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 0800776293Abstrak 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 MenuruniDua Anak Tangga 122
Gambar 2.1 Hukum Boyle Mariotte’s Law32 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 Terangkat83 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 125Lampiran 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