Perancangan dan Pembuatan Lengan Mekatronik.

i Universitas Kristen Maranatha

ABSTRAK

Perkembangan teknologi robotika telah mengalami perkembangan yang sangat pesat, sehingga banyak industri dari yang berskala kecil hingga besar mulai menggunakan robot untuk meningkatkan kinerja dari industri tersebut. Salah satu robot yang sering digunakan pada industri yaitu lengan robot. Lengan robot yang dapat memindahkan barang dari satu tempat ketempat lain dengan berat tertentu. Tugas akhir ini membahas tentang perancangan dan pembuatan lengan mekatronika dengan lima sendi dengan menggunakan mikrokontroler Arduino Uno beserta teori - teori dasar yang digunakan. Penggerak dari lengan mekatronik ini menggunakan lima buah motor servo standard. Gerakan dari lengan mekatronik ini dikendalikan dengan menggunakan alat pengendali berupa tombol sebanyak sepuluh buah. Setiap sendi menggunakan dua buah tombol untuk mengatur arah putar di setiap sendi.

ii Universitas Kristen Maranatha

ABSRACT

The development of robotics technology has been progressing very rapidly. Many industries from small to large scale began using robots to improve their performance. One of the robots that commonly used in the industry is a robotic’s arm. Robotic’s arm can move goods from one place to another with a specific weight. This thesis explores the design and making of a mechatronics arm with five joints using Arduino Uno microcontroller along with the basic theory that has been used. The booster of this mechatronics arm using five servo standard motor. The movement of this mechatronics arm is controlled by using a control device such as a button as many as ten pieces. Each joint using two buttons to set the rotary direction.

v Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR ISI

ABSTRAK... i

ABSTRACT... .... ii

KATA PENGANTAR... iii

DAFTAR ISI... ... v

DAFTAR GAMBAR... xiii

DAFTAR TABEL... .. x

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Identifikasi Masalah ... 1

1.3 Tujuan ... 2

1.4 Pembatasan Masalah ... 2

1.5 Sistematika Penulisan ... 2

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Definisi Robot ... 4

2.2 Sejarah Dan Perkembangan Robot ... 4

2.3 Klasifikasi Umum Robot ... 7

2.3.1 Klasifikasi Robot Berdasarkan Penggunaan Aktuator ... 7

2.3.1.1 Manipulator ... 7

2.3.1.2 Mobile robot ... 8

2.3.2 Klasifikasi Robot Berdasarkan Kebutuhan Akan Operator ... 10

2.3.2.1 Autonomous Robot ... 10

2.3.2.2 Teleoperated Robot ... 11

vi Universitas Kristen Maranatha

2.3.3 Klasifikasi Robot Berdasarkan Kegunaan ... 12

2.3.3.1 Robot industri ... 12

2.3.3.2 Robot Pelayan (Service Robot) ... 13

2.4 Struktur Umum Robot ... 13

2.4.1 Kerangka Robot... 13

2.4.2 Ujung (End Efecctor) ... 14

2.4.3 Sensor ... 14

2.4.4 Pengendali ... 15

2.4.5 Catu Daya (Power Supply) ... 16

2.4.6 Aktuator (Actuator) ... 16

2.5 Arduino Uno ... 23

2.5.1 Pin Masukan Dan Keluaran Arduino Uno... 24

2.5.2 Sumber Daya Dan Pin Tegangan Arduino Uno ... 25

2.5.3 Arduino Development Environment ... 25

BAB III PERANCANGAN 3.1 Perancangan Perangkat Keras ... 28

3.1.1 Kerangka Lengan Mekatronik ... 29

3.1.1.1 Base Servo ... 30

3.1.1.2 Shoulder Servo ... 32

3.1.1.3 Elbow Servo ... 33

3.1.1.4 Wirst dan Gripper ... 34

3.1.2 Rangkaian Kontrol ... 36

3.2 Perancangan Perangkat Lunak ... 38

BAB IV UJI COBA DAN PEMBAHASAN 4.1 Uji Coba Base Servo ... 47

4.2 Uji Coba Shoulder Servo ... 48

4.3 Uji Coba Elbow Servo ... 49

4.4 Uji Coba Wirst Servo ... 50

vii Universitas Kristen Maranatha 4.6 Uji Coba Lengan Mekatronik ... 52

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ... 54 5.2 Saran ... 54

DAFTAR PUSTAKA ... 55 LAMPIRAN A ... A 1 LAMPIRAN B ... B 1 LAMPIRAN C ... C 1 LAMPIRAN D ... D 1

viii Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Manipulator Robot ... 7

Gambar 2.2 Mobile Robot ... 9

Gambar 2.3 Robot Asimo ... 10

Gambar 2.4 Autonomous Robot ... 10

Gambar 2.5 Teleoperated Robot ... 11

Gambar 2.6 Robot Semi Autonomous ... 11

Gambar 2.7 Robot Dalam Industri ... 12

Gambar 2.8 Robot Penyedot Debu... 13

Gambar 2.9 Gripper ... 14

Gambar 2.10 Sensor Warna ... 15

Gambar 2.11 Lengan Robot Dengan Aktuator Hidrolik ... 16

Gambar 2.12 Contoh Aktuator Pneumatik ... 17

Gambar 2.13 Bagian Motor Stepper Unipolar ... 19

Gambar 2.14 Bagian Motor Stepper Bipolar ... 20

Gambar 2.15 Mekanik Motor servo ... 21

Gambar 2.16 Servo Motor Standard ... 22

Gambar 2.17 Servo Motor Continous ... 22

Gambar 2.18 Rangkaian Arduino Uno ... 24

Gambar 2.19 Tampilan Arduino Development Environment ... 26

Gambar 3.1 Diagram Blok Lengan Mekatronik ... 28

Gambar 3.2 Rancangan Lengan Mekatronik ... 29

Gambar 3.3 Servo Standard Hitec Hs 311 ... 30

Gambar 3.4 Bantalan Base Servo Dan Bantalan Roda ... 31

Gambar 3.5 Servo Hitec Hs 225 BB ... 32

Gambar 3.6 Shoulder Servo Dan Gear ... 33

Gambar 3.7 Elbow Servo Dan Pemberat ... 34

Gambar 3.8 Mikro Servo Toward Pro SG90 ... 34

Gambar 3.9 Wirst Servo Dan Gripper... 35

ix Universitas Kristen Maranatha

Gambar 3.11 Rangkaian Kontrol Lengan Mekatronik ... 37

Gambar 3.12 Push Button Dan Rangkaian Kontrol Lengan Mekatronik ... 37

Gambar 3.13 Diagram Alir Keseluruhan Program ... 38

Gambar 3.14 Diagram Alir Subroutine Base Servo ... 39

Gambar 3.15 Diagram Alir Subroutine Shoulder Servo ... 39

Gambar 3.16 Diagram Alir Subroutine Elbow Servo... 40

Gambar 3.17 Diagram Alir Subroutine Wrist Servo ... 40

Gambar 3.18 Diagram Alir Subroutine Gripper Servo ... 41

x Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Konfigurasi Pin Input Arduino Uno Dengan Push Button ... 42

Tabel 3.2 Konfigurasi Pin Output Arduino Uno dengan Servo Motor ... 40

Tabel 4.1 Uji Coba Base Servo ... 47

Tabel 4.2 Uji Coba Shoulder Servo... 48

Tabel 4.3 Uji Coba Elbow Servo ... 49

Tabel 4.4 Uji Coba Wirst Servo ... 50

Tabel 4.5 Uji Coba Gripper ... 51

1 Universitas Kristen Maranatha

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kemajuan teknologi informasi dan robotika telah mengalami perkembangan yang sangat pesat, banyak sekali jenis jenis robot, mulai dari yang sedehana hingga yang sangat canggih yang telah di buat untuk membantu kerja manusia terutama pada bidang industri dan penelitian.

Pada industri peran robot sangat diperlukan untuk meringankan dan mengurangi resiko pada manusia, contohnya penggunaan lengan robot pada industri untuk mengangkat benda dan memindahkannya sesuai dengan keinginan dan kebutuhan, mulai dari penggunaan lengan robot dengan skala kecil hingga yang memerlukan tingkat presisi yang tinggi.

Oleh sebab itu, penulis bermaksud untuk merancang dan membuat lengan mekatronik yang dapat digunakan untuk memindahkan benda dengan berat tertentu ke tempat yang di inginkan.

1.2 Idetifikasi Masalah

1. Bagaimana merancang dan membuat lengan mekatronik ?

2. Bagaimanakah cara mengendalikan beberapa motor servo dengan menggunakan mikroprosessor ?

3. Bagaimana merancang dan membuat pengendali untuk mengendalikan pergerakan pada lengan mekatronik ?

2 Universitas Kristen Maranatha 1.3 Tujuan

1. Membuat lengan mekatronik dengan menggunakan mikroprosessor yg digunakan untuk mengendalikan beberapa motor servo dengan

menggunakan pengendali.

