APLIKASI SISTEM PNEUMATIK PADA MOBILE ROBOT UNTUK MENAIKI DAN MENURUNI TANGGA - Binus e-Thesis

  

Bina Nusantara University

  Jurusan Sistem Komputer Skripsi Sarjana Komputer

  Semester Genap 2007/2008

  

Aplikasi Sistem Pneumatik Pada Mobile Robot Untuk Menaiki Dan Menuruni

Tangga

Antony Octavia 0800736384 Chandra Mitra Supriyanto 0800742134 Sukron 0800776293

  Abstrak Tujuan dari penelitian ini adalah merancang mobile robot yang memiliki kemampuan bergerak seperti layaknya walking robot yang dapat menaiki dan menuruni rintangan (dalam hal ini anak tangga), dengan menerapkan sistem pneumatik dan motor DC sebagai penggeraknya.

  Adapun metode yang digunakan pada penelitian ini adalah dengan studi literatur dan pencarian referensi mengenai perkembangan robot beroda (wheeled robot), perkembangan robot menaiki tangga dan menuruni tangga yang sudah ada, serta mencari robot yang berbasiskan sistem pneumatik. Selain itu melakukan uji coba, perancangan program FST 4.10 dengan bahasa yang sederhana yaitu statement list dan ladder

  

diagram untuk PLC (Programable Logic Controller) agar dapat mengatur dan

  memberikan logika kepada sistem mekanik dan pneumatik sehinga dapat digunakan untuk menaiki dan menuruni tangga.

  Rancangan dasar robot dilakukan dengan menerapkan keseimbangan statik dan menerapkan distribusi homogen dengan menggunakan pemindah beban pada mobile

  

robot melalui sistem pneumatik serta dapat menaiki dan menuruni tangga dengan baik.

  Hasil yang diperoleh dalam evaluasi adalah robot dapat berjalan di permukaan datar dengan kecepatan rata-rata 4,4 cm/s serta dapat menaiki dan menuruni tangga dengan kecepatan rata-rata 1,4 cm/s.

  Sistem ini diharapkan dapat berguna untuk aplikasi yang luas seperti robot penjelajah, robot pengangkut beban, robot pengantar dan lainya, serta dapat dikembangkan untuk fungsi-fungsi yang berkaitan dengan sistem ini. Kata Kunci Pneumatik, Motor DC, PLC, statement list, ladder diagram

  Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat, rahmat dan karunia-Nya yang telah membimbing dan menguatkan hati penulis sehinga penulis dapat menyusun dan menyelesaikan penulisan skripsi dengan judul “Aplikasi Sistem Pneumatik Pada Mobile Robot Untuk Menaiki dan Menuruni Tangga”, sebagai tugas akhir dan prasyarat untuk memperoleh gelar kesarjanaan (S1) di Jurusan Sistem Komputer Universitas Bina Nusantara.

  Dalam menyelesaikan skripsi ini, penulis banyak mendapatkan bantuan serta dukungan moral dari banyak pihak. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dalam menyusun dan menyelesaikan skripsi ini :

  1. Kedua orang tua, kakak, adik beserta seluruh keluarga penulis yang telah memberikan dorongan semangat, motivasi, materil dan doa untuk kami dalam menyusun dan menyelesaikan skripsi ini.

  2. Bapak Iman H. Kartowisastro, Ph.D, selaku Dosen Pembimbing yang telah mengorbankan waktu dan tenaganya untuk membimbing, memberikan materi, petunjuk, saran, kritik dan ide selama penyusunan skripsi ini.

  3. Bapak Prof. Dr. Geraldus Polla, M. App. Sc, selaku Rektor Universitas Bina Nusantara yang telah memberikan kesempatan bagi penulis untuk dapat menimba ilmu dalam jurusan Sistem Komputer Universitas Bina Nusantara.

  4. Bapak Ir. Sablin Yusuf, M.Sc, M.Comp.Sc selaku Dekan Fakultas Ilmu Komputer yang telah memberikan kesempatan bagi penulis untuk dapat menimba ilmu dalam jurusan Sistem Komputer Universitas Bina Nusantara.

  Bapak Robby Saleh, S.Kom selaku Sekretaris Jurusan Sistem Komputer yang telah memberikan nasehat dan bimbingannya.

  6. Bapak Ir. Budi Sutanto, MM, selaku Festo National Sales Manager dan Bapak Didi Sukardi selaku Festo Marketing yang telah membantu mengadakan beberapa komponen yang digunakan selama penelitian.

  7. Rudy Susanto, S. Kom, selaku kepala LAB-LITBANG SK yang telah mengizinkan pemakaian rauang LAB-LITBANG SK dan membantu mengadakan beberapa komponen yang digunakan selama penelitian .

  8. Pipit Yunita Sari dan Nur Awan Agustina selaku kekasih tercinta kami yang selalu menemani dan memberikan semangat kapada penulis selama ini.

