TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN SISTEM KONTROL ROBOVISCOMETER BERBASIS MIKROKONTROLLER.
TUGAS AKHIR
RANCANG BANGUN SISTEM KONTROL
ROBOVISCOMETER BERBASIS MIKROKONTROLLER
Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai
Derajat Sarjana S-1 Teknik Mesin
Disusun oleh :
NAMA
: MUCHTAR ALI FAHRUDDIN
NIM
: D 200 000 205
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2007
HALAMAN PERSETUJUAN
Laporan ini telah diperiksa dan disetujui untuk dipertahankan dihadapan
Sidang Dewan Penguji Tugas Akhir Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Disusun oleh :
NAMA
: Muchtar Ali Fahruddin
NIM
: D 200 030 205
NIRM
:
Disetujui dan disahkan pada :
Hari
: …………………………
Tanggal
: …………………………
Pembimbing I
Pembimbing II
(Ir. Waluyo Adi Siswanto, MEng, PhD.)
(Marwan Effendy, ST, MT)
ii
HALAMAN PENGESAHAN
Laporan Tugas Akhir ini telah disetujui dan disahkan sebagai salah satu
syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik Mesin di Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
Disusun oleh :
NAMA
: Muchtar Ali Fahruddin
NIM
: D 200 030 205
NIRM
:
Dewan Penguji :
Penguji I
: Ir. Waluyo Adi Siswanto, MEng, PhD.
(………………...… )
Penguji II : Marwan Effendy, ST, MT
( ………….………. )
Penguji III : Tri Widodo Besar Riyadi, ST, MSc
( ………….………. )
Mengetahui,
Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Kajur Teknik Mesin FT UMS
(Ir. Sri Widodo, MT)
(Marwan Effendy, ST, MT)
iii
Persembahan
Seiring ketulusan hati mengucap syukur kepada Allah SWT yang telah
memberikan rahmat dan hidayahNya serta sholawat atas Nabi Muhammad SAW,
skripsi ini saya persembahkan untuk;
Ayahanda yang telah berada disisi-Nya dan Ibunda tercinta
yang selalu aku rindukan, tidak pernah letih memanjatkan do’a.
Kakak-kakakku “Mas Aziz” dan ”Mas Aik” yang kusayangi.
Almamaterku.
Bangsa Indonesia.
Agamaku Dinnul Islam
iv
MOTTO HIDUP
“Allah tidak membebani seseorang melainkan sesuai dengan kesanggupannya, ia mendapat
pahala (dari kebajikan) yang diusahakan dan ia mendapat siksa (dari kejahatan) yang
dikerjakannya”.
(QS Al-Baqarah :286)
“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 Alam Nasyrah (94) : 6- 8)
Hai sekalian jin dan manusia, Jika kamu sanggup menembus
(melintasi) penjuru langit dan bumi, maka lintasilah, kamu tidak dapat menembusnya
melainkan dengan kekuatan (ilmu pengetahuan).
(QS Ar-Rahman : 33)
Barang siapa yang menghendaki dunia, maka raihlah dengan ilmu. Dan barang siapa
menghendaki ahirat, maka raihlah dengan ilmu. Dan barang siapa menghendaki
keduanya, maka raihlah dengan ilmu.
(Al-Hadits)
Sesungguhnya berangkatmu di pagi hari, lalu engkau mempelajari satu ayat dari kitab
allah adalah lebih baik bagimu daripada engkauengkau mengerjakan sholat (sunah)
seratus rakaat, dan sesungguhnyaberangkatmu di pagi hari, lalu engakau mempelajari satu
bab ilmu apakah diamalkan atau tidak, adalah lebih baik bagimu dari pada mengerjakan
sholat (sunah) seribu rakaat
(Al-Hadits)
v
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR
Berdasarkan surat Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
Nomor ……………………………………………... Tanggal …………………….
Dengan ini :
Nama
:
Ir. Waluyo Adi Siswanto, MEng,PhD.
Pangkat/Jabatan
:
Penata/Lektor Kepala
Kedudukan
:
XXXXXXXXXXX
Pembimbing Utama / Pembimbing
Kedua *)
Memberikan Soal Tugas Akhir kepada mahasiswa :
Nama
:
Muchtar Ali Fahruddin
Nomor Induk
:
D 200 030 205
NIRM
:
Jurusan/Semester
:
Teknik Mesin
Judul/Topik
:
Perencanaan Mekatronika
Rincian Soal/Tugas :
Rancang Bangun Sistem Kontrol
Roboviscometer Berbasis
Microcontroller.
