Pembangunan Prototipe dan Simulasi Writing Arm Robot

  DAFTAR RIWAYAT HIDUP Data Pribadi

  Nama : Hardy Cahyana Tempat, Tanggal Lahir : Cianjur, 06 Oktober 1992 Jenis Kelamin : Laki-laki Agama : Islam Alamat : Jln. Pasirluyu Selatan No. 2 Bandung Status : Mahasiswa Email : cahyanahardy@yahoo.com

  Data Pendidikan 1997 – 2004 : SD Negeri Nilem 3, Bandung.

  2004 – 2007 : SMP Muslimin 3, Bandung. 2007 – 2011 : SMK Negeri 4 Jurusan Rekayasa Perangkat Lunak, Bandung. 2012 – 2016 : Universitas Komputer Indonesia (UNIKOM) Jurusan Teknik Informatika.

  

PEMBANGUNAN PROTOTIPE DAN SIMULASI

WRITING ARM ROBOT

SKRIPSI

Diajukan untuk Menempuh Ujian Akhir Sarjana

  

HARDY CAHYANA

10112982

PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA

KATA PENGANTAR

  Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa karena

berkat dan anugerahnya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul

“Pembangunan Prototipe dan Simulasi Writing Arm Robot” dengan baik. Skripsi ini

merupakan salah satu syarat dalam menyelesaikan studi jenjang Strata Satu (S1) pada

Program Studi Teknik Informatika, Universitas Komputer Indonesia.

  Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian skripsi ini bukanlah dari hasil

kerja keras penulis sendiri, melainkan juga berkat bantuan dan bimbingan dari

berbagai pihak sehingga skripsi ini dapat terselesaikan tepat pada waktunya. Oleh

karena itu, Penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:

  1. Kedua orang tua yang telah membesarkan dan mendidik serta memberikan motivasi, fasilitas juga semangat dalam menyelesaikan skripsi ini.

  2. Ibu Ken Kinanti Purnamasari, S.Kom., M.T., selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu untuk membimbing dan membantu penulis serta memberikan saran dan kemudahan kepada penulis untuk menyelesaikan skripsi ini.

  3. Bapak Adam Mukharil Bachtiar, S.Kom., M.T., selaku dosen reviewer yang sudah memberikan saran, masukan ide, serta kemudahaan kepada penulis.

  4. Bapak Irawan Afrianto, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Informatika, Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer, Universitas Komputer Indonesia.

  5. Bapak dan Ibu dosen serta seluruh staff pegawai di lingkungan Program Studi Teknik Informatika Universitas Komputer Indonesia yang telah memberikan ilmu untuk menyelesaikan skripsi ini dan telah membantu penulis.

  6. Semua teman-teman kelas IF-19K angkatan 2012 yang selalu menemani, memberi semangat, saran, dan bantuan ide dalam menyelesaikan skripsi ini.

  7. I Kadek Meganjaya selaku teman satu perjuangan dalam mengerjakan skripsi yang telah memberikan masukan serta tambahan ilmu untuk menyempurnakan skripsi ini. Kemudian saya juga mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang

sudah membantu dalam menyelesaikan skripsi ini yang tidak dapat disebutkan satu

per satu. Akhir kata, semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua pembaca.

  Bandung, Agustus 2016 Penulis

  

DAFTAR ISI

  ABSTRAK ........................................................................................................... i

  

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

  KATA PENGANTAR ........................................................................................ iii DAFTAR ISI ....................................................................................................... v DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xi DAFTAR TABEL ............................................................................................. xv DAFTAR SIMBOL ......................................................................................... xvii DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xxii

