Cara Memilih Cobot untuk Pabrik: Payload, Reach, Cycle Time, dan Repeatability
Pemilihan collaborative robot atau cobot tidak bisa hanya didasarkan pada harga, kapasitas angkat terbesar, atau jangkauan paling panjang. Cobot dengan spesifikasi tinggi belum tentu menjadi pilihan terbaik apabila tidak sesuai dengan workpiece, layout, target produksi, dan karakter proses di pabrik.
Kesalahan memilih cobot dapat menimbulkan berbagai masalah, mulai dari robot yang tidak mampu menjangkau seluruh area kerja, cycle time yang tidak mencapai target, protective stop berulang, hingga hasil produksi yang tidak konsisten.
Quick Answer: Cara memilih cobot yang tepat dimulai dengan mengidentifikasi berat workpiece dan end-effector, titik kerja yang harus dijangkau, target cycle time, serta tingkat repeatability yang dibutuhkan. Pemilihan juga perlu mempertimbangkan center of gravity, work envelope, kondisi lingkungan, sistem keselamatan, dan integrasi dengan mesin existing.
Key Takeaways
Payload harus menghitung berat workpiece, end-effector, adapter, dan perangkat tambahan.
Reach tidak cukup dinilai dari jarak lurus antara titik pengambilan dan penempatan.
Kecepatan maksimum robot tidak sama dengan cycle time aktual.
Repeatability berbeda dengan accuracy dan keduanya memengaruhi kualitas proses.
Pemilihan model sebaiknya divalidasi melalui simulasi atau proof of concept.
Cobot terbaik bukan yang spesifikasinya paling tinggi, melainkan yang paling sesuai dengan kebutuhan produksi.
Data yang Harus Dikumpulkan Sebelum Memilih Cobot
Sebelum membandingkan model dan spesifikasi cobot, perusahaan perlu mendefinisikan proses yang akan diotomasi. Data ini menjadi dasar untuk menentukan apakah suatu cobot benar-benar mampu memenuhi kebutuhan produksi.
Beberapa data yang perlu dikumpulkan meliputi:
Berat, ukuran, bentuk, dan material workpiece.
Posisi pengambilan dan penempatan produk.
Tinggi, lebar, dan kedalaman area kerja.
Target output per jam atau per shift.
Cycle time proses manual saat ini.
Toleransi posisi atau kualitas produk.
Jenis end-effector yang dibutuhkan.
Interaksi operator dengan robot.
Kondisi lingkungan produksi.
Mesin, conveyor, PLC, atau sistem lain yang akan diintegrasikan.
Variasi produk yang akan diproses.
Rencana pengembangan produksi pada masa mendatang.
Techman Robot juga menyediakan Cobot Selector Tool yang menggunakan payload dan reach sebagai dua parameter awal untuk menyaring model TM AI Cobot. Namun, pemilihan akhir tetap perlu mempertimbangkan karakter aplikasi secara menyeluruh.
Sebagai gambaran awal, berikut hubungan antara data proses dan spesifikasi cobot:
Data proses | Contoh | Pengaruh |
Berat workpiece | 5 kg | Menentukan kebutuhan payload |
Berat gripper | 1,8 kg | Termasuk dalam total payload |
Jarak area kerja | 1.200 mm | Menentukan reach dan work envelope |
Target output | 300 unit per jam | Menentukan kebutuhan cycle time |
Toleransi posisi | ±0,1 mm | Menentukan kebutuhan repeatability |
Kondisi lingkungan | Debu dan percikan cairan | Memengaruhi kebutuhan IP rating |
Setelah data tersebut terkumpul, perusahaan dapat mulai mengevaluasi empat parameter utama: payload, reach, cycle time, dan repeatability.
1. Menentukan Payload Cobot
Payload adalah kapasitas beban yang dapat dibawa oleh lengan robot. Namun, payload tidak hanya berarti berat produk yang akan dipindahkan.
Total payload perlu memperhitungkan:
Berat workpiece.
Gripper atau end-effector.
Adapter dan mounting bracket.
Kamera atau sensor yang dibawa robot. (add acmera external)
Tool tambahan seperti screwdriver, dispenser, atau welding torch.