Demikian soal tugas akhir ini dibuat untuk dapat dilaksanakan sebagaimana
mestinya.
Surakarta, …………………………..
Pembimbing
(Ir. Waluyo Adi Siswanto, MEng, PhD.)
Keterangan :
*) Coret salah satu
1. Warna biru untuk Kajur
2. Warna kuning untuk Pembimbing I
3. Warna merah untuk Pembimbing II
4. Warna putih untuk mahasiswa
vi
ABSTRAKSI
Percobaan Viscositas Stokes memerlukan konsentrasi tinggi untuk
melakukannya karena harus berkonsentrasi pada dua alat yaitu bola yang yang
dijatuhkan dan alat ukur waktu (stopwatch) yang dibawanya, sehingga sangat
mungkin terjadi ketidaktelitian. Sistem ini diaplikasikan pada roboviscometer
sebagai solusi untuk memudahkan dalam melakukan percobaan viscositas Stokes.
Sistem ini berbasis pada satu microcontroller AT89S52 namun mempunyai
dua bagian yang terpisah. Bagian pertama adalah bagian yang berfungsi untuk
menggerakan robot, terdiri atas sistem mekanis, actuator berupa motor DC dan
keypad. Bagian kedua adalah bagian yang berfungsi untuk pengukuran waktu,
terdiri atas actuator yang berupa magnet solenoid, sensor, dan conter display.
Roboviscometer dilengkapi dengan dua sensor. Sensor pertama memberikan input
perintah pada sistem kontrol untuk menjalankan counter dan sensor kedua
memberikan input perintah pada sistem kontrol untuk menghentikan counter.
Proses ini dapat menggantikan manusia untuk menekan tombol start/stop pada
stopwacth pada saat bola di atas permukaan oli sampai pada dasar tabung.
Diperoleh data unjuk kerja sistem kontrol berbasis microcontroller
tersebut adalah Efisiensi tegangan rata-rata untuk sistem kontrol pergerakkan
robot = 97,6 %. Sedangkan efisiensi waktu rata-rata untuk pengukuran =99.4 %.
Kata-kata kunci: Viscositas Stokes, Roboviscometer, Microcontroller.
vii
KATA PENGANTAR
Puji-pujian hanyalah milik Allah Azza Wajalla semata, kepada Dia yang
telah
menciptakan singgasana indah nan
elok. Dia juga yang telah
menganugerahkan kami dengan rahmat serta inayah-Nya, sehingga kami bisa
menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat serta salam semoga tetap tercurah
kepada junjungan dan sauri tauladan kita Rasulullah Muhammad SAW.
Tugas Akhir yang berjudul “Rancang Bangun Sistem Kontrol Roboviscometer
Berbasis Microcontroller”,
ini dimaksudkan sebagai salah satu syarat untuk
penyelesaian studi pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
Penulis yakin bahwa keberhasilan dalam menyelesaikan tugas ini tidak
lepas dari bantuan dan dorongan berbagai pihak. Oleh sebab itu pada kesempatan
ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Ir. Sri Widodo, MT selaku Dekan Fakultas Teknik UMS yang telah
memberikan waktu untuk berdiskusi serta masukan dan langkah terbaik
kepada penulis.
2. Bapak Marwan Effendy, ST, MT, selaku ketua Jurusan Teknik Mesin UMS
dan sekaligus pembimbing kedua yang telah banyak memberikan berbagai
pemahaman praktis dan teoritis, serta arahan cara penulisan karya ilmiah yang
baik.
3. Bapak Ir. Waluyo Adi Siswanto, MEng, PhD., selaku pembimbing utama
yang telah banyak memberikan didikan, masukan, serta menanamkan sifat
disiplin tinggi selama memberikan bimbingannya.
4. Bapak Tri Widodo Besar Riyadi, ST, MSc., terimakasih atas waktunya.
5. Bapak Ir. Subroto, MT, selaku Pembimbing Akademis yang telah banyak
memberikan bantuan moril serta motivasi untuk terus maju.
6. Ayah yang telah berada di sisi-Nya dan Ibunda tercinta yang senantiasa
berdo’a dan berjuang untuk kesuksesan dan keberhasilan ananda.
viii
7. Kakak-kakakku yang aku sayangi, “Mas Aziz dan Mas Aik”.
8. Semua teman-teman yang telah membantu hingga terselesaikan tugas akhir
ini,”Mas Gunawan, Oky, Lutfi, Budi, Ali, Setyo, Indra Ahmad, Edo, Mas
Heru, Dik Heppy, seluruh teman-teman Teknik Mesin angkatan 2003, dan
seluruh anggota Muda-mudi RW VI Kelurahan Ketelan”.
