LAPORAN TUGAS AKHIR Perancangan Sistem Kendali Robot Tangan Menggunakan Motor Servo Dan Sensor Flex Berbasis Mikrokontroler Atmega32.
LAPORAN TUGAS AKHIR
PERANCANGAN SISTEM KENDALI ROBOT TANGAN MENGGUNAKAN
MOTOR SERVO DAN SENSOR FLEX
BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA32
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan
Program Studi S-1 Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Diajukan oleh :
Pujo Sambodo
D 400 110 014
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016
i
LEMBAR PERSETUJUAN
Tugas Akhir dengan judul “PERANCANGAN SISTEM KENDALI
ROBOT TANGAN MENGGUNAKAN MOTOR SERVO DAN SENSOR
FLEX BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA32” ini diajukan oleh :
Nama
: Pujo Sambodo
NIM
: D 400 11 0014
Guna memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan program Sarjana
jenjang pendidikan Strata-Satu (S1) pada Fakultas Teknik Program Studi Teknik
Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta, telah diperiksa dan disetujui pada :
Hari
:
Tanggal
:
Pembimbing 1
Pembimbing 2
(Ir. Pratomo Budi S. , M.T.)
(Ir.Abdul Basith. , M.T.)
ii
LEMBAR PENGESAHAN
Tugas Akhir ini telah dipertahankan dan dipertanggung jawabkan di
depan Dewan Penguji Tugas Akhir guna melengkapi tugas-tugas dan memenuhi
syarat-syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik
Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta, pada :
Hari
:
Tanggal
:
DENGAN JUDUL
PERANCANGAN SISTEM KENDALI ROBOT TANGAN
MENGGUNAKAN MOTOR SERVO DAN SENSOR FLEX BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMEGA32
Dosen Penguji:
1. Ir. Pratomo Budi S., M.T.
............................
2. Ir. Abdul Basith., M.T.
............................
3. Dedy Ari Prastya, S.T.
............................
4. Bambang Hari Purwanto, S.T.,M.T.
............................
Mengetahui
Dekan
Fakultas Teknik
Ketua
Jurusan Teknik Elektro
( Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D. )
( Umar, S.T., M.T. )
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT karena berkat rahmat
dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan penyusunan tugas akhir. Shalawat
berserta salam semoga senantiasa terlimpahcurahkan kepada Nabi Muhammad
SAW, kepada keluarganya, para sahabatnya, hingga kepada umatnya kaum
muslimin dan muslimah saat ini, Amien.
Perancangan prototype pada tugas akhir ini diharapkan dapat menjadi
sarana belajar dalam pengujian mengendalikan robot tangan dengan mengikuti
gerakan motor servo dan sensor flex yang ada di sarung tangan. Diharapkan pula
dengan perancangan ini, dapat menambah ilmu pengetahuan khususnya
kolaborasi antara ilmu elektronika dengan mekanika. Selanjutnya perancangan ini
dapat dikembangkan lebih lanjut untuk memajukan teknologi robotika di KMTE
Robot Research UMS dan untuk edukasi ilmu di kalangan pelajar sekolah maupun
mahasiswa.
Terselesaikannya tugas akhir dengan judul “PERANCANGAN SISTEM
KENDALI ROBOT TANGAN MENGGUNAKAN MOTOR SERVO DAN
SENSOR FLEX BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA32” ini tidak
lepas dari bantuan, bimbingan, dukungan dan saran dari berbagai pihak. Dalam
kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada:
1. Bapak
Prof.
Dr.
Bambang
Setiadji,
selaku
Rektor
Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T., PhD. selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiayah Surakarta.
3. Bapak Umar, S.T., MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas
Muhammadiayah Surakarta.
4. Bapak Ir. Pratomo Budi S., M.T., selaku Pembimbing I dalam tugas akhir.
iv
5. Bapak Ir. Abdul Basith., M.T., selaku Pembimbing II dalam tugas akhir.
6. Bapak/Ibu dosen selaku Dewan Penguji tugas akhir.
7. Bapak/Ibu dosen yang selalu membimbing dan memberikan ilmu yang
sangat bermanfaat.
8. Seluruh staf Tata Usaha, akademis maupun non-akademis, yang telah
banyak membantu dan memberikan kemudahan kepada penulis selama
menempuh studi di Program Studi Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah
Surakarta.
9. Kedua orang tua dan keluarga yang memberikan kasih sayang tiada henti
hingga sekarang tidak pernah lepas.
10. Teman-teman di KMTE Robot Research Universitas Muhammadiyah
Surakarta dan teman-teman Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah
Surakarta angkatan 2011, yang telah berbagi dalam suka duka bersama selama
ini.
11. Teman – teman yang ada di GOS (Go Open Source) di Universitas
Muhammadiyah yang selalu dalam canda dan tawa, baik adik tingkat maupun
kakak tingkat angkatan, serta telah memberikan dukungan terhadap penulis.
