27
Bab III
PERANCANGAN PENELITIAN
3.1. Proses Kerja Sistem
Perancangan sistem ini meliputi beberapa bagian yang dapat ditunjukan pada gambar 3.1. Bagian-bagian perancangan meliputi minimum sistem mikrokontroller, USB
host shield, desain lengan robot, micro servo dan interface dengan mouse. Minimum sistem mikrokontroler ATmega328 pada perancangan ini sudah menggunakan sistem
minimun jadi pengaturan gerakan lengan robot dapat di program sesuai dengan kebutuhan. Proses pertama kali pada pergerakan lengan robot diawali dengan bergeraknya micro servo
pada posisi nol dan saklar on. Sistem bekerja pada saat pengguna mengoperasikan fungsi- fungsi mouse untuk menggerakan lengan robot dengan leluasa.
Mikrokontroler akan mengendalikan micro servo yang diaplikasikan pada lengan robot setelah menerima data masukan dari mouse sebgai interface. Mouse mengirimkan data
masukan ke mikrokontroler dengan bantuan USB host shield yang berfungsi menampilkan data digital untuk kemudian diolah oleh mikrokontroler. Tombol-tombol pada mouse
mempunyai fungsi masing-masing untuk menggerakkan setiap micro servo terdapat pada lengan robot. Bagian-bagian robot seperti pada gambar 3.2.
Gambar 3.1 Blok Diagram Proses Sistem
USB host Shield
MinSis ATmega328
Gambar 3.2 Bagian-bagian Lengan Robot
3.2. Perancangan Perangkat Keras
Bagian-bagian utama dalam perancangan perangkat keras, yaitu : a. Minimum sistem ATmega328
b. Fungsi Tombol Mouse c. Desain kerangka lengan robot
3.2.1. Minimum Sistem ATmega328
Rangkaian minimum sistem merupakan rangkaian dasar yang harus dimiliki oleh mikrokontroler supaya dapat diprogram. Rangkaian minimum sistem sederhana dengan
tambahan IC USB To Serial converter yang terhubung ke port serial mikrokontroler [23]. IC ini digunakan sebagai jalur komunikasi antara komputer atau perangkat lain seperti
mouse dengan mikrokontroler. Mikrokontroler membutuhkan sistem minimum yang terdiri dari rangkaian eksternal yaitu rangkaian osilator dan rangkaian reset.
BukaTutup GRIPPER
ELBOW
SHOULDER
BASE
Gambar 3.3. Rangkaian Minimum Sistem
Port-port yang digunakan pada minimum sistem hanya yang diperlukan sesuai kebutuhan dapat diprogram. Port yang digunakan berfungsi membaca data masukan dari
USB host shield yang dimana terhubung dengan mouse sebagai interface, sebagai downloader program kontrol lengan robot, keluaran ke micro servo. Tabel penggunaan
port di tampilkan pada tabel 3.1 Tabel 3.1 Port-port pada mikrokontroler
No Nama Port
Keterangan
1 Port_icsp01
SCK 2
Port_icsp02 MISO
3 Port_icsp03
MOSI 4
Port_D02 Output servo_01
5 Port_D03
Output servo_02 6
Port_D04 Output servo_03
7 Port_D05
Output servo_04 8
Port_D01 TX
9 Port_D0
RX
USB Host Shield pertama-tama membutuhkan power supply dari mikrokontroler agar dapat bekerja. Dalam mengirim data dari shield ke mikrokontroler digunakan
komunikasi SPI pada ICSP header. Pada Gambar 3.4 terlihat bahwa shield mengirim data ke mikrokontroler.
Gambar 3.4 Koneksi Antara USB Host Shield Dan Mikrokontroler
3.2.2. Fungsi Tombol Mouse
Pada perancangan ini mouse yang digunakan mempunyai fungsi tiap bagian.Bagian yang digunakan dapat dijelaskan pada tabel 3.2 dan fungsi-fungsi bisa
dilihat pada gambar 3.5 untuk lebih memperjelas bagian-bagian lengan robot pada ganbar 3.2.