Tak lepas dari sifat manusiawi, penulis menyadari bahwa penulisan Tugas
Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis mengharapkan
adanya kritik dan saran yang bersifat membangun untuk dapat dijadikan pedoman
bagi penulis kelak dikemudian hari.
Besar harapan kami semoga laporan ini dapat berguna bagi penulis serta
pembaca dan bagi yang memerlukannya.
Surakarta,
September 2007
Penulis
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ....................................................................................
i
HALAMAN PERSETUJUAN ....................................................................
ii
HALAMAN PENGESAHAN ......................................................................
iii
PERSEMBAHAN .........................................................................................
iv
MOTTO HIDUP ...........................................................................................
v
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR .............................................................
vi
ABSTRAKSI .................................................................................................
vii
KATA PENGANTAR ..................................................................................
viii
DAFTAR ISI .................................................................................................
x
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................
xiii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ......................................................................
1
1.2. Tujuan .....................................................................................
3
1.3. Batasan Masalah .....................................................................
4
1.4. Manfaat Penelitian .................................................................
4
1.5. Metode Pelaksanaan ...............................................................
5
1.6. Sistematika Penulisan ............................................................
6
BAB II DASAR TEORI
2.1. Dasar-dasar Robotika ..............................................................
7
2.1.1
Definisi Robot ............................................................
7
2.1.2
Fungsi Robot ...............................................................
8
2.1.3
Klasifikasi Robot.........................................................
14
2.1.4
Robot Manipulator ......................................................
17
2.1.5
Tipe sambungan Sendi ................................................
26
2.2. Dasar-dasar Teknik Desain Robot ..........................................
33
2.2.1 Definisi.......................................................................
33
2.2.2 Konsep........................................................................
33
2.3. Sistem Kontrol ........................................................................
37
2.3.1 Definisi.......................................................................
37
x
2.3.2 Konsep........................................................................
38
2.3.3 Macam Sistem Kontrol ..............................................
39
2.4. Sistem Pengukuran .................................................................
45
2.4.1
Definisi........................................................................
45
2.4.2
Konsep ........................................................................
46
2.4.3
Detektor/Tranduser/Sensor .........................................
47
2.4.4
Tahap Antara...............................................................
49
2.4.5
Tahap Akhir/Penutup ..................................................
50
BAB III METODE PEMBUATAN
3.1. Fungsional Roboviscometer....................................................
52
3.2. Konstruksi Roboviscometer ....................................................
56
3.3. Cara Kerja Sistem Kontrol ......................................................
58
3.3.1
Sistem Kontrol Untuk Pergerakkan Sendi Robot........
59
3.3.2
Sistem Kontrol Untuk Pengukuran .............................
63
3.4. Sistem Kontrol Mikrokontroler...............................................
65
3.4.1
Macam Metode Pengalamatan Dalam Mikrokontroler
AT89S52 .....................................................................
66
3.5. Flow Chart...............................................................................
69
3.5.1
Flow Chart Design ......................................................
69
3.5.2
Flow Chart Hardware..................................................
70
3.5.3
Flow Chart Software ...................................................
71
3.6. Tahapan Pelaksanaan ..............................................................
72
BAB IV PEMBAHASAN
4.1. Hardware .................................................................................
73
4.1.1. Sistem Minimum.........................................................
75
4.1.2. Sistem Kontrol Untuk Pergerakkan Robot..................
76
4.1.2.1 Keypad ............................................................
76
4.1.2.2 Pengaturan Kecepatan Motor DC ...................
78
4.1.3. Sistem Kontrol Untuk Pengukuran .............................
79
4.1.3.1 Sensor..............................................................
79
4.1.3.2 Counter Display ..............................................
82
xi
BAB V
4.2. Software ..................................................................................
82
4.2.1. Pembuatan Program ....................................................
84
4.2.2. Pengompilan................................................................
114
4.2.3. Flashing Program ........................................................
118
PENGUJIAN
5.1. Metode Pengujian ...................................................................
126
5.1.1. Pengujian Pergerakkan Robot .....................................
126
5.1.2. Pengujian Pengukuran.................................................
127
5.2. Hasil Pengujian .......................................................................
128
5.2.1. Pengujian Sistem Kontol Pergerakkan Robot .............
128
5.2.2. Pengujian Sistem Kontrol Untuk Pengukuran ............
129
BAB V PENUTUP
6.1. Kesimpulan ............................................................................
131
6.2. Saran ......................................................................................
131
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Robot industri otomotif ....................................................
