝐶𝑠𝑆 + 𝐾𝑠)𝑋𝑢𝑠

maka,

𝑋𝑠 =(𝐶𝑠𝑆 + 𝐾𝑠)

[𝑀𝑠𝑆2 + 𝐶𝑠𝑆 + 𝐾𝑠𝑋𝑢𝑠

𝑋𝑠 = 𝐺𝑘3(𝑠)𝑋𝑢𝑠(𝑠) dimana,

𝐺𝑘3 =(𝐶𝑠𝑆 + 𝐾𝑠)

[𝑀𝑠𝑆2 + 𝐶𝑠𝑆 + 𝐾𝑠

BLOK DIAGRAM Gk1 Gk3

Gk2

+-

Ys Xs

Blok diagram diatas bisa disederhanakan dengan menyederhanakan persamaannya yang tampak sebagai berikut :

𝑋𝑢𝑠 = 𝐺𝑘1 𝑠 𝑌𝑠 𝑠 + 𝐺𝑘2(𝑠)𝐺𝑘3(𝑠)𝑋𝑢𝑠 1 − 𝐺𝑘2 𝑠 𝐺𝑘3 𝑠 𝑋𝑢𝑠 = 𝐺𝑘1 𝑠 𝑌𝑠 𝑠

maka,

𝑋𝑢𝑠 =𝐺𝑘1 𝑠

1 − 𝐺𝑘2 𝑠 𝐺𝑘3 𝑠𝑌𝑠 𝑠

𝑋𝑠 = 𝐺𝑘3(𝑠)𝑋𝑢𝑠(𝑠)

𝑋𝑠 = 𝐺𝑘3 𝑠 [𝐺𝑘1 𝑠 𝑌𝑠 𝑠 + 𝐺𝑘2(𝑠)𝑋𝑠(𝑠)] 𝑋𝑠 = 𝐺𝑘3 𝑠 𝐺𝑘1 𝑠 𝑌𝑠 𝑠 + 𝐺𝑘3 𝑠 𝐺𝑘2 𝑠 𝑋𝑠 𝑠 1 − 𝐺𝑘3 𝑠 𝐺𝑘2 𝑠 𝑋𝑠 𝑠 = 𝐺𝑘3 𝑠 𝐺𝑘1 𝑠 𝑌𝑠 𝑠

𝑋𝑠 =𝐺𝑘3 𝑠 𝐺𝑘1 𝑠

1 − 𝐺𝑘3 𝑠 𝐺𝑘2 𝑠𝑌𝑠 𝑠

𝑋𝑠 =

𝐺𝑘3 𝑠 𝐺𝑘1 𝑠1 − 𝐺𝑘3 𝑠 𝐺𝑘2 𝑠

𝑌𝑠 𝑠 Xs Ys

BLOK DIAGRAM FREKUENSI DOMAIN

RESPON EKSITASI IMPULSE DAN SINUSOIDAL

Respon perpindahan dengan eksitasi impulse

RESPON EKSITASI IMPULSE DAN SINUSOIDAL

Respon Kecepatan dengan eksitasi impulse

RESPON EKSITASI IMPULSE DAN SINUSOIDAL

Respon percepatan dengan eksitasi impulse

RESPON EKSITASI IMPULSE DAN SINUSOIDAL

Respon perpindahan dengan eksitasi sinusoidal

RESPON EKSITASI IMPULSE DAN SINUSOIDAL

Respon kecepatan dengan eksitasi Sinusoidal

RESPON EKSITASI IMPULSE DAN SINUSOIDAL

Respon percepatan dengan eksitasi sinusoidal

KESIMPULAN

Pemodelan dan Perancangan UGV dengan menggunakan software Catia

V5 menunjukkan massa dari UGV adalah 6,496 Kg sedangkan UGV yang

telah dirakit sesuai dengan perancangan mempunyai massa total 6,581

kg, hal ini dikarenakan terdapat perbedaan massa komponen yang saat

pemodelan tidak sama dengan aslinya.

Posisi Titik berat UGV dengan bantuan software catia V5 ditunjukkan

dengan koordinat x=812,497mm; y=81,372mm; z=76,13 mm, sedangkan

setelah diperakitan posisi titik berat terlatak pada a=155,8mm;

b=169,1mm;h=81mm

KESIMPULAN

Nilai hambatan total UGV adalah 3,09 N dan nilai EHP motor yang dipakai

adalah 0,0084 HP

Hasil Respon suspensi akibat eksitasi impulse dengan nilai 0,05 m stabil

setelah menempuh waktu 1,3 detik. Dari grafik percepatan terlihat nilai

amplitudo unsprung jauh lebih besar dari sprung mass.

Hasil Respon suspensi akibat eksitasi sinusoidal grafik percepatan

menunjukkan Amplitudo sprung mass lebih kecil dari frekuensi unsprung.

TERIMA KASIH Mohon saran dan kritik

demi kesempurnaan Tugas Akhir ini