View
12
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
PERANCANGAN LENGAN ROBOT MANIPULATOR YANG
DIKENDALIKAN DENGAN METODE LEARNING MODE
BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO
A final project report
presented to
the Faculty of Engineering
By
Sodri
002201505038
in partial fulfillment
of the requirements of the degree
Bachelor of Science in Electrical Engineering
President University
May 2019
PERANCANGAN LENGAN ROBOT MANIPULATOR YANG
DIKENDALIKAN DENGAN METODE LEARNING MODE
BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO
Laporan tugas akhir
dipersembahkan kepada
Fakultas Teknik
Oleh
Sodri
002201505038
sebagai pemenuhan persyaratan
untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik Elektro
President University
Mei 2019
President University i
DECLARATION OF ORIGINALITY
I declare that this final project report, entitled “PERANCANGAN LENGAN ROBOT
MANIPULATOR YANG DIKENDALIKAN DENGAN METODE LEARNING
MODE BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO” is my own original piece of
work and, to the best my knowledge and belief, has not been submitted, either in whole or
in part, to another university to obtain a degree. All sources that are quoted or referred to are
truly declared.
President University ii
HALAMAN PENGESAHAN
PERANCANGAN LENGAN ROBOT MANIPULATOR YANG
DIKENDALIKAN DENGAN METODE LEARNING MODE
BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO
Dibuat Oleh:
Sodri
002201505038
President University ii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Alhamdulilah puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT. yang telah melimpahkan
berkah, rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang
berjudul:
PERANCANGAN LENGAN ROBOT MANIPULATOR YANG DIKENDALIKAN
DENGAN METODE LEARNING MODE BERBASIS MIKROKONTROLER
ARDUINO
Dengan selesainya tugas akhir ini, penulis ingin menyampaikan rasa terimakasih atas segala
dukungan, bantuan dan arahan dari berbagai pihak, antara lain:
1. Kedua Orang tua yang selalu menjadi motivasi terbesar penulis dan tidak lupa pula
keluarga yang senantiasa memberikan dukungan dalam penyelesaian tugas akhir ini.
2. Bapak Dr.-Ing. Erwin Parasian Sitompul, M.Sc. selaku Dosen Pembimbing serta
Dekan Fakultas Teknik President University yang telah meluangkan waktu, tenaga
serta memberikan masukan-masukan yang bermanfaat bagi tugas akhir ini.
3. Bapak Antonius Suhartomo, M.Sc.Eng., Ph.D. selaku Kepala Program Studi Teknik
Elektro President University saat ini.
4. Seluruh Dosen serta Staff Teknik Elektro President University.
5. Rekan satu kelas saya Indah Prawitasari, Putiaman, Irfan Purwanto dan Jimmy Setya
Niugraha yang telah memberikan bantuannya dalam mengerjakan tugas akhir ini.
6. Teman – teman kelas Teknik Elektro yang lainnya, yang selalu memberikan
dukungan moral selama perkuliahan di President University.
Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih terdapat kekurangan, baik dari segi
penyusunan maupun tata bahasa. Oleh karena itu, penulis memohon kritik dan saran yang
bersifat membangun. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi saya sebagai
penulis dan semua pihak.
President University iii
Atas segala perhatian penulis mengucapkan terima kasih.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Cikarang, Mei 2019
Sodri
President University iv
APPROVAL FOR SCIENTIFIC PUBLICATION
I hereby, for the purpose of development of science and technology, certify and approve to
give President University a non-exclusive royalty-free right upon my final project report
with the title:
PERANCANGAN LENGAN ROBOT MANIPULATOR YANG DIKENDALIKAN
DENGAN METODE LEARNING MODE BERBASIS MIKROKONTROLER
ARDUINO
along with the related software or hardware prototype (if needed). With this non-exclusive
royalty-free right, President University is entitled to conserve, to convert, to manage in a
database, to maintain, and to publish my final project report. These are to be done with the
obligation from President University to mention my name as the copyright owner of my final
project report.
Cikarang, May 2019
Sodri
002201405012
President University v
ABSTRAK
Sistem kendali robotika memiliki banyak cara untuk mengendalikannya, seperti
mengendalikan lengan robot menggunakan titik koordinat cartesian, forward reverse
kinematic, gesture control dan mengendalikan lengan robot dengan kamera dan sensor –
sensor, serta masih banyak lagi metode – metode pengendalian lengan robot yang semakin
berkembang. Namun dari sekian banyaknya metode pemrograman lengan robot, semuanya
memiliki salah satu permasalahan yang sama, yaitu ketika akan dilakukan perubahan
gerakan, lengan robot harus di program ulang menggunakan Bahasa atau metode
programnya masing – masing. Hal ini tentunya mengalami kesulitan bagi para pengguna
yang umunya tidak mengerti cara memprogram ulang lengan robot. Berdasarkan pemaparan
diatas, melalui penelitian ini, penulis mengembangkan suatu metode pengendalian lengan
robot dengan metode learning mode, yaitu memprogram gerakan robot dengan cara
menggerakan bagian – bagian aktuator robot secara langsung, kemudian gerakan tersebut
disimpan dan akan dijalankan secara berulang – berulang sesuai dengan gerakan yang
sebelumnya telah dijalankan, sehingga ketika akan melakukan perubahan gerakan, maka
hanya cukup melakukan perekaman gerakan ulang sesuai dengan perintah gerakan baru,
tidak memerlukan program ulang dengan bahasa pemrograman yang cukup merepotkan.
Lengan robot jenis Uarm akan digunakan pada penelitian kali ini, untuk menggerakan lengan
robot tersebut, digunakan empat buah motor servo yang memiliki feedback sistem sebagai
acuan titik gerakan, keseluruhan sistem tersebut dikendalikan oleh sebuah Mikrokontroler
Arduino. Hasil dari penelitian lengan robot, selanjutnya telah dilakukan pengujian berupa
kalibrasi ketepatan gerakan dan kemampuan dalam memindahkan sebuah benda kerja,
kemudian diperoleh hasil berupa pergeseran sebesar 2 cm hingga 6 cm dari titik target yang
di inginkan.
Kata Kunci: Cartesian, forward reverse kinematic, gesture control , learning mode, motor
servo, feedback.
President University vi
DAFTAR ISI
DECLARATION OF ORIGINALITY ................................................................................... i
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................................... ii
KATA PENGANTAR ........................................................................................................... ii
APPROVAL FOR SCIENTIFIC PUBLICATION .............................................................. iv
ABSTRAK ............................................................................................................................ v
DAFTAR ISI ........................................................................................................................ vi
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................................ ix
DAFTAR TABEL .............................................................................................................. xiii
BAB 1 PENDAHULUAN ..................................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ........................................................................................................ 1
1.2 Landasan Masalah ................................................................................................... 2
1.3 Tujuan ...................................................................................................................... 2
1.4 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah ..................................................................... 3
1.5 Sistematika Penulisan .............................................................................................. 4
BAB II LANDASAN TEORI................................................................................................ 5
2.1 Pengertian Robot ..................................................................................................... 5
2.2 Sejarah dan Perkembangan Robot ........................................................................... 5
2.3 Jenis – jenis Robot ................................................................................................... 7
2.3.1 Robot Manipulator .............................................................................................. 7
2.3.2 Robot Beroda (wheeled car) ............................................................................... 7
2.3.3 Robot Berkaki ..................................................................................................... 8
2.3.4 Autonomous Robot ............................................................................................. 9
2.3.5 Teleoperetad Robot ............................................................................................. 9
2.3.6 Semi Autonomous ............................................................................................ 10
2.3.7 Robot Industri (Industrial Robot) ..................................................................... 10
2.3.8 Struktur Umum Robot ...................................................................................... 11
President University vii
2.4 Konfigurasi Robot ................................................................................................. 13
2.4.1 Konfigurasi Kartesian ....................................................................................... 13
2.4.2 Konfigurasi Silinder.......................................................................................... 14
2.4.3 Konfigurasi Polar .............................................................................................. 15
2.5 Pemrograman Robot Industri ................................................................................ 16
2.6 Simulasi Gerakan Lengan Robot dengan Easy ROB ............................................ 23
2.7 Sistem Kinematika Lengan Robot ......................................................................... 28
2.8 Pemrograman Lengan Robot Dengan Metode Learning Mode ............................ 31
2.9 Motor Servo (Servo motor) ................................................................................... 32
2.9.1 Cara Pengendalian Servomotor ........................................................................ 33
2.9.2 Servomotor Standar 180° .................................................................................. 34
2.9.3 Servomotor Continuous .................................................................................... 35
2.9.4 Servomotor Feedback ....................................................................................... 35
2.10 Mikrokontroler ...................................................................................................... 36
2.11 Modul Arduino Uno Atmega 328 ......................................................................... 38
2.12 Arduino IDE .......................................................................................................... 40
BAB III IMPLEMENTASI ................................................................................................. 42
3.1 Penjelasan Implementasi ....................................................................................... 42
3.1.1 Desain Prototipe................................................................................................ 42
3.2 Implementasi Perangkat Keras .............................................................................. 44
3.2.1 Koneksi antara Arduino Uno dengan Motor Servo .......................................... 44
3.3 Sistem Kerja Rangkaian ........................................................................................ 46
3.4 Modifikasi Servo Motor Analog Standar Menjadi Servo motor feedback ............ 49
3.4.1 Kalibrasi Pembacaan Feedback Servo .............................................................. 51
3.5 Implementasi Perangkat Lunak ............................................................................. 54
3.6 Desain Area Kerja ................................................................................................. 64
3.7 Desain Benda Kerja ............................................................................................... 65
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA............................................................................. 66
4.1 Pengujian Gerakan Motor Servo Pada Sendi Lengan Robot ................................. 66
4.1.1 Pengujian Motor Servo Pada Bagian Rotate (Base) ......................................... 67
4.1.2 Pengujian Motor Servo Pada Bagian Up Down ................................................ 69
4.1.3 Pengujian Motor Servo Pada Bagian Forward Reverse ................................... 71
4.1.4 Pengujian Motor Servo Pada Bagian Gripper .................................................. 73
President University viii
4.2 Pengujian Lengan Robot Memindahkan Benda pada jarak 30 cm ....................... 75
4.3 Menggerakan Lengan Robot Untuk Memindahkan Satu Benda ........................... 77
4.3.1 Perekaman Gerakan Pengujian Pertama ........................................................... 78
4.3.2 Menjalankan Proses Pengujian Pertama ........................................................... 82
4.4 Menggerakan Lengan Robot Untuk Memindahkan Dua Buah Benda .................. 86
4.4.1 Perekaman Gerakan Pengujian Ke Dua ............................................................ 87
4.4.2 Menjalankan Proses Pengujian ke dua ............................................................. 90
4.5 Kelebihan............................................................................................................... 94
4.6 Kekurangan ........................................................................................................... 94
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................................. 95
5.1 Kesimpulan ............................................................................................................ 95
5.2 Saran ...................................................................................................................... 96
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................................... 98
President University ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Manipulator robot [2] ........................................................................................ 7
Gambar 2.2 Robot beroda dua (a) dan robot beroda caterpillar (b) [2] ................................. 8
Gambar 2.3 Robot ASIMO [2] ............................................................................................. 8
Gambar 2.4 Autonomous robot [2] ........................................................................................ 9
Gambar 2.5 Mobile robot dan remote control [2] ................................................................. 9
Gambar 2.6 Semi autonomous legged robot [2] .................................................................. 10
Gambar 2.7 Robot industri [2] ............................................................................................. 10
Gambar 2.8 Badan humanoid robot [2] ............................................................................... 11
Gambar 2.9 Lengan robot [2] .............................................................................................. 11
Gambar 2.10 Pergelangan robot [2] .................................................................................... 12
Gambar 2.11 End effector arm robot (a) dan end effector humanoid robot (b) [2] ............ 12
Gambar 2.12 Konfigurasi kartesian [2] ............................................................................... 13
Gambar 2.13 Konfigurasi silinder [2].................................................................................. 14
Gambar 2.14 Konfigurasi Polar [2] ..................................................................................... 15
Gambar 2.15 Robot Reis RV6 [3] ....................................................................................... 16
Gambar 2.16 Kontrol panel robot Reis RV6 [3] ................................................................. 16
Gambar 2.17 Program PTP-path [3] .................................................................................... 19
Gambar 2.18 Lintas Garis Lurus ( LIN ) [3] ....................................................................... 20
Gambar 2.19 Lintasan Lurus dan Melingkar [3] ................................................................. 21
Gambar 2.20 Robot Reis RV6 menggambar garis lurus dan melingkar [3]........................ 22
Gambar 2.21 Program persegi pada Notepad [3] ................................................................ 24
Gambar 2.22 Memilih Cell [3] ............................................................................................ 26
Gambar 2.23 Memilih Program [3] ..................................................................................... 26
Gambar 2. 24 Simulasi Gerakan Robot [3] ......................................................................... 27
Gambar 2.25 Diagram kinematik [5] ................................................................................... 28
Gambar 2.26 Vektor Proyeksi Robot 2 DoF ....................................................................... 29
Gambar 2.27 Menggerakan Lengan Robot dengan metode Learning Mode [5] ................. 31
Gambar 2.28 Sistem mekanik servomotor [6] ..................................................................... 32
Gambar 2.29 Pergerakan kontorol servo Motor [6] ............................................................ 33
Gambar 2. 30 diagram blok Servomotor standar [6] ........................................................... 34
President University x
Gambar 2.31 Servomotor standar [6] .................................................................................. 34
Gambar 2.32 servomotor continuous [6] ............................................................................. 35
Gambar 2.33 diagram blok Servomotor Feedback [6] ........................................................ 35
Gambar 2.34 Blok Diagram Mikrokontroler [7] ................................................................. 36
Gambar 2.35 Tipe Memori Semikonduktor [7] ................................................................... 37
Gambar 2.36 Konfigurasi Pin Modul Arduino Atmega 328 [8].......................................... 39
Gambar 2.37 Tampilan Awal Arduino IDE ........................................................................ 40
Gambar 3. 1 Desain Prototipe Lengan Robot ...................................................................... 43
Gambar 3. 10 Koneksi Perangkat Keras lengan robot manipulator .................................... 45
Gambar 3. 2 Blok Diagram ................................................................................................. 46
Gambar 3. 3 Flow Chart Sistem Kerja Prototipe ................................................................ 48
Gambar 3. 4 Servo motor feedback Datan S1213 [10] ........................................................ 49
Gambar 3. 5 Internal potensiometer [10] ............................................................................ 50
Gambar 3. 6 Intenral Potensiometer servo GWS S03N ...................................................... 50
Gambar 3. 7 Penyolderan kabel tambahan pada internal potensiometer ............................. 51
Gambar 3. 8 Rangkaian pengukuran feedback motor servo ................................................ 52
Gambar 3. 9 Program membaca feedback servo ................................................................. 53
Gambar 3. 11 Arduino Uno Library dan Calibration Motor Servo .................................... 54
Gambar 3. 12 Arduino Uno Declaration Code ................................................................... 55
Gambar 3. 13 Arduino Uno Void Setup ............................................................................... 56
Gambar 3. 14 Arduino Uno Void Loop ............................................................................... 57
Gambar 3. 15 Arduino Uno Void Play Servo for Rotate ..................................................... 58
Gambar 3. 16 Arduino Uno Void Play Servo for Up Down ................................................ 59
Gambar 3. 17 Arduino Uno Void Play Servo for Forward Backward ................................ 59
Gambar 3. 18 Arduino Uno Void Play Servo for Gripper Claw ......................................... 60
Gambar 3. 19 Arduino Uno Void Record Servo for Feedback Pin ..................................... 61
Gambar 3. 20 Arduino Uno Void Record Servo for Gripper Rotate ................................... 62
Gambar 3. 21 Arduino Uno Void Record Servo for Up Down ............................................ 62
Gambar 3. 22 Arduino Uno Void Record Servo for Forward Backward ............................ 63
Gambar 3. 23 Arduino Uno Void Record Servo for Gripper Claw ..................................... 63
Gambar 3. 24 Desain area kerja lengan robot ..................................................................... 64
Gambar 3. 25 Desain benda kerja dan wadah benda kerja .................................................. 65
Gambar 4.1 Area kerja bagain rotate (base) ....................................................................... 67
President University xi
Gambar 4.2 Pembacaan motor rotate atau Base................................................................. 68
Gambar 4.3 Data menggerakan motor servo base ............................................................... 68
Gambar 4.4 Area kerja bagian up down .............................................................................. 69
Gambar 4.5 Pembacaan motor up down .............................................................................. 70
Gambar 4.6 Data menggerakan motor up down .................................................................. 70
Gambar 4.7 Area kerja bagian forward reverse .................................................................. 71
Gambar 4.8 Pembacaan motor forward reverse .................................................................. 72
Gambar 4.9 Data menggerakan motor forward reverse ...................................................... 72
Gambar 4.10 Area kerja gripper.......................................................................................... 73
Gambar 4.11 Pembacaan motor gripper.............................................................................. 74
Gambar 4.12 Data menggerakan motor gripper .................................................................. 75
Gambar 4. 13 Pengujian memindahkan benda pada jarak 30 cm ........................................ 75
Gambar 4.14 Alur kerja pengujian pertama ........................................................................ 77
Gambar 4.15 Tombol merah ditekan ................................................................................... 78
Gambar 4.16 Putar base lengan robot ................................................................................ 78
Gambar 4.17 Gripper dibuka............................................................................................... 79
Gambar 4.18 Arahkan lengan kedepan ............................................................................... 79
Gambar 4.19 Gripper di tutup ............................................................................................ 79
Gambar 4.20 angkat lengan ................................................................................................ 80
Gambar 4.21 Putar base & turunkan gripper ..................................................................... 80
Gambar 4.22 Buka Gripper ................................................................................................. 80
Gambar 4.23 arahkan ke posisi awal ................................................................................... 81
Gambar 4.24 Tombol merah ditekan ................................................................................... 81
Gambar 4.25 Memulai proses running mode ...................................................................... 82
Gambar 4.26 Gerakan base ................................................................................................. 82
Gambar 4.27 Gripper membuka .......................................................................................... 83
Gambar 4.28 Lengan maju dan gripper menjempit ............................................................ 83
Gambar 4.29 Lengan bergerak ke area 5B .......................................................................... 83
Gambar 4.30 Benda kerja (produk) sudah diletakkan ......................................................... 84
Gambar 4.31 Lengan robot bergerak ke posisi awal ........................................................... 84
Gambar 4.32 Gripper menutup ........................................................................................... 84
Gambar 4.33 Percobaan ke-3 .............................................................................................. 85
Gambar 4.34 Alur kerja pengujian ke dua ........................................................................... 86
President University xii
Gambar 4.35 Tombol merah ditekan .................................................................................. 87
Gambar 4.37 Gerakan ke dua .............................................................................................. 87
Gambar 4.38 Gerakan ke tiga .............................................................................................. 88
Gambar 4.39 Gerakan ke empat .......................................................................................... 88
Gambar 4.40 Gerakan ke lima ............................................................................................. 88
Gambar 4.41 Gerakan ke tujuh ............................................................................................ 89
Gambar 4.42 Gerakan ke delapan........................................................................................ 89
Gambar .43 Tekan tombol merah ........................................................................................ 89
Gambar 4.44Tombol hijau ditekan ...................................................................................... 90
Gambar 4.45 Gerakan pertama ............................................................................................ 90
Gambar 4.46 Gerakan ke dua .............................................................................................. 91
Gambar 4.47 Gerakan ke tiga .............................................................................................. 91
Gambar 4.48 Gerakan ke empat .......................................................................................... 91
Gambar 4.49 Gerakan ke lima ............................................................................................. 92
Gambar 4.50 Gerakan ke enam ........................................................................................... 92
Gambar 4.51 Percobaan dilakukan tiga kali ........................................................................ 93
President University xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2. 1 Spesifikasi Aduino Uno Atmega 328 [8] ........................................................... 38
Tabel 3. 1 Daftar Perangkat Keras....................................................................................... 44
Tabel 3. 2 Daftar Koneksi Perangkat Keras Lengan Robot ................................................ 46
Tabel 3. 3 Hasil Pembacaan Nilai Kalibrasi Feedback Motor Servo .................................. 53
Tabel 4.1 Perbandingan sevo rotate .................................................................................... 67
Tabel 4.2 Perbandingan servo up down ............................................................................... 69
Tabel 4.3 Perbandingan servo forward reverse ................................................................... 71
Tabel 4.4 Perbandingan servo gripper ................................................................................ 73
Tabel 4. 5 Hasil percobaan pada jarak 30 cm ...................................................................... 76
President University 1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan ilmu pengetahuan dibidang teknologi semakin maju, salah satunya ialah
teknologi robot yang mengalami peningkatan yang sangat pesat pada zaman modern ini.