9
Gambar 2.2
Robot industri elektronika................................................
10
Gambar 2.3.
Robot Roomba .................................................................
11
Gambar 2.4.
Robot VersaTrax150 ........................................................
12
Gambar 2.5.
Robot pembersih ruangan ................................................
12
Gambar 2.6.
CASPAR ...........................................................................
13
Gambar 2.7.
Predator Unmanned Aerial Vehicle..................................
14
Gambar 2.8.
Contoh robot manipulator ...............................................
15
Gambar 2.9.
ASIMO..............................................................................
16
Gambar 2.10.
Contoh robot kombinasi...................................................
16
Gambar 2.11.
Konfigurasi Robot P2Arm................................................
17
Gambar 2.12.
Cartesian Robot ...............................................................
18
Gambar 2.13.
Cylindrical Robot .............................................................
19
Gambar.2.14.
Roboviscometer ...............................................................
21
Gambar.2.15.
Spherical Robot................................................................
22
Gambar.2.16.
SCARA.............................................................................
23
Gambar.2.17.
Articulated Robot .............................................................
24
Gambar.2.18.
Parallel Robot ..................................................................
26
Gambar.2.19.
Sambungan prismatik (Prismatic Joint)...........................
27
Gambar.2.20.
Sambungan rotasi / revolute (Revolute Joint) ..................
27
Gambar.2.21
Area kerja arah naik-turun lengan...................................
29
Gambar.2.22.
Area kerja arah maju-mundur lengan robot .....................
30
xiii
Gambar.2.23.
Area kerja arah rotasi lengan............................................
31
Gambar.2.24.
Area kerja tool naik-turun ................................................
32
Gambar.2.25.
Sistem Robot dan orientasi fungsi ...................................
33
Gambar 2.26.
Sebuah sistem...................................................................
38
Gambar 2.27.
Sebuah sistem pengukuran ...............................................
39
Gambar 2.28.
Sebuah sistem kontrol ......................................................
39
Gambar 2.29.
Loop .................................................................................
40
Gambar 2.30.
Bagian-bagian sistem kontrol loop tertutup .....................
41
Gambar 2.31.
Bagian-bagian sistem kontrol kontinyu ...........................
42
Gambar 2.32.
Bagian-bagian sistem kontrol diskontinyu.......................
42
Gambar 2.33.
Sistem kontrol servo dan regulator ..................................
43
Gambar 2.34
Sistem kontrol otomatis ...................................................
45
Gambar 2.35
Diagram alir proses pengukuran ......................................
46
Gambar 2.36
Sistem pengukuran ...........................................................
46
Ganbar 3.1.
Roboviscometer yang direncanakan.................................
53
Gambar 3.2.
Arm roboviscometer yang direncanakan..........................
54
Gambar 3.3.
Sensor roboviscometer yang direncanakan......................
54
Gambar 3.4.
Tool Roboviscometer yang direncanakan.........................
55
Gambar 3.5.
Tampak Isometric ............................................................
56
Gambar 3.6.
Tampak Samping Kanan ..................................................
56
Gambar 3.7.
Tampak Samping Kiri ......................................................
57
Gambar 3.8.
Siklus kerja loading-unloading ........................................
60
Gambar 3.9.
Siklus kerja pergerakan naik-turun tool ...........................
60
xiv
Gambar 3.10.
Siklus kerja pergerakan maju-mundur lengan..................
61
Gambar 3.11.
Siklus kerja pergerakan naik-turun lengan.......................
62
Gambar 3.12.
Siklus kerja pergerakan putaran crane.............................
62
Gambar 3.13.
Konsep dasar peralatan ukur Muzzle Velocity..................
63
Gambar 3.14
Skematik sistem kontrol Roboviscometer ........................
65
Gambar 3.15.
Sistem Microcontroller ....................................................
66
Gambar 4.1.
Konfigurasi Pin Microcontroller AT89S52 .....................
73
Gambar 4.2
Minimum System Schematic.............................................
76
Gambar 4.3.
Rancangan Panel Kontrol.................................................
77
Gambar 4.4 .
Keypad Schematic ............................................................
78
Gambar 4.5.
Pulse Width Modulation Signal .......................................
78
Gambar 4.6.
PWM DC Motor Controller Schematic ...........................
79
Gambar 4.7.
Optical Fiber Photoelectric Sensor .................................
80
Gambar 4.8.
Inductive Long Distance Proximity Sensor......................