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

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

  1.2 Identifikasi Masalah ............................................................................... 3

  1.3 Maksud dan Tujuan ................................................................................ 3

  1.4 Batasan Masalah .................................................................................... 4

  1.5 Metodologi Penelitian ............................................................................ 4

  1.5.1 Metode Pengumpulan Data .................................................................... 4

  1.5.2 Metode Pembangunan Perangkat ............................................................ 5

  1.6 Sistematika Penulisan Laporan ............................................................... 7

  BAB 2 LANDASAN TEORI ............................................................................... 9

  2.1 Robot ..................................................................................................... 9

  2.1.1 Sejarah Robot ......................................................................................... 9

  2.1.2 Kegunaan Robot ................................................................................... 11

  2.2 Manipulator.......................................................................................... 12

  2.2.1 Degrees Of Freedom (DOF) ................................................................. 13

  2.3.1 Mikrokontroler ATmega328 ................................................................. 18

  2.7 Teknik Learning (Belajar) .................................................................... 31

  2.9.4 Sequence Diagram ............................................................................... 43

  2.9.3 Class Diagram ...................................................................................... 42

  2.9.2 Activity Diagram ................................................................................. 40

  2.9.1 Use Case Diagram ............................................................................... 38

  2.9 UML (Unified Modeling Language) ..................................................... 37

  2.8.4 Pembelajaran Dengan Pengawasan (Supervised Learning) ................... 34

  2.8.3 Proses Belajar JST ............................................................................... 33

  2.8.2 Arsitektur Jaringan ............................................................................... 32

  2.8.1 Model Sel Syaraf (Neuron) ................................................................... 31

  2.8 JST (Jaringan Saraf Tiruan) .................................................................. 31

  2.6.6 Binerisasi ............................................................................................. 30

  2.4 Motor Servo ......................................................................................... 20

  2.6.5 Resize Citra .......................................................................................... 30

  2.6.4 Segmentasi ........................................................................................... 29

  2.6.3.3 Operasi Closing .................................................................................... 28

  2.6.3.2 Operasi Erosi ....................................................................................... 27

  2.6.3.1 Operasi Dilasi ...................................................................................... 26

  2.6.3 Operasi Morfologi ................................................................................ 26

  2.6.2 Sauvola Threshold ................................................................................ 25

  2.6.1 Grayscale ............................................................................................. 24

  2.6 Pengolahan Citra Digital ...................................................................... 24

  2.5 Kecerdasan Buatan ............................................................................... 23

  2.10 Pengujian Sistem .................................................................................. 44

  2.10.1 Pengujian Black Box ............................................................................ 45

  3.2 Analisis Sistem .................................................................................... 56

  3.2.2.8 Proses Pelatihan Metode Learning Vector Quantization ....................... 75

  3.2.2.7 Binerisasi Citra .................................................................................... 72

  3.2.2.6 Resize ................................................................................................... 71

  3.2.2.5 Segmentasi Citra .................................................................................. 70

  3.2.2.4 Closing ................................................................................................. 66

  3.2.2.3 Threshold ............................................................................................. 62

  3.2.2.2 Grayscale ............................................................................................. 60

  3.2.2.1 Data Masukan ...................................................................................... 59

  3.2.2 Analisis Proses ..................................................................................... 57

  3.2.1 Analisis Solusi ..................................................................................... 57

  3.1 Analisis Masalah .................................................................................. 55

  2.10.2 Pengujian Akurasi ................................................................................ 46

  BAB 3 ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM ....................................... 55

  2.12.4 Processing ........................................................................................... 52

  2.12.3 NetBeans .............................................................................................. 51

  2.12.2 Xampp ................................................................................................. 51

  2.12.1 Arduino IDE ........................................................................................ 49

  2.12 Aplikasi ............................................................................................... 49

  2.11.3 SQL ..................................................................................................... 49

  2.11.2 Bahasa Pemrograman C ....................................................................... 47

  2.11.1 Bahasa Pemograman Java .................................................................... 46

  2.11 Bahasa Pemrograman ........................................................................... 46

  3.2.2.9 Proses Pengujian Metode Learning Vector Quantization ...................... 78

  3.2.2.10 Analisis Hasil Pengujian ...................................................................... 82

  3.2.6.4 Sequence Diagram ............................................................................. 102

  3.3.2 Perancangan Antar Muka ................................................................... 111

  3.3.1.2 Struktur Tabel .................................................................................... 110

  3.3.1.1 Skema Relasi ..................................................................................... 110

  3.3.1 Perancangan Database ....................................................................... 110

  3.3 Perancangan Sistem ........................................................................... 110

  3.2.6.9 Kamus Data ....................................................................................... 109

  3.2.6.8 Spesifikasi Proses ............................................................................... 107

  3.2.6.7 Data Flow Diagram Level 1............................................................... 107

  3.2.6.6 Diagram Konteks ............................................................................... 106

  3.2.6.5 Perancangan Prosedural ..................................................................... 105

  3.2.6.3 Class Diagram ................................................................................... 101

  3.2.2.11 Proses Rekam Nilai Sudut Untuk Pergerakan Servo ............................. 84

  3.2.6.2 Activity Diagram .................................................................................. 96

  3.2.6.1 Use Case Diagram ............................................................................... 89

  3.2.6 Analsis Kebutuhan Fungsional ............................................................. 89

  3.2.5.4 Analisis Perancangan Kontrol utama .................................................... 88

  3.2.5.3 Analisis Pengguna ................................................................................ 88

  3.2.5.2 Analisis Kebutuhan Perangkat Lunak ................................................... 87

  3.2.5.1 Analisis Kebutuhan Perangkat Keras .................................................... 87

  3.2.5 Analisis Kebutuhan Non Fungsional .................................................... 86

  3.2.4 Analisis Basis Data .............................................................................. 85

  3.2.3 Analisis Keluaran ................................................................................. 85

  3.3.3 Perancangan Pesan ............................................................................. 113

  3.3.4 Jaringan Semantik .............................................................................. 114

  4.1.5.3 Pesan Pengujian selesai ...................................................................... 120

  BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 139

  4.2.2.2 Pengujian Hardware .......................................................................... 133

  4.2.2.1 Pengujian Sofware .............................................................................. 126

  4.2.2 Pengujian Akurasi .............................................................................. 126

  4.2.2 Kesimpulan Pengujian Black Box ....................................................... 126

  4.2.1.1 Kasus dan Hasil Pengujian Black Box ................................................ 122

  4.2.1 Pengujian Black Box .......................................................................... 122

  4.2 Pengujian Sistem ................................................................................ 121

  4.1.5.5 Pesan Data Berhasil Dikirim .............................................................. 121

  4.1.5.4 Pesan Gagal Meload Tabel ................................................................. 121

  4.1.5.2 Pesan Pelatihan Selesai ...................................................................... 120

  BAB 4 IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN ................................................ 115