Peralatan – peralatan manual yang membutuhkan tenaga manusia, kini digantikan oleh
teknologi yang canggih, salah satunya yaitu penggunaan teknologi robot. Perkembangan
teknologi robot kini telah mampu meningkatkan kualitas maupun kuantitas dari hasil
produksi yang digunakan di berbagai sektor industri. Robot merupakan mesin yang dapat
diprogram untuk melaksanakan suatu pekerjaan sesuai dengan perintah yang telah
dimasukkan kedalam robot.
Teknologi robot pada dunia industri digunakan sebagai pengganti peranan manusia,
misalnya membantu pekerjaan pada area berbahaya, seperti sebuah industri riset kima yang
kadang tidak memungkinkan manusia berada pada area gas berbahaya. Robot dapat
menjadikan proses produksi lebih efisien karena mengurangi kesalahan kerja yang
disebabkan oleh manusia (human error).
Penggunaan robot tidak dapat dipisahkan dengan dunia industri, sehingga muncul istilah
Industrial Robot, definisi yang cukup populer untuk menjelaskan penggunaan robot hanya
untuk bidang industri. Ada banyak jenis – jenis robot yang digunakan di dunia industri, salah
satunya ialah robot manipulator, robot yang dapat melakukan gerakan mengangkat,
memindahkan dan melakukan sebuah proses secara berulang – ulang seperti dilakukan oleh
tangan manusia. Robot manipulator memiliki bentuk seperti lengan manusia, memiliki sendi
– sendi yang dapat bergerak berputar atau memanjang dan memendek.
Sistem kontrol robot dan pemrogramannya terus mengalami perkembangan mengikuti
kebutuhan penggunaan, tujuannya adalah untuk mengembangkan metode yang dapat
membantu pengguna untuk mengendalikan robot dengan perintah tertentu. Seperti
menggunakan perintah bahasa pemorgramman berupa menentukan derajat titik gerakan,
mengikuti gerakan tubuh, perintah suara dan pengamatan kamera visual.
President University 2
Dalam perancangan dan pembuatan robot, suatu program harus dapat mengendalikan sistem
pengaturan motor dengan baik agar robot dapat berfungsi sesuai dengan perancangan. Hal
ini dikarenakan hamper semua robot menggunakan motor sebagai penggeraknya, contohnya
pada robot berbentuk lengan manusia atau robot manipulator, motor digunakan untuk
gerakan – gerakan seperti memutar, gerakan tangan naik – turun, gerakan gripper memutar,
dan gerakan gripper menjepit. Sistem tersebut memerlukan suatu pengaturan program yang
baik dan lebih efisien dalam penggantian ulang program.
Berdasarkan paparan diatas, maka penulis ingin membuat sebuah prototipe lengan robot
dengan empat buah motor servo yang dapat diprogram dengan metode Learning Mode, yaitu
dengan cara menggerakan bagian – bagian aktuator robot dalam suatu proses kerja,
kemudian mengulangi proses kerja tersebut secara berulanag – ulang. Sistem pengendali
utama dari pengendalian metode learning mode ialah menggunakan mikrokontroler Arduino
Uno sebagai perangkat pengendali utama dari sistem yang akan dibuat.
1.2 Landasan Masalah
Sehubungan dengan judul dan pembahasan diatas dapat dirumuskan masalah sebagai
berikut:
1. Membuat salah satu metode pengendalian lengan robot yang tidak membutuhkan
pemrograman ulang untuk merubah gerakan lengan robot.
2. Merancang sebuah lengan robot yang digerakan dengan motor Servo agar dapat bergerak
dan berfungsi seperti robot manipulator.
3. Menggunakan mikrokontroler Arduino untuk mengendalikan gerakan lengan robot
dengan metode Learning Mode
4. Data gerakan dapat tersimpan ke dalam memori mikrokontroler Arduino dan tidak hilang
ketika catu daya di matikan.
1.3 Tujuan
Tujuan pembuatan prototipe ini ialah:
1. Merancang sebuah lengan robot manipulator yang digerakan oleh empat buah motor
servo dan dikendalikan oleh mikrokontroler Arduino, agar dapat mengangkat,
memindahkan benda dan menghasilkan ketepatan gerak dalam suatu proses kerja.
President University 3
Memprogram gerakan lengan robot manipulator dengan cara learning mode, yaitu
menggerakan aktuator pada robot untuk melakukan sebuah perintah dalam satu proses
kerja dan mengulanginya kembali. Sehingga ketika ingin mengganti program gerakan
robot, hanya cukup menggerakannya kembali sesuai perintah kerja yang di inginkan,
tanpa harus memprogram ulang mikrokontroler Arduino.
2. Menyimpan data gerakan lengan robot ke dalam memori internal mikrokontroler
Arduino, sehingga ketika catu daya mikrokontroler Arduino di matikan, program gerakan
terakhir dapat tersimpan didalam memori mikrokontroler Arduino. Ketika catu daya di
hidupkan kembali, lengan robot dapat langsung menjalankan program gerakan yang telah
di simpan.
1.4 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah
Ruang lingkup prototipe yang dibuat fokus terhadap implementasi masing-masing
komponen yang terdiri dari:
1. Lengan robot manipulator terbuat dari bahan plastik PLA ( Poly Lactic Acid ) yang
dicetak dengan mesin printer tiga dimensi.
2. Konstruksi lengan robot mampu mengangkat beban maksimal 1 kg dan memindahkannya
dari satu area kerja menuju wadah kerja yang diletakan pada area kerja yang telah dibuat.
3. Penggunaan mikrokontroler Arduno sebagai pengendali lengan robot dengan program
learning mode.
4. Penggunaan motor servo tipe GWS S03T sebagai penggerak dari lengan robot
manipulator kemampuan menggerakan sudut rotasi dari 0 derajat hingga 180 derajat.
5. Penggunaan learning mode dalam membaca perintah awal gerakan lengan robot dan
menjalankan pengulangan gerakan yang sebelumnya telah dilakukan perekaman.
Batasan masalah dari prototipe yang dibuat terdiri dari:
1. Gerakan lengan robot manipulator berupa menjepit, mengangkat, memindahkan suatu
benda dan menjalankan satu proses kerja dalam setiap programnya.
2. Pengaturan program gerakan lengan robot, dilakukan secara langsung dengan
menggerakan aktuator lengan robot.
3. Pengujian prototipe menggunakan tiga buah benda yang dipindahkan dari tempat yang
sama dengan jarak berbeda.
President University 4
4. Area kerja lengan robot dibuat khusus dengan ukuran 44 cm x 48 cm, terbagi dalam
tujuh area dan sesuai dengan kemampuan jangkauan lengan robot manipulator.
1.5 Sistematika Penulisan
Agar sistematis dalam penguraian penulisan skripsi ini dibagi menjadi 5 BAB dan setiap bab
akan dibagi menjadi beberapa sub bab yang lebih rinci. Adapun sistematika penulisannya
adalah sebagai berikut:
BAB I : Pendahuluan, bab ini akan terdiri dari latar belakang, landasan masalah, tujuan,
ruang lingkup dan batasan masalah serta sistematika penulisan.
BAB II : Dasar Teori dan Spesifikasi Desain, bab ini akan menjelaskan keseluruhan teori
dari perangkat keras dan perangkat lunak yang diaplikasikan dalam pembuatan
alat peraga dalam skripsi ini.
BAB III : Implementasi, bab ini akan membahas tentang implementasi desain perangkat
keras dan perangkat lunak alat peraga yang telah dibahas pada bab sebelumnya.
BAB IV : Pengujian, bab ini akan membahas serta membuat data hasil pengujian serta
analisa dari alat peraga yang telah dibuat.
BAB V : Kesimpulan dan Saran, bab ini memaparkan kesimpulan berdasarkan hasil
pengujian dan saran yang diajukan terkait penelitian selanjutnya.
President University 5
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Pengertian Robot
Pengertian Robot banyak sekali dikemukakan oleh para ahli. Orang awam beranggapan
bahwa Robot mengandung pengertian suatu alat yang menyerupai manusia, namun struktur
tubuhnya terbuat dari logam. Seiring perkembangan zaman, beberapa ahli robotika telah
mendefinisikannya, antara lain: [1]
1. Robot adalah sebuah manipulator yang dapat di program ulang untuk memindahkan tool,
material, atau peralatan tertentu dengan berbagai program pergerakan untuk berbagai
tugas dan juga mengendalikan serta mensinkronkan peralatan dengan pekerjaan, oleh
Robot Institure of America.
2. Robot adalah sebuah sistem mekanik yang mempunyai fungsi gerak analog untuk fungsi
gerak organisme hidup, atau kombinasi dari banyak fungsi gerak dengan fungsi
intelligent, oleh official Japanese.
2.2 Sejarah dan Perkembangan Robot
Robot pada awalnya diciptakan untuk mengantikan kinerja manusia untuk mengerjakan
sesuatu yang diulang berkali kali secara terus menerus, yang membutuhkan ketepatan yang
tinggi dalam pengerjaannya dan untuk menggantikan manusia bila harus berhubungan
dengan pekerjaan yang berbahaya. Penggunaan robot lebih banyak terletak pada industri,
contohnya dalam proses welding pada industri otomotif. Sementara itu, pada dunia
pendidikan di tingkat universitas telah dilakukan berbagai macam kontes yang memacu para
akademisi dan mahasiwa dalam melakukan riset tentang robot. Kedepannya, dunia robotik
akan terus berkembang sehingga mampu bergerak dan berpikir seperti manusia berdasarkan
logika-logika pemograman yang diinputkan [1].
Pemanfaatan teknologi robot mempunyai dampak negatif bagi sebagian orang, karena dapat
kehilangan kesempatan kerja. Dari survei yang dilakukan terhadap pemakai robot di Inggris,
penghematan tenaga kerja merupakan faktor terpenting untuk menggunakan robot. Akan
President University 6
tetapi, meskipun banyak pekerjaan dan tugas dikerjakan oleh robot, tetapi terdapat
kecenderungan untuk tidak menggantikan tenaga manusia seluruhnya. Secara teoritis robot
dimasukkan bukan pada faktor produksi yang berupa masukan buruh, melainkan pada
masukan modal. Negara yang paling giat mengadakan penelitian mengenai berbagai macam
robot ini adalah Jepang [1].
Robot pertama di Jepang sudah diciptakan berabad-abad yang lalu. Tentunya dengan bentuk
yang tidak sama seperti saat ini. Mulai dari robot yang bisa menyirami sawah, hingga boneka
robot karakuri-ningyo yang dikembangkan dengan tingkat teknologi yang cukup tinggi dan
ditampilkan dalam bentuk boneka sebagai hiburan di teater dan dalam festival. Pada tahun
1927 muncul robot Jepang pertama yang dikembangkan menggunakan teknologi barat,
diberi nama Gakutensoku. Robot ini bisa tersenyum, mengedip-ngedipkan mata dan bahkan
bisa menulis. Keunggulan dalam teknologi robot tak dapat dipungkiri, telah lama dijadikan
ikon kebanggaan negara-negara maju di dunia [1].
Pada awalnya, aplikasi robot hampir tak dapat dipisahkan dengan industri sehingga muncul
istilah industrial robot dan robot manipulator. Definisi yang populer ketika itu, robot industri
adalah suatu robot tangan (arm robot) yang diciptakan untuk berbagai keperluan dalam
meningkatkan produksi, memiliki bentuk lengan-lengan kaku yang terhubung secara seri
dan memiliki sendi yang dapat bergerak berputar (rotasi) atau memanjang/memendek
(translasi atau prismatik). Satu sisi lengan yang disebut sebagai pangkal ditanam pada bidang
atau meja yang statis (tidak bergerak), sedangkan sisi yang lain yang disebut sebagai ujung
(end effector) dapat dimuati dengan tool tertentu sesuai denga tugas robot. Dalam dunia
mekanikal, manipulator ini memiliki dua bagian, yaitu tangan atau lengan (arm) dan
pergelangan (wrist). Pada pergelangan ini dapat diinstall berbagai tool. Mungkin definisi
robot industri itu sudah tidak sesuai lagi karena teknologi mobile robot juga sudah dipakai
meluas sejak awal tahun 1980-an. Seiring itu pula kemudian muncul istilah humanoid robot
(konstruksi mirip manusia), animaloid (mirip binatang), dan sebagainya. Bahkan kini dalam
industri spesifik seperti industri perfilman, industri angkasa luar dan industri pertahanan atau
mesin perang, arm robot atau manipulator bisa jadi hanya menjadi bagian saja sistem robot
secara keseluruhan [1].
President University 7
2.3 Jenis – jenis Robot
Pada era saat ini, terdapat banyak sekali model dan jeni- jenis robot yang berbeda, berbeda
dari segi bentuk maupun gerakan, hal ini disebabkan berdasarkan kebutuhan dan fungsi
penggunaan robot yang berbeda – beda, berikut akan dijelaskan beberapa jenis – jenis robot
yang telah dibuat. Manipulator [1].