Tabel 3.2 Fungsi Mouse Fungsi Mouse
Keterangan Klik Kiri
Menggerakkan griper menutup Klik Kanan
Menggerakkan griper terbuka Middle button + Geser Y-
Menggerakkan elbow turun Middle button + Geser Y+
Menggerakkan elbow naik
mikrokontroler
MOSI MISO
SCK Reset
GND +5V
Tabel 3.2 Lanjutan Fungsi Mouse Fungsi Mouse
Keterangan Geser X -
Menggerakkan base ke kiri Geser X +
Menggerakkan base ke kanan Geser Y-
Menggerakkan shoulder naik Geser Y +
Menggerakkan shoulder turun
Gerak X - Gerak X +
Gerak Y - Gerak Y +
Gambar 3.5. Gerakan Mouse
3.2.3. Desain Lengan Robot
Rancangan lengan robot menggunakan rancangan dari Lite Arm Robot i2 yang merupakan desain yang bersifat open source dan legal [24]. Desain tersebut sangat cocok
dalam pembuatan tugas akhir ini karena membantu sekali dalam mengaplikasikan kontroler yang akan dibuat. Kelebihan desain ini lengan robot ketika sudah dibuat
berukuran kecil sehinggga bisa untuk dipergunakan dalam ruangan yang tidak terlalu besar dan juga bisa untuk modul pembelajaran tentang robotika. Desain awal dapat ditunjukan
pada gambar 3.6 dan gambar 3.7 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Gambar 3.6. Desain Awal Lengan Robot[24]
Gambar 3.7 Tampilan 3D Lengan Robot PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1. Desain Griper Desain griper seperti pada Gambar 3.8 adalah desain griper yang dapat membuka
dan menutup untuk menjepit benda. Griper ini digerakkan oleh satu motor mikro servo yang terhubung menggunakan link ke salah satu penjepit. Untuk membuat kedua
penjepit bergerak bersamaan dengan satu motor servo saja maka pada bagian pangkal penjepit didesain seperti roda gigi sehingga saling terhubung satu sama lain.
Gambar 3.8 Desain Griper[25]
2. Sudut Pergerakan Setiap motor micro servo yang digunakan memiliki kemampuan dapat berputar
sebesar 180˚, sehingga seharusnya setiap sendi dari lengan robot termasuk griper dapat bergerak bebas
secara rotasi sebesar 180˚.
3.2.4. Jangkauan Lengan Robot
Untuk melakukan perhitungan jangkauan lengan robot menggunakan persamaan 2.4 dan 2.5. Perhitungan ini diperlukan posisi sudut yang berbeda. Letak l1 dan l2 pada
lengan robot ditunjukkan pada Gambar 3.7. Panjang lengan l1: 14,3 cm
Panjang lengan l2: 15,5 cm PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Gambar 3.9. Perhitungan Jangkauan Lengan Robot
Gambar 3.10 Jangkauan Maksimal Horisontal = 0 ;
= -40 x=
cos +
cos +
x=14,3 cos 5 + 15,5 cos 5-40 x= 26,9 cm
y= sin
+ sin
+ y= 14,2 sin 5 + 15,3 sin 5-40
y= -7,6 cm Px,y = 26,9, -7,6
Terlihat telah didapat jangkauan terjauh secara vertikal dan horisontal. Pada jarak terjauh horisontal nilai Y negatif, nilai ini dikarenakan titik 0 berada pada titik motor servo
shoulder. Selain posisi X dan Y dari lengan robot, ada juga posisi sudut pergerakan lengan
robot yang lain yang dapat dijelaskan dengan gambar tiap bagian lengan robot. Hasil pergerakan sudut ini berdasarkan simulasi desain menggunakan software Solidworks. Hasil
simulasi ini memperoleh batasan-batasan kondisi pergerakan dari lengan robot. 1. Shoulder
Gerakan sudut dari shoulder tidak memiliki perbedaan antara sudut yang dibuat motor dengan sudut yang terbentuk oleh lengannya. Hal ini karena poros lengan
langsung terhubung dengan motor servo. Bagian lengan ini dapat bergerak 180˚.
2. Elbow Pada elbow terjadi konversi perubahan sudut antara motor servo dan lengan.
Dari hasil simulasi lengan membuat sudut 53˚ ternyata motor membutuhkan gerakan 118˚. Jadi diperoleh perbandingan putaran sudut antara motor servo dan
sudut lengan adalah 1: 0,45 derajat
. Gambar 3.11 Pergerakan Sudut Elbow
Lengan elbow ini memiliki batasan-batasan pergerakan yang berkaitan dengan lengan shoulder. Dari gambar 3.11 lengan elbow dapat melakukan pergerakan
sudut paling besar yakni 60 ˚. Ketika shoulder pada posisi dibawah 90˚, pergerakan
elbow dibatasi oleh link 1 sehingga hanya bisa membuat sudut 60 ˚. Begitu juga
ketika shoulder pada posisi di atas 90˚, pergerakan elbow dibatasi oleh link 1 dan
juga lantai dasar.
3. Griper
Gambar 3.12 Pergerakan Sudut Gripper[25] Untuk melakukan gerakan membuka dan menutup pada Gambar 3.10 hanya
diperlukan gerakan 90˚ oleh roda gigi, namun perputaran roda gigi tidak linier dengan perputaran sudut motor servo, dari 90˚ putaran roda gigi didapat 38˚
putaran sudut pada motor servo. Jadi diperoleh perbandingan putaran sudut antara motor servo dan roda gigi adalah 1: 2,37 derajat.
4. Base
Gambar 3.13 Pergerakan Sudut Base Pada bagian ini motor servo dapat bergerak bebas 180˚ seperti terlihat pada Gambar
3.13.
180
˚ PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3.3. Perancangan Perangkat Lunak 3.3.1. Flowchart Utama