Penulis berharap semoga tugas akhir ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu
pengetahuan dan Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini
masih banyak kekurangan, maka penulis menerima kritik dan saran yang bersifat
membangun demi kesempurnaan penulisan di masa yang akan datang.
Surakarta, ….................... 2015
Pujo Sambodo
v
MOTTO
"Sesungguhnya Allah swt. menyuruh berlaku adil dan berbuat kebaikan dan
memberi kepada kaum kerabat ; dan melarang dari perbuatan keji, dan hal
yang tidak disenangi, dan memberontak. Dia memberi kamu nasihat supaya
kamu mengambil pelajaran.
(Q.S. 16:91)
Sesungguhnya setelah kesulitan itu ada kemudahan. maka apabila
kamu telah selesai dari sesuatu urusan maka kerjakanlah dengan
sungguh-sungguh urusan yang lain. Dan hanya kepada Tuhanmu kamu
berharap
(Qs. Al-Baqarah : 45)
Harta yang paling menguntungkan ialah SABAR.
Ingatlah, sabar itu iman, uang bukan kawan, dunia hanya pinjaman dan mati
tak berteman Barang siapa dalam urusan keduniaan memandang kepada
orang-orang yang lebih rendah, dan dalam urusan agama memandang kepada
yang lebih tinggi, maka dia tergolong bersama orang-orang yang sabar dan
bersyukur.
( Mario Teguh )
Mulai kesadaran diri kita untuk membenahi cita cita dengan cara belajar dan
berprestasi sampai di negeri Cina dalam mewujudkan masa depan yang indah
( Milik Sendiri )
vi
PERSEMBAHAN
Sedikit karya ini kupersembahkan untuk:
1. Allah SWT, yang menciptakan alam semesta, langit dan bumi yang
di antaranya manusia, hewan dan tumbuhan. Atas karunia-Nyalah
aku hanya bernafas dan berjalan sampai di sini.
2. Bapak Wardoyo dan Ibu Nur Berti yang telah mendidik saya
sampai dewasa penuh kasih sayang dan pengorbanan untuk bisa
meraih cita-cita yang diharapkan anaknya. Sehingga aku harus
bersyukur atas cita-cita dan berhasil sukses dunia dan akhirat.
3. Adik perempuan Tamiya Nur Dayati yang pandai membaca al
qur’an sehingga aku dapat mendengarkan suara tadarusnya di setiap
malam. .
4. Teman – teman aktivis KMTE Robot Research UMS , Keluarga
Mahasiswa Teknik Elektro (KMTE), dan Laboratorium Teknik
Elektro Jazakumullah atas kerjasama, ilmu, jalan nasihatnya. Tanpa
kalian, diriku hanya sebatas mahasiswa biasa, bukan mahasiswa
aktivis.
5. Rekan-rekan angkatan 2011, barakallah kerja samanya selama
kuliah dan semoga teman-teman segera bisa menyelesaikan skripsi
dan lulus kuliah serta SUKSES bersama. Aamiin....
vii
6. Tidak lupa terima kasih teman-teman perjuangan angkatan
2011 yang selalu mendukung suka maupun susah.
7. Tidak lupa sama rekan-rekan saudara di Batang yang telah
mendoakan aku sejak pertama kuliah sampai skripsi ini, untuk dapat
wisuda di Universitas Muhammadiyah Surakarta.
8. Tidak lupa sama nenekku mbah Miton yang selalu memberikan
nasihat dan doa supaya aku sukses dalam menempuh pendidikan di
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
9. Tidak lupa sama pak kyai dan ustazd yang telah memberikan
nilai-nilai
keagamaan
Islam
Muhammadiyah Surakarta.
viii
dalam
belajar
di
Universitas
DAFTAR KONTRIBUSI
Dalam mengerjakan tugas akhir dengan judul “PERANCANGAN
SISTEM KENDALI ROBOT TANGAN MENGGUNAKAN MOTOR
SERVO
DAN
SENSOR
FLEX
BERBASIS
MIKROKONTROLER
ATMEGA32”, penulis menyatakan bahwa sebagai berikut.
1. Judul tugas akhir ini merupakan ide penulis setelah mengikuti kontes robot
nasional 2012 sampai 2015.
2. Kesuksesan pengambilan judul tugas akhir ini tidak lepas dari dukungan
dosen pembimbing dan rekan-rekan KMTE Robot Research UMS.
3. Ide perancangan robot tangan dan sensor flex mendapat inspirasi dari Tim
Robotik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
4. Penulis merancang desain jalur rangkaian pada PCB menggunakan
DipTrace Version 2015.
5. Penulis menggunakan Proteus v7.8 untuk simulasi dan gambar rangkaian
6. Penulis menggunakan bahasa C dengan compiler CV AVR 3.12 Advance
sebagai pemrogramannya.
7. Penulis menggunakan perangkat Downloader K-125R dari Creative Vision
untuk pemrograman mikrokontroler.
