PENGEMBANGAN MODUL DAN KIT ARM ROBOT UNTUK PEMBELAJARAN EKSTRAKULIKULER ROBOTIKA.

(1)

PENGEMBANGAN MODUL DAN KIT ARM ROBOT UNTUK

PEMBELAJARAN EKSTRAKULIKULER ROBOTIKA

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Sebagian dari Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan Program Studi Pendidikan Ilmu Komputer

Oleh

INDAR BISMOKO 0807611

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN ILMU KOMPUTER

FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

BANDUNG 2013

(2)

HALAMAN PENGESAHAN

PENGEMBANGAN MODUL DAN KIT ARM ROBOT UNTUK PEMBELAJARAN EKSTRAKULIKULER ROBOTIKA

INDAR BISMOKO 0807611

Disetujui dan Disahkan oleh Pembimbing :

Pembimbing I

Drs. Waslaluddin, M.T. NIP. 196302071991031002

(3)

Dr. Wawan Setiawan,M.Kom. NIP : 196601011991031005

Mengetahui

Ketua Prodi Program Studi Pendidikan Ilmu Komputer FPMIPA UPI

Dr. Enjang A Nurdin, M.Kom. NIP.196711211991011001

(4)

LEMBAR PERNYATAAN

De ga i i saya, I dar Bis oko e yataka bahwa skripsi de ga judul Pengembangan Modul Dan Kit Arm Robot Untuk Pembelajaran Ekstrakulikuler Robotika beserta seluruh isinya adalah karya saya sendiri dan saya tidak melakukan penjiplakan atau penguntipan dengan cara yang tidak sesuai etika yang berlaku dalam masyaakat keilmuan. Atas pernyataan ini saya siap menanggung resiko/sangsi yang dijatuhkan kepada saya apabila di kemudian hari ditemukan adanya pelanggaran terhadap etika keilmuan dalam karya saya ini atau ada klaim dari pihak lain terhadap keaslian karya saya ini.

Bandung. Oktober 2013 Yang Membuat Pernyataan

Indar Bismoko 0807611

(5)

PENGEMBANGAN MODUL DAN KIT ARM ROBOT UNTUK PEMBELAJARAN EKSTRAKULIKULER ROBOTIKA

Waslaluddin, Wawan Setiawan, Indar Bismoko Program Studi Pendidikan Ilmu Komputer FPMIPA

Universitas Pendidikan Indonesia

Jl. Dr. Setiabudhi No.229 Bandung 40154 Jawa Barat-Indonesia

Abstrak

Bidang pendidikan robotika harus terus dikembangkan untuk mengejar ketertinggalan dibidang robotika itu sendiri. Penelitian dengan judul pengembangan modul dan kit arm robot untuk pembelajaran ekstrakulikuler robotika ini bertujuan untuk mendukung kegiatan ekstrakulikuler robotika dengan kit arm robot beserta modul pendukungnya. Penelitian dan pengembangan kit arm robot beserta modulnya ini terdiri dari tahap studi pendahuluan, analisis kebutuhan, pembuatan, uji spesifikasi alat dan tahap terakhir adalah evaluasi produk dengan pendapat ahli. Hasil uji coba ini sudah layak digunakan.

Kata Kunci: Ekstakulikuler Robotika, Kit Arm Robot. Abstrack

Robotics education must be developed to keep pace with robotic technology. Research with the title development kit robot arm and module for learning extracurricular robotics purpose to support extracurricular activities with robotics kit robotic arm and supporting modules. Research and development of robotic arm kit with module process is preliminary study phase,requirements analysis, manufacture, test equipment specifications and final stage is evaluation of products with expert juggement. Results of this trial is worth to using in extracurricular robotics.

