13
LENGAN ROBOT DENGAN PENGENDALI LENGAN MANUSIA SECARA NIRKABEL Oleh Bryan Wisnu Hernadi NIM : 612008069 Skripsi Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga Juli 2014

Lengan Robot dengan Pengendali Lengan Manusia Secara …

  • Upload
    others

  • View
    8

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Lengan Robot dengan Pengendali Lengan Manusia Secara …

LENGAN ROBOT DENGAN PENGENDALI LENGAN MANUSIA SECARA

NIRKABEL

Oleh

Bryan Wisnu Hernadi

NIM : 612008069

Skripsi

Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh

Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer

Universitas Kristen Satya Wacana

Salatiga

Juli 2014

Page 2: Lengan Robot dengan Pengendali Lengan Manusia Secara …
Page 3: Lengan Robot dengan Pengendali Lengan Manusia Secara …
Page 4: Lengan Robot dengan Pengendali Lengan Manusia Secara …

LENGAN ROBOT DENGAII PENGENDALI LENGAN MAI\USIA SECARA

IYIRKABEL

Oleh

Bryan Wisnu Hernadi

NM:612008069

Skripsi ini telah diterima dan disahkan

Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh

Gelar Sarjana Teknik

dalam

Konsentasi Teknik Elektronika

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Teknik Elektronika Dan Komputer

Universitas Kristen Satya Wacana

Salatiga

Disahkan oleh:

Pembimbing I

Ir. Lukas B.Setvawan. M.Sc

Pembimbing II

r 4:.. ). l.s.l.1?1..l'..

Page 5: Lengan Robot dengan Pengendali Lengan Manusia Secara …

i

INTISARI

Pada skripsi ini dirancang lengan robot dengan kendali lengan manusia secara

nirkabel. Lengan robot ini dibuat menyerupai lengan manusia, dengan tiga buah sendi yaitu

sendi lengan atas, sendi lengan bawah dan sendi pergelangan, serta memiliki penjepit

sebagai pengganti jari untuk mencengkeram barang padat dan tidak mudah pecah seperti

kayu. Pengendalian secara nirkabel dapat dilakukan pada jarak tidak lebih dari 200 meter.

Selain itu terdapat dua pilihan gerakan yang dapat dilakukan, yaitu manual dan terprogram.

Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan, sendi lengan atas robot dapat bergerak

terhadap sumbu (x,y) atau horizontal dengan jangkauan sebesar 90o dan sumbu (y,z) atau

vertikal dengan jangkauan sebesar 80o. Sendi lengan bawah dapat bergerak terhadap

sumbu (y,z) atau vertikal dengan jangkauan 90o. Sendi pergelangan dapat bergerak

terhadap sumbu (y,z) atau vertikal dengan jangkauan 90o dan dapat berputar terhadap

sumbu y atau berputar terhadap porosnya sebesar 120o. Sedangkan penjepit dapat

membuka dan menutup sebesar 90o dengan jangkauan maksimal 6 cm. Serta lengan robot

dapat mengambil barang padat dan tidak mudah pecah berbentuk silinder dan balok dengan

berat maksimal 300 gram dengan diameter 5,5 cm dan 350 gram dengan diameter 5 cm.

Page 6: Lengan Robot dengan Pengendali Lengan Manusia Secara …

ii

ABSTRACT

In this thesis designed a robotic arm with a human arm as controller wirelessly. The

robotic arm is made to resemble a human arm, with three joints that is upper arm joints,

lower arm joints and wrist joints, and have a clamp as a substitute for a finger to gripping

solid stuff and not easily broken like wood. Wireless control can be performed at a distance

of no more than 200 meters. In addition there are two options of movements, namely

manual and programmed.

Based on the testing that has been done, the joints of the upper arm robot can move

to the axis (x,y) or horizontally with a range of 90° and axis (y,z) or vertically with a range

of 80o. Lower arm joints can move to the axis (y,z) or vertically with the range of 90

o. Wrist

joints can move to the axis (y,z) or vertically with the range of 90o and rotate by the y-axis

or spin on its axis by 120o. While the clamp can open and close at 90° with a maximum

range is 6 cm. As well as the robotic arm can pick up solid and not easily broken stuff

which has a cylindrical shaped and beam with a maximum weight of 300 grams with a

diameter of 5.5 cm and 350 grams with a diameter of 5cm.

Page 7: Lengan Robot dengan Pengendali Lengan Manusia Secara …

iii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kasih atas limpahan

berkat, rahmat, dan bimbingan-Nya, penyusunan skripsi yang berjudul “Lengan Robot

dengan Pengendali Lengan Manusia Secara Nirkabel” dapat diselesaikan dengan baik.

Adapun penulis menyusun skripsi ini dengan maksud dan tujuan untuk memenuhi tugas

akhir dan melengkapi salah satu syarat kelulusan di Fakultas Teknik Elektronika dan

Komputer, Program Studi Teknik Elektro, Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga.