  4.1.5.1 Pesan Data Pelatihan Belum Lengkap ................................................ 119

  4.1.5 Implementasi Pesan ............................................................................ 119

  4.1.4.3 Antarmuka Rekam Nilai Sudut ........................................................... 119

  4.1.4.2 Antarmuka Menu Pengujian ............................................................... 118

  4.1.4.1 Antar Muka Menu Pelatihan ............................................................... 117

  4.1.4 Implementasi Antar Muka .................................................................. 117

  4.1.3 Implementasi Database ...................................................................... 116

  4.1.2 Implementasi Perangkat Lunak .......................................................... 116

  4.1.1 Implementasi Perangkat Keras ........................................................... 115

  4.1 Implementasi Sistem .......................................................................... 115

  5.1 Kesimpulan ........................................................................................ 139

  5.2 Saran .................................................................................................. 139 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 141

DAFTAR PUSTAKA

  [1] Hamidah, Syarifah. Dkk. Sistem Pengendali Robot Lengan Menggunakan Pemograman Visual

  [2] Solichin, Annur. Rancang Bangun Lengan Robot (Robotic ARM) dengan Pengendalian Secara Manual. Tugas Akhir S1 Ilmu dan Teknologi Kelautan, Institut Pertanian Bogor

  [3] Dzulkarnain, Dicky. Pengendalian Robot Lengan Beroda Dengan Kamera untuk Pengambilan Obyek. [4] Kristyanto, Petrus. Lengan Robot Penulis Kata Yang Dikendalikan Oleh

  Aplikasi Pada Android. Tugas Akhir S1 Teknik Electro, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta

  [5] Sugiyono, Metode Penelitian Kombinasi (Mixed Methods), Bandung: Alfabeta, 2014

  [6] Syahrul, Pemograman Mikrokontroler AVR Bahasa Assembly, Bandung: Informatika, 2014

  [7] Suyanto, Artificial Intelligence (Searching, Reasoning, Planning dan Learning), Bandung: Informatika Bandung, 2014. [8] A. Kadir and A. Susanto, Teori dan Aplikasi Pengolahan Citra, Yogyakarta: ANDI, 2013. [9] C. Solomon and T. Breckon, Fundamental of Digital Image Processing, West Sussex: John Wiley & Sons, Ltd, 2011. [10] K. Khurshid, I. Siddiqi, C. Faure and N. Vincent, "Comparison of Niblack

  Inspired Binarization Methods for Ancient Document," in Document Recognition and Retrieval XVI, San Jose, 2009. [11] D. Putra, Pengolahan Citra Digital, Yogyakarta: ANDI, 2010. [12] B. Hariyanto, Rekayasa Sistem Berorientasi Objek, Bandung: Informatika, 2004. [13] R. Sianipar, Teori dan Implementasi Java, Bandung: Informatika, 2013. [14] B. Nugroho, Database Relasional dengan MySQL, Yogyakarta: Andi, 2005

  [15] Bayle. Julien, C Programming for Arduino, Birmingham: Packt Publishing, 2013

  [16] J. P. Flynt and O. Salem, Software Engineering for Game Developers,Boston: Stacy L.Hiquet, 2004. [17] Meganjaya, I Kadek. Pengenalan Tulisan Tangan Menggunakan Metode Learning Vector Quantization (LVQ) Dalam Kasus Evaluasi Jawaban Ujian.

  Tugas Akhir S1 Teknik dan Ilmu Komputer, Universitas Komputer Indonesia Bandung

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

  Perkembangan dunia komputer, terutama pada bidang robotika di masa kini sudah menjadi bagian yang penting. Banyak sekali teknologi robotika yang dikembangkan dan berguna untuk membantu kegiatan sehari-hari manusia. Penggunaan robot biasanya digunakan untuk meringankan dan menggantikan manusia dalam mengerjakan perkerjaan yang berat, bahaya, kotor dan sulit. Perkembangan robotika bisa diterapkan dalam berbagai macam bidang seperti pada industri, kesehatan, pertanian, pertahanan, penelitian, permainan, pembelajaran dan lain-lain.

