Embed Size (px)
Citation preview
TUGAS AKHIR
RANCANG BANGUN LENGAN ROBOT PEMILAH
BARANG BERDASARKAN WARNA BERBASIS ARDUINO
Oleh :
SULTAN BURHANUDDIN SUPRIADI
1451502295
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS 17 AGUSTUS 1945 SURABAYA
2019
iii
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS 17 AGUSTUS 1945 SURABAYA
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR
NAMA : SULTAN BURHANUDDIN SUPRIADI NBI : 1451502295
NAMA : -
NBI : - PROGRAM STUDI : TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS : TEKNIK
JUDUL : RANCANG BANGUN LENGAN ROBOT PEMILAH
BARANG BERDASARKAN WARNA BERBASIS ARDUINO
Mengetahui / Menyetujui Dosen Pembimbing
Ir. Subekti Yuliananda, MT.
NPP. 20450930338
Dekan
Fakultas Teknik
Dr. Ir. Sajiyo, M.Kes. NPP. 20420900197
Ketua Program Studi
Teknik Elektro
Dipl. Ing. Holy Lydia, M.T. NPP. 20450950422
v
LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR
Saya yang bertanda tangan dibawah ini:
Nama : Sultan Burhanuddin Supriadi
NBI : 1451502295
Program Studi : Teknik Elektro
Menyatakan bahwa isi sebagian maupun keseluruhan Tugas Akhir saya yang
berjudul:
“RANCANG BANGUN LENGAN ROBOT PEMILAH BARANG
BERDASARKAN WARNA BERBASIS ARDUINO”
Adalah benar-benar hasil karya intelektual mandiri, diselesaikan tanpa menggunakan
bahan-bahan yang tidak diizinkan dan bukan merupakan karya pihak lain yang saya
akui sebagai karya sendiri. Semua referensi yang dikutip maupun yang dirujuk telah
ditulis secara lengkap pada daftar pustaka.
Apabila ternyata pernyataan ini tidak benar, saya bersedia menerima sanksi sesuai
pearaturan yang berlaku.
Surabaya, 29 Juli 2019
Sultan Burhanuddin Supriadi
NBI.1451502295
vii
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademik Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya, Saya
yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama : Sultan Burhanuddin Supriadi
Fakultas : Teknik
Program Studi : Elektro
Jenis Karya : Tugas Akhir
Demi perkembangan ilmu pengetahuan, saya meyetujui untuk memberikan kepada Badan Perpustakaan Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya Hak Bebas Royalti Nonekslusif (Nonexclusive Royalty-Free Right), atas karya saya yang berjudul:
RANCANG BANGUN LENGAN ROBOT PEMILAH BARANG
BERDASARKAN WARNA BERBASIS ARDUINO
Dengan Hak Bebas Royalti Nonekslusif (Nonexclusive Royalty-Free
Right), Badan Perpustakaan Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya berhak
menyimpan, mengalihkan media atau memformatkan, mengolah dalam bentuk pangkalan data (database), merawat, mempublikasikan karya ilmiah saya selama tetap tercantum.
Dibuat di : Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya Pada Tanggal : 29 Juli 2019
Yang Menyatakan
( Sultan Burhanuddin Supriadi )
U N I V E R S I T A S
17 AGUSTUS 1945 S U R A B A Y A
BADAN PERPUSTAKAAN JL. SEMOLOWARU 45 SURABAYA TLP. 031 593 1800 (EX 311) EMAIL: [email protected].
Materai
6000
ix
ABSTRAK
RANCANG BANGUN LENGAN ROBOT PEMILAH BARANG
BERDASARKAN WARNA BERBASIS ARDUINO
Di zaman moderen seperti saat ini teknologi berkembang sangat pesat, salah
satunya teknologi robotika. Robot berguna untuk membatu dan meringankan
pekerjaan manusia, berdasarkan permasalahan tersebut maka dibuatlah sebuah robot dengan konsep menyerupai lengan manusia. Lengan robot pemilah barang
berdasarkan warna dibuat untuk mengambil dan memindahkan obyek berdasarkan
warna. Lengan robot ini mempunyai 5 sudut kebebasan sehingga dapat bergerak mengikuti gerakan tangan manusia. Karena selama ini lengan robot hanya memiliki
3 sudut kebebasan. Lengan robot ini menggunakan arduino sebagai controller
berfungsi untuk mengontrol pergerakan motor servo sebagai aktuator dan
mengelolah data yang dihasilkan dari sensor TCS3200 sebagai pengidentifikasi warna obyek. Dari hasil pengujian lengan robot ini dapat bekerja dengan baik,
karena mampu mengambil dan memindahkan obyek berwarna yang telah
diidentifikasi oleh sensor TCS3200 ke dalam wadah penampung sesuai dengan warna obyek tersebut.