(6)

DAFTAR ISI

Halaman Judul ... i

Halaman Pengesahan ... ii

Kata Pengantar ... iii

Abstrak ... iv

Lembar Pernyataan... v

Daftar Isi... vi

Daftar Gambar ... vii

Daftar Tabel ... viii

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Rumusan Masalah ... 4

1.3. Tujuan Penelitian ... 4

1.4. Batasan Masalah... 5

1.5. Manfaat Penelitian ... 5

1.6. Definisi Operasional... 6

BAB II LANDASAN TEORI 2.1.Belajar ... 7

2.2.Pembelajaran ... 9

2.3.Media Pembelajaran ... 10

2.4.Modul Pembelajaran ... 11

2.5.Tinjauan Umum Robot ... 12

2.6.Tinjauan tentang Arduino ... 15

2.7.Tinjauan tentang ARM ROBOT (Robot Lengan) ... 18

2.7.1. Tipe cartesian-coordinate/ rectangular-coordinate ... 19

(7)

2.7.3. Tipe polar-coordinate/ spherical-coordinate ... 20

2.7.4. Tipe scara (selective compliance assembly robot arm) ... 20

2.7.5. Tipe articulated/ anthropomorphic ... 21

2.8.Tinjauan Umum Mekanik ... 21

2.9.Motor Gearbox ... 22

2.9.1. Komponen Penyusun Motor DC……….. 23

2.9.2. Kontrol Kecepatan Motor………. 23

2.9.3. Motor Servo……….. 24

2.10. Tinjauan Umum Hardware……… 25

2.10.1.Resistor………. 25

2.10.2.Dioda……… 28

2.10.3.Dioda Pemancar Cahaya atau LED……….. 29

2.10.4.Dioda Photo……….. 31

2.10.5.Dioda Schottky………. 32

2.10.6.Dioda Zener……….. 32

2.10.7.Kapasitor……… 35

2.10.8.Transistor……… 42

2.10.9.MainControl……… 42

2.10.10.Sistem Monitor Mikrokontrol……… 46

2.10. Tinjauan Umum Software……….. 49

2.10.1. Algoritma……… 49

2.10.2.Flowchart……… 52

2.10.3.Bahasa C………. 56

2.10.4.Tipe Data... 57

2.10.5.Operator Bitwise………. 58

2.10.6.Operator Aritmatika ……… 58

2.10.7.Operator Unary……… 59

2.11. ADC (Analog to Digital Converter)………. 59

(8)

2.12.1. Timing Diagram Timer/Counter……….. 63

2.12.2. Deskripsi Register Timer/Counter 8 bit……… 65

2.12.3.Register Timer/Counter TCNT0……… 67

2.12.4.Register Timer/Counter OCR0 ………. 68

2.12.5.Register Timer/Counter Register –TIFR……….. 68

2.13. Sistem Pemrograman Motor Servo………. 69

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1.Metodologi Penelitian ... 70

3.2.Alat dan Bahan ... 71

3.3.Metode Penelitian... 71

3.4.Prosedur Penelitian... 71

3.4.1. Tahap Studi Pendahuluan……….. 71

3.4.1.1.Studi Eksploratif……… 72

3.4.1.2.Studi Pustaka………. 72

3.4.2. Tahap Pengembangan……… 72

3.4.2.1 Analisis Kebutuhan………. 72

3.4.2.2 Desain Produk………. 72

3.4.2.3 Pembuatan Modul latih dan Kit Arm Robot ……….. 73

3.4.2.4 Uji Ahli……… 73

3.4.2.5 Perbaikan Desain………. 73

3.4.2.6 Tahap Implementasi………. 73

3.4.2.7 Teknik Pengumpulan Data……….. 74

3.5.Teknik Analisis Data ... 74

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1.Tahap Analisis Kebutuhan ... 76

4.1.1.Sistem Hardware ... 76

(9)