8. Penyusunan laporan tugas akhir ini penulis kerjakan sendiri di rumah dan
bersama teman-teman di Robotic Research Universitas Muhammadiyah
Surakarta.
ix
Demikian daftar kontribusi ini penulis buat dengan sejujurnya. Penulis
bertanggungjawab atas kebenaran dan isinya.
Surakarta, …...................2015
Dosen Pembimbing,
Penulis,
(Ir. Pratomo Budi S., MT)
(Pujo Sambodo)
x
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR
Penulis menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir dengan judul
“PERANCANGAN
SISTEM
KENDALI
ROBOT
TANGAN
MENGGUNAKAN MOTOR SERVO DAN SENSOR FLEX BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMEGA32” yang dibuat untuk memenuhi sebagian
syarat
memperoleh gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro
Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang penulis ketahui bukan
merupakan tiruan atau duplikasi tugas akhir yang sudah dipublikasikan atau
pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas
Muhammadiyah Surakarta atau instansi mana pun, kecuali bagian yang sumber
informasinya penulis cantumkan sebagaimana mestinya.
Surakarta, ........................... 2015
Yang menyatakan
Pujo Sambodo
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .......................................................................................
i
LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................................
ii
LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................
iii
KATA PENGANTAR.......................................................................................
iv
MOTTO ...........................................................................................................
vi
PERSEMBAHAN ............................................................................................
vii
DAFTAR KONTRIBUSI .................................................................................
ix
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ...............................................
xi
DAFTAR ISI ....................................................................................................
xii
DAFTAR TABEL ............................................................................................
xv
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................
xvi
ABSTRAKSI ................................................................................................... xviii
BAB I PENDAHULUAN ..................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang .................................................................................... 1
1.2 Perumusan Masalah ............................................................................ 2
1.3 Batasan Masalah.................................................................................. 2
1.4 Tujuan Penelitian ................................................................................. 3
1.5 Manfaat Penelitian .............................................................................. 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................ 4
2.1 Telaah Penelitian ................................................................................ 4
2.2 Landasan Teori ................................................................................... 5
xii
2.2.1 Mikrokontoler Atmega32 ........................................................ 5
2.2.2 Motor Servo Turnigy ............................................................... 8
2.2.3 Sensor Flex ............................................................................ 10
2.2.4 Ubec 3-5 volt ..........................................................................11
2.2.5 LCD 16x2 .............................................................................. 12
2.2.6 Adaptor Catu daya ................................................................. 13
BAB III METODE PENELITIAN ...................................................................... 14
3.1 Waktu dan Tempat ............................................................................ 14
3.2 Metode yang Digunakan .................................................................. 14
3.3 Alat dan Bahan ................................................................................. 16
3.4 Diagram Alir Penelitian.................................................................... 18
3.5 Perancangan Sistem ......................................................................... 19
3.5.1 Pendekatan Fungsional dan Struktural .............................. 19
3.5.2 Perancangan dan Perakitan Robot ..................................... 21
3.5.3 Konfigurasi Program Digunakan Untuk Membuat Perintah
Membaca ADC Dan Kalibrasi Sensor ....................................... 25
BAB IV HASIL DAN ANALISIS ........................................................................ 28
4.1 Hasil Penelitian ................................................................................ 28
4.1.1 SREP ............................................................................... 29
4.1.2 Langkah Percobaan Robot Tangan Tanpa Beban ............ 30
4.1.3 Langkah Percobaan Robot Tangan Dengan Beban ......... 36
4.1.4 Analisis Hasil Pengujian.................................................. 42
xiii
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 45
5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 45
5.2 Saran ................................................................................................. 45
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 47
LAMPIRAN .......................................................................................................... 48
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Perbedaan Fitur pada Mikrokontroler yang Berbeda Seri Angka ...
7
Tabel 3.1 Jadwal Pelaksanaan Penelitian ........................................................
14
Tabel 4.1 Kalibrasi Sensor Flex .....................................................................