2. Merancang dan membuat pengendali untuk mengendalikan gerakan pada lengan mekatronik.

1.4 Pembatasan Masalah

1. Lengan mekatronik dibuat dengan menggunakan mikroprosessor Arduino Uno.

2. Lengan mekatronik menggunakan 5 buah motor servo standard yang dapat berputar 180 derajat.

3. Setiap motor dikendalikan dengan menggunakan 2 buah tombol untuk mengatur arah putaran.

4. Sensitifitas dari griper pada lengan mekatronik tidak diperhitungkan secara mendetail.

1.5 Sistematika Penulisan

Bab I : PENDAHULUAN

Membahas tentang latar belakang, rumusan masalah, identifikasi masalah, tujuan dan pembatasan masalah.

Bab II : LANDASAN TEORI

Membahas tentang teori-teori yang menunjang laporan Tugas akhir seperti teori dasar robotika,spesifikasi dan pemrograman pada Microprosessor Arduino Uno dan teori dasar dan sistem gerak motor servo.

Bab III : PERANCANGAN

Membahas tentang perancangan kerangka lengan mekatronik serta rangkaian elektronik yang digunakan

3 Universitas Kristen Maranatha untuk pengendalian gerakan lengan mekatronik. Serta perancangan dan pembuatan perangkat lunak beserta cara kerjanya

Bab IV : UJICOBA DAN PEMBAHASAN

Berisi kegiatan pengujian program yang telah dibuat apakah berfungsi dengan baik sesuai dengan tujuan awal, beserta tabel pengamatan dari lengan mekatronik tersebut.

Bab V : KESIMPULAN DAN SARAN

Berisi kesimpulan dari hasil kerja perancangan dan pembuatan lengan mekatronik ini serta saran – saran yang dapat digunakan untuk perbaikan lebih lanjut.

54 Universitas Kristen Maranatha

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Pada bab ini akan membahas tentang kesimpulan dari seluruh perancangan dan pembuatan lengan mekatronik serta saran yang mungkin membantu dalam perkembangan lengan mekatronik dimasa mendatang.

5.1 Kesimpulan

1. Perancangan dan pembuatan lengan mekatronik telah selesai dilakukan dan dapat berjalan dengan baik.

2. Berat beban yang dapat diangkat lengan mekatronik dengan baik antara 0 gram hingga 35 gram dan dimensi beban maksimal 7,3 cm.

5.2 Saran

1. Lengan mekatronik ini dapat disempurnakan lebih baik lagi dengan menambahkan beberapa sensor untuk meningkatkan kemampuan dari lengan mekatronik tersebut.

2. Perhitungan secara mendetail perlu dikembangkan lagi untuk meningkatkan kemampuan lengan mekatronik tersebut.

55 Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR PUSTAKA

Budiharto, Widodo. 2009. “10 Proyek Robot Spektakuler”,Jakarta: Elexmedia Komputindo.

Malik, Ibnu. 2005. “Pengantar Membuat robot”. Yogyakarta :Gava Media. Nalwan, Andi. 2012. ”Teknik Rancang Bangun Robot”. Yogyakarta: Andi. Pitowarno, Endra. 2006. “Robotika, Desain, Kontrol, dan Kecerdasan Buatan”. Yogyakarta : Andi.

Rachman, Oscar. 2012. “Panduan Praktis Membuat Robotik Dengan Pemrograman C++”. Yogyakarta: Andi.

x

Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Konfigurasi Pin Input Arduino Uno Dengan Push Button ... 42

Tabel 3.2 Konfigurasi Pin Output Arduino Uno dengan Servo Motor ... 40

Tabel 4.1 Uji Coba Base Servo ... 47

Tabel 4.2 Uji Coba Shoulder Servo... 48

Tabel 4.3 Uji Coba Elbow Servo ... 49

Tabel 4.4 Uji Coba Wirst Servo ... 50

Tabel 4.5 Uji Coba Gripper ... 51

1 Universitas Kristen Maranatha

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kemajuan teknologi informasi dan robotika telah mengalami perkembangan yang sangat pesat, banyak sekali jenis jenis robot, mulai dari yang sedehana hingga yang sangat canggih yang telah di buat untuk membantu kerja manusia terutama pada bidang industri dan penelitian.