2.3.1 Robot Manipulator
Pada manipulator terdapat sendi (joint) yang merupakan tempat sambungan lengan untuk
melakukan putaran atau gerakan. Secara umum jenis sendi yang digunakan pada manipulator
adalah sendi putar (revolute joint). Sendi putar sering digunakan sebagai pinggang (waist),
bahu (shoulder) dan siku (elbow), dan pergerakan sendi putar akan menghasilkan satu derajat
kebebasan [2]. Contoh Manipulator robot ditunjukan pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Manipulator robot [2]
Bagian dasar manipulator terpasang langsumg pada lantai ataupun terpasang pada rel. Rel
berfungsi sebagai path atau alur sehingga memungkinkan robot untuk bergerak dari satu
lokasi ke lokasi lainnya dalam satu area kerja [2].
2.3.2 Robot Beroda (wheeled car)
Roda merupakan teknik tertua, paling mudah, dan paling efisien untuk menggerakan robot
melintasi permukaan datar. Roda seringkali dipilih, karena memberikan traction yang
bagus, mudah diperoleh dan dipakai, dan juga mudah untuk memasangnya pada robot.
President University 8
Jumlah roda yang digunakan pada robot beragam, sesuai dengan kebutuhan pekerjaannya
mulai dari, robot beroda dua, beroda empat, beroda enam, atau beroda caterpillar (tank-
treaded) yang dapat dilihat pada Gambar 2.2. [2]
Gambar (a) Gambar (b)
Gambar 2.2 Robot beroda dua (a) dan robot beroda caterpillar (b) [2]
2.3.3 Robot Berkaki
Robot berkaki digunakan karena mudah beradaptasi dengan medan yang tidak menentu
dibandingkan menggunakan roda seperti menaiki tangga. Robot berkaki diadaptasi dari cara
mahluk hidup bergerak seperti manusia [2]. Bipedalism adalah sebuah paham dimana
organisme bergerak dengan 2 buah tungkai atau alat penggerak (kaki). Binatang atau mesin
yang bergerak secara bipedal biasa disebut biped. Biped terdiri dari berjalan, berlari, atau
meloncat dengan 2 kaki, seperti pada Gambar 2.3 ialah salah satu contoh robot berkaki.
Gambar 2.3 Robot ASIMO [2]
President University 9
2.3.4 Autonomous Robot
Robot Autonomous adalah robot yang dapat melakukan tugas-tugas yang diinginkan dalam
lingkungan yang tidak terstruktur tanpa bimbingan manusia terus menerus berdasarkan
logika-logika yang diberikan manusia kepada robot. Hal yang dapat dilakukan robot ini
adalah eksplorasi ruang angkasa, membersihkan lantai, memotong rumput, dan pengolahan
air limbah [2]. Salah satu contoh autonomous robot dapat dilihat pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4 Autonomous robot [2]
2.3.5 Teleoperetad Robot
Robot ini dalam pengoperasian mesinnya dikendalikan dari kejauhan. Hal ini mirip dalam
arti untuk frase "remote control", dikendalikan oleh operator (manusia) dengan
menggunakan remote control. Pada Gambar 2.5, terlihat mobile robot dan alat
pengontrolnya [2].
Gambar 2.5 Mobile robot dan remote control [2]
President University 10
2.3.6 Semi Autonomous
Robot semi autonomous adalah robot yang pengendalianya secara otonomi dan
pengendalian jarak jauh dengan menggunakan remote control. Hal ini bertujuan robot dapat
melewati lingkungan atau lintasan yang berbahaya bagi manusia [2]. Pada Gambar 2.6,
terlihat semi autonomous legged robot atau dikenal dengan “big dog” buatan Amerika
Serikat yang didesain untuk membantu pekerjaan tentara.
Gambar 2.6 Semi autonomous legged robot [2]
2.3.7 Robot Industri (Industrial Robot)
Robot industri digunakan untuk otomatisasi proses produksi, misalnya untuk proses
pengelasan (welding), perakitan dan pengepakan sesuatu barang [2]. Pada Gambar 2.7, ialah
robot industri yang digunakan dalam proses pengelasan.
Gambar 2.7 Robot industri [2]
President University 11
2.3.8 Struktur Umum Robot
Secara umum struktur robot memiliki badan (body), lengan (arm), pergelangan (wrist),
ujung (end effector), penggerak (actuator), sensor, pengendali (controller) dan catu daya
(power supply) [2]. Penjelasan lebih detail tentang struktur umum robot sebagai berikut.
2.3.8.1 Badan (body)
Pada humanoid robot, badan robot merupakan komponen robot yang menghubungkan
semua bagian anggota tubuh (limbs) yaitu lengan, kepala, dan kaki, seperti terlihat pada
Gambar 2.8.
Gambar 2.8 Badan humanoid robot [2]
2.3.8.2 Lengan (arm)
Lengan robot merupakan komponen robot yang memiliki fungsi untuk melakukan
pergerakan robot seperti mengambil dan meletakkan suatu object, terlihat pada Gambar 2.9,
contoh bentuk lengan robot [2].
Gambar 2.9 Lengan robot [2]
President University 12
2.3.8.3 Pergelangan (wrist)
Pergelangan pada robot berfungsi untuk menghubungkan sendi – sendi pada robot yang
memiliki arah gerak atau axis yang berbeda dengan penghubungnya [2]. Bentuk dari
pergelangan (wrist), terlihat pada Gambar 2.10.
Gambar 2.10 Pergelangan robot [2]
2.3.8.4 Ujung (end effector)
End effector mirip seperti jari-jari tangan manusia yang dapat digerakan untuk memindah
atau mengangkat material ataupun peralatan yang dapat digunakan untuk mengelas,
mengecat, menempa, mengisi botol dan lain-lain sesuai dengan kebutuhan [2]. Bentuk
efektor banyak memiliki banyak jenis, salah satunya adalah gripper. Gambar 2.11
menunjukan end effector pada arm robot dan humanoid robot.
(a) (b)
Gambar 2.11 End effector arm robot (a) dan end effector humanoid robot (b) [2]
President University 13
2.4 Konfigurasi Robot
Konfigurasi robot adalah pola susunan link dan joint yang menghasilkan karateristik gerakan
tertentu [2]. Secara umum konfigurasi robot dibagi menjadi beberapa jenis tergantung pada
joint yang digunakan, antara lain:
2.4.1 Konfigurasi Kartesian
Struktur Robot ini terdiri dari tiga sumbu linier (prismatic). Masing-masing sumbu dapat
bergerak ke area sumbu x-y-z. Keuntungan robot ini adalah pengontrolan posisi yang mudah
dan mempunyai struktur yang lebih kokoh [2]. Terlihat pada Gambar 2.12, ialah konfigurasi
pada gerakan kartesian.
Gambar 2.12 Konfigurasi kartesian [2]
President University 14
2.4.2 Konfigurasi Silinder
Struktur dasar dari robot silindris adalah terdiri dari horisontal arm dan vertical arm yang
dapat berputar pada dasar landasannya [2], dan dapat dilihat pada Gambar 2.13. Jika
dibandingkan dengan robot kartesian, robot silindris mempunyai kecepatan gerak lebih
tinggi dari end effector-nya, tapi kecepatan tersebut tergantung momen inersia dari beban
yang dibawanya.
Gambar 2.13 Konfigurasi silinder [2]
President University 15
2.4.3 Konfigurasi Polar
Konfigurasi struktur robot ini mirip dengan sebuah tank dimana terdiri atas rotary base,
elevated pivot, dan telescopic [2]. Keuntungan dari robot jenis ini adalah fleksibilitas
mekanik yang lebih baik. Diperlihatkan pada Gambar 2.14, konfigurasi pada bentuk gerakan
polar.
Gambar 2.14 Konfigurasi polar [2]
President University 16
2.5 Pemrograman Robot Industri
Terdapat banyak sekali jenis – jenis robot industri yang terdapat dipasaran, dengan berbagai
macam merek dan berbagai macam pemrograman. Pada penulisan peneilitian ini, diambil
sebuah contoh pemrograman lengan robot dari salah satu robot industri dengan tipe Reis-
RV6. Robot undustri Reis RV6 dibuat oleh perusahaan Reis di Jerman. Bahasa
pemrograman yang dipergunakan adalah RS4 (Robot Star 4).
Gambar 2.15 Robot Reis RV6 [3]
RV6 memiliki 6 derajat kebebasan dengan sistim koordinat dasar (base coordinate system)
Xo,Yo,Zo dan sistim koordinal alat (tool coordinate system) Xw,Yw,Zw. Untuk
menggerakkan robot secarang langsung tanpa program dilakukan dengan menggunakan
control panel
Gambar 2.16 Kontrol panel robot Reis RV6 [3]
President University 17
Dengan Kontrol panel kita dapat menggerakkan setiap sendi dengan menekan tombol-
tombol yang tersedia. Menjalankan robot secara manual dilakukan dengan menghidupkan
saklar pada kontrol kabinet, memilih saklar operasi pada mode AUTO, dan menghidupkan
actuator dengan menekan tombol putih [3].
Kemudian pada kontrol panel, tekan tombol hijau (Hand) untuk mengoperasikan robot
dengan tangan, selanjutnya memilih gerakan robot dengan tiga pilihan :
HAND/ACHS (F1), Joint 1 sampai 6 dapat digerakkan secara terpisah satu persatu
menggunakan tombol tekan 1 sampai 6.
HAND/KART (F2), TCP dapat digereakkan dalam sumbu koordinat Cartesian. Tombol
tekan 1 sampai 3 untuk menggerakkan robot dalam base coordinate system (Xo,Yo,Zo) dan
tombol tekan 4 sampai 6 digunakan untuk untuk menggerakkan robot dalam tool coordinat
system (Xw,Yw,Zw).
HAND/ORI (F3), orientasi dapat dirubah dengan menekan tombol 4 sampai 6, tombol tekan
4 untuk yaw, tombol tekan 5 untuk roll dan tombol tekan 6 untuk pistch.
Dengan menggunakan tombol putar yang berada pada kiri atas, kecepatan dapat diatus mulai
0 sampai 120%
Menggerakkan robot dalam joint coordinat kelebihannya adalah kita dapat menggerakkan
dan mengimajinasikan gerakan dari setiap joint satu persatu dan kita dapat mendefinisikan
sudut setiap joint. Sedangkan kekurangannya adalah untuk menempatkan TCP dalam sitim
koordinat adalah sangat sulit karena kita harus menetapkan sudut setiap joint. Menggerakkan
robot pada lintasan lurus sangat sulit. Membutuhkan waktu yang sangat lama untuk
mencapai posisi dan orientasi yang diinginkan [3].
Menggerakkan robot dalam Caretesian coordinate kelebihannya adalah sangat mudah dalam
base coordinate system karena kita hanya menentukan posisi TCP dalam base coordinate
system X0,Yo,Zo. Robot dapat bergerak fleksible dalam ruang, mudah membuat lintasan
lusrus dalam arah sumbu X0, Yo atau Zo. Untuk menempatkan TCP pada posisi yang kita
inginkan tidak memrlukan waktu yang lama [3].
President University 18
2.5.1 Sistem Pemrograman Robot Reis RV6
Suatu program ditulis pada editor diawali dengan instruksi “HP ABC” Menentukan variable
tool dengan menulis “WERKZEUG Variabel:T” Menentukan jenis path. Ada tiga jenis path
yaitu #PTP (Point-To-Point), CP_LIN ( Cartesian straight line motion) dan #CP_ZIRK1
(Circular path) Menentukan kecepatan, yaitu dengan menuliskan instruksi :
‘GESCH_PTP[%]:_ _ _’ masukan berupa angka 0 sampai dengan 100
‘GESCH_CP_LIN[mm/s]:_ _ _’ masukan berupa angka 0 sampai dengan 100
Menentukan percepatan, yaitu dengan menulis instruksi
‘BESCH_PTP[%]:_ _ _’ masukan berupa angka 0 sampai dengan 100
‘BESCH_CP_LIN[%]:_ _ _’ masukan berupa angka 0 sampai dengan 100
Memasukkan koordinat target.
‘POSITION #N,X:_,Y:_,Z:_, A:_,B:_,C:_, Vz1:_,Vz2:_,Vz3:_, Vz4:_,Vz5:_,Vz6:_’.
Nilai X,Y,Z didefinisikan sebagai posisi target dalam basa coordinat system (world
coordinat). A,B,C adalah z-y-x Euler-Angels untuk orientasi. Nilai X,Y,Z,A,B,C berupa
nilai absolut. Vz1 sampai Vz6 adalah tanda bahwa nilai-nilai commited. Adapun nilai
koordinat yang dimasukkan meliputi dareah dalam unit mm untuk posisi dan derajat untuk
sudut X: [850] – [1200], Y: [-850] – [500], Z: [500] – [-100], A: [0] – [180], B: [] – [], C:
[30] – [150]
Baris terakhir dari program diakhiri dengan instruksi “ENDE” [3].
1. Program PTP-Path.
Berikut ini, adalah program off-line pada komputer untuk menggerakkan robot dengan PTP-
path antara dua target posisi dengan orientasi yang sama. Kedua posisi memiliki ketinggian
yang sama dan paralel terhadap pagar pengaman. Kecepatan diatus 60% dan percepatan
50%. [3].
Posisi start adalah :
Koordinat Cartesian X: 1000.0 Y: -800 Z: 300
Orientasi A: 52.0 B: -70 C: 46.0
Sign Vz1:1 Vz2:1 Vz3:0 Vz4:1 Vz5:1 Vz6:1
Posisi Target :
Koordinat Cartesian X: 1000.0 Y: 200 Z: 300
Orientasi A: 52.0 B: -70 C: 46.0
Sign Vz1:0 Vz2:1 Vz3:0 Vz4:1 Vz5:1 Vz6:1
Penulisan program PTP-path pada editor adalah sebagai berikut
President University 19
HP ABC
WERKZEUG Variable: T
BEWEG_ART #PTP
GESCH_PTP [%]:60
BESCH_PTP [%]:50
POSITION #N,X:1000.0,Y:-800.0,Z:300.0,A:52.00,B:-70.0,C:46.0,
Vz1:1,Vz2:1,Vz3:0,Vz4:1,Vz5:1,Vz6:1
POSITION #N,X:1000.0,Y:200.0,Z:300.0,A:52.00,B:-70.0,C:46.0,
Vz1:0,Vz2:1,Vz3:0,Vz4:1,Vz5:1,Vz6:1
ENDE
Apabila program di atas dijalankan, maka robot akan bergerak dari home position ke posisi
start kemudian bergerak lagi posisi target. Robot bergerak tidak lurus dari posisi start ke
posisi targer melainkan dalam lintasan melengkung. Dengan demikian PTP-path digunakan
untuk mencapat posisi target tanpa mempedulian bagaimana lintasan diantara dua titik posisi
target [3].
Gambar 2.17 Program PTP-path [3]
President University 20
2. Program Lintas Garis Lurus (LIN)
Berikut ini adalah program menggerakkan robot dengan posisi start dan posisi target yang
sama dengan program di atas tetapi dengan dengan gerakan garis lurus diantara kedua posisi
tersebut [3]. Program di atas dimodifikasi dengan gerakan lurus menjadi sebagai berikut
HP ABC
WERKZEUG Variable: T
BEWEG_ART #CP_LIN
GESCH_PTP [mm/s]:500
BESCH_PTP [%]:50
POSITION #N,X:1000.0,Y:-800.0,Z:300.0,A:52.00,B:-70.0,C:46.0,
Vz1:1,Vz2:1,Vz3:0,Vz4:1,Vz5:1,Vz6:1
POSITION #N,X:1000.0,Y:200.0,Z:300.0,A:52.00,B:-70.0,C:46.0,
Vz1:0,Vz2:1,Vz3:0,Vz4:1,Vz5:1,Vz6:1
ENDE
Dengan menggunakan lintasan garis lurus dalam koordinat Cartesian, robot bergerak dari
posisi start ke posisi target dalam lintasan garis lurus dengan ketinggian yang sama dan
orientasi yang sama pula. Dengan menggunakan instruksi garis lurus (LIN) kita dapat
mengimajinasikan bagaimana lintasan robot bergerak menuju titik posisi target. Dengan
demikian instruksi dengan lintasan garis lurus baik digunakan untuk menggerakkan robot
dengan lintasan lurus tertentu yang dikehendaki [3].
Gambar 2.18 Lintas garis lurus ( LIN ) [3]
President University 21
3. Program Kombinasi Lintasan Garis Lurus dan Melingkar
Pada program ini kita akan mengkombinasikan gerakan robot untuk menggambar pada
kertas ukuran A3 yang dilekatkan pada suatu meja. End-effector robot dipasang pensil dan
robot harus menggambar suatu bentuk lintasan garis lurus dan melingkar dengan lintasan
sebagai berikut [3]:
Gambar 2.19 Lintasan lurus dan melingkar [3]
Dari home position, robot harus bergerak ke posisi start dalam base coordinate system yaitu
X:78, Y: -1080, Z:-83 dan orientasi A:-90.0,B:0.0,C:-179.0 Kemudian robot bergerak lurus
ke posisi kedua dalam base coordinate system X:78.0, Y:-700.0,Z:-83.0. Disini kita hanya
mengubah nilai koordinat Y saja. Berikutnya dari posisi kedua ini, kita akan menggambar
bentuk setengah lingkaran menuju titik posisi start. Untuk itu menggerakkan robot dengan
lintasan melingkar (CIRC), kita memerluka tiga titik, yaitu titik start X:78.0, Y:-700.0,Z:-
83.0, koordinat titk via X:-112, Y:-890.0,Z:-83.0 dan koordinat titik akhir X:78.0, Y:-
1080.0,Z:-83.0. Pada gerakan kedua ini, robot akan bergerak dalam lintasan melingkar dari
posisi kedua ke posisi start.