4.1.3.Sistem Software ... 79

4.2.Tahap Desain ... 81

4.2.1.Desain Hardware ... 81

4.2.2Desain Arduino Board... 83

4.2.3Desain LCD 16x2 Board ... 85

4.2.4.Desain Push Button Board ... 87

4.2.5.Desain Potensiometer Board ... 88

4.2.6.Desain Mekanik ... 88

4.2.7.Desain Software ... 94

4.3.Tahap Pembuatan ... 97

4.3.1.Pembuatan Hardware ... 97

4.3.2Pembuatan Mekanik ... 107

4.3.2.1. Alat dan Bahan ... 107

4.3.3. Proses Pembuatan Mekanika Arm Robot ... 110

4.3.4Pembuatan Software... 114

4.3.5.Langkah – Langkah Menggunakan Codevision Wizard AVR ... 122

4.4.Tahap Uji Coba ... 129

4.4.1Uji Coba Regulator ... 129

4.4.2.Uji Coba Arduino Board ... 130

4.4.3.Uji Coba LCD 16x2 Board ... 131

4.4.4.Uji Coba Potensiometer Board... 131

4.4.5.Uji Coba Push Button Board. ... 134

4.4.6.Uji Coba Motor Servo ... 136

4.4.7.Uji Coba Kit Arm Robot ... 139

(10)

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan……… 148 5.2. Saran……….. 148

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

(11)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Arduino UNO 16

Gambar 2.2 ARM Robot 18

Gambar 2.3 Tipe cartesian-coordinate/ rectangular-coordinate 19

Gambar 2.4 Tipe cylindrical-coordinate 20

Gambar 2.5 Tipe polar-coordinate/ spherical-coordinate 20

Gambar 2.6 Tipe scara (selective compliance assembly robot arm) 21

Gambar 2.7 Tipe articulated/ anthropomorphic 21

Gambar 2.8 Dasar kerja motorgearbox 22

Gambar 2.9 Kontruksi Motor DC 22

Gambar 2.10 Macam-macam motor servo 24

Gambar 2.11 Bentuk Fisik Resistor 25

Gambar 2.12 Resistor 5W 26

Gambar 2.13 Bentuk Fisik resistor variable 26

Gambar 2.14 Simbol resistor variable 27

Gambar 2.15 Simbol LED 29

Gambar 2.16. Bentuk LED 30

Gambar 2.17 Simboldari Dioda Foto 31

Gambar 2.18 Bentuk Foto Dioda 32

Gambar 2.19 Diode zener 33

Gambar 2.20 Regulator tegangan dengan diode zener 35

Gambar 2.21 Tabung kapasitor 35

Gambar 2.22 Lapisan kapasitor 36

Gambar 2.23 Kapasitor Elektrolitik 36

(12)

Gambar 2.25 Kode warna kapasitor 38

Gambar 2.26 Kapasitor Non Polar 40

Gambar 2.27 Kapasitor Polar 41

Gambar 2.28 Bentuk Mikrokontroler ATMega 32A dan Konfigurasi Pin 45

Gambar 2.29 Arsitektur Mikrokontroler 46

Gambar 2.30 LCD 16x2 Character 47

Gambar 2.31 Alur Proses Flowchart 53

Gambar 2.32 Lambang Flowchart Yang disepakati 56

Gambar 2.33 Register ADMUX 61

Gambar 2.34 Blok Diagram timer/counter 63

Gambar 2.35 Timing diagram timer/counter, tanpa prescaling 63 Gambar 2.36 Timing diagram timer/counter, dengan prescaling 64

Gambar 2.37 Register Timer Counter 8bit 65

Gambar 2.38 Register timer TCNT0 67

Gambar 2.39 Register timer OCR0 68

Gambar 2.40 Register timer TIFR 68

Gambar 2.41 Servo Parallax dan Hitech HS-311 69

Gambar 2.42 Posisi horn dengan PWM-nya 70

Gambar 4.1 Servo Hitec HS-645MG dan SpringRC SM-S8466M 79

Gambar 4.2 Software CodevisionAVR 2.05 80

Gambar 4.3 Diagram Blok Hardware Kit Pembelajaran 82

Gambar 4.4 Software EAGLE CAD 83

Gambar 4.5 Skematik Arduino Board 85

Gambar 4.6 Skematik LCD BOARD 86

Gambar 4.7 Layout LCD Boar 86

Gambar 4.8 Skematik PushButton BOARD 87

Gambar 4.9 Layout PushButoon Board 88

Gambar 4.10 Desain Gripper 89

(13)