  Perkembangan robot di dunia indutri lebih cenderung pada robot lengan. Manfaat yang didapat dari perkembangan teknologi robot lengan pada saat ini yaitu, manusia dapat mengerjakan pekerjaan yang sulit secara mudah dan aman, karena robot lengan ini dapat menggantikan peran tangan manusia dalam mengerjakan pekerjaan yang berulang-ulang, membutuhkan daya tahan, konsentrasi yang tinggi dan kondisi yang berbahaya. Akan tetapi robot lengan tidak hanya berguna di bidang industri, pada bidang pendidikan pun bisa dimanfaatkan sebagai bahan pembelajaran atau penelitian. Banyak Penelitian tentang robot lengan yang difokuskan pada sistem kontrol. Sistem kontrol digunakan untuk mengendalikan robot memanipulasi objek dengan menentukan sudut pergerakan dari tiap sendi robot lengan untuk mencapai target.

  Beberapa penelitian mengenai robot lengan yang telah dikaji, yaitu seperti pada penelitian [1] “Sistem Pengendalian Robot Lengan Menggunakan Pemrograman Visual Basic ”, berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Syarifah Hamidah, Seno

  D. Panjaitan dan Dedi Triyanto ini, robot lengan yang digunakan memiliki 4 degree

  

Graphical User Interface (GUI) berbasis Visual Basic 2010 sebagai antarmuka

  antara pengguna dengan sistem kendali robot lengan. Motor yang digunakan yaitu motor servo dan dikendalikan oleh mikrokontroler ATmega16. Antar muka dilengkapi dengan perhitungan kinematika langsung menggunakan metode Denavit-Hartenberg (D-H) dan perhitungan invers kinematika menggunakan metode geometris dalam koordinat 3 dimensi. Selain pengontrolan yang menggunakan invers kinematika, ada juga penelitian yang mengontrol robot lengan dengan menggunakan cara manual. Pada penelitian [2] yang dilakukan oleh Annur Solichin yang berjudul

  “Rancang Bangun Lengan Robot (Robotic

  Arm) Dengan Pengendalian Secara Manual

  ”, kontrol pada penelitian robot lengan ini menggunakan sensor potentiometer. Potentiometer digabungkan dan dibuat menjadi satu bagian yang disebut sebagai sensor pengendali RAMCES-5. Sensor pengendali RAMCES-5 memiliki 5 bagian. 5 bagian itu : sensor finger, sensor wrist, sensor arm, sensor elbow, dan sensor shoulder. Pada penelitian [3] yang berjudul

  “Pengendalian Robot Lengan Beroda Dengan Kamera Untuk Pengambilan Objek

  ” yang telah dilakukan oleh Ahmad Dicky Dzulkarnain, Bima Sena Bayu Dewantara dan A.R Anom Besari, menggunakan metode

  

temple matching untuk digunakan sebagai penanda objek berada. Selain itu juga

  digunakan metode viola-jones untuk mengukur objek dari robot. Pada penelitian [4] yang berjudul

  “Lengan Robot Penulis Kata Yang Dikendalikan Oleh Aplikasi Pada Android

  ” yang dilakukan oleh Petrus Claver Hendar Kristyanto dari Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, robot lengan penulis dalam proses penulisan hurufnya menggunakan titik acuan yang sudah ditentukan agar robot bisa mengikuti pola untuk menulis huruf sesuai dengan inputan yang dimasukan.

  Melihat hasil dari beberapa penelitian sebelumnya mengenai robot lengan permasalahan di dapat dari desain robot lengan yang kurang ramping sehingga membebani pergerakan dari robot lengan untuk bergerak bebas sesuai perintah, dari penelitian robot lengan penulis memiliki kekurangan dari penggunaan algoritma untuk pembentukan tulisan yang masih belum sempurna sehingga penulisan karakter huruf masih banyak yang belum bisa tertulis.

  Dari permasalahan tersebut bisa dikembangkan kembali untuk pembuatan robot lengan yang lebih ramping tidak banyak membebani robot lengan, serta robot lengan yang dapat menulis huruf dengan persentase penulisan lebih optimal agar bisa menjadi alat bantu atau media pembelajaran dalam dunia pendidikan. Oleh karena itu penulis mengambil judul

  “Pembangunan Prototipe Dan Simulasi Writing Arm Robot ”.

1.2 Identifikasi Masalah

  Berdasarkan latar belakang, identifikasi masalah yang akan dibahas adalah sebagai berikut:

  1. Robot lengan pada penelitian sebelumnya memiliki desain yang kurang ramping dan membebani pergerakan robot lengan.

  2. Robot lengan pada penelitian sebelumnya hanya dapat menulis huruf saja, untuk angka belum tersedia.

  3. Robot lengan pada penelitian sebelumnya menulis huruf dengan mengirimkan data huruf satu persatu secara bergantian dengan persentase keberhasilan 62% (persentase keberhasilan dari seluruh penulisan huruf dari A sampai Z).

1.3 Maksud dan Tujuan

  Dalam sub bab ini akan dijelaskan mengenai maksud dan tujuan dalam pembuatan perangkat robot lengan.