81
Gambar 4.9.
Counter Display Schematic..............................................
82
xv
RANCANG BANGUN SISTEM KONTROL
ROBOVISCOMETER BERBASIS MIKROKONTROLLER
Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai
Derajat Sarjana S-1 Teknik Mesin
Disusun oleh :
NAMA
: MUCHTAR ALI FAHRUDDIN
NIM
: D 200 000 205
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2007
HALAMAN PERSETUJUAN
Laporan ini telah diperiksa dan disetujui untuk dipertahankan dihadapan
Sidang Dewan Penguji Tugas Akhir Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Disusun oleh :
NAMA
: Muchtar Ali Fahruddin
NIM
: D 200 030 205
NIRM
:
Disetujui dan disahkan pada :
Hari
: …………………………
Tanggal
: …………………………
Pembimbing I
Pembimbing II
(Ir. Waluyo Adi Siswanto, MEng, PhD.)
(Marwan Effendy, ST, MT)
ii
HALAMAN PENGESAHAN
Laporan Tugas Akhir ini telah disetujui dan disahkan sebagai salah satu
syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik Mesin di Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
Disusun oleh :
NAMA
: Muchtar Ali Fahruddin
NIM
: D 200 030 205
NIRM
:
Dewan Penguji :
Penguji I
: Ir. Waluyo Adi Siswanto, MEng, PhD.
(………………...… )
Penguji II : Marwan Effendy, ST, MT
( ………….………. )
Penguji III : Tri Widodo Besar Riyadi, ST, MSc
( ………….………. )
Mengetahui,
Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Kajur Teknik Mesin FT UMS
(Ir. Sri Widodo, MT)
(Marwan Effendy, ST, MT)
iii
Persembahan
Seiring ketulusan hati mengucap syukur kepada Allah SWT yang telah
memberikan rahmat dan hidayahNya serta sholawat atas Nabi Muhammad SAW,
skripsi ini saya persembahkan untuk;
Ayahanda yang telah berada disisi-Nya dan Ibunda tercinta
yang selalu aku rindukan, tidak pernah letih memanjatkan do’a.
Kakak-kakakku “Mas Aziz” dan ”Mas Aik” yang kusayangi.
Almamaterku.
Bangsa Indonesia.
Agamaku Dinnul Islam
iv
MOTTO HIDUP
“Allah tidak membebani seseorang melainkan sesuai dengan kesanggupannya, ia mendapat
pahala (dari kebajikan) yang diusahakan dan ia mendapat siksa (dari kejahatan) yang
dikerjakannya”.
(QS Al-Baqarah :286)
“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 Alam Nasyrah (94) : 6- 8)
Hai sekalian jin dan manusia, Jika kamu sanggup menembus
(melintasi) penjuru langit dan bumi, maka lintasilah, kamu tidak dapat menembusnya
melainkan dengan kekuatan (ilmu pengetahuan).
(QS Ar-Rahman : 33)
Barang siapa yang menghendaki dunia, maka raihlah dengan ilmu. Dan barang siapa
menghendaki ahirat, maka raihlah dengan ilmu. Dan barang siapa menghendaki
keduanya, maka raihlah dengan ilmu.
(Al-Hadits)
Sesungguhnya berangkatmu di pagi hari, lalu engkau mempelajari satu ayat dari kitab
allah adalah lebih baik bagimu daripada engkauengkau mengerjakan sholat (sunah)
seratus rakaat, dan sesungguhnyaberangkatmu di pagi hari, lalu engakau mempelajari satu
bab ilmu apakah diamalkan atau tidak, adalah lebih baik bagimu dari pada mengerjakan
sholat (sunah) seribu rakaat
(Al-Hadits)
v
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR
Berdasarkan surat Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
Nomor ……………………………………………... Tanggal …………………….
Dengan ini :
Nama
:
Ir. Waluyo Adi Siswanto, MEng,PhD.
Pangkat/Jabatan
:
Penata/Lektor Kepala
Kedudukan
:
XXXXXXXXXXX
Pembimbing Utama / Pembimbing
Kedua *)
Memberikan Soal Tugas Akhir kepada mahasiswa :
Nama
:
Muchtar Ali Fahruddin
Nomor Induk
:
D 200 030 205
NIRM
:
Jurusan/Semester
:
Teknik Mesin
Judul/Topik
:
Perencanaan Mekatronika
Rincian Soal/Tugas :
Rancang Bangun Sistem Kontrol
Roboviscometer Berbasis
Microcontroller.
Demikian soal tugas akhir ini dibuat untuk dapat dilaksanakan sebagaimana
mestinya.