Kata kunci : Arduino, Lengan Robot, Servo, TCS3200
xi
ABSTRACT
DESIGN TO BUILD ROBOT'S ARM SORTING ITEM IS BASED ON THE
COLOR WITH ARDUINO
In this modern-era, technology is developing rapidly, one of them is robotics.
Robots are useful for helping and relieving people's job. Therefore, robots are made
with the concept resembling a human's arm. Item sorting robot's arm based on the color is made for taking and moving the object based on the color. This robot's arm
has 5 angles of freedom so that it can move following human's hand movement
because all this time robot's arm only has 3 angles of freedom. This robot's arm uses arduino as a controller which functions to control motor servo movement as aktuator
and manage the data which is produced from TCS3200 censor as object color
identifier. From robot's arm test result, it can work well because it can take and move
colored objects that have been identified by TCS3200 censor in the suitable container with the color of the object.
Keywords : Arduino, Robot's Arm, Servo, TCS3200
xiii
KATA PENGANTAR
Alhamdulillaahi Robbil ‘Alamin, dengan mengucapkan puji syukur kehadirat
Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, hidayah serta karunia-Nya sehingga
penulis dapat menyelesaikan Tugas akhir yang berjudul :
“RANCANG BANGUN LENGAN ROBOT PEMILAH BARANG
BERDASARKAN WARNA BERBASIS ARDUINO”.
Adapun tujuan dari penyusunan Tugas Akhir ini adalah sebagai salah satu persyaratan
untuk mendapatkan gelar sarjana teknik pada Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik
Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya.
Dalam penyusunan laporan tugas akhir ini, kami banyak mendapatkan bantuan dan
dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis dengan tulus ikhlas
menyampaikan banyak terima kasih kepada :
1. Bapak Dr.Ir.Sajio,M.Kes., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas 17
Agustus 1945 Surabaya.
2. Ibu Dipl. Ing. Holy Lydia Wiharto, MT., selaku Kaprodi Teknik Elektro
Universitas17 Agustus 1945 Surabaya.
3. Bapak Ir. Subekti Yuliananda, M.T. selaku Dosen Pembimbing. Beliau
telah memberikan waktu, tenaga, ilmunya sehingga saya dapat
menyelesaikan tugas akhir ini.
4. Semua Dosen Universitas 17 Agustus 1945 yang telah banyak
memberikan ilmu dan pengalamannya kepada penulis.
5. Supriadi Bahrim dan Siti Romlah selaku orang tua penulis, yang telah
memberikan dukungan moril maupun materil serta perjuangan yang tidak
kenal lelah untuk memberikan pendidikan yang terbaik bagi penulis.
6. Ayudha Dwi Karyanto kakak tingkat yang selalu mensupport fasilitas alat
untuk mengerjakan tugas akhir ini.
7. Hanif Zulfianto yang menjadi patner proses pengerjaan tugas akhir ini.
8. Seluruh sahabat dan teman mahasiswa terima kasih atas ketulusannya,
bantuannya dan doa yang tulus.
9. Semua pihak yang telah mendukung terselesaikannya tugas akhir ini yang
tidak dapat disebutkan satu persatu.
xiv
Penulis hanya dapat berdoa semoga Allah SWT membalas segala kebaikan dan
memberi kemurahan bagi berbagai pihak yang telah membantu terselesaikannya tugas
akhir ini. Penulis berharap tugas akhir ini dapat dikembangkan lagi sebagai dasar oleh
para peneliti kedepan. Disadari oleh penulis bahwa penyusunan maupun penyajian
tugas akhir ini kurang sempurna. Oleh sebab itu, penulis mohon maaf atas semua
kekurangan dalam tugas akhir ini dan menerima dengan senang hati segala bentuk
kritik maupun saran yang membangun untuk hal yang lebih baik. Penulis berharap
tugas akhir ini bermanfaat bagi kemaslahatan umat dan bernilai dalam pandangan
Allah SWT. Amien
Surabaya, 29 Juli 2019
Penulis
xv
DAFTAR ISI
Halaman Judul ......................................................................................................... i
Lembar Pengesahan ............................................................................................... iii
Lembar Peryataan Keaslian Tugas Akhir ................................................................. v
Lembar Peryataan Persetujuan Publikasi ............................................................... vii
Abstrak .................................................................................................................. ix
Kata Pengantar ..................................................................................................... xiii
Daftar Isi............................................................................................................... xv
Daftar Gambar ..................................................................................................... xix
Daftar Tabel ......................................................................................................... xxi
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ............................................................................................. 1
1.2 Rumusan Maslah.......................................................................................... 1
1.3 Tujuan ......................................................................................................... 1
1.4 Batasan Masalah .......................................................................................... 2
1.5 Metodelogi Penelitian .................................................................................. 2
1.6 Sistematika Penulisan................................................................................... 2
HALAMAN INI SENGAJA DIKOSONGKAN ...................................................... 4
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Pengertian Robot.......................................................................................... 5
2.2 Manipulator Robot (Lengan Robot) .............................................................. 6