Gambar 4.12 Desain Sambunagn Servo B 90

Gambar 4.13 Desain Lengan Bawah 90

Gambar 4.14 Desain Lengan Atas 90

Gambar 4.15 Desain Lengan Tengah 91

Gambar 4.16 Desain Plat Poros Putar 91

Gambar 4.17 Software AUTOCAD 2008 93

Gambar 4.18 Pembuatan Skematik rangkain PCB 99

Gambar 4.19 Pembuatan Layout rangkain PCB. 100

Gambar 4.20 Hasil Pembuatan Layout rangkain PCB. 101

Gambar 4.21 Hasil Jadi Pushbutton Board 102

Gambar 4.22 Hasil Jadi LCD 16x2 Board 102

Gambar 4.23 Hasil Jadi Potensiometer Board 103

Gambar 4.24 Hasil penempatan Arduino Board dan

Regulator Board di dudukan aklirik. 103

Gambar 4.25 Adaptor yang digunakan untuk sumber tenaga arduino board. 104 Gambar 4.26 Aki Kring yang digunakan untuk sumber tenaga motor servo. 104 Gambar 4.27 Hasil Hardware ditempatkan di dalam kotaknya. 105

Gambar 4.28 Hasil Kit Arm Robot yang siap diuji coba. 105

Gambar 4.29 Gambar Multimeter yang digunakan. 107

Gambar 4.30 Hasil Sambungan Plat 111

Gambar 4.31 Hasil Rangka Lengan Robot 112

Gambar 4.32 Hasil Sambungan Servo 112

Gambar 4.33 Bagian Rangka Kotak Hardware 113

Gambar 4.34 Kotak Hardware Disatukan Dengan Lengan Arm Robot 114

Gambar 4.35 AVRISP Downloader 115

Gambar 4.36 USB to Serial Adapter 115

Gambar 4.37. Pilih Menu Start Kemudian Klik Program CodeVision AVR 122

Gambar 4.38. Memulai Project Baru 123

(14)

Gambar 4.40. Pilih Yes untuk Menggunkan CodeWizardAVR 124

Gambar 4.41. Memilih Chip dan Clock yang Digunakan 124

Gambar 4.42. Mengatur PORTC sebagai LCD PORT 125

Gambar 4.43. Mengatur Timer 0 125

Gambar 4.44. Mengatur ADC fitur 126

Gambar 4.45. Mengatur PORT servo 127

Gambar 4.46. Mengatur PORT pushbutton 127

Gambar 4.47. Melihat hasil pengaturan codewizardAVR 128

Gambar 4.48.Membuat File Project dan menyimpan hasil

pengaturan codewizardAVR 128

Gambar 4.49.Regulator Yang Diuji Coba 129

Gambar 4.50 Uji Coba Arduino Board. 130

Gambar 4.51 Hasil Uji Coba LCD Board. 131

Gambar 4.52 Uji Coba Potensiometer Board. 133

(15)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Nilai warna gelang pada resistor 27