  1.3.1 Maksud

  Maksud dari penelitian ini adalah untuk membuat optimasi robot lengan dari penelitian sebelumnya agar robot lengan bisa menulis dengan baik dan cepat.

  1.3.2 Tujuan

  Adapun tujuan dari penelitian mengenai lengan robot tersebut

  2. Robot dapat menulis huruf atau angka.

  3. Robot dapat menulis dengan waktu yang lebih cepat dengan presentase keberhasilan sekitar 70%.

1.4 Batasan Masalah

  Batasan masalah dalam pembuatan aplikasi ini adalah sebagai berikut: _1.

  Citra inputan yang diterima ada 2 cara yaitu dengan menggambar langsung pada kanvas yang ada pada program atau dengan browse file citra yang berextensi .jpg. _2. Pengolahan citra menggunakan metode LVQ (Learning Vector

  Quantization) _3.

  Karakter yang ditulis bisa berupa huruf atau angka (simbol tidak termasuk). _4. Robot dibangun dengan menggunakan 2 derajat kebebasan (Degree Of Freedom). _5. Area yang dibutuhkan yaitu papan white board dengan ukuran 60 x 40 cm.

1.5 Metodologi Penelitian

  Metodologi penelitian yang dipakai dalam penelitian ini menggunakan metode kuantitatif. Dalam metode kuantitatif, masalah yang dibawa oleh peneliti harus sudah jelas, dan ditunjukan dengan data yang valid. Metode ini juga disebut metode konfirmatif, karena metode ini cocok digunakan untuk pembuktian / konfirmasi. [5]

1.5.1 Metode Pengumpulan Data

  Pengumpulan data yang digunakan dalam penelitian ini adalah:

  1. Perumusan Masalah yaitu identifikasi permasalahan yang ada dari penelitian sebelumnya dengan melihat kekurangan yang ada.

  2. Landasan Teori untuk memperoleh bermacam-macam informasi yang berkaitan dengan sistem kontrol lengan robot. Sumber informasi yang digunakan yaitu seperti buku-buku acuan, jurnal-jurnal, artikel-artikel, serta informasi yang diperoleh dari internet.

  3. Pengembangan Instrumen yaitu perancangan hardware dan software berdasarkan perumusan masalah. Pembuatan robot lengan menggunakan bahan akrilik dan servo motor DC. Kemudian, pembuatan program yang akan diisikan dari komputer ke mikrokontroler Arduino Uno.

  4. Pengujian Instrumen yaitu pembangunan dari rancangan yang dibuat untuk mengetahui hasil yang diinginkan.

  5. Pengumpulan data dari alat pada setiap jenis gerakan di robot lengan.

  6. Analisis data untuk karakteristik dari masing-masing gerakan pada setiap servo. Analisis digunakan untuk memeriksa keakuratan kontrol robot lengan.

  7. Simpulan dan saran dari hasil akhir penelitian yang dilakukan.

1.5.2 Metode Pembangunan Perangkat

  Metode dalam penelitian ini menggunakan model prototype sebagai tahapan pengembangan. Penggunaan model prototype karena model tersebut memungkinan kita untuk mengembangkan perangkat secara bertahap dan bisa kembali menganalisis kesalahan ketika perangkat akan di implementasi dan memudahkan penelitian perangkat menjadi lebih baik. Tahapan dalam pembangunan prototype tersebut adalah sebagai berikut :

  1. Pengumpulan kebutuhan Mengidentifikasi kebutuhan untuk pembangunan dan perancangan perangkat baik software atau hardware yang akan digunakan sesuai dengan permasalahan dari latar belakang.

  2. Membangun prototype Membangun prototype sesuai dengan penyelesaian masalah yang akan dicapai dengan dengan kebutuhan software dan hardware yang sesuai dari kekurangan yang ada di penelitian sebelumnya.

  3. Uji coba prototype

  Uji coba perangkat dengan data yang disediakan sebelumnya untuk melihat hasil awal dari prototype yang telah dibangun untuk menganalisa hasil.

  4. Evaluasi protoptype Evaluasi ini dilakukan untuk mengetahui apakah prototype yang sudah dibangun sudah sesuai dengan keinginan. Jika tidak, maka prototype diperbaiki dengan mengulang langkah 1 dan 2.

Gambar 1.1 Alur pembuatan Prototype[5]

1.6 Sistematika Penulisan Laporan

  Sistematika penulisan penelitian ini disusun untuk memberikan gambaran umum mengenai penelitian yang dikerjakan. Sistematika penulisan dalam penelitian ini adalah:

  BAB 1 PENDAHULUAN Pada bab ini menerangkan secara umum latar belakang masalah, rumusan

  masalah, maksud dan tujuan penelitian, batasan masalah, metodologi penelitian serta sistematika penulisan pada penelitian Pembangunan Simulasi dan

  Prototype Writing Arm Robotic.