2.2.1 Konsep Dasar Lengan Robot ........................................................................ 6
2.2.2 Bagian – Bagian Pada Lengan Robot ............................................................ 7
2.2.3 Kinematik Lengan Robot 1 Sendi ................................................................. 8
2.2.4 Konfigurasi Geomatri Lengan Robot ............................................................ 9
2.3 Sistem Kendali ........................................................................................... 13
2.3.1 Sistem Kendali Loop Terbuka .................................................................... 13
2.3.2 Sistem Kendali Loop Tertutup.................................................................... 14
2.4 Sensor ........................................................................................................ 14
2.4.1 Sensor Warna TCS3200 ............................................................................. 15
2.4.2 Prinsip Kerja Sensor Warna TCS3200 ........................................................ 15
2.5 Teori Warna ............................................................................................... 16
2.5.1 Warna Dalam Bentuk Gelombang .............................................................. 17
2.6 Arduino ..................................................................................................... 18
2.6.1 Arduino Uno .............................................................................................. 19
xvi
2.6.2 Bagian – Bagian Pada Board Arduino Uno ................................................. 20
2.6.3 Mikrokontroller Pada Arduino Uno ............................................................ 22
2.6.4 Perangkat Lunak Arduino .......................................................................... 22
2.7 Motor Servo............................................................................................... 24
2.7.1 Konstruksi Motor Servo ............................................................................. 25
2.7.2 Prinsip Kerja Motor Servo ......................................................................... 26
2.7.3 Torsi (Momen Gaya).................................................................................. 27
2.8 PWM (Pulse Width Modulation) ................................................................ 27
2.8.1 Prinsip Dasar PWM ................................................................................... 27
2.9 Catu Daya .................................................................................................. 28
HALAMAN INI SENGAJA DIKOSONGKAN .................................................... 30
BAB III PERANCANGAN ALAT
3.1 Perancangan Sistem Diagram Blok ............................................................ 31
3.2 Perancangan Perangkat Keras .................................................................... 32
3.2.1 Perancangan Rangkaian Sensor Warna ....................................................... 32
3.2.2 Perancangan Rangkaian Motor Servo ......................................................... 33
3.2.3 Perancangan Rangkaian Power Supply ....................................................... 33
3.2.4 Perancangan Rangkaian Keseluruhan ......................................................... 34
3.2.5 Perancangan Mekanik Lengan Robot ......................................................... 35
3.3 Perancangan Perangkat Lunak.................................................................... 39
3.3.1 Progam Posisi Awal Lengan Robot ............................................................ 41
3.3.2 Progam Identifikasi Warna ......................................................................... 43
3.3.3 Progam Peletakan Obyek Sesuai Warna ..................................................... 44
BAB IV PENGUKURAN dan PENGUJIAN ALAT
4.1 Pengukuran Tegangan ................................................................................. 47
4.1.1 Pengukuran Tegangan Sensor Warna .......................................................... 48
4.1.2 Pengukuran Tegangan Mikrokontroller Arduino Uno .................................. 49
4.1.3 Pengukuran Tegangan Motor Servo ............................................................ 50
4.2 Pengujian Alat ............................................................................................ 50
4.2.1 Pengujian Sensor Warna.............................................................................. 51
4.2.2 Analisa Keberhasilan Alat ........................................................................... 52
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 57
5.2 Saran ............................................................................................................ 57
HALAMAN INI SENGAJA DIKOSONGKAN .................................................... 58
xvii
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 59
HALAMAN INI SENGAJA DIKOSONGKAN .................................................... 60
LAMPIRAN ........................................................................................................ 61
xviii
HALAMAN INI SENGAJA DIKOSONGKAN
xix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Jangkauan Lengan Robot 1 Sendi .................................................... 8
Gambar 2.2 Konfigurasi Lengan Robot 1 Sendi .................................................. 8
Gambar 2.3 Variasi Pergerakan Lengan Robot ................................................... 9
Gambar 2.4 (a) Lengan Robot 2 DOF, (b) Arah Pergerakan 2 DOF .................. 10
Gambar 2.5 Area Kerja Lengan Robot 2 DOF .................................................. 10