Pada industri peran robot sangat diperlukan untuk meringankan dan mengurangi resiko pada manusia, contohnya penggunaan lengan robot pada industri untuk mengangkat benda dan memindahkannya sesuai dengan keinginan dan kebutuhan, mulai dari penggunaan lengan robot dengan skala kecil hingga yang memerlukan tingkat presisi yang tinggi.

Oleh sebab itu, penulis bermaksud untuk merancang dan membuat lengan mekatronik yang dapat digunakan untuk memindahkan benda dengan berat tertentu ke tempat yang di inginkan.

1.2 Idetifikasi Masalah

1. Bagaimana merancang dan membuat lengan mekatronik ?

2. Bagaimanakah cara mengendalikan beberapa motor servo dengan menggunakan mikroprosessor ?

3. Bagaimana merancang dan membuat pengendali untuk mengendalikan pergerakan pada lengan mekatronik ?

2

Universitas Kristen Maranatha

1.3 Tujuan

1. Membuat lengan mekatronik dengan menggunakan mikroprosessor yg digunakan untuk mengendalikan beberapa motor servo dengan

menggunakan pengendali.

2. Merancang dan membuat pengendali untuk mengendalikan gerakan pada lengan mekatronik.

1.4 Pembatasan Masalah

1. Lengan mekatronik dibuat dengan menggunakan mikroprosessor Arduino

Uno.

2. Lengan mekatronik menggunakan 5 buah motor servo standard yang dapat berputar 180 derajat.

3. Setiap motor dikendalikan dengan menggunakan 2 buah tombol untuk mengatur arah putaran.

4. Sensitifitas dari griper pada lengan mekatronik tidak diperhitungkan secara mendetail.

1.5 Sistematika Penulisan

Bab I : PENDAHULUAN

Membahas tentang latar belakang, rumusan masalah, identifikasi masalah, tujuan dan pembatasan masalah.

Bab II : LANDASAN TEORI

Membahas tentang teori-teori yang menunjang laporan Tugas akhir seperti teori dasar robotika,spesifikasi dan pemrograman pada Microprosessor Arduino Uno dan teori dasar dan sistem gerak motor servo.

Bab III : PERANCANGAN

Membahas tentang perancangan kerangka lengan mekatronik serta rangkaian elektronik yang digunakan

3

Universitas Kristen Maranatha

untuk pengendalian gerakan lengan mekatronik. Serta perancangan dan pembuatan perangkat lunak beserta cara kerjanya

Bab IV : UJICOBA DAN PEMBAHASAN

Berisi kegiatan pengujian program yang telah dibuat apakah berfungsi dengan baik sesuai dengan tujuan awal, beserta tabel pengamatan dari lengan mekatronik tersebut.

Bab V : KESIMPULAN DAN SARAN

Berisi kesimpulan dari hasil kerja perancangan dan pembuatan

lengan mekatronik ini serta saran – saran yang dapat digunakan

54 Universitas Kristen Maranatha

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Pada bab ini akan membahas tentang kesimpulan dari seluruh perancangan dan pembuatan lengan mekatronik serta saran yang mungkin membantu dalam perkembangan lengan mekatronik dimasa mendatang.

5.1 Kesimpulan

1. Perancangan dan pembuatan lengan mekatronik telah selesai dilakukan dan dapat berjalan dengan baik.

2. Berat beban yang dapat diangkat lengan mekatronik dengan baik antara 0 gram hingga 35 gram dan dimensi beban maksimal 7,3 cm.

5.2 Saran

1. Lengan mekatronik ini dapat disempurnakan lebih baik lagi dengan menambahkan beberapa sensor untuk meningkatkan kemampuan dari lengan mekatronik tersebut.

2. Perhitungan secara mendetail perlu dikembangkan lagi untuk meningkatkan kemampuan lengan mekatronik tersebut.

55 Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR PUSTAKA

Budiharto, Widodo. 2009. “10 Proyek Robot Spektakuler”,Jakarta: Elexmedia Komputindo.

Malik, Ibnu. 2005. “Pengantar Membuat robot”. Yogyakarta :Gava Media. Nalwan, Andi. 2012. ”Teknik Rancang Bangun Robot”. Yogyakarta: Andi.

Pitowarno, Endra. 2006. “Robotika, Desain, Kontrol, dan Kecerdasan Buatan”. Yogyakarta : Andi.

Rachman, Oscar. 2012. “Panduan Praktis Membuat Robotik Dengan Pemrograman C++”. Yogyakarta: Andi.