  BAB 2 LANDASAN TEORI Pada bab ini membahas tentang teori-teori mengenai robotika dan aplikasi

  pendukung yang digunakan untuk Pembangunan Simulasi dan Prototype Writing Arm Robotic.

  BAB 3 ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM Pada bab ini berisi tentang analisis perangkat yang akan dibangun, terdiri

  dari analisis masalah, analisis prosedur sistem yang berjalan, analisis arsitektur sistem, spesifikasi kebutuhan nonfungsional, analisis kebutuhan non fungsional, analisis data, dan analisis kebutuhan fungsional.

  BAB 4 IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN SISTEM Pada bab ini berisi tentang hasil pengujian perangkat robot lengan yang

  sudah dirancang untuk mendapatkan data mengenai pergerakan robot lengan yang sesuai dengan tujuan penelitian yang sedang dilakukan.

  BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

  Pada bab ini akan berisikan kesimpulan dari penelitian mengenai Pembangunan Simulasi dan Prototype Writing Arm Robotic, dan terdapat pula saran untuk pengembang / peneliti selanjutnya

BAB 2 LANDASAN TEORI Pada bab ini akan dijelaskan mengenai landasan teori mengenai robot

  manipulator, teori-teori penunjang sistem baik perangkat keras (hardware), maupun perangkat lunak (software), serta beberapa teori penunjang lainnya.

2.1 Robot

  Robot merupakan salah satu bagian dari bidang Artificial Intelligence (AI), teknik, dan psikologi. Teknologi inilah yang menghasilkan robot. Robot diartikan sebagai mesin dengan kecerdasan komputer dan dikontrol oleh komputer, dan memiliki kemampuan fisik seperti manusia. Aplikasi dari robot ini mencakup pemberian kemampuan untuk melihat atau persepsi visual, menyentuh atau kemampuan meraba, kemampuan untuk memegang dan memanipulasi, pengangkutan atau kemampuan fisik untuk bergerak, dan navigasi atau kecerdasan untuk menemukan atau mencapai jalan keluar.

2.1.1 Sejarah Robot

  Robot berasal dari kata “robota” yang dalam bahasa Ceko yang berarti budak, pekerja atau kuli. Pertama kali kata “robota” diperkenalkan oleh Karel Capek dalam sebuah pentas sandiwara pada tahun 1921 yang berjudul RUR (Rossum’s Universal Robot). Pentas ini mengisahkan mesin yang menyerupai manusia yang dapat bekerja tanpa lelah yang kemudian memberontak dan menguasai manusia. Istilah “robot” ini kemudian mulai terkenal dan digunakan untuk menggantikan istilah yang dikenal saat itu yaitu automation. Dari berbagai litelatur robot dapat didefinisikan sebagai sebuah alat mekanik yang dapat diprogram berdasarkan informasi dari lingkungan (melalui sensor) sehingga dapat melaksanakan beberapa tugas tertentu baik secara otomatis ataupun tidak sesuai program yang di inputkan berdasarkan logika.

  Robot merupakan alat mekanik yang dapat melakukan tugas fisik, baik menggunakan pengawasan dan kontrol manusia, ataupun menggunakan program yang telah didefinisikan terlebih dulu (kecerdasan buatan). Robot biasanya digunakan untuk tugas yang berat, berbahaya, pekerjaan yang berulang dan kotor. Biasanya kebanyakan robot industri digunakan dalam bidang produksi. Penggunaan robot lainnya termasuk untuk pembersihan limbah beracun, penjelajahan bawah air dan luar angkasa, pertambangan, pekerjaan "cari dan tolong" (search and rescue), dan untuk pencarian tambang. Belakangan ini robot mulai memasuki pasaran konsumen di bidang hiburan, dan alat pembantu rumah tangga, seperti penyedot debu, dan pemotong rumput.

Gambar 2.1 Robot Asimo

  Keunggulan dalam teknologi robot tak dapat dipungkiri, telah lama dijadikan ikon kebanggaan negara-negara maju di dunia. Kecanggihan teknologi yang dimiliki, gedung-gedung tinggi yang mencakar langit, tingkat kesejahteraan rakyatnya yang tinggi, kota-kotanya yang modern, belumlah terasa lengkap tanpa popularitas kepiawaian dalam dunia robot. 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 dengan tugas robot. Dalam dunia mekanikal, manipulator ini memiliki dua bagian, yaitu tangan atau lengan (arm) dan pergelangan (wrist). Pada pergelangan ini dapat di-install berbagai tool. Begitu diminatinya penggunaan manipulator dalam industri, menyebabkan banyak perusahaan besar di dunia menjadikan robot industri sebagai unggulan. Bahkan beberapa perusahaan di Jepang masih menjadikan manipulator sebagai produk utamanya, seperti Fanuc Inc. yang memiliki pabrik utamanya di lereng gunung Fuji. Untuk dapat diklasifikasikan sebagai robot, mesin harus memiliki dua macam kemampuan yaitu: 1. Bisa mendapatkan informasi dari sekelilingnya.