Perangkat tambahan lain yang dipasang di ujung lengan robot.
Rumus sederhananya adalah:
Total payload = berat workpiece + berat end-effector + berat adapter dan perangkat tambahan
Sebagai contoh:
Komponen | Berat |
Workpiece | 5 kg |
Electric gripper | 1,8 kg |
Adapter dan sensor | 0,7 kg |
Total beban statis | 7,5 kg |
Dari perhitungan tersebut, perusahaan tidak boleh langsung menyimpulkan bahwa cobot berkapasitas 7,5 kg sudah pasti mencukupi. Pemilihan masih perlu mempertimbangkan center of gravity, torque, orientasi tool, kecepatan, dan akselerasi gerakan.
Dalam Hardware Installation Manual TM25S, dijelaskan bahwa total berat end-effector dan payload harus tetap berada dalam batas payload robot. Kapasitas maksimum yang diperbolehkan juga berhubungan dengan jarak center of gravity terhadap pusat flange robot.
Perhatikan Center of Gravity
Center of gravity atau CoG adalah titik keseimbangan dari keseluruhan beban yang dibawa robot. Jarak center of gravity dihitung dari pusat flange menuju pusat massa dari end-effector dan workpiece.
Dua aplikasi dapat memiliki total berat yang sama, tetapi memberikan beban berbeda pada lengan robot apabila distribusi massanya berbeda.
Sebagai contoh, gripper panjang dengan workpiece berada jauh dari flange dapat menghasilkan torque yang lebih besar dibandingkan gripper pendek dengan beban yang berada dekat flange.
Karena itu, evaluasi payload harus mempertimbangkan:
Jarak pusat beban dari flange.
Posisi workpiece saat diangkat.
Perubahan orientasi selama proses.
Kecepatan dan akselerasi gerakan.
Torque yang diterima setiap joint.
Kombinasi end-effector dengan workpiece.
Hardware Installation Manual TM25S juga menampilkan hubungan antara payload dan center of gravity offset. Semakin jauh pusat beban dari flange, semakin penting untuk memastikan bahwa kombinasi berat dan torque tetap berada dalam batas yang diperbolehkan.
Melebihi rated torque atau batas payload dapat mengurangi usia pakai robot atau menyebabkan kerusakan pada komponen.
2. Mengukur Reach dan Work Envelope
Reach adalah jangkauan maksimum lengan robot. Namun, angka reach pada datasheet belum cukup untuk memastikan cobot dapat menjalankan seluruh proses.
Perusahaan perlu membedakan tiga istilah berikut:
Reach: jangkauan maksimum lengan robot.
Work envelope: keseluruhan area dan orientasi yang dapat dicapai robot.
Tool Center Point atau TCP: titik kerja aktual pada end-effector.
Robot mungkin dapat mencapai suatu lokasi, tetapi belum tentu bisa mencapainya dengan orientasi gripper atau tool yang dibutuhkan.
Reach Bukan Sekadar Jarak Titik A ke Titik B
Untuk menentukan kebutuhan reach, ukur seluruh rangkaian gerakan, meliputi:
Posisi awal robot.
Titik approach sebelum mengambil objek.
Titik pengambilan objek.
Titik retreat setelah objek diangkat.
Jalur perpindahan.
Titik approach sebelum penempatan.
Titik penempatan.
Posisi aman atau home position.
Selain itu, perhitungkan keberadaan:
Conveyor.
Fixture dan jig.
Pintu mesin.
Dinding atau tiang.
Meja kerja.
Safety equipment.
Operator.
Kabel dan selang.
Area yang perlu dihindari robot.
Reach yang terlalu pendek membuat robot tidak dapat menyelesaikan proses. Sebaliknya, memilih reach yang terlalu panjang dapat meningkatkan kebutuhan ruang, biaya, dan kompleksitas pengaturan lintasan.
Sebagai contoh perbedaan spesifikasi, TM6S memiliki reach 1.800 mm dengan payload 6 kg, sedangkan TM14S memiliki reach 1.100 mm dengan payload 14 kg.