Agar robot dapat melaksanakan tugas menggambar lintasan garis lurus dan melingkar
menyerupai huruf “D” dengan koordinat yang telah ditentukan tersebut, maka program yang
harus ditulis adalah sebagai berikut :
HP ABC
WERKZEUG Variable:T
BEWEG_ART #CP_LIN
GESCH_CP [mm/sec]:500
President University 22
BESCH_CP [%]:50
POSITION#N,X:78.0,Y:-1080.0,Z:-83.0,A:-90.0,B:0.0,C:-
179.0, Vz1:1,Vz2:1,Vz3:0,Vz4:1,Vz5:0,Vz6:1
POSITION#N,X:78.0,Y:-700.0,Z:-83.0,A:-90.0,B:0.0,C:-
179.0, Vz1:1,Vz2:1,Vz3:0,Vz4:1,Vz5:0,Vz6:1
BEWEG_ART #CP_ZIRK1
POSITION#N,X:-112.0,Y:-890.0,Z:-83.0,A:-90.0,B:0.0,C:-
179.0,Vz1:1,Vz2:1,Vz3:0,Vz4:1,Vz5:0,Vz6:1
POSITION#N,X:78.0,Y:-1080.0,Z:-83.0,A:-90.00,B:0.0,C:-179.0,
Vz1:1,Vz2:1,Vz3:0,Vz4:1,Vz5:0,Vz6:1
ENDE
Apabila program di atas di-compile (comp) dan dikirim ke kontrol robot, maka robot akan
bergerak dari home position menuju ke posisi start dengan ujung pensil menghadap ke
bawah kemudian mulai menggambar garis lurus pada kertas yang sudah disiapkan dengan
lintasan seperti yang sudah ditentukan.
Gambar 2.20 Robot Reis RV6 menggambar garis lurus dan melingkar [3]
Tampak pada gambar di atas, Robot Industri Reis-RV6 melaksanakan instruksi yang ditulis
dalam program untuk menggambar garis lurus dan melingkar di atas kertas.
President University 23
2.6 Simulasi Gerakan Lengan Robot dengan Easy ROB
Pada umumnya dalam tahapan pembuatan program, programmer tidak langsung berhadapan
dan menggerakkan robot yang sebenarnya. Program dibuat secara OFF-LINE dengan
menggunakan software dan komputer yang tidak terhubung pada control cabinet robot.
Rancangan program disimulasikan dengan komputer dan dilihat pada layar apakah robot
bergerak sesuai dengan lintasan dan orientasi yang diinginkan. Apabila simulasi gerakan
robot sudah sesuai yang diharapkan, tahap berikutnya adalah implementasi program pada
robot yang sebenarnya. Dengan demikian selama pembuatan program tidak mengganggu
proses produksi dan menjaga keamanan robot agar bergerak dengan lintasan yang benar
tidak terjadi gerakan liar misalnya tabrakan yang menimbulkan potensi bahaya kecelakaan
yang merugikan [3].
EASY-ROB adalah program aplikasi yang dapat dipergunakan untuk mensimulasikan
gerakan robot dalam visualisasi 3 dimensi. Easy-Rob menyediakan banyak pilihan jenis
robot industry untuk perhitungan kinematika, serta perencanaan bermacam-macam gerakan
yaitu PTP, SLEW, LIN dan CIRC.
Easy-Rob memiliki kelebihan pada pemodelan dan simulasi robot dengan kualitas
kecepatan tinggi untuk animasi 3D. Proses pada bidang robotika dan rekayasa mekanik
deprogram dan divisualisasikan dengan cepat. Program ini berjalan untuk aplikasi Windows
32 bit yang dirancang untuk memenuhi kebutuhan beberapa aplikasi robot industri dan
khusus untuk tujuan pendidikan [3].
Meskipun materi pembelajaran robotika telah diajarkan pada banyak program keahlian di
banyak lembaga pendidikan, sayangnya fasilitas sarana belajar baik berupa robot industry
maupun software untuk pemrogramaan robot industri tidak tersedia karena berbagai kendala
diantaranya mahalnya harga hardware dan software robot serta lemahnya kemampuan
sumberdaya manusia [3].
Untuk memenuhi tujuan pembelajaran pemrograman robot industri, kita dapat
menggunakan Easy-Rob versi demo yang bisa diunduh langsung gratis dari internet.
Memang untuk versi demo banyak fitur yang dibatasi tapi masih dapat dipergunakan untuk
mensimulasikan memvisualisasikan gerakan robot dalam 3D. Berikut ini dijelaskan
President University 24
bagaimana mempergunakan software Easy-Rob versi demo ini agar dapat memenuhi
kebutuhan pembelajaran pemrograman robot industri [3].
Robot industri RV6 dikehendaki untuk menggambar pola persegi panjang pada bidang datar
dengan posisi titik-titik dalam sistim koordinat dasar, titik pertama X=0.8,Y=0.25,Z=0.5,
titik kedua X=0.8, Y=-0.25, Z=0.5, titik ke tiga X=1.25, Y=-0.25, Z=0.5 dan titik ke
empat X=1.25, Y= 0.25, Z=0.5. Pada End-effector dipasang pensil dan arah pensil harus
menghadap ke bawah, sehingga orientasi yang harus ditetapkan untuk ke empat gerakan
diatas adalah A=180, B=0, C=0
Skenario program, bahwa robot bergerak dari home position kemudian bergerak membuat
gerakan LIN untuk menggambar persegi panjang dengan pensil menharah ke bawah
selanjutnya kembali ke home position.
Karena Easy-Rob versi demo ini tidak dapat untuk membuat dan menyimpan program, maka
kita menulis program robot dalam Notepad sebagai berikut:
Gambar 2.21 Program persegi pada notepad [3]
Program di atas terdiri dari satu program utama dan dua fungsi. Fungsi home() untuk
menggerakkan robot pada home position. Fungsi persegi() untuk menggambar bentuk
persegi dengan sudut dan orientasi yang sudah ditetapkan [3].
President University 25
Program utama diwali dengan pernyataan “PROGRAMFILE” dan di akhiri dengan
pernyataan “ENDPROGRAMFILE”. Baris berikutnya diawali dengan tanda seru “!” adalah
pernyataan komentar yang tidak akan dieksekusi. Instruksi berikutnya “erc track on” untuk
menampilkan memvisualisasikan lintasan robot. Lintasan robot akan divisualisasikan
dengan garis hijau. Instruksi “call home” untuk memanggil fungsi home() dan “call persegi”
untuk memanggil fungsi persegi() [3].
Tampak pada program utama bahwa gerakan robot dikehendaki pada awal program harus
bergerak menuju pada home position, berikutnya bergerak dengan cepat menuju titik
koordinat pertama posisi start dengan orientasi End-effector menghadap kebawah untuk
menggambar garis dengan kerakan LIN menuju ke titik koordinat kedua, ketiga, keempat
dan pertama lagi. Setelah itu program memanggil fungsi home() mengembalikan posisi robot
seperti semula [3].
Program yang sudah ditulis pada Notepad tersebut kemudian disimpan dan diberinama
dengan ekstensi PRG, pada contoh ini diberi nama file adalah “persegi.PRG”
Langkah berikutnya adalah mensimulasikan program. Jalankan program EASY-ROB
dengan mengeksekusi file “easyrobw.exe”. Pada versi demo akan muncul beberapa pesan,
abaikan saja dengan meng-klik pilihan “OK”.
Berikutnya adalah memilih robot, yaitu robot apa yang akan dipakai. Pada artikel ini robot
yang kita pakai adalah Reis-RV6. Pada menu File pilih Load – pilih Cellfile – pilih
IR364WS.CEL seperti pada gambar 2.22.
President University 26
Gambar 2.22 Memilih cell [3]
Setelah memilih Cellfile IR364WS.CEL, akan muncul sosok robot RV6 berwarna merah
diatas lantai.
Berikutnya adalah mengambil file program yang telah kita simpan dengan nama
persegi.PRG dengan cara pilih menu File – Load – Programfile – persegi.PRG seperti pada
gambar 2.23.
Gambar 2.23 Memilih program [3]
President University 27
Selanjutnya simulasi gerakan robot siap dijalankan. Tekan tombol toolbar RUN maka
visualisasi gerakan robot akan berjalan sesuai dengan program yang telah kita tulis.
Gambar 2. 24 Simulasi gerakan robot [3]
Tampak pada gambar di atas rombot RV6 menggambar bentuk persegi. Lintasan robot dari
home position menuju titik koordinat perta berbentuk melingkar karena mengunakan
intruksi PTP, sedangan lintasan pada saat menggambar persegi dari titilk pertama hingga ke
empat adalah garis lurus karena menggunakan instruksi LIN. Garis koordinat XYZ yang
berwarna merah adalah target koordinat yang dituju. Garis koordinat XYZ yang berwarna
biru adalah tool coordinate system. Orientasi end-effector selama menggambar persegi
tampak menghadap kebawah. Dasar lantai tempat robot dipasang pada titik tengahnya
merupakan base coordinate system dengan nilai X=0,Y=0,Z=0.
Visualisasi dalam 3D ini dapat digerakkan dari semua sudut pandang dengan cara
menggerakkan mouse. Penjelasan di atas hanya membahas fitur dasar saja dari keunggulan
program aplikasi Easy-Rob. Simulasi dan visualisasi lain masih banyak lagi yang dapat
dilakukan [3].
President University 28
2.7 Sistem Kinematika Lengan Robot
Kinematika robot adalah studi analitis pergerakan lengan robot terhadapsistem
kerangkakoordinat acuan yang diam/bergerak tanpa memperhatikan gaya
yangmenyebabkan pergerakan tersebut. Model kinematika merepresentasikan hubungan
end-effectordalam ruang tiga dimensi dengan variabel sendi dalam ruang sendi.
Persamaankinematika maju mendeskripsikan posisi dan orientasi end-effectoryang
dinyatakan dalamposisi sendi. Sedangkan persamaan kinematika balik mendeskripsikan
konfigurasi posisisendi untuk menghasilkan posisi dan orientasi end-effectortertentu.[4]
2.7.1 Kontrol Kinematika Robot
Kontroler dinyatakan sebagai kontroler kinematika karena mengandung komponen
transformasi ruang cartesian ke ruang sudut sendi maupun sebaliknya.
Gambar 2.25 Diagram kinematik [5]
Ada dua konsep kinematika yaitu Forward Kinematicsdan Inverse Kinematics.
1. Forward KinematicsForward Kinematicsadalah metode untuk menentukan
orientasi dan posisi end-effectordari besarnya sudut sendi dan panjang link lengan
robot. Persamaan forward kinematicsdidapatkan berdasarkan jumlah DoF dan jenis
kinematik chainrobot manipulator [4].
2. Inverse KinematicsInverse kinematicsakan lebih sering digunakan dalam pembuatan
lengan robot karena pada penggunaan robot secara real, pengaturan joint-jointtidak
lagi diutamakan. Yang menjadi fokus utama adalah bagaimana end-effectormencapai
posisi objek dengan baik berdasarkan peletakan referensi koordinatyang sudah
ditentukan.Secara umum, masalah dalam inversekinematik dapat diselesaikan dengan
beberapa teknik. Metode yang paling sering digunakan adalah matrix algebraic,
pendekatan numerik, dan persamaan trigonometri. Kinematika sehubungan dengan
President University 29
robotika, yang pertama perlu mendapatkan perhatian adalah matriks rotasi dan
matrik transformasi. Matriks rotasi adalah matriks yang memetakan sebuah vektor
atau posisi pada satu sistem koordinat ke sistem koordinat yang lain dalam gerakan
rotasi. Matriks transformasi adalah matriks yang memetakan sebuah vektor atau
posisi pada satu sistem koordinat ke sistem koordinat yang lain dengan
memperhatikan rotasi, translasi, penskalaan dan perspektif / sudut
pandang.Kinematicspada perhitungan pergerakan lengan robot sangat diperlukan
selain dilihat dari sisi dinamiknya karena kinematicsmerupakan dasar pembuatan
controller/ driveunitdari robot. Dengan mempelajari kinematicsmaka rancangan model
robot dapat dibuat sesuai dengan perhitungan kinematicsagar didapatkan referensi sudut,
posisi, dan orientasi yang sesuai. Hal yang penting lainnya adalah juga pengaruhnya
terhadap akurasi dan ketepatan peletakkan end-effectorpada robot serta orientasinya.
Dengan menggerakkan masing-masing jointpada sudut tertentu maka akan
didapatkan end effectordengan posisi dan orientasi tertentu.[4].
2.7.2 Kinematika Robot Lengan 3DoF Menggunakan Persamaan Trigonometri
Jika terdapat manipulator dengan dua lengan dan dihubungkan dengan sendi putar seperti
pada gambar berikut,[5].
Gambar 2.26 Vektor proyeksi robot 2 DoF
maka letak end-effector yaitu posisi x,ydan z dapat dihitung dengan mengetahui nilai θ1,θ2
dan θ3 serta panjang lengan 1 (L1) dan lengan 2 (L2) melalui persamaan (2.1), (2.2) dan
(2.3):
President University 30
𝑋 = 𝐿1 cos 𝜃1 + 𝐿2 cos( 𝜃1 + 𝜃2 (2.1)
𝑌 = 𝐿1 sin 𝜃1 + 𝐿2 sin( 𝜃1 + 𝜃2) (2.2)
𝑍 = sin 𝜃3 × 𝑟
(2.3)
Dimana nilai r diperoleh pada persamaan (2.4).
𝑟 = √𝑘12 + 𝑘22 (2.4)
Variabel k1 dan k2 merupakan permisalan variable untuk menentukan nilai panjang
resultan lengan robot.Dimana nilai k1 dan k2 dapat diperoleh menggunakan persamaan
(2.5) dan (2.6).
𝑘1 = 𝐿1 + 𝐿2 cos( 𝜃2) (2.5)
𝑘2 = 𝐿2 sin( 𝜃2) (2.6)
Sekarang untuk perhitungan inversekinematikmencari nilai θ1,θ2 dan θ3 sebagai berikut
seperti pada persamaan (2.7), (2.8), (2.9)dan (2.10):
𝜃1 = 𝑎𝑡𝑎𝑛2 (𝑦
𝑟,
𝑥
𝑟) − 𝑎𝑡𝑎𝑛2 (𝑘2, 𝑘1) (2.7)
𝜃2 = 𝑎𝑡𝑎𝑛2 (sin(𝜃2), cos(𝜃2)) (2.8)
Dimana nilai sin 𝜃2 dan cos 𝜃2 diperolehdengan persamaan (2.9) dan (2.10) :
sin 𝜃2 = √1 − cos(𝜃22) (2.9)
cos 𝜃2 = 𝑥2+𝑦2−𝐿1
2−𝐿22
2𝐿12 (2.10)
Untuk perhitungan θ1diperoleh pada persamaan (2.11):
𝑥 = 𝑟 × cos(𝜃3) (2.11)
Untuk perhitungan 𝜃3 digunakan persamaan (2.12):
𝜃3 = 𝑎𝑡𝑎𝑛2 (sin(𝜃3), cos(𝜃3)) (2.12)
President University 31
2.8 Pemrograman Lengan Robot Dengan Metode Learning Mode
Banyak sekali berbagai macam cara dalam memprogram gerakan lengan robot dalam
menjalankan suatu perintah kerja, salah satunya ialah dengan metode learning mode.
Learning Mode ialah cara dimana suatu lengan robot dapat menjalnkan perintah gerakan
berdasarkan perekaman gerakan sebelumnya.
Metode learning mode sangat mudah digunakan, karena tidak memerlukan pemrogaran
ulang ketika akan mengubah gerakan lengan robot, cukup melakukan perekaman gerakan
ulang dalam menjalankan suatu perintah kerja, kemudian lengan robot akan mampu
mengeksekusi gerakan yang telah direkam sebelumnya.
Metode Learning Mode dipilih pada penelitian kali ini karena metode tersebut sangat mudah
diaplikasikan, karena tidak membutuhkan perhitungan perpindahan gerakan yang sangat
kompleks seperti gerakan forward kinematic atau reverse kinematic. Dalam merubah
gerakan pada metode learning mode, hanya membutuhkan perekaman gerakan ulang dalam
menjalankan suatu proses kerja, kemudian akan menjalnkannya lagi sesuai dengan perintah
sebelumnya.