  2. Bisa melakukan sesuatu secara fisik seperti bergerak atau memanipulasi objek.

  Untuk dapat dikatakan sebagai robot sebuah sistem tidak perlu untuk meniru semua tingkah laku manusia, namun suatu sistem tersebut dapat mengadopsi satu atau dua saja sistem yang ada pada diri manusia saja sudah dapat dikatakan sebagai robot. Sistem yang diadopsi berupa sistem penglihatan (mata), sistem pendengaran (telinga) ataupun sistem gerak.

2.1.2 Kegunaan Robot

  Secara umum kegunaan robot adalah untuk menggantikan kerja manusia yang membutuhkan ketelitian yang tinggi atau mempunyai resiko yang sangat besar atau bahkan mengancam keselamatan manusia. Sebagai contoh, sesesorang yang bekerja di bagian welding di sebuah industri assembling kendaraan, akan resiko kerja tersebut perlu digunakan robot yang menggantikan kerja manusia di bidang tersebut, sehingga resiko kecelakaan kerja dapat dikurangi bahkan dihilangkan. Ada juga sebagian robot yang sengaja diciptakan untuk menemani manusia di dalam aktifitasnya. Robot-robot ini dapat disebut robot bermain. Robot ini diciptakna unukt membantu manusia yang mengalami kesepian diri sehingga dpaat mempunyai teman. Robot-robot yang termasuk jienis ini termasuk antara lain

  

Battle Bots, robot contesti, robot anjing. Secara garis besar robot dapat

  diklasifikasikan menjadi beberapa jenis, antara lain:

  1. Robot indrustri

  2. Robot antariksa

  3. Robot transportasi

  4. Robot perang

  5. Robot kendali jarak jauh

  6. Robot kedokteran

  7. Robot riset

  8. Robot bermain, dll

2.2 Manipulator

  Manipulator adalah bagian mekanik yang dapat difungsikan untuk memindahkan, mengangkat benda kerja. Manipulator merupakan salah satu komponen penting dalam menunjang aktifitas suatu sistem robotika. Manipulator (sistem mekanik) merupakan “tulang” dari sebuah sistem robotika tersebut. Tanpa sistem mekanik maka suatu sistem tidak mampu menjalankan aktifitasnya. Suatu sistem mekanik didesain sesuai dengan kebutuhan dan efisiensinya. Dikarenakan sebuah sistem robot mempunyai bermacam–macam bentuk dan ukuran, sehingga memiliki beragam kemampuan gerakan. Secara klasik konfigurasi manipulator dapat dibagi dalam empat kelompok, yaitu polar, slindris, cartesian, dan sendi lengan (joint – arm). Cartesian dan slindris memiliki tingkat ketelitian yang tinggi akan tetapi ruang gerak terbatas oleh jangkauan lengannya.

  Manipulator merupakan salah satu dari empat komponen penunjang sistem robotika yang tidak dapat dipisahkan dari sistem penunjang lainnya. Dikarenakan sebuah sistem robot mempunyai bermacam–macam bentuk, ukuran, d a n f u n g s i y a n g b e r b e d a maka ada bermacam – macam konfigurasi manipulator yang disesuaikan dengan fungsi dan kebutuhannya sehingga kerja dari manipulator dapat efektif dan efisien. Beberapa konfigurasi manipulator diantaranya : konfigurasi polar, slindris, cartesian, dan sendi lengan (joint – arm). Cartesian dan slindris memiliki tingkat ketelitian yang tinggi akan tetapi ruang gerak terbatas oleh jangkauan lengannya.

Gambar 2.2 Contoh Robot Manipulator

2.2.1 Degrees Of Freedom (DOF)

  Dalam sistem manipulator juga dikenal istilah Degrees Of Freedom (DOF) yaitu setiap titik sumbu gerakan mekanik pada robot, tidak terhitung untuk End Effector, dan juga Degrees Of Movement (DOM) adalah kebebasan / kemampuan untuk melakukan sebuah gerakan. Sebagai contoh, robot dengan 6 derajat kebebasan :

  1. Base Rotation (dudukan untuk berputar).

  2. Shoulder Flex (lengan atas / pundak).

  3. Elbow Flex (lengan bawah).

  4. Wrist Pitch (pergelangan angguk).

  5. Wrist Yaw (pergelangan sisi).

  6. Wrist Roll (pergelangan putar).

  Tentunya di dalam sistem manipulator juga ada sambungan yang menghubungkan antar komponen satu dengan komponen lainnya. Sambungan tersebut disebut joint dan Link. Joint memungkinkan terjadinya gerakan pada dua bagian tubuh robot, sedangkan link menghubungkan tiap-tiap joint. Tipe–tipe

  joint yaitu: 1. Linear Joint.

  Gerakan antara In dan Out, link adalah gerakan linear (tipe L–Joint).

  2. Orthogonal Joint.

  Ini juga Linear Joint. Tetapi antara In dan Out, Link-nya saling tegak lurus (tipe O-Joint).