Surakarta, …………………………..
Pembimbing
(Ir. Waluyo Adi Siswanto, MEng, PhD.)
Keterangan :
*) Coret salah satu
1. Warna biru untuk Kajur
2. Warna kuning untuk Pembimbing I
3. Warna merah untuk Pembimbing II
4. Warna putih untuk mahasiswa
vi
ABSTRAKSI
Percobaan Viscositas Stokes memerlukan konsentrasi tinggi untuk
melakukannya karena harus berkonsentrasi pada dua alat yaitu bola yang yang
dijatuhkan dan alat ukur waktu (stopwatch) yang dibawanya, sehingga sangat
mungkin terjadi ketidaktelitian. Sistem ini diaplikasikan pada roboviscometer
sebagai solusi untuk memudahkan dalam melakukan percobaan viscositas Stokes.
Sistem ini berbasis pada satu microcontroller AT89S52 namun mempunyai
dua bagian yang terpisah. Bagian pertama adalah bagian yang berfungsi untuk
menggerakan robot, terdiri atas sistem mekanis, actuator berupa motor DC dan
keypad. Bagian kedua adalah bagian yang berfungsi untuk pengukuran waktu,
terdiri atas actuator yang berupa magnet solenoid, sensor, dan conter display.
Roboviscometer dilengkapi dengan dua sensor. Sensor pertama memberikan input
perintah pada sistem kontrol untuk menjalankan counter dan sensor kedua
memberikan input perintah pada sistem kontrol untuk menghentikan counter.
Proses ini dapat menggantikan manusia untuk menekan tombol start/stop pada
stopwacth pada saat bola di atas permukaan oli sampai pada dasar tabung.
Diperoleh data unjuk kerja sistem kontrol berbasis microcontroller
tersebut adalah Efisiensi tegangan rata-rata untuk sistem kontrol pergerakkan
robot = 97,6 %. Sedangkan efisiensi waktu rata-rata untuk pengukuran =99.4 %.
Kata-kata kunci: Viscositas Stokes, Roboviscometer, Microcontroller.
vii
KATA PENGANTAR
Puji-pujian hanyalah milik Allah Azza Wajalla semata, kepada Dia yang
telah
menciptakan singgasana indah nan
elok. Dia juga yang telah
menganugerahkan kami dengan rahmat serta inayah-Nya, sehingga kami bisa
menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat serta salam semoga tetap tercurah
kepada junjungan dan sauri tauladan kita Rasulullah Muhammad SAW.
Tugas Akhir yang berjudul “Rancang Bangun Sistem Kontrol Roboviscometer
Berbasis Microcontroller”,
ini dimaksudkan sebagai salah satu syarat untuk
penyelesaian studi pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
Penulis yakin bahwa keberhasilan dalam menyelesaikan tugas ini tidak
lepas dari bantuan dan dorongan berbagai pihak. Oleh sebab itu pada kesempatan
ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Ir. Sri Widodo, MT selaku Dekan Fakultas Teknik UMS yang telah
memberikan waktu untuk berdiskusi serta masukan dan langkah terbaik
kepada penulis.
2. Bapak Marwan Effendy, ST, MT, selaku ketua Jurusan Teknik Mesin UMS
dan sekaligus pembimbing kedua yang telah banyak memberikan berbagai
pemahaman praktis dan teoritis, serta arahan cara penulisan karya ilmiah yang
baik.
3. Bapak Ir. Waluyo Adi Siswanto, MEng, PhD., selaku pembimbing utama
yang telah banyak memberikan didikan, masukan, serta menanamkan sifat
disiplin tinggi selama memberikan bimbingannya.
4. Bapak Tri Widodo Besar Riyadi, ST, MSc., terimakasih atas waktunya.
5. Bapak Ir. Subroto, MT, selaku Pembimbing Akademis yang telah banyak
memberikan bantuan moril serta motivasi untuk terus maju.
6. Ayah yang telah berada di sisi-Nya dan Ibunda tercinta yang senantiasa
berdo’a dan berjuang untuk kesuksesan dan keberhasilan ananda.
viii
7. Kakak-kakakku yang aku sayangi, “Mas Aziz dan Mas Aik”.
8. Semua teman-teman yang telah membantu hingga terselesaikan tugas akhir
ini,”Mas Gunawan, Oky, Lutfi, Budi, Ali, Setyo, Indra Ahmad, Edo, Mas
Heru, Dik Heppy, seluruh teman-teman Teknik Mesin angkatan 2003, dan
seluruh anggota Muda-mudi RW VI Kelurahan Ketelan”.