Perbedaan tersebut menunjukkan bahwa pemilihan tidak bisa hanya berdasarkan satu angka. Model dengan reach lebih panjang dapat cocok untuk area kerja luas, sedangkan model dengan payload lebih tinggi dapat lebih relevan untuk tool atau workpiece yang lebih berat.
Periksa Movement Range Diagram
Technical manual TM Robot menyediakan movement range diagram dari sisi samping, atas, dan perspektif tiga dimensi. Diagram ini membantu perusahaan memahami:
Area maksimum yang dapat dicapai.
Zona yang sulit atau tidak dapat dijangkau.
Posisi robot terhadap mesin.
Kebutuhan ruang di sekitar robot.
Kemungkinan tabrakan dengan fixture atau struktur lain.
Karena itu, pemilihan reach harus dilakukan dengan memetakan seluruh titik kerja pada movement range diagram, bukan hanya memastikan bahwa jarak maksimum terlihat mencukupi.
Perhatikan Orientasi dan Mounting
Posisi mounting juga memengaruhi area kerja cobot. Bergantung pada model dan hasil assessment, robot dapat ditempatkan di meja, lantai, dinding, atau posisi inverted.
Pemilihan posisi mounting perlu mempertimbangkan:
Stabilitas struktur.
Akses ke seluruh titik kerja.
Kemudahan maintenance.
Pergerakan operator.
Potensi tabrakan.
Posisi kabel dan controller.
Perubahan layout pada masa mendatang.
Hardware Installation Manual TM25S menekankan bahwa mounting surface harus memiliki kekuatan yang memadai. Struktur mounting yang tidak stabil dapat menimbulkan slip, getaran, dan penurunan performa robot.
3. Menghitung Kebutuhan Cycle Time
Cycle time adalah waktu yang dibutuhkan sistem untuk menyelesaikan satu siklus kerja secara lengkap.
Rumus sederhananya adalah:
Cycle time = approach + gripping + transfer + processing + release + return + waiting time
Sebagai contoh, satu siklus pemindahan produk dapat terdiri atas:
Tahapan | Waktu |
Robot bergerak menuju produk | 1,2 detik |
Gripper mengambil produk | 0,8 detik |
Konfirmasi sensor | 0,3 detik |
Robot memindahkan produk | 1,5 detik |
Gripper melepaskan produk | 0,7 detik |
Robot kembali ke posisi awal | 1,2 detik |
Total cycle time | 5,7 detik |
Perhitungan nyata bisa lebih kompleks karena terdapat waktu tambahan dari kamera, PLC, conveyor, mesin produksi, dan sistem keselamatan.
Kecepatan Maksimum Bukan Cycle Time Aktual
Datasheet dapat mencantumkan TCP speed atau joint speed. Namun, angka tersebut menunjukkan kemampuan gerak robot pada kondisi tertentu, bukan waktu aktual untuk menyelesaikan seluruh proses produksi.
Cycle time dapat dipengaruhi oleh:
Berat payload.
Panjang lintasan.
Jumlah waypoint.
Jenis gerakan.
Akselerasi dan deselerasi.
Waktu membuka dan menutup gripper.
Pemrosesan vision system.
Komunikasi dengan PLC.
Waktu tunggu mesin.
Posisi operator.
Pengaturan safety zone.
Kebutuhan presisi pada titik tertentu.
Pada TM AI Cobot S Series, Techman Robot menyatakan adanya peningkatan kecepatan joint keenam dari 225° per detik menjadi 450° per detik. Peningkatan ini diklaim dapat membantu mengurangi cycle time hingga 25% pada kondisi pengujian tertentu. Informasi tersebut dapat ditemukan pada halaman resmi TM6S dan TM14S.
Namun, hasil aktual tetap bergantung pada konfigurasi aplikasi. Klaim peningkatan dari produsen tidak boleh langsung digunakan sebagai proyeksi cycle time pabrik tanpa simulasi dan pengujian.
Menentukan Target Cycle Time
Perusahaan dapat menggunakan langkah berikut:
Catat cycle time proses manual saat ini.
Tentukan target output per jam.
Hitung cycle time maksimum yang diperbolehkan.
Petakan seluruh gerakan robot.
Tambahkan waktu gripper, sensor, vision, dan mesin.