43
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 IC Atmega32. ............................................................................. 6
Gambar 2.2 Block Diagram Atmega32.......................................................... 6
Gambar 2.3 Konfigurasi Pin Atmega32 ......................................................... 7
Gambar 2.4 Motor Servo Turnigy.................................................................. 9
Gambar 2.5 Putaran Derajat Servo ................................................................ 10
Gambar 2.6 Sensor Flex ................................................................................. 11
Gambar 2.7 Ubec 3 – 5 Volt .......................................................................... 12
Gambar 2.8 LCD 16 x 2 ................................................................................. 13
Gambar 2.9 Adaptor Catu Daya ..................................................................... 13
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ............................................................. 18
Gambar 3.2 Blok Diagram Perancanan alat ................................................... 19
Gambar 3.3 Diagram Alir Perancangan Kendali Robot Tangan ................... 20
Gambar 3.4 Simulasi Robot Tangan .............................................................. 22
Gambar 3.5 Desain Rangkaian Elektronika dengan Diptrece........................ 22
Gambar 3.6 Sistem Rangkaian Elektronika ................................................... 23
Gambar 3.7 Sensor Flex dan Resistor ............................................................ 23
Gambar 3.8 Sistem Rangkaian Elektronika, Atmega32 dan Catu Daya ........ 24
Gambar 3.9 Rangkaian Robot Tangan Terbuat dari Kayu............................. 24
Gambar 3.10 Rangkaian Motor Servo, Kabel, dan Robot Tangan ......................... 25
Gambar 3.11 Program Kalibrasi Sensor Flex dan Servo ................................. 25
Gambar 3.12 Diagram Alir Proses Kalibrasi Sensor Flex dan Servo .............. 27
Gambar 4.1 Robot Tangan Dilengkapi Motor Servo ..................................... 28
Gambar 4.2 Pengendali Robot Tangan Dengan Sensor Flex......................... 29
Gambar 4.3 Rangkaian Elektronika PCB ...................................................... 29
xvi
Gambar 4.4 Pengujian Lima Jari Terbuka ...................................................... 30
Gambar 4.5 Pengujian Lima Jari Tertutup ...................................................... 31
Gambar 4.6 Pengujian Jari Kelingking Terbuka............................................. 32
Gambar 4.7 Pengujian Jari Kelingking dan Jari Manis Terbuka .................... 33
Gambar 4.8 Pengujian Jari Kelingking, Jari Manis dan Jari Tengah Terbuka
.......................................................................................................................... 34
Gambar 4.9 Pengujian Jari Kelingking, Jari Manis, Jari Tengah dan Jari Telunjuk
Terbuka ............................................................................................................ 35
Gambar 4.10 Pengujian Jari Kelinting, Jari Telunjuk, dan Ibu Jari Terbuka, Jari
Manis dan Jari Tengah Tertutup ...................................................................... 36
Gambar 4.11 Pengujian Robot Tangan Menggenggam Bola Kastik ............. 37
Gambar 4.12 Pengujian Robot Tangan Menggenggam Bola Pingpong ........ 38
Gambar 4.13 Pengujian Robot Tangan Menggenggam Handphone.............. 39
Gambar 4.14 Pengujian Robot Tangan Menggenggam Pengharum Ruangan 40
ml ..................................................................................................................... 40
Gambar 4.15 Pengujian Robot Tangan Menggenggam Pengharum Badan 175 ml
.......................................................................................................................... 41
Gambar 4.16 Pengujian Robot Tangan Menggenggam Pengharum Badan 150 ml
………………………………………………………………………………..42
xvii
ABSTRAKSI
Perkembangan teknologi khususnya bidang robotika saat ini berkembang dengan
sangat pesat dilihat dari banyaknya pengaplikasian teknologi robotika berbasis
sistem kontrol dan kecerdasan buatan dalam bidang industri, pendidikan, maupun
kehidupan sehari-hari. Penelitian dan pengembangan berbagai macam robot dari
waktu ke waktu terus dilakukan untuk dapat meningkatkan efektivitas,
produktivitas, dan otomatisasi berbagai pekerjaan di antaranya robot
manipulator seperti arm robot (robot lengan).
Dalam penelitian ini digunakan sensor flex yang diletakkan pada sarung tangan
untuk mendeteksi posisi jari dengan lebih mudah dan sederhana. Sensor flex
memiliki keluaran (output) berupa resistansi yang diproses oleh mikrokontroler
sebagai data ke motor servo untuk perintah gerak berupa pulsa PWM (Pulse
Width Modulation). Perangkat LCD/liquid crystal display menampilkan nilai data
masukan (input) sensor flex. Seseorang dapat langsung mengetahui gerakan
tangan robot secara langsung sesuai gerakan operator.
Robot tangan yang dibuat telah diuiji coba dan berhasil menggenggam barang
berbentuk bulat dan persegi dengan ukuran dan berat yang bervariasi,
diantaranya bola ping-pong dan bola kastik masing berdiameter 40,5 dan 61,5
mm, botol pengharum badan 175ml, dan handphone 128,7 gram.
Kata kunci :
Robot Tangan, Sensor Flex, Motor Servo dan Mikrokontroler
Atmega32
xviii
ABSTRACTION
Technological developments, particularly the field of robotics is currently
growing very rapidly seen from the many application of robotics technology
based control systems and artificial intelligence in the fields of industry,
education, and everyday life. Research and development of various kinds of
robots from time to time continue to improve the effectiveness, productivity and
employment among various automation robot manipulator such as a robot arm
(robotic arm).
This study used a flex sensor that is placed on the glove to detect the position of
the finger more easily and simply. Flex sensors have output (output) in the form of
resistance that is processed by the microcontroller as data to the servo motors for
motion commands in the form of pulses of PWM (Pulse Width Modulation). LCD
device / liquid crystal display shows the value of the input data (input) sensor flex.
One can directly determine the movement of the robot arm directly corresponding
movements of the operator.
Robot hand made tested have tried and succeeded gripping round and squareshaped goods with varying size and weight, such as ping-pong balls and ball
kastik respectively 40.5 and 61.5 mm in diameter, 175ml bottles of body
fragrances, and phone 128, 7 grams.