  9. Nabil, S. Kom dan Jati Indra Pramasto, S. Kom dan para rekan Hardware Club (HWC) dan bengkel yang telah banyak membantu dan memberikan masukkan serta dukungan kepada penulis selama penyusunan penelitian.

  10. Para Dosen dan Staff Universitas Bina Nusantara yang telah memberikan ilmu bimbingan dan pengajaran yang sangat berharga kepada penulis.

  11. Para rekan Asisten dan Staff Computer Engineering Laboratorium Universitas Bina Nusantara yang telah memberikan masukkan dan dukungan yang berharga.

  12. Teman – teman Jurusan Sistem Komputer yang tidak dapat kami sebutkan satu-persatu yang selalu memberikan dukungan, dorongan, masukkan dan ide selama penyelesaian penelitian ini. karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari berbagai pihak dan rekan-rekan pembaca untuk membuat penelitian ini menjadi lebih baik.

  Akhir kata, semoga penelitian ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kepentingan orang banyak dan sebagai masukkan bagi perkembangan dunia computer.

  Terima kasih.

  Jakarta, Juni 2008 Penulis

  Halaman Judul Luar

  i

  Halaman Judul Dalam

  ii

  Abstrak

  iii

  Prakata

  iv

  Daftar Isi

  viii

  Daftar Tabel

  xiii

  Daftar Gambar

  xiv

  Daftar lampiran

  xvii

  BAB 1 PENDAHULUAN

  1.1

  1 Latar Belakang

  1.2

  2 Ruang Lingkup

  1.3

  3 Tujuan dan Manfaat

  1.4

  4 Metodologi Penelitian

  1.5

  5 Sistematika Penulisan

  BAB 2 LANDASAN TEORI

  2.1 Sistem Pneumatik

  7

  2.1.1 Keuntungan Dan Kerugian Sistem Pneumatik

  8

  2.1.2 Komponen-Komponen Pneumatik

  10

  2.1.4 Penerapan-Penerapan Sistem Pneumatik

  20

  2.2 PLC (Programmable Logic Controller)

  21

  2.2.1 Pengertian Dan Sejarah Perkembangan PLC

  22

  2.2.2 Bagian – Bagian PLC

  23 2.2.3 Keuntungan Dan Kerugian Menggunakan PLC.

  26

  2.2.4 Perangkat Pemrograman

  28

  2.3

  31 Sistem Yang Dikendalikan

  2.3.1

  32 Definisi Robot

  2.3.2

  34 Kegunaan Robot

  2.3.3

  34 Klasifikasi Umum Robot

  2.3.4

  35 Bagian-bagian Umum Robot

  2.3.5

  36 Struktur Mekanika Robot

  2.3.6

  37 Definisi Motor

  2.4

  38 Analisa Stabilitas dan Keseimbangan

  3.1

  40 Konsep Robot

Perancangan Awal Sistem

  3.2.1 Pembentukan Postur Tubuh Robot

  44

  3.2.2 Analisa Teknik Berjalan Robot

  47

  3.2.3 Keseimbangan Robot Bertumpu Dengan 2 Kaki

  54

  3.2.4 Estimasi Berat Robot

  59

  3.3 Komponen-Komponen Penyusun Robot

  60

  3.3.1 Komponen Pneumatik

  61

  3.3.2 Komponen Motor DC

  71

  3.3.3 Komponen Roda Robot

  72

  3.3.4 Komponen Catu Daya Dan Pengatur Motor DC

  72

  3.4 Penyusunan Perangkat Keras

  73

  3.4.1 Penyusunan Sistem Pneumatik Robot

  76

  3.4.2 Pembentukan Kerangka Robot

  86

  3.4.3 Penggunaan Rod Sebagai Penyangga Roda Robot

  86

  3.5 Penyusunan Piranti Lunak

  88

  3.6 Perancangan Akhir

  88

  3.6.1 Sistem Pemindah Beban

  89 BAB 4 IMPLEMENTASI DAN EVALUASI 4.1.

  96 Spesifikasi Sistem 4.2.

  99 Daftar Komponen 4.3. 102

  Implementasi

  4.3.2.Prosedur Pengoperasian 106

  4.3.3.Uji Lapangan Sistem 107 4.4.

  126 Evaluasi Sistem

  129

  Daftar Pustaka

  131

  Daftar Riwayat Hidup

  133

  

Lampiran ....................................................................................................... L1

Tabel 4.1 Data Hasil Percobaan Jalan Lurus di Permukaan Halus 112Tabel 4.2 Data Hasil Percobaan Menaiki Dua Anak Tangga 116Tabel 4.3 Data Hasil Percobaan Menuruni Dua Anak Tangga 119Tabel 4.4 Data Hasil Percobaan Menaiki Dua Anak Tangga Dan Menuruni