Gambar 2.27 Menggerakan lengan robot dengan metode learning mode [5]
President University 32
2.9 Motor Servo (Servo motor)
Servo motor adalah motor yang mampu bekerja dua arah, yaitu searah jarum jam/ clockwise
(CW) dan berlawanan arah jarum jam/ countercloackwise (CCW) dimana arah dan sudut
pergerakan rotornya dapat dikendalikan hanya dengan memberikan pengaturan duty cycle
sinyal PWM (Pulse Width Modulation) pada bagian pin kontrolnya [9]. Motor ini terdiri dari
sebuah motor, serangkaian gear, potensiometer dan rangkaian kontrol. Potensiometer
berfungsi untuk menentukan batas sudut dari putaran servo. Sedangkan sudut dari sumbu
motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal dari kabel motor
[6].
Servo motor merupakan sebuah motor DC yang memiliki rangkaian kontrol elektronik dan
internal gear untuk mengendalikan pergerakan dan sudut angularnya. Sistem mekanik pada
servomotor seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.28 memiliki :
3 jalur kabel : power, ground, dan control
Sinyal kontrol mengendalikan posisi
Operasional dari servomotor dikendalikan oleh sebuah pulsa selebar ± 20 ms, dimana
lebar pulsa antara 0,5 ms dan 2 ms menyatakan akhir dari range sudut maksimum.
Konstruksi didalamnya meliputi internal gear, potensiometer, dan feedback control.
Gambar 2.28 Sistem mekanik servo motor [6]
President University 33
2.9.1 Cara Pengendalian Servomotor
Kabel kontrol digunakan untuk mengatur sudut posisi dari batang output. Sudut posisi
ditentukan oleh durasi pulsa yang diberikan oleh kabel kontrol. Servomotor digerakan
dengan menggunakan Pulse Width Modulation (PWM) [6]. Servomotor akan mengecek
pulsa setiap 20 milisecond (0,2 detik). Panjang pulsa akan menentukan seberapa jauh motor
akan berputar. Contohnya, pada pulsa 1,5 mili detik akan membuat motor berputar sejauh
90° (lebih sering disebut posisi netral). Jika pulsa lebih pendek dari 1,5 mili detik, maka
motor akan berputar lebih dekat ke 0°. Jika lebih panjang dari 1,5 mili detik, maka akan
berputar mendekati 180°. Dari Gambar 2.29, durasi pulsa menentukan sudut dari batang
output.
Gambar 2.29 Pergerakan kontrol servo motor [6]
President University 34
2.9.2 Servomotor Standar 180°
Servomotor jenis ini hanya mampu bergerak dua arah (CW dan CCW) dengan defleksi
masing-masing sudut mencapai 90° sehingga total defleksi sudut dari kanan – tengah – kiri
adalah 180° [6]. Terlihat pada Gambar 2.30 adalah diagram blok dari servo standard dan
Gambar 2.31 bentuk dari servomotor standar.
Gambar 2. 30 diagram blok servomotor standar [6]
Gambar 2.31 Servomotor standar [6]
President University 35
2.9.3 Servomotor Continuous
Servomotor jenis ini mampu bergerak dua arah (CW dan CCW) tanpa batasan defleksi sudut
putar (dapat berputar secara kontinyu) [6]. Pada Gambar 2.32 menunjukan servomotor
continuous.
Gambar 2.32 Servomotor continuous [6]
2.9.4 Servomotor Feedback
Servomotor Feedback ialah salah satu jenis servomotor yang dapat mengeluarakan feedback
(umpan balik) pembacaan derajat posisi servomotor menjadi nilai resistansi yang dapat
dibaca oleh sebuah mikrokontroler [6]. Nilai feedback ini dapat dibaca oleh sebuah
mikrokontroller dan dijadikannya suatu perintah pada kondisi tertentu. Pada Gambar 2.33
menunjukan diagram blok dari Servomotor Feedback yang memiliki nilai umpan balik
dalam pembacaan sudut posisi gerakannya.
Gambar 2.33 Diagram blok servomotor feedback [6]
President University 36
2.10 Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah integrasi dari sebuah microprocessor dengan memori dan penampil
input/output dan perangkat lain seperti timer dalam sebuah chip [7]. Gambar 2.34
menunjukkan Gambaran umum dari sebuah mikrokontroler. Mikrokontroler pada umumnya
memiliki pin untuk koneksi eksternal dari input, output, power, clock dan sinyal control [7].
Gambar 2.34 Blok diagram mikrokontroler [7]
1. Processor Core CPU (Central Processor Unit)
Adalah bagian dari sistem processor yang mengolah data, mengambil data dari memori,
decoding (menyusun ulang) dan melakukan eksekusi [7].
2. Memori
Memori dari mikrokontroler terbagi menjadi volatile dan non-volatile seperti nampak pada
Gambar 2.35 memori volatile akan menyimpan data selama sistem diberi catu daya dan
memori non-volatile akan tetap menyimpan data walaupun tidak ada catu daya [7].
President University 37
Gambar 2.35 Tipe memori semikonduktor [7]
Kebanyakan mikrokontroler terbaru seperti Atmega 2560 menggunakan SRAM, dan FLASH
EEPROM. Static Random Access Memory (SRAM) adalah memori semikonduktor yang
menggunakan flip-flop untuk mempertahankan data. FLASH Electrically Erasable and
Programmable Read Only Memory (FLASH EEPROM) biasanya digunakan untuk program,
bukan sebagai memori data dan dapat ditulis dan dihapus secara elektronik [7].
3. Digital I/O
Input output digital adalah bagian dari mikrokontroler yang dapat mendeteksi ataupun
memberikan keluaran berupa tegangan sebagai nilai digital (HIGH-LOW) [7].
4. Analog I/O
Analog I/O adalah bagian dari mikrokontroler yang dapat menerima input atau memberikan
output berupa data analog atau tegangan yang nilainya bervariasi [7].
5. Interfaces
Mikrokontroler umumnya mempunyai sebuah serial interface yang dapat digunakan untuk
mengunduh program dan untuk komunikasi dengan PC secara umum. Semenjak serial
interface juga dapat digunakan untuk komunikasi dengan perangkat tambahan lainya,
banyak kontroler menawarkan bermacam-macam interface seperti SCI dan SPI [5].
Mikrokontroler juga memiliki integrated bus controller untuk mengendalikan sistim bus
pada umumnya, I2C dan CAN digunakan dalam hal ini. Mikrokontroler yang lebih besar
dapat menggunakan PCI, USB,atau Ethernet interface [7].
6. Debuging unit
Beberapa controller dilengkapi dengan perangkat keras tambahan untuk memungkinkan
remote debuging untuk chip dari PC. Jadi tidak perlu mengunduh perangkat lunak debuging
khusus. Sehingga kode aplikasi yang salah tidak akan dapat menimpa debugger [7].
NVRAM Flash EEPROM DRAM SRAM
EPROM ROM
Semiconductor
Memory
Non-Volatile Volatile
EEPROM
PROM
President University 38
2.11 Modul Arduino Uno Atmega 328
Arduino Uno adalah salah satu dari jenis Arduino yang telah dibuat, menggunakan
mikrokontroller Atmega 328 salah satu varian dari produk board mikrokontroler. Arduino
Uno dapat diaktifkan melalui koneksi USB type-B, catu daya eksternal yang tidak diatur 6-
12 V, atau catu daya eksternal diatur 5 V (pin 27). Sumber daya secara otomatis dipilih ke
sumber tegangan tertinggi [8]. Spesifikasi Arduino Uno Atmega 328 diperlihatkan pada
Tabel 2.1 dan konfigurasi pin Input Output dapat dilihat pada Gambar 2.36
.
Tabel 2. 1 Spesifikasi Aduino Uno Atmega 328 [8]
Detail Spesifikasi
Mikrokontroler Atmel Atmega 328
Tegangan Operasianal 5 V
Tegangan Input (rekomendasi) 7-12 V
Tegangan Input (limit) 6-20 V
Pin Digital I/O 14 (of which 6 provide PWM output)
Pin Analog Input 6
Arus DC per Pin I/O 40 mA
Memori Flash 32 KB of which 2 KB used by bootloader
SRAM 2 KB
EEPROM 1 KB
Clock Speed 16 MHz
LED BUILTIN 13 MHz
Panjang 75 mm
Lebar 53 mm
Berat 15 g
Arduino Uno mempunyai 14 pin digital yang dapat digunakan sebagai pin input atau output.
Besar arus listrik yang diijinkan untuk melewati pin digital I/O adalah 40 mA. Pin digital
I/O ini juga sudah dilengkapi dengan resistor pull up sebesar 20-50 kΩ.
President University 39
Gambar 2.36 Konfigurasi pin modul Arduino Atmega 328 [8]
Beberapa pin Arduino Uno Atmega 328 yang dilengkapi dengan dengan fungsi khusus,
sebagai berikut [9]:
1. Serial 1 buah : Pin D0 (TX) dan Pin D1 (RX), kedua pin ini terhubung langsung ke pin IC
FTDI USB-TTL.
2. External Interrupts 2 buah : Pin D2 (Interrupts 0) dan Pin D3 (Interrupts 1). Kedua pin
ini dapat dikonfigurasikan untuk pemicu interupsi dari sumber eksternal. Interupsi dapat
terjadi ketika timbul kenaikan atau penurunan tegangan pada pin D2 atau pin D3.
3. PWM (pulse width modulator) 6 buah : Pin D4, pin D5, pin D6, pin D9, pin D10 dan pin
D11.
4. SPI : Pin D10, pin D11, pin D12 dan pin D13, ke empat pin ini dapat digunakan untuk
komunikasi mode SPI.
5. LED : Buit-in LED terhubung dengan Pin Digital 13.
6. I2C : Pin A4 (SDA) dan Pin A5 (SCL), pin ini dapat digunakan untuk komunikasi I2C.
7. Pin Aref digunakan sebagai pin tegangan referensi dari luar untuk mengubah range ADC.
8. Pin reset, pin ini digunakan untuk mereset board Arduino Nano, yaitu dengan
menghubungkan pin ini ke ground selama beberapa milidetik. Board Arduino Nano
selain dapat direset melalui pin reset, juga dapat direset dengan menggunakan tombol
reset yang terpasang pada board Arduino Nano.
President University 40
2.12 Arduino IDE
Arduino IDE (Integrated Developtment Enviroenment) menggunakan bahasa pemrograman
sendiri yang menyerupai bahasa C dan mempunyai beberapa tipe data yang dapat digunakan
untuk membuat program. Bahasa pemrograman Arduino (Sketch) sudah dilakukan
perubahan untuk memudahkan pemula dalam melakukan pemrograman dari bahasa aslinya.
Sebelum dijual ke pasaran, IC mikrokontroler Arduino telah ditanamkan suatu program
bernama Bootlader yang berfungsi sebagai penengah antara compiler Arduino dengan
mikrokontroler.
Arduino IDE dibuat dari bahasa pemrograman JAVA. Arduino IDE juga dilengkapi dengan
library C/C++ yang biasa disebut wiring yang membuat operasi input dan output menjadi
lebih mudah. Arduino IDE ini dikembangkan dari software Processing yang dirombak
menjadi Arduino IDE khusus untuk pemrograman dengan Arduino.
Gambar 2.37 merupakan Gambar antarmuka dari perangkat lunak Arduino. Perangkat lunak
ini dapat diunduh gratis di https://www.arduino.cc/en/Main/Software [10].
Gambar 2.37 Tampilan awal Arduino IDE [10]
Software Arduino ini dapat di-install diberbagai operating system (OS) seperti: LINUX, Mac
OS, Windows [10]. Arduino tidak hanya sekedar sebuah alat pengembangan, tetapi
kombinasi dari hardware, bahasa pemrograman dan Integrated Development Environment
(IDE) yang canggih.
President University 41
IDE adalah sebuah software yang sangat berperan untuk menulis program, meng-compile
menjadi kode biner dan meng-upload ke dalam memori microcontroller. Software
Integrated Development Environment (IDE) Arduino terdiri dari 3 bagian yaitu:
1. Editor program, untuk menulis dan mengedit program dalam bahasa processing, listing
program pada Arduino disebut sketch.
2. Compiler, modul yang berfungsi mengubah bahasa processing (kode program) kedalam
kode biner karena kode biner adalah satu–satunya bahasa program yang dipahami oleh
mikrokontroler.
3. Uploader, modul yang berfungsi memasukkan kode biner kedalam memori
mikrokontroler.
Pada Gambar 2.25 diperlihatkan tampilan halaman kerja Arduino IDE software, saat pertama
kali membuka Arduino IDE akan muncul editor dengan nama file sketch project sesuai
dengan tanggal realtime seperti sketch_apr29a.
Gambar 2.38 Tampilan halaman kerja Arduino IDE
Compiler
Uploader
Editor
President University 42
BAB III
IMPLEMENTASI
3.1 Penjelasan Implementasi
Bab ini membahas tentang desain prototipe baik desain perangkat lunak (program) dan
perangkat keras rangkaian elektrik yang digunakan. Secara umum prototipe ini
mengGambarkan proses perancangan simulator lengan robot manipulator jenis “Uarm”,
sebuah lengan robot yang memiliki dua sendi dan tiga buah degree of freedom (DOF) yaitu
sendi pergerakan dan memiliki empat buah motor servo untuk menggerakan kerangka
mekanik robot. Untuk mengendalikan robot, digunakan proram Learning Mode yaitu metode
membuat robot mempelajari suatu gerakan yang diarahkan terlebih dahulu, lalu robot akan
mengulangi gerakan tersebut secara terus menerus dengan tambahan beberapa trigger dan
aktuator yang diberikan pada robot. Mikrokontroler Arduino digunakan sebagai pusat
pengendali yang dapat menghubungkan program learning mode dengan perangkat keras dari
mekanik robot.
3.1.1 Desain Prototipe
Untuk memberikan Gambaran prinsip perancangan lengan robot dengan metode learning
mode ini, maka dibuatlah desain Gambar secara keseluruhan sesuai dengan projek yang
dibuat, desain ini berfungsi untuk mempermudah dalam memahami rangkaian sistem. Pada
Gambar 3.1. menampilkan ilustrasi projek yang dibuat.
President University 43
Gambar 3.1 Desain prototipe lengan robot
1. Gripper claw, berfungsi sebagai cakar penggenggam produk.
2. Stand and box Arduino, berfungsi sebagai box controller dari Arduino Uno sekaligus
menjadi tumpuan dari lengan robot.
3. Motor gripper claw, berfungsi sebagai penggerak gripper untuk menjempit atau
menggenggam objek.
4. Stand of motor rotate, berfungsi sebagai zig penopang lengan robot yang dapat
berputar searah sumbu x dari posisi minimum 0° ke posisi maksimum 180°.
5. Motor up down, berfungsi sebagai penggerak lengan robot menuju kearah atas dan
arah bawah.
6. Fore arm, berfungsi sebagai bagian dari mekanik lengan depan terpasang diantara
gripper claw dan main arm.
7. Elbow joint, berfungsi sebagai sendi penyambung main arm dengan fore arm.
President University 44
8. Main arm, berfungsi sebagai lengan utama bagian dari inti lengan robot pada
prototipe ini.
9. Motor forward backward, berfungsi sebagai penggerak lengan robot menuju kearah
depan dan belakang.
10. Play button, berfungsi sebagai input untuk menjalankan lengan robot berdasarkan
data yang sudah direcord sebelumnya.
11. Record button, berfungsi sebagai input untuk mengaktifkan fungsi perekaman data
gerakan robot.
3.2 Implementasi Perangkat Keras
Dibagian ini, dijelaskan rencana penggunaan perangkat keras yang digunakan pada
perancangan lengan robot dengan metode learning mode. Pada Tabel 3.1 memaparkan
komponen-komponen yang dipakai pada prototipe ini.
Tabel 3. 1 Daftar Perangkat Keras
No. Detail Komponen Label Komponen Jumlah
1 Arduino Uno -K1 1 2 Motor Servo GWS -M2, -M3, -M4, -M5 5 3 Green Push Button "Play" -S1 1 4 Red Push Button "Record" -S2 1 5 Buzzer -BZ 1
3.2.1 Koneksi antara Arduino Uno dengan Motor Servo
Pada Gambar 3.2 diperlihatkan perangkat keras yang digunakan pada perancangan lengan
robot dengan metode learning mode dan bagaimana koneksi perangkat keras terhadap
mikrokontroler Arduino Uno.
President University 45
Gambar 3.2 Koneksi perangkat keras lengan robot manipulator
Untuk mengaktifkan Arduino Uno dibutuhkan sumber tegangan 9 VDC yang berasal dari
external dc supply. Dalam perancangan prototipe ini ditambahkan 2 buah push button yang
berfungsi sebagai input record dan input play, serta ditambahkan 1 buah buzzer sebagai
indikator lengan robot ketika sedang merekam atau memulai hasil rekaman yang sudah
disimpan. Konfigurasi koneksi perangkat keras terhadap pin Arduino Uno pada prototipe ini
dijelaskan pada Tabel 3.2.