Dalam usaha menyelesaikan skripsi ini, penulis menyadari sepenuhnya akan

keterbatasan ketrampilan, pengetahuan, dan biaya sehingga tanpa bantuan, doa, dorongan

serta bimbingan dari semua pihak tidaklah mungkin berhasil dengan baik. Oleh karena itu,

pada kesempatan ini tidaklah berlebihan apabila penulis mengucapkan terimakasih

sebesar-besarnya kepada :

1. Tuhan Yang Maha Kasih karena, selalu mendengarkan doa serta melipahkan kasih,

karunia dan bimbingan-Nya yang luar biasa kepada penulis.

2. Bapak dan Ibu untuk segala jerih payah, perhatian, kasih sayang, doa dan dukungan

yang selalu diberikan kepada penulis.

3. Keluarga besar yang selalu mendoakan serta memberi dukungan dan semangat

4. Kartika Ardiansari beserta keluarga untuk segala dukungan dan semangat.

5. Helynka Resi Astika yang mungkin mendoakan kakaknya yang sedang

mengerjakan skripsi.

6. Bapak Ir. Lukas B. Setyawan, M.Sc dan Bapak F. Dalu Setiaji, M.T. yang bersedia

membimbing, mengkoreksi, dan memberikan saran yang sangat berguna dalam

pembuatan skripsi ini.

7. Ribka Alvianita Susetyo sebagai “teman” paling dekat yang selalu memberikan

bantuan, dukungan, semangat dan doa dengan tulus dan penuh cinta kasih sayang.

8. Bapak Dr. Iwan Setyawan selaku Dekan Fakultas Teknik Elektro dan Komputer

UKSW.

9. Seluruh staff, dosen, karyawan, dan laboran FTEK atas dukungan material maupun

moral selama penulis berkuliah di fakultas tercinta ini.

Page 8: Lengan Robot dengan Pengendali Lengan Manusia Secara …

iv

10. Sahabat-sahabat “cemara family” Rosa, Tephen, Bella, Faris, Peni, Filly, Fendy,

Anggit, Danang, Adel, Acip, Tia, Indah, Yessy, Puspa, Nonon yang selalu

menemani di saat suka dan duka, yang suka mengganggu, menghibur,

menyemangati, serta mendoakan penulis selama kuliah dan penulisan skripsi.

Makasih yaaaa.

11. Hambum yang udah bantu banyak, Ko Henry, Ko Oky, Ko Agusta, Mas Daniel

yang telah banyak membantu penulis selama kuliah.

12. Teman teman kos “Felicia”.

13. Teman-teman angkatan 2008 yang udah duluan lulus terima kasih buat

inspirasinya, yang belum lulus “ayo cepetan lulus !!!”.

14. Teman-teman angkatan 2007, 2008 dan 2009 dan angkatan lain yang tidak dapat

disebutkan satu persatu yang banyak memberikan dorongan semangat untuk

menyelesaikan kuliah penulis.

Banyak pihak yang mungkin tidak disebutkan disini karena keterbatasan ruang,

untuk itu penulis mohon maaf yang sebesar – besarnya.

Akhir kata, penulis menyadari bahwa penyusunan skripsi ini masih jauh dari

kesempurnaan, sehingga penulis mengharapkan adanya saran dan kritik yang bersifat

membangun. Walaupun demikian, penulis juga berharap semoga skripsi ini dapat

memberikan manfaat bagi pihak-pihak yang membutuhkan.

Salatiga, Juli 2014

Penulis

Page 9: Lengan Robot dengan Pengendali Lengan Manusia Secara …

v

DAFTAR ISI

INTISARI ......................................................................................................... i

ABSTRACT ...................................................................................................... ii

KATA PENGANTAR ................................................................................... ...... iii

DAFTAR ISI ........................................................................................................ v

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... vii

DAFTAR TABEL .............................................................................................. .. viii

DAFTAR SINGKATAN ................................................................................... ix

BAB I PENDAHULUAN ...................................................................... 1

1.1 Latar Belakang Masalah .................................................... 1

1.2 Spesifikasi Skripsi ............................................................. 3

1.3 Sistematika Penulisan ................................................... ...... 4

BAB II KONSEP DASAR LENGAN ROBOT ...................................... 5

2.1 Gambaran Sistem ............................................................. 5

2.2 Cara Kerja Sistem .............................................................. 5

2.3 Komponen Pembentuk Alat .............................................. 8

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI SISTEM ........................ 10