  Dua Anak Tangga 122

Gambar 2.1 Hukum Boyle Mariotte’s Law

  32 Gambar 3.1 Bentuk Kerangka Robot

  50 Gambar 3.8 Diagram Langkah Teknik Berjalan Robot Pada Saat Menuruni Tangga

  49 Gambar 3.7 Diagram Langkah Teknik Berjalan Robot Pada Saat Menaiki Anak Tangga

  49 Gambar 3.6 Diagram Alir Robot Pada Saat Menuruni Anak Tangga

  48 Gambar 3.5 Diagram Alir Robot Pada Saat Menaiki Anak Tangga

  48 Gambar 3.4 Step Diagram Pada Saat Menuruni Anak Tangga

  44 Gambar 3.3 Step Diagram Pada Saat Menaiki Anak Tangga

  43 Gambar 3.2 Gaya-Gaya Pada Robot

  23 Gambar 2.10 Ilustrasi Titik Keseimbangan

  8 Gambar 2.2 Cara Kerja Silinder Gerak Ganda

  19 Gambar 2.9 komponen Dasar Pemrograman Ladder Diagram

  18 Gambar 2.8. Blok Diagram Processor Pada PLC (Candra, 2006)

  15 Gambar 2.7 Skematik Dari Suatu Sistem Berbasiskan PLC (Mulianto, E. Suanli, dan T. Sutanto, 2002)

  14 Gambar 2.6 Roller Switch

  14 Gambar 2.5 Sensor Optik

  13 Gambar 2.4 Sensor Induktif

  11 Gambar 2.3 Sensor Kapasitif

  52

Gambar 3.10 Momen Gaya Saat Silinder A Terangkat

  83 Gambar 3.19 Roda Penggerak

  93 Gambar 3.25 Hasil Rancangan Akhir Dari Aplikasi Sistem Pneumatik Pada Mobile Robot Untuk Menaiki Dan Menuruni Tangga Tampak Depan

  92 Gambar 3.24 Hasil Rancangan Akhir Dari Aplikasi Sistem Pneumatik Pada Mobile Robot Untuk Menaiki Dan Menuruni Tangga Tampak Samping

  91 Gambar 3.23 Analisa Teknik Berjalan Robot Pada Saat Menuruni Anak Tangga Dengan Menggunakan Sistem Pemindah Beban

  87 Gambar 3.22 Analisa Teknik Berjalan Robot Pada Saat Menaiki Anak Tangga Dengan Menggunakan Sistem Pemindah Beban

  85 Gambar 3.21 Rod Penyangga Setiap Silinder

  84 Gambar 3.20 Penampang Catu Daya

  82 Gambar 3.18 Penampang Motor DC

  56 Gambar 3.11 Blok Diagram I/O

  82 Gambar 3.17 Penampang Sensor Kapasitif Bagian Depan

  81 Gambar 3.16 Penampang Sensor Kapasitif Bagian Bawah

  79 Gambar 3.15 Peletakan Sensor Magnetik

  77 Gambar 3.14 Penampang PLC

  75 Gambar 3.13 Bentuk Penampang peletakan Silinder Pneumatik

  74 Gambar 3.12 I/O Map Sistem Pneumatik

  94 Gambar 3.26 Tampilan Hasil Rancangan Akhir Dari Aplikasi Sistem Menuruni Tangga

  95 Gambar 4.1 Pengujian Sistem Untuk Menaiki Dan Menuruni Tangga Dilakukan Dengan Uji Lapangan 108

Gambar 4.2 Grafik Kecepatan Pada Setiap Percobaan 114Gambar 4.3 Grafik Konsumsi Tegangan PLC Setiap Percobaan 115Gambar 4.4 Grafik Konsumsi Tegangan Motor DC 116Gambar 4.5 Grafik Kecepatan Robot Saat Menaiki Dua Anak Tangga 118Gambar 4.6 Grafik Konsumsi Tegangan PLC Setiap Percobaan 119Gambar 4.7 Grafik Konsumsi Tegangan Motor Setiap Percobaan 119Gambar 4.8 Grafik Kecepatan Robot Saat Menuruni Dua Anak Tangga 121Gambar 4.9 Grafik Konsumsi Tegangan PLC Setiap Percobaan 122Gambar 4.10 Grafik Konsumsi Tegangan Motor Setiap Percobaan 122Gambar 4.11 Grafik Kecepatan Robot Setiap Percobaan 124Gambar 4.12 Konsumsi Tegangan PLC Setiap Percobaan 125Gambar 4.13 Konsumsi Tegangan Motor DC Setiap Percobaan 125

  Lampiran A-1 Listing Program PLC (Statement List) LA-1 Lampiran A-1 Listing Program PLC (Ladder Diagram) LA-2 Lampiran B-1 PLC

  LB-1 Lampiran B-2 Silinder Pneumatik LB-2 Lampiran B-3 Katup Pneumatik

  LB-3 Lampiran B-4 Sensor Magnetik

  LB-4 Lampiran B-5 Sensor Kapasitif

  LB-5 Lampiran B-6 Speed Control

  LB-6 Lampiran B-7 Fitting Pneumatik

  LB-7 Lampiran C-1 Motor DC

  LC-1