President University 46
Tabel 3. 2 Daftar Koneksi Perangkat Keras Lengan Robot
3.3 Sistem Kerja Rangkaian
Keseluruhan sistem dikontrol oleh mikrokontroler Arduino. Prototipe ini menggunakan
mikrokontroler Arduino tipe Uno. Arduino Uno berfungsi sebagai kontroller seluruh
perangkat perancangan lengan robot dengan metode learning mode ini. Gambar 3.3
menampilkan sebuah blok diagram prinsip perancangan lengan robot dengan metode
learning mode.
Gambar 3.3 Blok diagram
Pin Arduino
Nano Motor Servo Push Button Buzzer
6
A5 M2
(Grip Claw) - -
8 - S1
(Play Button) -
9
A1
M3 (Rotate)
- -
10
A2
M4 (Up/Down)
- -
11
A3
M2 (Fwd/Bwd)
- -
12 - S2
(Record Button) -
13 - - BZ
(Buzzer)
President University 47
Pada Gambar 3.3 menjelaskan skema kerja dari perancangan lengan robot dengan metode
learning mode berbasis mikrokontroler Arduino Uno, dimana langkah awal memulai kerja
sistem adalah dengan menekan tombol record satu kali. Kemudian buzzer akan berbunyi
ping menandakan kontroller sedang merekam pergerakan dari empat buah motor servo pada
simulator lengan robot yang digerakan secara manual.
Setiap gerakan yang lakukan secara manual dan setelah tombol record ditekan sebanyak satu
kali, data pergerakan tersebut akan diolah oleh Arduino Uno. Saat tombol record ditekan
lagi sebanyak satu kali, maka buzzer akan berhenti berbunyi menandakan semua hasil
pergerakan empat buah motor servo telah direkam dan disimpan kedalam memori internal
Arduino Uno.
Langkah berikutnya untuk melakukan perintah pergerakan empat buah motor servo pada
lengan robot secara otomatis yaitu dengan cara menekan tombol play sebanyak satu kali,
lalu buzzer akan kembali berbunyi ping disertai pergerakan lima buah motor servo pada
lengan robot sesuai dengan pergerakan yang sudah direkam dan disimpan oleh Arduino Uno,
ketika suara buzzer sudah berhenti dan lengan robot kembali keposisi semula maka
pengulangan data hasil pergerakan telah berakhir.
Jika ingin menjalankan lengan robot secara otomatis dengan pergerakan yang sama seperti
sebelumnya, pengguna cukup menekan tombol play satu kali lagi. Akan tetapi jika ingin
melakukan perubahan pergerakan cukup tekan tombol record satu kali dan proses
selanjutnya mengikuti urutan kerja seperti semula. Pada Gambar 3.4, memperlihatkan flow
chart dari perancangan lengan robot dengan metode learning mode.
President University 48
Gambar 3.4 Flow chart sistem kerja prototipe
President University 49
3.4 Modifikasi Servo Motor Analog Standar Menjadi Servo motor
feedback
Dalam perakitan lengan robot pada penelitian ini, dibutuhkan motor servo yang memiliki
feedback signal berupa sinyal analog yang dapat diterima oleh mikrokontroler Arduino,
sehingga dapat dijadikan titik acuan posisi dalam menentukan gerakan lengan robot. Untuk
itu servo motor feedback dipilih sebagai penggerak dari lengan robot.
Salah satu merek servo motor feedback yang telah ada ialah merek Datan type S1213.
Diperlihatkan pada Gambar 3.5 yaitu servo motor feedback Datan S1213 memiliki empat
buah kabel, yang mana pada umumnya servo motor standar hanya memiliki tiga buah kabel
yaitu untuk kabel tegangan plus, kbel tegangan minus dan kabel untuk sinyal kontrol. Namun
untuk servo motor feedback Datan type S1213 memiliki satu buah kabel tambahan, kabel
tambahan tersebut digunakan sebagai feedback kontrol berupa sinyal data analog yang dapat
dibaca oleh mikrokontroller Arduino sebagai acuan posisi sudut pergerakan.
Gambar 3.5 Servo motor feedback Datan S1213 [11]
Tetapi dikarenakan sulitnya untuk mendapatkan servo motor feedback merek Datan type
S1213 dipasaran Indonesia, maka dalam penelitian kali ini, akan di coba untuk memodifikasi
servo motor analog standar menjadi servo motor feedback.
President University 50
Cara membuat modifikasi servo motor feedback ialah dengan memanfaatkan internal
potensiometer yang ada didalam motor servo, untuk dijadikan sinyal feedback yang berupa
data analog. Pada gambar 3.6, terlihat posisi internal potensiometer berada dibwah gearbox
servo.
Gambar 3.6 Internal potensiometer [11]
Digunakan analog servo motor merek GWS tipe S03N dengan spesifikasi tegangan kerja 4,8
Volt DC dengan torsi 3,4 kg/cm hingga 6 Volt DC dengan torsi 4 kg/cm. Pada Gambar 3.7,
dilakukan pembongkaran pada motor servo, agar dapat dilakukan penyolderan pada kaki
tengah internal potensio servo motor, agar bisa ditarik sebuah kabel untuk dijadikan sinyal
feedback yang dapat di baca oleh mikrokontroler Arduino.
Gambar 3.7 Intenral potensiometer servo GWS S03N
President University 51
Pada Gambar 3.8, dilakukan penyolderan untuk kabel tambahan pada kaki tengah
potensiometer yang ada di dalam servo. Kabel tambahan tersebut akan mengeluarkan nilai
resistansi berupa data analog dengan nilai yang berbeda – beda pada setiap servo, nilai
tersebut akan dibaca oleh pin analog input mikrokontroler Arduino.
Gambar 3.8 Penyolderan kabel tambahan pada internal potensiometer
3.4.1 Kalibrasi Pembacaan Feedback Servo
Kalibrasi pembacaan feedback servo dilakukan agar dapat diperoleh perbandingan nilai
analog input berbanding dengan nilai sudut gerak motor servo. Nilai perbandingan tersebut
akan di gunakan dalam program mikrokontroler Arduino, sebagai nilai input sudut gerakan
motor servo dan sebgai output untuk menggerakan motor servo pada sudut yang telah
ditentukan.
Untuk memperoleh masing – masing nilai resistansi pada setiap servo, maka dilakukanlan
pengujian kalibrasi berupa pembacaan nilai analog input melalui mikrokontroler Arduino
dan di tampilkan melalui serial monitor personal computer untuk melihat nilainya. Motor
servo dihubungkan dengan mikrokontroler Arduino melalui rangkaian pada Gambar 3.9.
President University 52
Gambar 3.9 Rangkaian pengukuran feedback motor servo
Pada Gambar 3.9, rangkaian kabel power servo motor berwarna merah dihubungkan dengan
pin 5 volt Ardino, kabel warna hitam dihubungkan dengan pin GND Arduino, kabel warna
kuning sebagai data kontrol dihubungkan dengan pin 9 Arduino, dan kabel warna putih
sebagai feedback dihubungkan dengan pin analog input A0 Arduino. Terdapat dua buah
tombol untuk mengatur sudut gerakan servo motor, secara naik dan turun antara nol hingga
180 derajat.
Mikrokontroler Arduino diprogram untuk mengatur gerakan servo motor dari nol hingga
180 derajat mlalui ke dua tombol, sudut gerakan bertambah sepuluh derajat setiap kali
tombol pin 12 ditekan, dan akan berkurang sepuluh derajat jika tombol pin 7 ditekan. Analog
input A0 mikrokontroler Arduino, menerima sinyal analog feedback, kemudian di tampilkan
ke layar serial monitor melalui personal computer dimana mikrokontroler Arduino telah
tersambung melalui koneksi USB pada personal computer tersebut. Pada Gambar 3.10,
diperlihatkan program dari pembacaan nilai feedback motor servo, hasil pembacaan nilai
tersebut dapat digunakan sebagai nilai kalibrasi.
President University 53
Gambar 3.10 Program membaca feedback servo
Telah dilakukan pembcaan nilai feedback servo untuk ke empat buah motor servo, nilai
tersebut dijadikan sebagai nilai kalibrasi untuk perbandingan nilai gerakan 0 sampai 180
derajat. Berikut hasil dari nilai – nilai kalibrasi yang telah diperoleh dari masing – masing
feedback servo motor diperlihatkan pada Tabel 3.3.
Tabel 3. 3 Hasil Pembacaan Nilai Kalibrasi Feedback Motor Servo
NO Motor servo
Posisi sudut gerakan
0 10 90 170 180
1 ROTATE 106 122 282 438 461
2 UP DWN 101 128 293 460 481
3 FWD BCWD 97 125 287 449 470
4 GRIPER 136 160 342 482 482
President University 54
3.5 Implementasi Perangkat Lunak
Arduino IDE digunakan sebagai perangkat lunak untuk pembuatan program yang
menunjang perangkat keras mikrokontoler Arduino. Fungsi yang digunakan pada Arduino
Uno ini adalah Servo.h dan EEPROM.h. Servo.h adalah library khusus untuk penggunaan
motor servo, sedangkan EEPROM.h adalah library khusus penyimpanan di memori
EEPROM, lalu ada program #define CALIB_MAX dan #define CALIB_MIN yaitu hasil
dari kalibrasi masing-masing motor servo yang telah didapatkan datanya pada tabel 1.1.
Dimulai dari motor rotate #define CALIB_MIN 106 servo diposisi minimum 0° hingga
#define CALIB_MAX 461 servo diposisi maksimum 180°. Pada Gambar 3.11 diperlihatkan
program Arduino Uno library dan kalibrasi motor servo untuk empat buah motor servo yang
diposisikan sesuai dengan lengan robot.
Gambar 3.11 Arduino Uno library dan calibration motor servo
President University 55
Pada Gambar 3.12 diperlihatkan deklarasi kode program antara perangkat keras dengan pin
Arduino Uno.
Gambar 3.12 Arduino Uno declaration code
President University 56
Seperti terlihat pada Gambar 3.13 void setup penggunaan pin Arduino diatur terlebih dahulu
apakah pin akan dipakai sebagai input atau output. Untuk penggunaan tombol record dan
tombol play, pin mode yang digunakan yaitu input pull up untuk mengantisipasi keadaan
mengambang pada tombol. Pada pin Arduino terdapat fungsi pull up internal yang berarti
pada saat tombol tidak ditekan keadaan default-nya adalah HIGH.
Gambar 3.13 Arduino Uno void setup
President University 57
Pada Gambar 3.14 menampilkan program 2 fungsi push button yang dimuat dalam sebuah
sistem loop. Pada program loop ini masing-masing sistem untuk tombol record dan tombol
play difungsikan ke masing-masing alamat. Untuk sistem record program dialamatkan ke
recordButtonPin sedangakan untuk sistem play program dialamatkan ke playButtonPin.
Gambar 3.14 Arduino Uno void loop
President University 58
Pada Gambar 3.15 menampilkan bagian dari program void play servo. Diawali dengan
program membaca memory dari pergerakan lengan robot yang sudah tersimpan pada
EEPROM (Elektronik Erasable Programmable Read Only Memory)lalu dilanjutkan dengan
buzzer on menandakan pergerakan lengan robot sedang berlangsung mengikuti memory
data yang tersimpan. Pada Gambar ini juga ditampilkan program dari motor servo rotate.
Gambar 3.15 Arduino Uno void play servo for rotate
President University 59
Pada program void play servo terdapat beberapa program untuk masing-masing motor servo.
Dapat dilihat pada Gambar 3.16 ditampilkan program void play servo untuk data motor servo
Up Down.
Gambar 3.16 Arduino Uno void play servo for up down
Dapat dilihat pada Gambar 3.17 ditampilkan program void play servo untuk data motor servo
Forward Backward.
Gambar 3.17 Arduino Uno void play servo for forward backward
President University 60
Dapat dilihat pada Gambar 3.18 ditampilkan program void play servo untuk data motor servo
Gripper Claw.
Gambar 3.18 Arduino Uno Void play servo for gripper claw
President University 61
Pada Gambar 3.19 menampilkan bagian dari program void record servo. Diawali dengan
program membaca memory pada EEPROM lalu dilanjutkan dengan buzzer on menandakan
setiap pergerakan lengan robot yang berlangsung sedang direkam. Pada Gambar ini juga
ditampilkan bagian dari program dari motor record servo feedback pin pada setiap motor
servo.
Gambar 3.19 Arduino Uno void record servo for feedback pin
President University 62
Dapat dilihat pada Gambar 3.20 ditampilkan program void record servo untuk data motor
servo Gripper Rotate.
Gambar 3.20 Arduino Uno vvoid record servo for gripper rotate
Dapat dilihat pada Gambar 3.21 ditampilkan program void record servo untuk data motor
servo up down.
Gambar 3.21 Arduino Uno void record servo for up down
President University 63
Dapat dilihat pada Gambar 3.22 ditampilkan program void record servo untuk data motor
servo Forward Backward.
Gambar 3. 22 Arduino Uno Void Record Servo for Forward Backward
Dapat dilihat pada Gambar 3.23 ditampilkan program void record servo untuk data motor
servo gripper claw.
Gambar 3. 23 Arduino Uno void record servo for gripper claw
President University 64
3.6 Desain Area Kerja
Untuk mengetahui kemampuan kerja lengan robot yang telah dibuat, dibutuhkan suatu area
kerja yang sesuai dengan kemampuan daya jangkau lengan robot. Sehingga kemampuan
robot dalam menjalankan suatu perintah kerja yang telah diprogram sebelumnya, dapat
terlihat apakah perintah tersebut dijalankan dengan baik, sesuai dengan area titik gerakan
yang telah diprogram sebelumnya. Maka dibuatlah Area kerja agar dapat diketahui
kemampuan jangkauan lengan robot dalam memindahkan suatu benda dan menjalankan
perintah dalam suatu proses kerja, serta dapat terlihat akurasi gerakan apakah sesuai dengan
program. Pada Gambar 3.24 menampilkan ilustrasi area kerja yang dibuat.
Gambar 3.24 Desain area kerja lengan robot
Area kerja berukuran 44 cm x 48 cm yang terbagi menjadi tujuh area, yaitu area 1, area 2,
area 3, area 4, area 5, area 5B dan area 7. Terdapat tempat untuk menaruh objek kerja pada
area 2 hingga area 5B, digunakan sebagai tempat robot ketika akan mengambil benda dan
memindahkannya ke area yang ditentukan.
President University 65
Area kerja berfungsi agar pada saat pengujian kerja lengan robot, dapat diketahui secara
lebih spesifik, karena gerakan robot dapat terlihat sudah sesuai dengan titik area yang telah
ditentukan, dapat terlihat juga apakah robot mengambil dan meletakkan benda sesuai dengan
yang telah diprogram.
3.7 Desain Benda Kerja
Pada desain lengan robot manipulator ini, dibutuhkan suatu benda kerja yang sesuai dengan
kemampuan angkat lengan robot dan sesuai dengan jangkauan genggaman gripper robot.
Sehingga kemampuan robot dalam memindahkan sebuah benda dapat terlihat, apakah
berjalan dengan baik sesuai program. Pada Gambar 3.25 menampilkan ilustrasi benda kerja
yang dibuat.
Gambar 3.25 Desain benda kerja dan wadah benda kerja
Desain benda kerja terdiri dari dua buah bagian, yaitu benda kerja yang dipindah oleh lengan
robot dan wadah untuk benda kerja. Benda kerja yang dipindah berbentuk per-segi enam
dengan diameter 1.5 cm dan tinggi 19 cm. sedangkan wadah dari benda kerja yang dipindah,
berbentuk lubang per-segi enam dengan jumlah 18 buah lubang dengan tinggi 3cm, fungsi
dari wadah ini ialah agar benda kerja dapat berdiri tegak, sehingga memudahkan lengan
robot untuk mengangkat dan memindahkannya.
President University 66
BAB IV
PENGUJIAN DAN ANALISA
4.1 Pengujian Gerakan Motor Servo Pada Sendi Lengan Robot
Pengujiaan gerakan motor servo dilakukan agar dapat diketahui pergerakan motor servo
apakah sudah sesuai dengan desain perancangan. Pengujian dilakukan dengan cara motor
sero digerakan secara manual, sesuai dengan area kerjanya, kemudian mikrokontroler
Arduino akan menampilkan data berupa titik gerakan dari motor servo yang ditampilkan
pada serial monitor.
Setelah digerakan secara manual, selanjutnya dicoba untuk menjalankan perintah yang
sebelumnya telah direkam, agar diketahui apakah gerakan sesuai dengan proses sebelumnya.
Berikut akan dijelaskan hasil pengujian gerakan motor servo.