Keywords: Robot Hand, Sensor Flex, Servo Motor and Microcontroller atmega32
xix
PERANCANGAN SISTEM KENDALI ROBOT TANGAN MENGGUNAKAN
MOTOR SERVO DAN SENSOR FLEX
BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA32
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan
Program Studi S-1 Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Diajukan oleh :
Pujo Sambodo
D 400 110 014
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016
i
LEMBAR PERSETUJUAN
Tugas Akhir dengan judul “PERANCANGAN SISTEM KENDALI
ROBOT TANGAN MENGGUNAKAN MOTOR SERVO DAN SENSOR
FLEX BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA32” ini diajukan oleh :
Nama
: Pujo Sambodo
NIM
: D 400 11 0014
Guna memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan program Sarjana
jenjang pendidikan Strata-Satu (S1) pada Fakultas Teknik Program Studi Teknik
Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta, telah diperiksa dan disetujui pada :
Hari
:
Tanggal
:
Pembimbing 1
Pembimbing 2
(Ir. Pratomo Budi S. , M.T.)
(Ir.Abdul Basith. , M.T.)
ii
LEMBAR PENGESAHAN
Tugas Akhir ini telah dipertahankan dan dipertanggung jawabkan di
depan Dewan Penguji Tugas Akhir guna melengkapi tugas-tugas dan memenuhi
syarat-syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik
Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta, pada :
Hari
:
Tanggal
:
DENGAN JUDUL
PERANCANGAN SISTEM KENDALI ROBOT TANGAN
MENGGUNAKAN MOTOR SERVO DAN SENSOR FLEX BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMEGA32
Dosen Penguji:
1. Ir. Pratomo Budi S., M.T.
............................
2. Ir. Abdul Basith., M.T.
............................
3. Dedy Ari Prastya, S.T.
............................
4. Bambang Hari Purwanto, S.T.,M.T.
............................
Mengetahui
Dekan
Fakultas Teknik
Ketua
Jurusan Teknik Elektro
( Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D. )
( Umar, S.T., M.T. )
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT karena berkat rahmat
dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan penyusunan tugas akhir. Shalawat
berserta salam semoga senantiasa terlimpahcurahkan kepada Nabi Muhammad
SAW, kepada keluarganya, para sahabatnya, hingga kepada umatnya kaum
muslimin dan muslimah saat ini, Amien.
Perancangan prototype pada tugas akhir ini diharapkan dapat menjadi
sarana belajar dalam pengujian mengendalikan robot tangan dengan mengikuti
gerakan motor servo dan sensor flex yang ada di sarung tangan. Diharapkan pula
dengan perancangan ini, dapat menambah ilmu pengetahuan khususnya
kolaborasi antara ilmu elektronika dengan mekanika. Selanjutnya perancangan ini
dapat dikembangkan lebih lanjut untuk memajukan teknologi robotika di KMTE
Robot Research UMS dan untuk edukasi ilmu di kalangan pelajar sekolah maupun
mahasiswa.
Terselesaikannya tugas akhir dengan judul “PERANCANGAN SISTEM
KENDALI ROBOT TANGAN MENGGUNAKAN MOTOR SERVO DAN
SENSOR FLEX BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA32” ini tidak
lepas dari bantuan, bimbingan, dukungan dan saran dari berbagai pihak. Dalam
kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada:
1. Bapak
Prof.
Dr.
Bambang
Setiadji,
selaku
Rektor
Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T., PhD. selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiayah Surakarta.
3. Bapak Umar, S.T., MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas
Muhammadiayah Surakarta.
4. Bapak Ir. Pratomo Budi S., M.T., selaku Pembimbing I dalam tugas akhir.
iv
5. Bapak Ir. Abdul Basith., M.T., selaku Pembimbing II dalam tugas akhir.
6. Bapak/Ibu dosen selaku Dewan Penguji tugas akhir.
7. Bapak/Ibu dosen yang selalu membimbing dan memberikan ilmu yang
sangat bermanfaat.
8. Seluruh staf Tata Usaha, akademis maupun non-akademis, yang telah
banyak membantu dan memberikan kemudahan kepada penulis selama
menempuh studi di Program Studi Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah
Surakarta.
9. Kedua orang tua dan keluarga yang memberikan kasih sayang tiada henti
hingga sekarang tidak pernah lepas.
10. Teman-teman di KMTE Robot Research Universitas Muhammadiyah
Surakarta dan teman-teman Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah
Surakarta angkatan 2011, yang telah berbagi dalam suka duka bersama selama
ini.
11. Teman – teman yang ada di GOS (Go Open Source) di Universitas
Muhammadiyah yang selalu dalam canda dan tawa, baik adik tingkat maupun
kakak tingkat angkatan, serta telah memberikan dukungan terhadap penulis.
Penulis berharap semoga tugas akhir ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu
pengetahuan dan Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini
masih banyak kekurangan, maka penulis menerima kritik dan saran yang bersifat
membangun demi kesempurnaan penulisan di masa yang akan datang.