Tabel 2.2. Nilai-nilai kapasitor 38

Tabel 2.3. Perhitungan nilai kapasitor 39

Tabel 2.4. Kode karakteristik Kapasitor kelas I 39

Tabel 2.5. Kode karakteristik Kapasitor kelas II dan kelas III 40

Tabel 2.6 Deskripsi Pin LCD 16x2 Character 48

Tabel 2.7 Lima Tipe Dasar Bahasa C 58

Tabel 2.8 Operator Bitwise 58

Tabel 2.9 Operator Aritmatika 58

Tabel 2.10 Operator Unary 59

Tabel 2.11 Deskripsi Bit Mode Pembangkit Bentuk Gelombang 65

Tabel 2.12 Mode Output Pembanding, tanpa PWM 66

Tabel 2.13 Mode Output Pembanding, Mode fast PWM 66

Tabel 2.14 Mode Output Pembanding, Mode phase correct PWM 66

Tabel 2.15 Deskripsi bit clock select. 67

Tabel 4.1 Alat dan Bahan 110

Tabel 4.2 Hasil Uji Coba Board Potensiometer 133

Tabel 4.3 Hasil Uji Coba Push Button 135

Tabel 4.4 Hasil Uji Coba Motor Servo 139

Tabel 4.5 Hasil Uji Coba Kit ARM ROBOT 140

Tabel 4.6 Penilaian Aspek Umum 143

Tabel 4.7 Penilaian Aspek Kit Arm Robot 144

Tabel 4.8 Penilaian Aspek Modul Pembelajaran Arm Robot 144

Tabel 4.9 Penilaian Aspek Pembelajaran 145

(16)

(17)

PENGEMBANGAN MODUL DAN KIT ARM ROBOT UNTUK PEMBELAJARAN EKSTRAKULIKULER ROBOTIKA

BAB I PENDAHULUAN

1.1. LATAR BELAKANG

Teknologi mengalami suatu kemajuan yang sangat pesat pada masa sekarang ini. Teknologi yang canggih telah menggantikan peralatan-peralatan manual yang membutuhkan banyak tenaga manusia untuk dioperasikan, salah satunya yaitu penggunaan robot. Perkembangan teknologi robotika telah membuat kualitas kehidupan manusia semakin tinggi. Saat ini perkembangan teknologi robotika telah mampu meningkatkan kualitas maupun kuantitas produksi berbagai pabrik. Teknologi robotika juga telah menjangkau sisi hiburan dan pendidikan bagi manusia. Salah satu cara menambah tingkat kecerdasan sebuah robot adalah dengan menambah sensor pada robot tersebut.

Walau Indonesia belum menjadi negara maju, Indonesia pun tidak mau ketinggalan dalam pengembangan robot. Salah satu trigger kemajuan robot di Indonesia adalah kontes robot. Indonesia telah mengadakan beberapa kali Kontes Robot Indonesia (KRI), dimana pemenangnya sebagai wakil Indonesia untuk mengikuti kontes robot tingkat internasional yang diselenggarakan di beberapa negara Asia seperti Jepang, Thailand, Korea Selatan, Cina, Malaysia, Vietnam dan lain-lain. Bahkan salah satu peserta yang mewakili Indonesia pada tahun 2001 yaitu tim B-Cak dari PENS (Politeknik Elektronika Negeri Surabaya) pernah memenangkan Juara Pertama pada Asia-Pacific Broadcasting Union (ABU) Robocon yang diselenggarakan di Koriyama, Fukushima–Jepang (Panduan Kontes Robot Cerdas Indonesia, 2011). Walaupun Wakil Indonesia belum pernah menjadi juara 1 lagi di ABU Robocon, tim robot Indonesia selalu menjadi tim yang kuat. Hasil terakhir ABU robocon yang diadakan di Thailand, Indonesia yang diwakili tim Balerang dari

(18)

Politeknik Negeri Batam mendapat penghargaan 2nd runner up.

Dunia robotika juga semakin berkembang pesat. Teknologi Robotika mulai banyak digunakan oleh industri-industri berskala produksi besar untuk menggantikan peran manusia. Kelebihannya adalah hasil lebih presisi, mampu melakukan pekerjaan tanpa adanya rasa lelah. Selain dunia robotika, mikrokontroler juga berperan banyak dalam dunia otomasi di industri.