Prinsip kerja dari proses perekaman dan menyimpanan data ialah perbandingan gerakan
sudut dari 0 derajat hingga 180 derajat, berbanding dengan nilai kalibrasi minimum hingga
kalibrasi maksimum, lalu berbanding lagi dengan nilai data 0 hingga 254, data tersebut ialah
nilai data yang dapat disimpan ke dalam EEPROM (Elektronik Erasable Programmable Read
Only Memory) mikrokontroler Arduino.
Sedangkan untuk prinsip kerja dari proses running atau menjalankan program ialah
perbandingan dengan data yang sudah di simpan sebelumnya dengan nilai data 0 hingga 254
berbanding dengan nilai 0 derajat hingga 180 derajat untuk menggerakan motor servo. Nilai
data 0 hingga 254 diperoleh karena mikrokontroler Arduino memiliki lebar data
penyimpanan 8 bit, yang berarti lebar data tersebut ialah nilai dari 28, maka jumlah datanya
ialah 256 data.
President University 67
4.1.1 Pengujian Motor Servo Pada Bagian Rotate (Base)
Motor servo bagian base atau rotate digerakan dari sudut 0 hingga 170 derajat, terlihat pada
Gambar 4.1. Selanjutnya hasil gerakan tersebut akan ditampilkan oleh mikrokontroler
Arduino pada serial monitor personal komputer. Pada Gambar 4.2, ialah hasil nilai
pembacaan perekaman motor servo rotate, sedangkan pada Gambar 4.3, ialah hasil nilai dari
perintah gerakann motor servo rotate.
Gambar 4.1 Area kerja bagain rotate (base)
Pada pengujian motor servo untuk bagian rotate, diperoleh nilai data kalibrasi derajat sudut
putaran dari 0 – 180, berbanding dengan nilai feedback data dari 106 – 461, lalu kemudian
di konversi menjadi memori penyimpanan mikrokontroler Arduino dengan nilai dari 0 – 254
bit data. Hasil dari pengujian motor servo rotate di tulis pada table 4.1.
Tabel 4.1 Perbandingan Sevo Rotate
Perbandingan Servo Rotate
Posisi Servo ( 0 - 180 )
Feedback Data ( 106 - 461 )
Memori ( 0 - 254 )
0 106 0
10 126 14
30 165 42
60 224 85
90 284 127
120 343 169
150 402 212
President University 68
170 441 240
180 461 254
Gambar 4.2 Pembacaan motor rotate atau base
Gambar 4.3 Data menggerakan motor servo base
President University 69
4.1.2 Pengujian Motor Servo Pada Bagian Up Down
Motor servo bagian up down digerakan dari sudut 10 derajat hingga 90 derajat terlihat pada
Gambar 4.4. Selanjutnya hasil gerakan tersebut akan ditampilkan oleh mikrokontroler
Arduino pada serial monitor personal komputer. Pada Gambar 4.5, ialah hasil nilai
pembacaan perekaman motor servo up down, sedangkan pada Gambar 4.6, ialah hasil nilai
dari perintah gerakann motor servo up down.
Gambar 4.4 Area kerja bagian up down
Pada pengujian motor servo untuk bagian up down, diperoleh nilai data kalibrasi derajat
sudut putaran dari 0 – 180, berbanding dengan nilai feedback data dari 101 – 481, lalu
kemudian di konversi menjadi memori penyimpanan mikrokontroler Arduino dengan nilai
dari 0 – 254 bit data. Hasil dari pengujian motor servo rotate di tulis pada table 4.2.
Tabel 4.2 Perbandingan Servo Up Down
Perbandingan Up Down
Posisi Servo ( 0 -
180 )
Feedback Data ( 101 -
481 )
Memori ( 0 - 254
)
0 101 0
10 122 14
30 164 42
60 228 85
90 291 127
120 354 169
President University 70
150 418 212
170 460 240
180 481 254
Gambar 4.5 Pembacaan motor up down
Gambar 4.6 Data menggerakan motor up down
President University 71
4.1.3 Pengujian Motor Servo Pada Bagian Forward Reverse
Motor servo bagian forward reverse digerakan dari sudut 20 derajat hingga 100 derajat,
terlihat pada Gambar 4.7. Selanjutnya hasil gerakan tersebut akan ditampilkan oleh
mikrokontroler Arduino pada serial monitor personal komputer. Pada Gambar 4.8, ialah
hasil nilai pembacaan perekaman motor forward revrese, sedangkan pada Gambar 4.9, ialah
hasil nilai dari perintah gerakann motor servo forward reverse.
Gambar 4.7 Area kerja bagian forward reverse
Pada pengujian motor servo untuk bagian forward reverse, diperoleh nilai data kalibrasi
derajat sudut putaran dari 0 – 180, berbanding dengan nilai feedback data dari 97 – 470, lalu
kemudian di konversi menjadi memori penyimpanan mikrokontroler Arduino dengan nilai
dari 0 – 254 bit data. Hasil dari pengujian motor servo rotate di tulis pada table 4.3.
Tabel 4.3 Perbandingan Servo Forward Reverse
Perbandingan forward reverse
Posisi Servo ( 0 -
180 )
Feedback Data ( 97 -
470 )
Memori ( 0 - 254
)
0 97 0
10 118 14
30 159 42
60 221 85
90 284 127
120 346 169
150 408 212
President University 72
170 449 240
180 470 254
Gambar 4.8 Pembacaan motor forward reverse
Gambar 4.9 Data menggerakan motor forward reverse
President University 73
4.1.4 Pengujian Motor Servo Pada Bagian Gripper
Motor servo bagian gripper digerakan dari sudut 10 derajat hingga 90 derajat, terlihat pada
Gambar 4.10. Selanjutnya hasil gerakan tersebut akan ditampilkan oleh mikrokontroler
Arduino pada serial monitor personal komputer. Pada Gambar 4.11, ialah hasil nilai
pembacaan perekaman motor servo rotate, sedangkan pada Gambar 4.12, ialah hasil nilai
dari perintah gerakann motor servo rotate.
Gambar 4.10 Area kerja gripper
Pada pengujian motor servo untuk bagian gripper, diperoleh nilai data kalibrasi derajat
sudut putaran dari 0 – 180, berbanding dengan nilai feedback data dari 130 – 482, lalu
kemudian di konversi menjadi memori penyimpanan mikrokontroler Arduino dengan nilai
dari 0 – 254 bit data. Hasil dari pengujian motor servo rotate di tulis pada table 4.4.
Tabel 4.4 Perbandingan Servo Gripper
Perbandingan Gripper
Posisi Servo ( 0 -
180 )
Feedback Data ( 130 -
482 )
Memori ( 0 - 254
)
0 130 0
10 150 14
30 189 42
60 247 85
90 306 127
120 365 169
President University 74
150 423 212
170 462 240
180 482 254
Gambar 4.11 Pembacaan motor gripper
President University 75
Gambar 4.12 Data menggerakan motor gripper
4.2 Pengujian Lengan Robot Memindahkan Benda Pada Jarak 30 cm
Pengujian pertama pada gerakan lengan robot, ialah mencoba memindahkan sebuah benda
kerja dari tempat pertama yang terletak pada area tiga, menuju wadah yang berbentuk
lingakaran dengan diameter 6 cm. Tujuan dari pengujian ini ialah agar dapat di ketahui
kemampuan lengan robot apakah dapat memindahkan dan menaruh benda pada titik yang
sama, yaitu pada titik tengah wadah yang berajarak 30 cm dari tempat awal benda kerja.
Dalam melakukan pengujian ini, pertama – tama lengan robot di gerakkan untuk
memindahkan benda kerja yang terletak pada area tiga, dengan cara mengangkatnya lalu
digerakkan tepat menuju titik tengah wadah benda kerja, pada jarak titik tengah 30 cm dari
tempat benda pertama. Berikut pada gambar 4.13 digambarkan denah kerja pada pengujian
memindahkan benda pada jarak 30 cm.
Gambar 4. 13 Pengujian memindahkan benda pada jarak 30 cm
President University 76
Dilakukan percobaan sebanyak sepuluh kali percobaan, agar dapat diketahui apakah kinerja
lengan robot cukup baik dalam memindahkan benda kerja dan menaruhnya tepat di wadah
benda kerja. Dari percobaan tersebut, dapat ditarik kesimpulan seberapa besar presentase
keberhasilan lengan robot dalam menjalankan suatu perintah kerja. Dari percobaan tersebut
kemudian diperoleh data sebagai berikut :
Tabel 4. 5 Hasil Percobaan Pada Jarak 30 cm
Percobaan Titik Mengambil
Benda ( Target 0 cm)
Titik Jatuh Benda ( Target
30 cm)
Selsish target jatuh benda
Keterangan
1 2 cm 28 cm - 2 cm Benda masuk
2 2 cm 32 cm + 2 cm Benda masuk
3 1 cm 28 cm - 2 cm Benda masuk
4 3 cm 32 cm + 2 cm Benda masuk
5 2 cm 29 cm - 1 cm Benda masuk
6 3 cm 28 cm - 2 cm Benda masuk
7 2 cm 25 cm - 5 cm Benda Tidak
Masuk
8 3 cm 28 cm - 2 cm Benda masuk
9 2 cm 24 cm - 6 cm Benda Tidak
Masuk
10 2 cm 31 cm +1 cm Benda masuk
Dari data percobaan diatas, dapat diketahui bahwa kinerja lengan robot cukup baik, dari
sepuluh kali percobaan diperoleh delapan kali berhasil menaruh benda pada wadah, lalu
mengalamai dua kali ke gagalan, benda kerja tidak jatuh kedalam wadah. Hal ini dapat
disimpulkan berarti lengan kerja robot memiliki tingkat keberhasilan sebesar 80 % dari
percobaan yang telah dilakukan.
Pergeseran selisih titik target dari gerakan lengan robot ialah rata – rata antara 2 cm sampai
6 cm, hal ini disebabkan dari pergeseran nilai resistansi dari feedback servo yang selalu
berubah – ubah secara fluktuatif ketika mengalami perubahan pergerakan, misalnya saat di
posisi 23 derajat pada servo rotate, saat percobaan pertama nilai resitansi data bernilai 144
( sesuai dengan perhitungan pada pengujian servo rotate). Kemudian pada percobaan ke
tujuh, pada posisi yang sama 23 derajat, nilai resistansi data tersebut berubah menjadi kurang
dari 144, sehingga mengakibatkan pergeseran gerakan kurang dari titik yang ditargetkan.
President University 77
4.3 Menggerakan Lengan Robot Untuk Memindahkan Satu Benda
Pengujian pertama dilakukan, yaitu dengan proses kerja lengan robot dapat memindahkan
sebuah benda kerja (produk), lalu manurhnya di tempat yang berbeda. Pada Gambar 4.14
akan di gambarkan alur kerja dari pengujian pertama.
Gambar 4.14 Alur kerja pengujian pertama
Keterangan : 1 – Posisi awal benda kerja (produk).
2- Posisi lengan robot.
3- Posisi akhir tempat benda kerja (produk).
Alur kerja pengujian pertama ialah, benda kerja (produk) di letakkan di tempat benda pada
area tiga yang diberi tanda angka satu pada Gambar, pada lubang yang di beri warna oranye
(lubang nomor dua). Posisi lengan robot berada di tengah – tengah area kerja, pada Gambar
diberi tanda angka dua. Benda kerja (produk) akan dipindahkan oleh lengan robot dan
diletakkan kedalam wadah yang ada pada area 5B, kemudian lengan robot akan kembali ke
posisi awal.
President University 78
4.3.1 Perekaman Gerakan Pengujian Pertama
Untuk menjalankan alur kerja pertama, lengan robot harus digerakan sesuai dengan alur
pengujian pertama, melalui Gambar berikut, akan dijelaskan gerakan perekaman pada
pengujian pertama.
Gambar 4.15 Tombol merah ditekan
1- Tombol merah ditekan untuk
mengaktifkan mode learning atau
perekaman agar robot dapat
digerakan. Buzzer akan berbunyi,
menandakan mode perekaman
telah diaktifkan (Gambar 4.15).
Gambar 4.16 Putar base lengan robot
2- Bagian base lengan robot diputar
agar mengarah ke benda kerja
(produk) (Gambar 4.16).
President University 79
Gambar 4.17 Gripper dibuka
3- Gripper dibuka untuk selanjutnya
agar siap menggengam benda
kerja (produk) (Gambar 4.17).
Gambar 4.18 Arahkan lengan kedepan
4- Arahkan lengan bagian atas
gripper ke depan mendekati benda
kerja (produk) (Gambar 4.18).
Gambar 4.19 Gripper di tutup
5- Tutup atau jepit gripper pada
benda kerja (produk), agar benda
kerja (produk) dapat digenggam
oleh gripper (Gambar 4.19).
President University 80
Gambar 4.20 Angkat lengan
6- Gambar 4.20, angkat lengan ke
arah atas, agar benda kerja
(produk) keluar dari wadah untuk
dapat dipindahkan (Gambar 4.20).
Gambar 4.21 Putar base & turunkan
gripper
7- Putar base kearah wadah benda
kerja (produk), arahkan agar benda
kerja (produk) tepat ditengah dari
wadah benda kerja (produk)
(Gambar 4.21).
8- Turunkan gripper kearah bawah
agar benda kerja (produk) pada
posisi siap diletakkan (Gambar
4.21).
Gambar 4.22 Buka gripper
9- Buka gripper untuk menjatuhkan
benda kerja (produk) tepat di
dalam wadah (Gambar 4.22).
President University 81
Gambar 4.23 Arahkan ke posisi awal
10- Putar base ke arah posisi awal,
yang semula ada pada tengah area
kerja , kemudian mundurkan
(Gambar 4.23).
11- Tutup grippe (Gambar 4.23).
Gambar 4.24 Tombol merah ditekan
12- Ketika telah selesai melakukan
proses perekaman, Tombol warna
merah ditekan untuk
menghentikan proses Learning
atau perekaman dan suara buzzer
akan berhenti berbunyi. ketika
lengan robot sudah diarahkan
sesuai dengan proses kerja, maka
selanjutnya data gerakan yang
telah di program, di simpan
kedalam memori EEPROM
mikrokonntroller Arduino, untuk
selanjutnya akan di eksekusi
dalam mode Running (Gambar
4.24).
President University 82
4.3.2 Menjalankan Proses Pengujian Pertama
Setelah selesai pada proses perekaman, selanjutnya lengan robot akan menjalankan gerakan
yang telah di program pada proses learning mode atau perekaman, dengan cara menekan
tombol warna hijau untuk mengaktifkan mode running. Melalui Gambar berikut akan
dijelaskan proses tersebut.
Gambar 4.25 Memulai proses running
mode
1- Letakkan benda kerja (produk)
pada posisi awal ketika dilakukan
perekaman (Gambar 4.25).
2- Tekan tombol warna hijau untuk
mengaktifkan mode running,
buzzer akan berbunyi sebagai
indikasi bahwa proses running
mode sedang berjalan, lengan
robot akan bergerak sesuai proses
kerja sebelumnya (Gambar 4.25).
Gambar 4.26 Gerakan base
3- Gerakan pertama, base berputar
kearah benda kerja (produk),
sesuai pada instruksi program
pertama pada perekaman
sebelumnya (Gambar 4.26).
President University 83
Gambar 4.27 Gripper membuka
4- Gripper membuka, bersiap untuk
menjepit benda kerja (produk)
(Gambar 4.27).
Gambar 4.28 Lengan maju dan gripper
menjepit
5- Lengan robot maju kedepan
mendekati benda kerja (produk)
(Gambar 4.28).
6- Gripper menjepit benda kerja
(produk) dan mengangkatnya
untuk dikeluarkan dari wadah
(Gambar 4.28).
Gambar 4.29 Lengan bergerak ke area 5B
7- Lengan robot bergerak ke arah
tempat meletakkan benda kerja
(produk), berhenti mendekati
posisi tengah pada tempat benda,
lalu sedikit turun untuk berisap
membuka gripper (Gambar 4.29).
President University 84
Gambar 4.30 Benda kerja (produk) sudah
diletakkan
8- Gripper membuka untuk
melepaskan benda kerja (produk)
agar masuk kedalam tempat benda
(Gambar 4.30).
9- Benda kerja (produk) sudah
diletakkan dan berada didalam
tempat ke dua pada area 5B
(Gambar 4.30).
Gambar 4.31 Lengan robot bergerak ke
posisi awal
10- Base berputar kearah awal, di
tengah area kerja ketika sudah
meletakkan benda kerja (produk)
(Gambar 4.31).
11- Lengan mundur kebelakang pada
posisi awal (Gambar 4.31).
Gambar 4.32 Gripper menutup
12- Gripper menutup ketika lengan
robot sudah berada di posisi awal,
buzzer berhenti berbunyi karena
proses kerja telah selesai
dilakukan oleh lengan robot.
Untuk memulainya kembali,
letakkan benda kerja (produk)
pada posisi yang sama dan
kemudian tekan tombol warna
hijau (Gambar 4.32).