Tak lepas dari sifat manusiawi, penulis menyadari bahwa penulisan Tugas
Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis mengharapkan
adanya kritik dan saran yang bersifat membangun untuk dapat dijadikan pedoman
bagi penulis kelak dikemudian hari.
Besar harapan kami semoga laporan ini dapat berguna bagi penulis serta
pembaca dan bagi yang memerlukannya.
Surakarta,
September 2007
Penulis
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ....................................................................................
i
HALAMAN PERSETUJUAN ....................................................................
ii
HALAMAN PENGESAHAN ......................................................................
iii
PERSEMBAHAN .........................................................................................
iv
MOTTO HIDUP ...........................................................................................
v
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR .............................................................
vi
ABSTRAKSI .................................................................................................
vii
KATA PENGANTAR ..................................................................................
viii
DAFTAR ISI .................................................................................................
x
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................
xiii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ......................................................................
1
1.2. Tujuan .....................................................................................
3
1.3. Batasan Masalah .....................................................................
4
1.4. Manfaat Penelitian .................................................................
4
1.5. Metode Pelaksanaan ...............................................................
5
1.6. Sistematika Penulisan ............................................................
6
BAB II DASAR TEORI
2.1. Dasar-dasar Robotika ..............................................................
7
2.1.1
Definisi Robot ............................................................
7
2.1.2
Fungsi Robot ...............................................................
8
2.1.3
Klasifikasi Robot.........................................................
14
2.1.4
Robot Manipulator ......................................................
17
2.1.5
Tipe sambungan Sendi ................................................
26
2.2. Dasar-dasar Teknik Desain Robot ..........................................
33
2.2.1 Definisi.......................................................................
33
2.2.2 Konsep........................................................................
33
2.3. Sistem Kontrol ........................................................................
37
2.3.1 Definisi.......................................................................
37
x
2.3.2 Konsep........................................................................
38
2.3.3 Macam Sistem Kontrol ..............................................
39
2.4. Sistem Pengukuran .................................................................
45
2.4.1
Definisi........................................................................
45
2.4.2
Konsep ........................................................................
46
2.4.3
Detektor/Tranduser/Sensor .........................................
47
2.4.4
Tahap Antara...............................................................
49
2.4.5
Tahap Akhir/Penutup ..................................................
50
BAB III METODE PEMBUATAN
3.1. Fungsional Roboviscometer....................................................
52
3.2. Konstruksi Roboviscometer ....................................................
56
3.3. Cara Kerja Sistem Kontrol ......................................................
58
3.3.1
Sistem Kontrol Untuk Pergerakkan Sendi Robot........
59
3.3.2
Sistem Kontrol Untuk Pengukuran .............................
63
3.4. Sistem Kontrol Mikrokontroler...............................................
65
3.4.1
Macam Metode Pengalamatan Dalam Mikrokontroler
AT89S52 .....................................................................
66
3.5. Flow Chart...............................................................................
69
3.5.1
Flow Chart Design ......................................................
69
3.5.2
Flow Chart Hardware..................................................
70
3.5.3
Flow Chart Software ...................................................
71
3.6. Tahapan Pelaksanaan ..............................................................
72
BAB IV PEMBAHASAN
4.1. Hardware .................................................................................
73
4.1.1. Sistem Minimum.........................................................
75
4.1.2. Sistem Kontrol Untuk Pergerakkan Robot..................
76
4.1.2.1 Keypad ............................................................
76
4.1.2.2 Pengaturan Kecepatan Motor DC ...................
78
4.1.3. Sistem Kontrol Untuk Pengukuran .............................
79
4.1.3.1 Sensor..............................................................
79
4.1.3.2 Counter Display ..............................................
82
xi
BAB V
4.2. Software ..................................................................................
82
4.2.1. Pembuatan Program ....................................................
84
4.2.2. Pengompilan................................................................
114
4.2.3. Flashing Program ........................................................
118
PENGUJIAN
5.1. Metode Pengujian ...................................................................
126
5.1.1. Pengujian Pergerakkan Robot .....................................
126
5.1.2. Pengujian Pengukuran.................................................
127
5.2. Hasil Pengujian .......................................................................
128
5.2.1. Pengujian Sistem Kontol Pergerakkan Robot .............
128
5.2.2. Pengujian Sistem Kontrol Untuk Pengukuran ............
129
BAB V PENUTUP
6.1. Kesimpulan ............................................................................
131
6.2. Saran ......................................................................................
131
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Robot industri otomotif ....................................................