  3. Rotational Joint.

  Merupakan penghubung dimana perputaran terjadi tegak lurus terhadap In dan Out Link (tipe R-Joint).

  4. Twisting Joint.

  Mengakibatkan gerakan berputar, tapi putaran pararel dengan In dan Out Link (tipe T-Joint).

  5. Revolving Joint.

  Input Link, pararel dengan axis perputaran dari joint. Output tegak lurus dengan putaran.

  Sebagai tambahan konfigurasi fisik dari robot dan kemampuan gerak dasar, ada beberapa sepesifikasi teknik yang lain dimana menjelaskan tentang efesiensi dan efektivitas dalam unjuk kerja pada robot. Beberapa spesifik teknik adalah sebagai berikut :

• – Work volume (area kerja).

  Arti kata work volume (area kerja) mengacu pada dimana robot itu dapat bekerja. Secara teknis dapat dikatakan adalah dimana ujung bagian masih digerakkan di bawah control.

  Work volume diperhitungkan dari : • Konfigurasi fisik.

• Ukuran.
• Jangkauan lengan.
• Hubungan / joint Manipulator. Fungsi mengetahui Work volume : • Lay out.
• Waktu produksi.
• Area kerja dan safety.
• Program.
• – Precision Of Movement ( keakuratan gerak).

• – Ada tiga jenis kategori pada keakuratan gerakan dari ujung robot pada

  suatu penerapan , yaitu : • Spatial Resolution.

  Dapat diartikan sebagai gerakan terkecil yang masih dapat dikontrol oleh si pemrogram, sehingga spatial resolution adalah jumlah dari resolusi kontrol dengan ketidak akuratan mekanik.

• Accuracy (akurasi).

  Adalah kemampuan dari ujung robot untuk mencapai titik yang dituju. Dengan kata lain akurasi adalah setengah resolusi spatial.

• Repeatability (pengulangan).

  Adalah kemampuan dari ujung robot untuk mencapai titik yang sebelumnya dikontrol. Repeatability umumnya lebih kecil dari akurasi.

• – Speed Of Movement (kecepatan gerak).

  Adalah kemampuan robot untuk memindahkan beban. Faktor yang menjadikan p e r t i m b a n g a n , yaitu :

• Jenis tugas.
• Jenis barang.
• Produktivitas.
• – Type Of Drive System (jenis pengerak).

  Ada tiga jenis dasar penggerak robot, yaitu : • Hydraulic.

  Menggunakan fluida / oli, kurang dalam segi kebersihan, beresiko kebakaran.

• Pneumatic.

  Menggunakan tekaanan udara merupakan jenis yang termurah, terpraktis dan fixed points.

• Electric.

  Yang dimaksud adalah motor listrik. Ada dua jenis motor, yaitu motor DC dan motor stepper. Ciri khasnya adalah kecepatan. Selain penggerak di atas, untuk mencapai presisi, kecepatan serta gerakan yang diinginkan, robot selalu dilengkapi dengan gear dan cam. Selain itu hal terakhir dalam sistem manipulator adalah end of

  effectors. End of effectors memiliki tujuan untuk melaksanakan

  tugas tertentu. Faktor-faktor yang penting dalam end effector adalah sebagai berikut : Tugas.

    Design.

    Kontrol program. 

   Ukuran area kerja.

    Waktu siklus. 

   Keselamatan kerja.

  

2.3 Mikrokontroler

  Mikrokontroler adalah sebuah IC (Integrated Circuits) yang didalamnya terdapat bagian-bagian yang ada pada sistem komputer. Mikrokontroler populer pertama yang dibuat oleh Intel pada tahun 1976 adalah mikrokontroler 8-bit Intel 8748. Mikrokontroler tersebut adalah bagian dari keluarga mikrokontroler MCS-

  48. Sebelumnya, Texas Instruments telah memasarkan mikrokontroler 4-bit pertama, yaitu TMS 1000 pada tahun 1974. TMS 1000 yang mulai dibuat sejak 1971 adalah mikrokomputer dalam sebuah cip, lengkap dengan RAM dan ROM[6]. Mikrokontroler sering disebut mikrokomputer cip tunggal. Mikrokontroler mempunyai satu atau beberapa tugas yang sangat spesifik berbeda dengan PC yang memiliki baragam fungsi.

Gambar 2.3 Blok Diagram Mikrokontroler

  Mikrokontroler memiliki fitur-fitur berikut: 1. CPU mulai dari prosessor 4bit sampai 64bit.

  2. Input / Output (I/O) antar muka jaringan seperti port serial dan port pararel.

  2

  3. Antar muka komunikasi serial yang lain seperti I

  C, serial peripheral Interface dan Controller Area Network.

  4. Periferal, seperti pewaktu / timer dan watchdog.

  5. RAM untuk penyimpanan data.

  6. ROM, EPROM, EEPROM untuk penyimpanan data sementara.

  7. Pengubah analog ke digital. [6]