Masukkan pengaturan kecepatan yang aman.
Lakukan simulasi.
Verifikasi menggunakan workpiece aktual.
Jika target produksi adalah 600 unit per jam dan satu siklus menghasilkan satu unit, cycle time maksimum secara teoritis adalah:
3.600 detik ÷ 600 unit = 6 detik per unit
Namun, perhitungan tersebut masih perlu memperhitungkan downtime, pergantian produk, proses loading, error recovery, dan efisiensi aktual sistem.
Validasi Melalui Simulasi
TMflow menyediakan mode offline yang memungkinkan pengguna merencanakan dan menyimulasikan pengoperasian robot secara virtual.
Simulasi dapat digunakan untuk:
Memeriksa jangkauan.
Merencanakan jalur gerakan.
Mengidentifikasi potensi tabrakan.
Menguji posisi robot.
Membandingkan alternatif layout.
Mengevaluasi program sebelum digunakan pada robot fisik.
Setelah simulasi, hasilnya tetap perlu diverifikasi melalui proof of concept menggunakan workpiece, end-effector, layout, dan sistem komunikasi yang mendekati kondisi produksi sebenarnya.
4. Memahami Repeatability dan Accuracy
Repeatability dan accuracy sering dianggap sebagai hal yang sama, padahal keduanya mengukur kemampuan yang berbeda.
Parameter | Pengertian |
Repeatability | Kemampuan robot kembali ke posisi yang sama secara konsisten |
Accuracy | Kedekatan posisi aktual terhadap posisi target yang diperintahkan |
Misalnya, robot diperintahkan bergerak menuju satu titik sebanyak sepuluh kali.
Jika robot selalu berhenti di lokasi yang sama tetapi lokasi tersebut bergeser dari titik target, robot tersebut memiliki repeatability yang baik, tetapi accuracy-nya belum tentu baik.
Sebaliknya, apabila rata-rata posisi mendekati target tetapi setiap hasil gerakan tersebar, accuracy mungkin terlihat cukup, tetapi repeatability-nya kurang konsisten.
Cara Membaca Repeatability pada Datasheet
Repeatability biasanya ditampilkan dalam satuan milimeter menggunakan simbol plus-minus. Semakin kecil angkanya, semakin kecil variasi posisi saat robot kembali ke titik yang sama.
Sebagai contoh:
Perbedaan ini menunjukkan bahwa repeatability dapat bervariasi berdasarkan ukuran, payload, dan karakter desain setiap model. Angka repeatability pada datasheet menunjukkan kemampuan lengan robot mengulangi posisi. Angka tersebut bukan jaminan bahwa seluruh proses produksi akan menghasilkan toleransi yang sama.
Hasil aktual masih dipengaruhi oleh:
Kekakuan end-effector.
Ketepatan TCP calibration.
Fixture dan jig.
Variasi bentuk workpiece.
Getaran pada lini produksi.
Center of gravity.
Suhu dan kondisi lingkungan.
Karakter proses produksi.
Untuk aplikasi seperti assembly, dispensing, dan inspeksi, repeatability menjadi parameter penting. Namun, kualitas akhir tetap harus dinilai pada tingkat sistem, bukan hanya dari spesifikasi lengan robot.
Cara Menggabungkan Payload, Reach, Cycle Time, dan Repeatability
Keempat parameter tersebut tidak boleh dinilai secara terpisah. Perubahan pada satu parameter dapat memengaruhi parameter lainnya.
Kebutuhan produksi | Parameter yang perlu diprioritaskan |
Memindahkan produk berat | Payload, center of gravity, end-effector |
Menjangkau beberapa mesin | Reach, work envelope, mounting |
Mengejar output tinggi | Cycle time, lintasan, gripper, komunikasi |
Merakit komponen kecil | Repeatability, fixture, TCP calibration |
Menyusun produk bertingkat | Vertical reach, payload, cycle time |
Memeriksa beberapa sisi produk | Reach, orientation, vision, repeatability |
Mengikuti jalur proses tertentu | Path consistency, reach, fixture |
Sebagai contoh, cobot dengan payload besar belum tentu sesuai untuk proses yang membutuhkan jangkauan panjang. Begitu pula robot dengan repeatability tinggi belum tentu mencapai target cycle time apabila tool, layout, dan pemrosesan vision terlalu lambat.