9
Gambar 2.2
Robot industri elektronika................................................
10
Gambar 2.3.
Robot Roomba .................................................................
11
Gambar 2.4.
Robot VersaTrax150 ........................................................
12
Gambar 2.5.
Robot pembersih ruangan ................................................
12
Gambar 2.6.
CASPAR ...........................................................................
13
Gambar 2.7.
Predator Unmanned Aerial Vehicle..................................
14
Gambar 2.8.
Contoh robot manipulator ...............................................
15
Gambar 2.9.
ASIMO..............................................................................
16
Gambar 2.10.
Contoh robot kombinasi...................................................
16
Gambar 2.11.
Konfigurasi Robot P2Arm................................................
17
Gambar 2.12.
Cartesian Robot ...............................................................
18
Gambar 2.13.
Cylindrical Robot .............................................................
19
Gambar.2.14.
Roboviscometer ...............................................................
21
Gambar.2.15.
Spherical Robot................................................................
22
Gambar.2.16.
SCARA.............................................................................
23
Gambar.2.17.
Articulated Robot .............................................................
24
Gambar.2.18.
Parallel Robot ..................................................................
26
Gambar.2.19.
Sambungan prismatik (Prismatic Joint)...........................
27
Gambar.2.20.
Sambungan rotasi / revolute (Revolute Joint) ..................
27
Gambar.2.21
Area kerja arah naik-turun lengan...................................
29
Gambar.2.22.
Area kerja arah maju-mundur lengan robot .....................
30
xiii
Gambar.2.23.
Area kerja arah rotasi lengan............................................
31
Gambar.2.24.
Area kerja tool naik-turun ................................................
32
Gambar.2.25.
Sistem Robot dan orientasi fungsi ...................................
33
Gambar 2.26.
Sebuah sistem...................................................................
38
Gambar 2.27.
Sebuah sistem pengukuran ...............................................
39
Gambar 2.28.
Sebuah sistem kontrol ......................................................
39
Gambar 2.29.
Loop .................................................................................
40
Gambar 2.30.
Bagian-bagian sistem kontrol loop tertutup .....................
41
Gambar 2.31.
Bagian-bagian sistem kontrol kontinyu ...........................
42
Gambar 2.32.
Bagian-bagian sistem kontrol diskontinyu.......................
42
Gambar 2.33.
Sistem kontrol servo dan regulator ..................................
43
Gambar 2.34
Sistem kontrol otomatis ...................................................
45
Gambar 2.35
Diagram alir proses pengukuran ......................................
46
Gambar 2.36
Sistem pengukuran ...........................................................
46
Ganbar 3.1.
Roboviscometer yang direncanakan.................................
53
Gambar 3.2.
Arm roboviscometer yang direncanakan..........................
54
Gambar 3.3.
Sensor roboviscometer yang direncanakan......................
54
Gambar 3.4.
Tool Roboviscometer yang direncanakan.........................
55
Gambar 3.5.
Tampak Isometric ............................................................
56
Gambar 3.6.
Tampak Samping Kanan ..................................................
56
Gambar 3.7.
Tampak Samping Kiri ......................................................
57
Gambar 3.8.
Siklus kerja loading-unloading ........................................
60
Gambar 3.9.
Siklus kerja pergerakan naik-turun tool ...........................
60
xiv
Gambar 3.10.
Siklus kerja pergerakan maju-mundur lengan..................
61
Gambar 3.11.
Siklus kerja pergerakan naik-turun lengan.......................
62
Gambar 3.12.
Siklus kerja pergerakan putaran crane.............................
62
Gambar 3.13.
Konsep dasar peralatan ukur Muzzle Velocity..................
63
Gambar 3.14
Skematik sistem kontrol Roboviscometer ........................
65
Gambar 3.15.
Sistem Microcontroller ....................................................
66
Gambar 4.1.
Konfigurasi Pin Microcontroller AT89S52 .....................
73
Gambar 4.2
Minimum System Schematic.............................................
76
Gambar 4.3.
Rancangan Panel Kontrol.................................................
77
Gambar 4.4 .
Keypad Schematic ............................................................
78
Gambar 4.5.
Pulse Width Modulation Signal .......................................
78
Gambar 4.6.
PWM DC Motor Controller Schematic ...........................
79
Gambar 4.7.
Optical Fiber Photoelectric Sensor .................................
80
Gambar 4.8.
Inductive Long Distance Proximity Sensor......................
81
Gambar 4.9.
Counter Display Schematic..............................................
82
xv