Surakarta, ….................... 2015
Pujo Sambodo
v
MOTTO
"Sesungguhnya Allah swt. menyuruh berlaku adil dan berbuat kebaikan dan
memberi kepada kaum kerabat ; dan melarang dari perbuatan keji, dan hal
yang tidak disenangi, dan memberontak. Dia memberi kamu nasihat supaya
kamu mengambil pelajaran.
(Q.S. 16:91)
Sesungguhnya setelah kesulitan itu ada kemudahan. maka apabila
kamu telah selesai dari sesuatu urusan maka kerjakanlah dengan
sungguh-sungguh urusan yang lain. Dan hanya kepada Tuhanmu kamu
berharap
(Qs. Al-Baqarah : 45)
Harta yang paling menguntungkan ialah SABAR.
Ingatlah, sabar itu iman, uang bukan kawan, dunia hanya pinjaman dan mati
tak berteman Barang siapa dalam urusan keduniaan memandang kepada
orang-orang yang lebih rendah, dan dalam urusan agama memandang kepada
yang lebih tinggi, maka dia tergolong bersama orang-orang yang sabar dan
bersyukur.
( Mario Teguh )
Mulai kesadaran diri kita untuk membenahi cita cita dengan cara belajar dan
berprestasi sampai di negeri Cina dalam mewujudkan masa depan yang indah
( Milik Sendiri )
vi
PERSEMBAHAN
Sedikit karya ini kupersembahkan untuk:
1. Allah SWT, yang menciptakan alam semesta, langit dan bumi yang
di antaranya manusia, hewan dan tumbuhan. Atas karunia-Nyalah
aku hanya bernafas dan berjalan sampai di sini.
2. Bapak Wardoyo dan Ibu Nur Berti yang telah mendidik saya
sampai dewasa penuh kasih sayang dan pengorbanan untuk bisa
meraih cita-cita yang diharapkan anaknya. Sehingga aku harus
bersyukur atas cita-cita dan berhasil sukses dunia dan akhirat.
3. Adik perempuan Tamiya Nur Dayati yang pandai membaca al
qur’an sehingga aku dapat mendengarkan suara tadarusnya di setiap
malam. .
4. Teman – teman aktivis KMTE Robot Research UMS , Keluarga
Mahasiswa Teknik Elektro (KMTE), dan Laboratorium Teknik
Elektro Jazakumullah atas kerjasama, ilmu, jalan nasihatnya. Tanpa
kalian, diriku hanya sebatas mahasiswa biasa, bukan mahasiswa
aktivis.
5. Rekan-rekan angkatan 2011, barakallah kerja samanya selama
kuliah dan semoga teman-teman segera bisa menyelesaikan skripsi
dan lulus kuliah serta SUKSES bersama. Aamiin....
vii
6. Tidak lupa terima kasih teman-teman perjuangan angkatan
2011 yang selalu mendukung suka maupun susah.
7. Tidak lupa sama rekan-rekan saudara di Batang yang telah
mendoakan aku sejak pertama kuliah sampai skripsi ini, untuk dapat
wisuda di Universitas Muhammadiyah Surakarta.
8. Tidak lupa sama nenekku mbah Miton yang selalu memberikan
nasihat dan doa supaya aku sukses dalam menempuh pendidikan di
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
9. Tidak lupa sama pak kyai dan ustazd yang telah memberikan
nilai-nilai
keagamaan
Islam
Muhammadiyah Surakarta.
viii
dalam
belajar
di
Universitas
DAFTAR KONTRIBUSI
Dalam mengerjakan tugas akhir dengan judul “PERANCANGAN
SISTEM KENDALI ROBOT TANGAN MENGGUNAKAN MOTOR
SERVO
DAN
SENSOR
FLEX
BERBASIS
MIKROKONTROLER
ATMEGA32”, penulis menyatakan bahwa sebagai berikut.
1. Judul tugas akhir ini merupakan ide penulis setelah mengikuti kontes robot
nasional 2012 sampai 2015.
2. Kesuksesan pengambilan judul tugas akhir ini tidak lepas dari dukungan
dosen pembimbing dan rekan-rekan KMTE Robot Research UMS.
3. Ide perancangan robot tangan dan sensor flex mendapat inspirasi dari Tim
Robotik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
4. Penulis merancang desain jalur rangkaian pada PCB menggunakan
DipTrace Version 2015.
5. Penulis menggunakan Proteus v7.8 untuk simulasi dan gambar rangkaian
6. Penulis menggunakan bahasa C dengan compiler CV AVR 3.12 Advance
sebagai pemrogramannya.
7. Penulis menggunakan perangkat Downloader K-125R dari Creative Vision
untuk pemrograman mikrokontroler.
8. Penyusunan laporan tugas akhir ini penulis kerjakan sendiri di rumah dan
bersama teman-teman di Robotic Research Universitas Muhammadiyah
Surakarta.
ix
Demikian daftar kontribusi ini penulis buat dengan sejujurnya. Penulis
bertanggungjawab atas kebenaran dan isinya.