Pemilihan perlu dilakukan berdasarkan prioritas proses secara keseluruhan.
Faktor Lain yang Perlu Dipertimbangkan
Selain empat parameter utama, terdapat beberapa faktor lain yang dapat menentukan keberhasilan implementasi cobot.
End-Effector
Cobot membutuhkan end-effector untuk menjalankan pekerjaan. Jenisnya dapat berupa electric gripper, pneumatic gripper, vacuum gripper, screwdriver, dispenser, kamera, atau tool khusus yang disesuaikan dengan kebutuhan workspiece yang akan dikerjakan
End-effector memengaruhi payload, center of gravity, cycle time, repeatability, dan kemampuan robot berinteraksi dengan workpiece.
Sistem Keselamatan
Cobot dirancang dengan fitur keselamatan, tetapi tidak berarti seluruh aplikasinya otomatis aman.
Tool tajam, workpiece berat, welding torch, kecepatan tinggi, atau material berbahaya dapat menciptakan risiko tambahan. Setiap implementasi tetap membutuhkan risk assessment berdasarkan robot, tool, workpiece, layout, dan interaksi operator.
Hardware Installation Manual TM25S juga menegaskan bahwa risk assessment perlu mencakup end-effector dan sampel payload untuk mengidentifikasi risiko benturan, getaran, tabrakan, terjepit, tertusuk, dan bahaya lainnya.
Kondisi Lingkungan
Perhatikan apakah area produksi memiliki:
Debu.
Cairan.
Oli.
Bahan kimia.
Suhu tinggi.
Kelembapan.
Persyaratan kebersihan.
Risiko ledakan.
Kondisi tersebut menentukan kebutuhan IP rating, material, pelindung tambahan, dan desain sistem.
Vision System
Vision system dapat membantu cobot mengenali posisi, bentuk, orientasi, barcode, dimensi, dan kondisi produk.
Pada ekosistem TM Robot, TM AI Vision menyediakan fungsi yang dapat digunakan untuk part positioning, barcode reading, dimension measurement, dan visual inspection.
Teknologi ini relevan apabila posisi workpiece tidak selalu sama atau proses membutuhkan identifikasi dan pemeriksaan visual.
tambah ai yaaa coach alpien
Integrasi Sistem
Cobot mungkin perlu terhubung dengan:
PLC.
CNC.
Conveyor.
MES.
Sensor.
Kamera.
Safety equipment.
Database.
Perangkat produksi lainnya.
Kompatibilitas protokol, input-output, software, dan controller perlu diperiksa sejak tahap perencanaan.
Kemudahan Programming
Pilih sistem yang dapat diprogram dan dipelihara sesuai kemampuan tim.
TMflow menggunakan graphical interface dan function nodes untuk membuat serta mengedit pekerjaan robot. Platform tersebut juga menyediakan script node dan TMcraft untuk kebutuhan pengembangan serta integrasi yang lebih kompleks.
Kemudahan programming tetap perlu didukung dengan training, dokumentasi, dan prosedur recovery yang jelas.
Dukungan Integrator
Implementasi cobot bukan hanya pembelian lengan robot. Sistem juga membutuhkan end-effector, fixture, programming, safety validation, commissioning, dan dukungan maintenance. Integrator yang tepat perlu memahami proses produksi, bukan hanya spesifikasi produk.
Kesalahan yang Sering Terjadi Saat Memilih Cobot
Berikut kesalahan yang perlu dihindari:
Menghitung payload hanya dari berat produk.
Mengabaikan berat gripper dan adapter.
Tidak menghitung center of gravity.
Memilih reach yang terlalu pas.
Menganggap semua titik dalam work envelope mudah dicapai.
Menggunakan kecepatan maksimum sebagai cycle time.
Mengabaikan waktu sensor, vision, dan PLC.
Menganggap repeatability sama dengan accuracy.
Memilih robot sebelum menentukan end-effector.
Tidak melakukan simulasi atau proof of concept.
Mengabaikan perubahan produk pada masa mendatang.