3.1 Perancangan dan Realisasi Perangkat Keras....................... 10

3.1.1 Lengan Pengendali ................................................. 10

3.1.2 Lengan Robot ......................................................... 12

3.1.3 Modul Interface ..................................................... 15

3.1.4 Modul Sensor ........................................................ 16

3.1.5 Modul Komunikasi Data ........................................ 18

3.1.6 Modul Mikrokontroler ............................................ 18

Page 10: Lengan Robot dengan Pengendali Lengan Manusia Secara …

vi

3.2 Perancangan dan Realisasi Perangkat Lunak ..................... 21

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA .................................................. 24

4.1 Pengujian Alat Secara Terpisah ......................................... 24

4.1.1. Pengujian Modul Modul Mikrokontroler ................ 24

4.1.2. Pengujian Modul Sensor Posisi .............................. 25

4.1.3. Pengujian Motor Servo .......................................... 26

4.1.4. Pengujian Modul Radio 3DR ................................. 29

4.2 Pengujian Alat Secara Keseluruhan ................................... 30

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................... 35

5.1 Kesimpulan ....................................................................... 35

5.2 Saran ................................................................................. 36

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 37

LAMPIRAN

Page 11: Lengan Robot dengan Pengendali Lengan Manusia Secara …

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Blok diagram Lengan Pengendali ........................................................ 6

Gambar 2.2 Blok diagram Lengan Robot ................................................................ 7

Gambar 3.1 Skema realisasi lengan pengendali dan penempatan sensor .................. 11

Gambar 3.2 Realisasi lengan pengendali ................................................................. 11

Gambar 3.3 Sudut putaran motor servo terkendali oleh PWM ................................. 12

Gambar 3.4 Skema realisasi lengan robot ................................................................ 13

Gambar 3.5 Jangkauan gerakan lengan robot .......................................................... 14

Gambar 3.6 Realisasi Lengan Robot ....................................................................... 15

Gambar 3.7 Keypad dan LCD karakter 16x2 yang digunakan dalam perancangan ... 16

Gambar 3.8 Flex sensor .......................................................................................... 17

Gambar 3.9 Untai sensor posisi menggunakan Flex sensor ..................................... 17

Gambar 3.10 Untai sensor posisi menggunakan Potensiometer ................................. 17

Gambar 3.11 Radio 3DR ........................................................................................... 18

Gambar 3.12 Board ATMega 2560 ........................................................................... 19

Gambar 3.13 Board ATMega 328P ........................................................................... 19

Gambar 3.14 Diagram alir sistem lengan pengendali ................................................. 22

Gambar 3.15 Diagram alir sistem lengan robot ......................................................... 23

Gambar 4.1 Diagram alir pengujian tiap pin mikrokontroler ................................... 25

Gambar 4.2 PWM Pengujian Ke 1 .......................................................................... 26

Gambar 4.3 PWM Pengujian Ke 2 .......................................................................... 27

Gambar 4.4 PWM Pengujian Ke 3 .......................................................................... 27

Gambar 4.5 PWM Pengujian Ke 4 .......................................................................... 28

Gambar 4.6 PWM Pengujian Ke 5 .......................................................................... 28

Gambar 4.7 Gambar lengan robot mengangkat beban kayu seberat 300 gram.......... 33

Page 12: Lengan Robot dengan Pengendali Lengan Manusia Secara …

viii

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1. Perbandingan spesifikasi sistem ...................................................... 2

Tabel 1.2. Perbandingan spesifikasi sistem ...................................................... 3

Tabel 3.1. Jangkauan Gerakan Lengan Robot .................................................. 14

Tabel 3.2. Konfigurasi PIN Mikrokontroler ATmega 2560 .............................. 20

Tabel 3.3. Konfigurasi PIN Mikrokontroler ATmega 328P .............................. 21

Tabel 4.1 Tabel Pengujian Potensiometer ....................................................... 25

Tabel 4.2 Tabel Pengujian Flex Sensor ........................................................... 26

Tabel 4.3 Hasil Pengujian Motor Servo........................................................... 29

Tabel 4.4 Tabel Pengujian Pengiriman dan Penerimaan Data .......................... 30

Tabel 4.5 Jangkauan Sudut Lengan Robot....................................................... 31

Tabel 4.6 Kemampuan Lengan Robot Mengikuti Gerakan Lengan Pengendali 31

Tabel 4.7 Kemampuan Lengan Robot Mengikuti Gerakan Lengan Pengendali 32

Tabel 4.8 Kemampuan Lengan Robot Dalam Mengangkat Beban ................... 32

Tabel 4.9 Kemampuan Lengan Robot Dalam Melakukan Mode Terprogram .. 33

Page 13: Lengan Robot dengan Pengendali Lengan Manusia Secara …

ix

DAFTAR SINGKATAN

ADC Analog to Digital

RF Radio frequency

EEPROM Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory

DC Direct Current

CCW Counter Clockwise

CW Clockwise

PWM Pulse Width Modulation

LCD Liquid Crystal Display

I/O Input-Output

LED Light Emitting Diode