Surakarta, …...................2015
Dosen Pembimbing,
Penulis,
(Ir. Pratomo Budi S., MT)
(Pujo Sambodo)
x
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR
Penulis menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir dengan judul
“PERANCANGAN
SISTEM
KENDALI
ROBOT
TANGAN
MENGGUNAKAN MOTOR SERVO DAN SENSOR FLEX BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMEGA32” yang dibuat untuk memenuhi sebagian
syarat
memperoleh gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro
Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang penulis ketahui bukan
merupakan tiruan atau duplikasi tugas akhir yang sudah dipublikasikan atau
pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas
Muhammadiyah Surakarta atau instansi mana pun, kecuali bagian yang sumber
informasinya penulis cantumkan sebagaimana mestinya.
Surakarta, ........................... 2015
Yang menyatakan
Pujo Sambodo
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .......................................................................................
i
LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................................
ii
LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................
iii
KATA PENGANTAR.......................................................................................
iv
MOTTO ...........................................................................................................
vi
PERSEMBAHAN ............................................................................................
vii
DAFTAR KONTRIBUSI .................................................................................
ix
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ...............................................
xi
DAFTAR ISI ....................................................................................................
xii
DAFTAR TABEL ............................................................................................
xv
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................
xvi
ABSTRAKSI ................................................................................................... xviii
BAB I PENDAHULUAN ..................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang .................................................................................... 1
1.2 Perumusan Masalah ............................................................................ 2
1.3 Batasan Masalah.................................................................................. 2
1.4 Tujuan Penelitian ................................................................................. 3
1.5 Manfaat Penelitian .............................................................................. 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................ 4
2.1 Telaah Penelitian ................................................................................ 4
2.2 Landasan Teori ................................................................................... 5
xii
2.2.1 Mikrokontoler Atmega32 ........................................................ 5
2.2.2 Motor Servo Turnigy ............................................................... 8
2.2.3 Sensor Flex ............................................................................ 10
2.2.4 Ubec 3-5 volt ..........................................................................11
2.2.5 LCD 16x2 .............................................................................. 12
2.2.6 Adaptor Catu daya ................................................................. 13
BAB III METODE PENELITIAN ...................................................................... 14
3.1 Waktu dan Tempat ............................................................................ 14
3.2 Metode yang Digunakan .................................................................. 14
3.3 Alat dan Bahan ................................................................................. 16
3.4 Diagram Alir Penelitian.................................................................... 18
3.5 Perancangan Sistem ......................................................................... 19
3.5.1 Pendekatan Fungsional dan Struktural .............................. 19
3.5.2 Perancangan dan Perakitan Robot ..................................... 21
3.5.3 Konfigurasi Program Digunakan Untuk Membuat Perintah
Membaca ADC Dan Kalibrasi Sensor ....................................... 25
BAB IV HASIL DAN ANALISIS ........................................................................ 28
4.1 Hasil Penelitian ................................................................................ 28
4.1.1 SREP ............................................................................... 29
4.1.2 Langkah Percobaan Robot Tangan Tanpa Beban ............ 30
4.1.3 Langkah Percobaan Robot Tangan Dengan Beban ......... 36
4.1.4 Analisis Hasil Pengujian.................................................. 42
xiii
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 45
5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 45
5.2 Saran ................................................................................................. 45
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 47
LAMPIRAN .......................................................................................................... 48
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Perbedaan Fitur pada Mikrokontroler yang Berbeda Seri Angka ...
7
Tabel 3.1 Jadwal Pelaksanaan Penelitian ........................................................
14
Tabel 4.1 Kalibrasi Sensor Flex .....................................................................