Menganggap cobot otomatis aman, cocok, dan optimal untuk semua aplikasi.
Kesalahan tersebut dapat dihindari apabila pemilihan dimulai dari data proses dan divalidasi bersama integrator.
TM AI Cobot untuk Kebutuhan Otomasi Pabrik
Salah satu collaborative robot yang dapat dipertimbangkan untuk kebutuhan manufaktur adalah TM AI Cobot. Solusi ini menggabungkan robotic arm, AI Vision System, dan software pemrograman visual dalam satu ekosistem.
TM AI Cobot tersedia dalam beberapa pilihan payload, reach, dan repeatability. Namun, pemilihan model tetap harus didasarkan pada workpiece, end-effector, layout, target cycle time, dan toleransi proses.
Perusahaan juga dapat menggunakan Cobot Selector Tool resmi Techman Robot sebagai penyaringan awal, kemudian melakukan assessment lebih lanjut bersama integrator.
Pelajari lebih lanjut mengenai solusi TM AI Cobot dari Netmarks Indonesia.
Kesimpulan
Cara memilih cobot untuk pabrik tidak cukup dengan membandingkan kapasitas angkat dan harga. Perusahaan perlu mengevaluasi payload, reach, cycle time, repeatability, end-effector, layout, sistem keselamatan, dan kebutuhan integrasi secara bersamaan.
Payload harus menghitung seluruh beban yang dibawa robot dan hubungannya dengan center of gravity. Reach perlu divalidasi melalui movement range dan orientasi tool. Cycle time harus dihitung dari satu siklus kerja lengkap, bukan berdasarkan kecepatan maksimum. Sementara itu, repeatability perlu disesuaikan dengan toleransi dan karakter proses.
Cobot terbaik bukan yang memiliki spesifikasi tertinggi, tetapi yang mampu menjalankan proses secara aman, konsisten, dan sesuai target produksi.
FAQ tentang Cara Memilih Cobot
Berapa payload cobot yang dibutuhkan?
Payload perlu menghitung berat workpiece, end-effector, adapter, sensor, dan perangkat tambahan yang dibawa robot. Pemilihannya juga harus mempertimbangkan center of gravity, torque, orientasi tool, dan payload curve dari model cobot.
Apakah berat gripper termasuk dalam payload?
Ya. Berdasarkan Hardware Installation Manual TM25S, total berat end-effector dan payload harus tetap berada dalam batas payload robot.
Apakah reach yang lebih panjang selalu lebih baik?
Tidak selalu. Reach yang terlalu panjang dapat meningkatkan kebutuhan ruang, biaya, dan kompleksitas lintasan. Reach harus disesuaikan dengan work envelope, posisi mounting, titik kerja, dan orientasi tool.
Apakah kecepatan maksimum cobot sama dengan cycle time?
Tidak. Cycle time juga dipengaruhi oleh lintasan, payload, gripper, sensor, vision system, PLC, waktu tunggu mesin, dan pengaturan keselamatan.
Apa perbedaan repeatability dan accuracy?
Repeatability adalah kemampuan robot kembali ke posisi yang sama secara konsisten. Accuracy adalah kedekatan posisi aktual terhadap posisi target yang diperintahkan.
Apakah cobot dengan repeatability terbaik selalu menjadi pilihan terbaik?
Belum tentu. Repeatability hanya satu parameter. Pemilihan tetap perlu mempertimbangkan payload, reach, cycle time, end-effector, layout, dan kebutuhan proses secara keseluruhan.
Apakah pemilihan cobot perlu diuji terlebih dahulu?
Sebaiknya ya. Simulasi dan proof of concept membantu memvalidasi reach, cycle time, gripping, vision, integrasi, dan kualitas hasil sebelum implementasi penuh.
Konsultasikan Kebutuhan Cobot Anda
Sudah memiliki data berat workpiece, titik pick dan drop, target cycle time, serta toleransi proses?
Tim Netmarks Indonesia dapat membantu melakukan assessment awal untuk menentukan konfigurasi TM AI Cobot yang sesuai dengan kebutuhan produksi Anda.
Konsultasikan Aplikasi Cobot
Comments