President University 85
Gambar 4.33 Percobaan ke-3
13- Telah dilakukan percobaan sebanyak tiga kali dalam memindahkan sebuah benda dari
wadah yang ada pada area 3 menuju tempat yang ada pada area 5B, percobaan tersebut
berhasil dilakukan, tiga buah benda kerja (produk) sudah berada di dalam tempat pada
area 5B (Gambar 4.33).
Ketika selesai melakukan pengujian, catu daya mikrokontroler Arduino dilepas untuk
mematikan mikrokontroler Arduino, kemudian setelah beberapa saat, catu daya
mikrokontroler Arduino dihubungkan kembali untuk menghidupkannya. Ketika
Mikrokontroler Arduino sudah aktif kembali, langsung dijalankan running mode dengan
menekan tombol warna hijau, lengan robot langsung bergerak menjalankan proses kerja
percobaan pertama, yaitu memindahkan sebuah benda kerja (produk) dari satu tempat ke
tempat lainnya.
Hal ini dilakukan untuk membuktikan bahwa program learning mode dapat tersimpan
kedalam memori EEPROM mikrokontroler Arduino. Maka ketika mikrokontroler Arduino
dimatikan dan dihidupkan kembali, jika ingin menjalankan perintah alur kerja sebelumnya,
maka tidak memerlukan perekaman ulang, cukup langsung menjalankan running mode
dengan menekan tombol hijau.
President University 86
4.4 Menggerakan Lengan Robot Untuk Memindahkan Dua Buah Benda
Pengujian kedua dilakukan, yaitu dengan proses kerja lengan robot dapat memindahkan dua
buah benda kerja (produk) dari tempat awal yang berbeda, menuju satu tempat yang sama.
Pada Gambar 4.34 akan diGambarkan alur kerja dari pengujian kedua.
Gambar 4.34 Alur kerja pengujian ke dua
Keterangan : 1- Posisi benda kerja (produk) pertama
2- Posisi benda kerja (produk) ke dua
3- Posisi meletakkan benda kerja (produk)
4- Posisi awal lengan robot
Alur kerja pengujian ke dua ialah, benda kerja (produk) diletakkan di tempat benda pada
area tiga yang diberi tanda angka satu pada Gambar, pada lubang yang diberi warna oranye
(lubang nomor dua). Gerakan pertama pada lengan robot, ialah akan mengambil benda kerja
(produk) yang pertama, kemudian meletakkannya ke tempat yang berada di area 5B.
President University 87
Gerakan selanjutnya ialah, lengan robot mengambil benda kerja (produk) ke dua yang telah
diletakkan di area empat, kemudian meletetakkannya pada tempat yang ada di area 5B,
kemudian lengan robot akan kembali ke posisi awal.
4.4.1 Perekaman Gerakan Pengujian Ke Dua
Untuk menjalankan alur kerja ke dua, lengan robot harus digerakan sesuai dengan alur kerja
yang telah ditentukan, melalui Gambar berikut, akan dijelaskan gerakan perekaman pada
pengujian ke dua.
Gambar 4.35 Tombol merah ditekan
1- Tombol merah ditekan untuk
mengaktifkan mode learning
mode atau perekaman agar robot
dapat digerakan sesuai alur kerja.
Buzzer akan berbunyi sebagai
indikasi bahwa mode perekaman
telah diaktifkan (Gambar 4.35).
Gambar 4.36 Gerakan ke dua
3- Arahkan lengan robot maju
kedepan untuk mendekati benda
kerja (produk) (Gambar 4.37).
4- Tutup gripper untuk menjepit
benda kerja (produk) dan
mengangkatnya dari tempat
pertama untuk dipindahkan
(Gambar 4.37).
President University 88
Gambar 4.37 Gerakan ke tiga
5- Putar base ke area 5B, ke arah
tempat meletakkan benda, arahkan
hingga benda kerja (produk) tepat
berada ditengah dari tempat
menaruh benda agar benda kerja
(produk) dapat ditaruh tepat
didalam tempat ke dua (Gambar
4.38).
6- Buka gripper agar benda kerja
terlepas dan masuk kedalam
tempat ke dua (Gambar 4.38).
Gambar 4.38 Gerakan ke empat
7- Arahkan gripper menuju area
empat, tempat benda ke dua berada
(Gambar 4.39)
8- Buka gripper (Gambar 4.39).
Gambar 4.39 Gerakan ke lima
9- Arahkan lengan robot ke depan
menuju benda ke dua (Gambar
4.40).
10- Tutup gripper untuk menjepit
benda kerja (produk) ke dua
(Gambar 4.40).
President University 89
Gambar 4.40 Gerakan ke tujuh
11- Buka gripper untuk melepaskan
benda kerja (produk) dan masuk
kedalam tempat ke dua (Gambar
4.41).
12- Arahkan lengan robot menuju area
5B untuk menaruh benda kerja
(produk) (Gambar 4.41).
Gambar 4.41 Gerakan ke delapan
13- Dua buah benda kerja (produk)
sudah masuk ke dalam tempat
benda ke dua yang ada di area 5B
(Gambar 4.42).
14- Arahkan lengan robot menuju
tengah, kembali ke posisi awal
(Gambar 4.42).
15- Tutup gripper seperti posisi awal
(Gambar 4.42).
Gambar .42 Tekan tombol merah
16- Tekan tombol warna merah untuk
menghentikan proses perekaman,
buzzer akan berhenti berbunyi.
Data gerakan yang sudah dijankan,
akan tersimpan didalam memori
EEPROM mikrokontroler
Arduino, selanjutnya dapat di
jalankan melalui perintah running
mode (Gambar 4.43).
President University 90
4.4.2 Menjalankan Proses Pengujian ke dua
Setelah selesai pada proses perekaman, selanjutnya lengan robot akan menjalankan gerakan
proses kerja pengujian ke dua, dengan cara menekan tombol warna hijau untuk mengaktifkan
mode running. Melalui Gambar – Gambar berikut akan dijelaskan hasil proses dari eksekusi
pengujian ke dua.
Gambar 4.43Tombol hijau ditekan
1- Letakkan benda kerja (produk)
pertama pada posisi awal ketika
dilakukan perekaman (Gambar
4.44).
2- Letakan benda ke dua pada posisi
awal ketika dilakukan perekaman
(Gambar 4.44).
3- Tekan tombol warna hijau untuk
mengaktifkan running mode,
buzzer akan berbunyi sebagai
indikasi proses running mode
sedang berajalan, lengan robot
mulai bergerak (Gambar 4.44).
Gambar 4.44 Gerakan pertama
4- Base bagian bawah akan berputar
kea rah benda kerja (produk)
pertama (Gambar 4.45).
5- Gripper membuka, bersiap untuk
menjepit benda kerja (produk)
(Gambar 4.45).
President University 91
Gambar 4.45 Gerakan ke dua
6- Lengan robot maju ke depan,
mendekati benda kerja (produk)
pertama (Gambar 4.46).
7- gripper menutup, menjepit benda
kerja (produk) lalu
menganggkatnya ke atas
mengeluarkan dari tempat
pertama (Gambar 4.46).
Gambar 4.46 Gerakan ke tiga
8- Base berputar ke arah area 5B,
berhenti mendekati tempat benda,
lalu sedikit bergerak turun ke
bawah mendekati tempat benda
kerja (produk), agar benda kerja
(produk) pada posisi siap
diletakkan (Gambar 4.47).
9- Gripper membuka, benda kerja
berhasil dilepaskan jatuh didalam
tempat benda kerja (Gambar 4.47).
Gambar 4.47 Gerakan ke empat
10- Base perputar ke arah benda ke
dua, maju kedepan mendekati
benda kerja (produk) ke dua
(Gambar 4.48).
11- Gripper menjepit benda dan
mengangkatnya, mengelurakan
dari tempat benda ke dua (Gambar
4.48).
President University 92
Gambar 4.48 Gerakan ke lima
12- Base berputar menuju arah area
5B, tempat menaruh benda kerja
(produk), berhenti ditengan tempat
menaruh benda kerja (produk),
kemudian lengan sedikit turun ke
bawah agar benda kerja (produk)
dapat dimasukkan (Gambar 4.49).
13- Gripper membuka dan benda kerja
(produk) jatuh ke dalam tempat
(Gambar 4.49).
Gambar 4.49 Gerakan ke enam
14- Kedua benda kerja (produk) sudah
berada dialam tempat di area 5B,
berhasil dipindahkan oleh lengan
robot (Gambar 4.50).
15- Base beregerak berputar ke tengah
menuju posisi awal lalu sedikit
mundur kebelakang pada bagian
lengan atas (Gambar 4.50).
16- Gripper menutup , buzzer
berhenti berbunyi (Gambar 4.50).
President University 93
Gambar 4.50 Percobaan dilakukan tiga kali
17- Posisi dua buah benda ada dialam tempat benda di area 5b (Gambar 4.51)
Sama seperti saat sudah melakukan pengujian pertama, catu daya mikrokontroler Arduino
dilepas untuk mematikan mikrokontroler Arduino, kemudian setelah beberapa saat, catu
daya mikrokontroler Arduino dihubungkan kembali untuk menghidupkannya. Ketika
Mikrokontroler Arduino sudah aktif kembali, langsung dijalankan running mode dengan
menekan tombol warna hijau, lengan robot langsung bergerak menjalankan proses kerja
percobaan ke dua, yaitu memindahkan sebuah benda kerja (produk) dari satu tempat ke
tempat lainnya.
Hal ini dilakukan untuk membuktikan bahwa program learning mode dapat tersimpan
kedalam memori EEPROM mikrokontroler Arduino. Maka ketika mikrokontroler Arduino
dimatikan dan dihidupkan kembali, jika ingin menjalankan perintah alur kerja sebelumnya,
maka tidak memerlukan perekaman ulang, cukup langsung menjalankan running mode
dengan menekan tombol hijau.
President University 94
4.5 Kelebihan
Kelebihan prototipe ini adalah:
1. Untuk merubah gerakan lengan robot, tidak memerlukan pemrograman ulang yang
di masukan lagi ke mikrokontroler Arduino, cukup hanya menggunakan learning
mode, yaitu menggerakan lengan robot secara langsung.
2. Adanya indikasi buzzer berbunyi jika program sedang berjalan.
3. Material lengan robot terbuat dari plastik PLA dan dibuat dengan mesin 3d printing,
sehingga menjadi lebih ringan dan cukup kuat.
4. Area kerja yang dengan mudah dapat dipindah.
5. Hanya menggunakan empat buah motor servo tipe standar yang dapat dijadikan servo
feedback.
4.6 Kekurangan
Kekurangan prototipe ini adalah:
1. Durasi perekaman tidak dapat melebihi satu menit.
2. Akurasi ketepatan gerak tidak begitu sama persis, terdapat nilai perbedaan kurang
lebih sekitar 2 sampai 6 cm dari titik target yang dituju, data tersebut diperoleh dari
pengujian 5.2 yaitu pengujian memindahkan benda pada jarak 30 cm, yang telah
dilakukan sebanyak sepuluh kali percobaan dan mengalami delapan kali
keberhasilan serta dua kali kegagalan.
President University 95
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengujian dan analisa prototipe ini, dapat ditarik beberapa kesimpulan
bahwa:
1. Prototipe lengan robot manipulator berhasil dibuat, lengan robot dapat membuat
gerakan berputar dari sudut 10 derajat hingga sudut 170 derajat, mengangkat dan
menurunkan benda dari sudut 10 derajat hingga 90 derajat, menggenggam dan
melepaskan sebuah benda (produk). Gerakan tersebut diciptakan dari kombinasi
mekanik desain bentuk lengan robot yang dikombinasikan dengan empat buah motor
servo untuk menciptakan gerakan, hal itu di buktikan melalui dua jenis pengujian
yang telah dilakukan.
Pada pengujian pertama, lengan robot mampu melakukan gerakan memindahkan
sebuah benda berukuran diameter 1 cm dengan tinggi 19 cm, dari satu tempat
pengambilan benda berukuran diameter 1,2 cm yang berada pada area tiga,
dipindahkan ke tempat berukuran diameter 7 cm yang berada di area 5B. Pengujian
pertama dilakukan sebanyak tiga kali dan diperoleh hasil yang cukup baik.
Pada pengujian ke dua, lengan robot mampu melakukan gerakan memindahkan
sebuah benda berukuran diameter 1 cm dengan tinggi 19 cm, dari satu tempat
pengambilan benda berukuran diameter 1,2 cm yang berada pada area tiga,
dipindahkan ke tempat berukuran diameter 7 cm yang berada di area 5B. Pengujian
pertama dilakukan sebanyak tiga kali dan diperoleh hasil yang cukup baik.
Gerakan lengan robot berhasil diprogram dengan cara learning mode, terbukti pada
saat pengujian gerakan robot dalam menjalankan suatu proses kerja, saat proses
learning mode (perekaman) lengan robot digerakan sesuai alur kerja, kemudian
gerakan tersebut akan di simpan pada memori EEPROM (Elektronik Erasable
Programmable Read Only Memory). Pada saat mengeksekusi atau menjalankan
program perekaman, lengan robot bergerak sesuai dengan arahan proses kerja
President University 96
sebelumnya, namun untuk ketepatan gerak memiliki sedikit perbedaan selisih nilai
akurasi, hal ini disebabkan karena nilai feedback input yang diberikan motor servo
mengalami kondisi fluktuatif, nilai selalu naik turun saat kondisi motor servo tidak
digerakan.
2. Program gerakan lengan robot dapat tersimpan didalam memori EEPROM
(Elektronik Erasable Programmable Read Only Memory). hal ini terbukti ketika
mikrokontroler Arduino sudah dimatikan, kemudian saat catu daya mikrokontroler
Arduino dihubungkan kembali, lengan robot dapat langsung menjalanakan running
mode untuk menjalankan perintah terakhir yang tersimpan. Hal ini sangat berguna
ketika ingin menggunakan kembali lengan robot dari kondisi dimatikan ke kondisi
di hidupkan, lengan robot mampu bekerja berulang - ulang menjalankan program
kerja terakhir tanpa harus diprogram ulang kembali.
Kesimpulan tambahan yang diperoleh penulis selama melakukan proses pengujian prototipe
ini adalah:
1. Jumlah lamanya durasi waktu perekaman bergantung dari banyaknya data yang
diterima, karena menggunakan mikrokontroler Arduino dengan memori 8 KB maka
jumlah datanya hanyalah berjumalah 255 data saja.
2. Durasi lamanya waktu perekaman maksimal hanya sekitar 30 hingga 60 detik.
5.2 Saran
Berdasarkan hasil pengujian dan analisa prototipe ini, penulis ingin memberikan referensi
untuk pengembangan prototipe ini yaitu:
1. Saat ini prototipe masih menggunakan motor servo dengan spesifikasi maximal torsi
hanya 4 kg/cm, untuk pengembangannya gunakanlah motor stepper dengan kapasitas
torsi yang lebih besar, sehingga mampu mengangkat benda yang lebih berat. Material
robot terbuat dari bahan plastik PLA, untuk pengembangan selanjutnya dibuat lengan
robot dengan material metal, agar lebih kuat.
President University 97
2. Memori penyimpanan mikrokontroler Arduino tipe Uno, hanya 8 KB, untuk
pengembangan selanjutnya, tambahkan komonen penyimpanan memori eksternal
yang dapat disimpan kedalam memori card (SD Card) dengan kapasitas yang lebih
besar, sehingga durasi waktu penyimpanan gerakan dapat lebih lama.
President University 98
DAFTAR PUSTAKA
[1] Budiharto, W. 2006. Belajar Sendiri Membuat Robot Cerdas. PT. Elex Media
Komputindo. Jakarta.
[2] D. Sharon, J. Harstein, dan G. Yantian. Robot dan Otomasi Industri. Jakarta : PT.
Gramedia. 1992.
[3] Agus.P., (2015, 11 February). Simulasi Pemrograman Robot Industri. Academia edu.
Jakarta.
[4] Serdar Kucuk and Zafer Bingul. 2006. Robot Kinematics: Forward and
Inverse Kinematics, Industrial Robotics: Theory, Modelling and Control. Sam
Cubero (Ed.). Atlanta.
[5] Dr. Rainer Hessmer., .(May. 10,2016). Kinematics for Lynxmotion Robot Arm.
Springer. Oregon.
[6] Trikueni, D., (2014, 19 Maret). Pengertian motor servo. Dikutip dari : http://trikueni-
desain-sistem.blogspot.com/2014/03/Pengertian-Motor-Servo.html
[7] G. Gridling and B. Weitss, Introduction of Microcontroller. Austria, Vienna
University of Technology, March 2016.
[8] Arduino, Arduino Board Uno R2 Data Sheet. Hal 5-9
[9] Mantech, Arduino board Uno R3 Data Sheet, hal. 1-7.
[10] Masimo,B. Arduino IDE Software, Getting started with Arduino (2012). Makezine.
Canada.
[11] Bill, E., (2013, 24 Agustus). About servo and feedback. Dikutip dari :
https://learn.adafruit.com/analog-feedback-servos/about-servos-and-feedback
Recommended