43
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 IC Atmega32. ............................................................................. 6
Gambar 2.2 Block Diagram Atmega32.......................................................... 6
Gambar 2.3 Konfigurasi Pin Atmega32 ......................................................... 7
Gambar 2.4 Motor Servo Turnigy.................................................................. 9
Gambar 2.5 Putaran Derajat Servo ................................................................ 10
Gambar 2.6 Sensor Flex ................................................................................. 11
Gambar 2.7 Ubec 3 – 5 Volt .......................................................................... 12
Gambar 2.8 LCD 16 x 2 ................................................................................. 13
Gambar 2.9 Adaptor Catu Daya ..................................................................... 13
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ............................................................. 18
Gambar 3.2 Blok Diagram Perancanan alat ................................................... 19
Gambar 3.3 Diagram Alir Perancangan Kendali Robot Tangan ................... 20
Gambar 3.4 Simulasi Robot Tangan .............................................................. 22
Gambar 3.5 Desain Rangkaian Elektronika dengan Diptrece........................ 22
Gambar 3.6 Sistem Rangkaian Elektronika ................................................... 23
Gambar 3.7 Sensor Flex dan Resistor ............................................................ 23
Gambar 3.8 Sistem Rangkaian Elektronika, Atmega32 dan Catu Daya ........ 24
Gambar 3.9 Rangkaian Robot Tangan Terbuat dari Kayu............................. 24
Gambar 3.10 Rangkaian Motor Servo, Kabel, dan Robot Tangan ......................... 25
Gambar 3.11 Program Kalibrasi Sensor Flex dan Servo ................................. 25
Gambar 3.12 Diagram Alir Proses Kalibrasi Sensor Flex dan Servo .............. 27
Gambar 4.1 Robot Tangan Dilengkapi Motor Servo ..................................... 28
Gambar 4.2 Pengendali Robot Tangan Dengan Sensor Flex......................... 29
Gambar 4.3 Rangkaian Elektronika PCB ...................................................... 29
xvi
Gambar 4.4 Pengujian Lima Jari Terbuka ...................................................... 30
Gambar 4.5 Pengujian Lima Jari Tertutup ...................................................... 31
Gambar 4.6 Pengujian Jari Kelingking Terbuka............................................. 32
Gambar 4.7 Pengujian Jari Kelingking dan Jari Manis Terbuka .................... 33
Gambar 4.8 Pengujian Jari Kelingking, Jari Manis dan Jari Tengah Terbuka
.......................................................................................................................... 34
Gambar 4.9 Pengujian Jari Kelingking, Jari Manis, Jari Tengah dan Jari Telunjuk
Terbuka ............................................................................................................ 35
Gambar 4.10 Pengujian Jari Kelinting, Jari Telunjuk, dan Ibu Jari Terbuka, Jari
Manis dan Jari Tengah Tertutup ...................................................................... 36
Gambar 4.11 Pengujian Robot Tangan Menggenggam Bola Kastik ............. 37
Gambar 4.12 Pengujian Robot Tangan Menggenggam Bola Pingpong ........ 38
Gambar 4.13 Pengujian Robot Tangan Menggenggam Handphone.............. 39
Gambar 4.14 Pengujian Robot Tangan Menggenggam Pengharum Ruangan 40
ml ..................................................................................................................... 40
Gambar 4.15 Pengujian Robot Tangan Menggenggam Pengharum Badan 175 ml
.......................................................................................................................... 41
Gambar 4.16 Pengujian Robot Tangan Menggenggam Pengharum Badan 150 ml
………………………………………………………………………………..42
xvii
ABSTRAKSI
Perkembangan teknologi khususnya bidang robotika saat ini berkembang dengan
sangat pesat dilihat dari banyaknya pengaplikasian teknologi robotika berbasis
sistem kontrol dan kecerdasan buatan dalam bidang industri, pendidikan, maupun
kehidupan sehari-hari. Penelitian dan pengembangan berbagai macam robot dari
waktu ke waktu terus dilakukan untuk dapat meningkatkan efektivitas,
produktivitas, dan otomatisasi berbagai pekerjaan di antaranya robot
manipulator seperti arm robot (robot lengan).
Dalam penelitian ini digunakan sensor flex yang diletakkan pada sarung tangan
untuk mendeteksi posisi jari dengan lebih mudah dan sederhana. Sensor flex
memiliki keluaran (output) berupa resistansi yang diproses oleh mikrokontroler
sebagai data ke motor servo untuk perintah gerak berupa pulsa PWM (Pulse
Width Modulation). Perangkat LCD/liquid crystal display menampilkan nilai data
masukan (input) sensor flex. Seseorang dapat langsung mengetahui gerakan
tangan robot secara langsung sesuai gerakan operator.
Robot tangan yang dibuat telah diuiji coba dan berhasil menggenggam barang
berbentuk bulat dan persegi dengan ukuran dan berat yang bervariasi,
diantaranya bola ping-pong dan bola kastik masing berdiameter 40,5 dan 61,5
mm, botol pengharum badan 175ml, dan handphone 128,7 gram.
Kata kunci :
Robot Tangan, Sensor Flex, Motor Servo dan Mikrokontroler
Atmega32
xviii
ABSTRACTION
Technological developments, particularly the field of robotics is currently
growing very rapidly seen from the many application of robotics technology
based control systems and artificial intelligence in the fields of industry,
education, and everyday life. Research and development of various kinds of
robots from time to time continue to improve the effectiveness, productivity and
employment among various automation robot manipulator such as a robot arm
(robotic arm).
This study used a flex sensor that is placed on the glove to detect the position of
the finger more easily and simply. Flex sensors have output (output) in the form of
resistance that is processed by the microcontroller as data to the servo motors for
motion commands in the form of pulses of PWM (Pulse Width Modulation). LCD
device / liquid crystal display shows the value of the input data (input) sensor flex.
One can directly determine the movement of the robot arm directly corresponding
movements of the operator.
Robot hand made tested have tried and succeeded gripping round and squareshaped goods with varying size and weight, such as ping-pong balls and ball
kastik respectively 40.5 and 61.5 mm in diameter, 175ml bottles of body
fragrances, and phone 128, 7 grams.
Keywords: Robot Hand, Sensor Flex, Servo Motor and Microcontroller atmega32
xix