Gambar 2.6 (a) Lengan Robot 4 DOF, (b) Arah Pergerakan 3 DOF .................. 11
Gambar 2.7 Area Kerja Lengan Robot 3 DOF .................................................. 11
Gambar 2.8 Diagram Lengan Robot 5 DOF ...................................................... 12
Gambar 2.9 Desain Lengan Robot 5 DOF......................................................... 12
Gambar 2.10 Proses Sistem Kendali ................................................................... 13
Gambar 2.11 Diagram Loop Terbuka ................................................................. 13
Gambar 2.12 Diagram Loop Tertutup ................................................................. 14
Gambar 2.13 IC TAOS Pada Sensor Warna TCS3200 ........................................ 15
Gambar 2.14 Blok Diagram Fungsional Sensor TCS3200 ................................... 16
Gambar 2.15 Gelombang Frekuensi Warna Cahaya ............................................ 17
Gambar 2.16 Panjang Gelombang ...................................................................... 17
Gambar 2.17 Board Arduino Uno ....................................................................... 19
Gambar 2.18 Motor Servo Tipe MG995 ............................................................. 24
Gambar 2.19 Pin Out Motor Servo ..................................................................... 25
Gambar 2.20 Sinyal Modulasi Lebar Pulsa Motor Servo ..................................... 26
Gambar 2.21 Bentuk Gelombang PWM ............................................................. 28
Gambar 3.1 Blok Diagram Utama Lengan Robot .............................................. 31
Gambar 3.2 Rangkaian Sensor Warna .............................................................. 32
Gambar 3.3 Rangkaian Motor Servo ................................................................. 33
Gambar 3.4 Rangkaian Regulator ..................................................................... 34
Gambar 3.5 Rangkaian Keseluruhan .................................................................. 34
Gambar 3.6 Desain Lengan Robot Keseluruhan ................................................. 35
Gambar 3.7 Desain Base ................................................................................... 35
Gambar 3.8 Desain Shoulder ............................................................................. 36
Gambar 3.9 Desain Elbow ................................................................................. 36
Gambar 3.10 Desain Wrist .................................................................................. 37
Gambar 3.11 Desain Gripper ............................................................................... 37
Gambar 3.12 Diagram Alur Utama ...................................................................... 40
Gambar 3.13 Diagram Alur Posisi Awal .............................................................. 42
Gambar 3.14 Diagram Alur Identifikasi Warna ................................................... 43
Gambar 3.15 Diagram Alur Mode Merah ............................................................ 44
Gambar 3.16 Diagram Alur Mode Hijau .............................................................. 45
xx
Gambar 3.17 Diagram Alur Mode Biru ............................................................... 46
Gambar 4.1 Keseluruhan Lengan Robot ............................................................ 47
Gambar 4.2 Pengukuran Teganan Sensor Warna ............................................... 48
Gambar 4.3 Pengukuran Tegangan Mikrokontroler Arduino .............................. 49
Gambar 4.4 Pengukuran Tegangan Motor Servo ............................................... 50
Gambar 4.5 Pengambilan dan Peletakan Obyek Warna Merah ........................... 52
Gambar 4.6 Pengambilan dan Peletakan Obyek Warna Hijau ............................ 53
Gambar 4.7 Pengambilan dan Peletakan Obyek Warna Biru .............................. 54
xxi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Setting Skala Frekuensi Output Sensor TCS230 ................................. 16
Tabel 2.2 Keterangan Pin Arduino Uno ............................................................. 21
Tabel 2.3 Keterangan Tombol Pada Arduino IDE .............................................. 23
Tabel 2.4 Nilai Pensinyalan Motor Servo .......................................................... 24
Tabel 3.1 Perkiraan Berat Lengan Dan Beban Yang Diangkat ........................... 38
Tabel 3.2 Posisi Awal Aktuator Lengan Robot .................................................. 41
Tabel 3.3 Pengaktifan Filter Warna Pada TCS3200 ........................................... 43
Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Tegangan Sensor Warna ........................................ 48
Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Tegangan Pada Mikrokontroler Arduino ................ 49
Tabel 4.3 Pengukuran Tegangan Motor Servo ................................................... 50
Tabel 4.4 Pengujian Sensor Warna .................................................................... 51
Tabel 4.5 Range Data Acuan Nilai RGB ............................................................ 51
Tabel 4.6 Uji Coba Pengambilan dan Peletakan Obyek Warna Merah ................ 53
Tabel 4.7 Uji Coba Pengambilan dan Peletakan Obyek Warna Hijau ................. 54
Tabel 4.8 Uji Coba Pengambilan dan Peletakan Obyek Warna Biru ................... 55
Tabel 4.9 Uji Coba Pengambilan dan Peletakan Obyek Berwarna Yang Tersusun
Secara Acak .................................................................................... 55
xxii
HALAMAN INI SENGAJA DIKOSONGKAN