Dalam dunia otomasi, robot memegang peranan penting sebagai salah satu hal yang potensi pengembangannya saat ini terbesar. Fungsi utama robot dalam dunia industri saat ini adalah menggantikan tugas manusia yang berhubungan dengan kegiatan yang berulang-ulang atau repetitif yang membutuhkan daya tahan serta konsentrasi tinggi, terutama untuk melakukan pekerjaan fisik yang berat, memindahkan barang, memposisikan benda dan proses-proses lainnya. Jika seseorang disuruh melakukan suatu kegiatan repetitif maka pekerjaan itu akan terasa menjemukan dan melelahkan sehingga kadang dapat menimbulkan kelalaian yang tidak jarang mengarah pada kecelakaan. Untuk meminimalisasi hal-hal tersebut maka manusia memerlukan robot sebagai pengganti yang mempunyai daya tahan serta konsentrasi yang tinggi terutama dalam mengerjakan pekerjaan yang berulangulang atau repetitif.

Pada awalnya, robot merupakan suatu mesin otomatis dimana sistemnya masih berupa otomatis mekanik dengan gerakan yang dikontrol oleh sistem kontrol yang sederhana. Dengan berkembangnya komputer dan perangkat lunak (software), sistem kontrol pada robot dikembangkan dengan menggunakan komputer dimana kontrol gerakan serta sensor-sensornya ditangani oleh komputer. Keadaan ini membuat robot semakin handal untuk menangani suatu pekerjaan.

Pembekalan generasi muda tentang keilmuan robotika sejak dini, diharapkan mampu menjawab segala tantangan bangsa ini pada masa depan. Penanaman konsep ilmu robotik dan mikrokontroler sejak dini diharapkan mampu menjadi modal yang kuat untuk dikembangkan dan diterapkan pada segala aspek.

(19)

perkembangan dunia robotika. Pihak penyelenggara pendidikan pun harus mengimbangi perkembangan dunia robotika ini. Pihak penyelenggara pendidikan menyadari mereka harus mengajarkan materi robotika kepada generasi muda agar Indonesia bisa mengejar ketinggalan teknologi robotika dari negara maju.

Dunia pendidikan memiliki tanggung jawab untuk menghasilkan peserta didik yang handal dan mampu mengikuti perkembangan teknologi, melihat tuntutan tersebut telah banyak sekolah – sekolah formal yang menyelenggarakan kegiatan ekstrakulikuler robotika.

Berdasarkan Peraturan Menteri Pendidikan Nasional Republik Indonesia Nomor 39 Tahun 2008 tentang Pembinaan Kesiswaan (2008: 4), kegiatan ekstrakurikuler merupakan salah satu jalur pembinaan kesiswaan. Kegiatan ekstrakurikuler yang diikuti dan dilaksanakan oleh siswa baik di sekolah maupun di luar sekolah, bertujuan agar siswa dapat memperkaya dan memperluas diri. Memperluas diri ini dapat dilakukan dengan memperluas wawasan pengetahuan dan mendorong pembinaan sikap dan nilai-nilai.

Kegiatan ekstrakulikuler harus mendukung perwujudan dari keunggulan pengembangan sekolah yang bersangkutan yang dilaksanakan jam pelajaran agar memperkaya dan memperluas wawasan pengetahuan serta kemampuan siswa. Kegiatan ekstrakulikuler diharapkan dapat menunjang dan dapat mendukung program dalam sekolah yaitu mengembangkan pengetahuan dan kemampuan penalaran , keterampilan , kreativitas minat dan bakatnya serta pengembangan sikap siswa.

Kemampuan siswa untuk merakit, memprogram dan menjalankan sebuah robot merupakan hal yang dapat mengasah kemampuan siswa dalam memahami penerapan teknologi dan otomasi. Yang pada akhirnya menciptakan kecenderungan siswa untuk terus mencari tahu tentang apa itu otomasi dan robotika.

Salah satu robot yang memiliki sistem gerak seperti manusia adalah lengan robot. Lengan robot tersebut dirancang agar dapat mengikuti gerak lengan manusia, serta mampu bergerak secara seimbang dengan menggerakkan motor servo pada setiap sendi robot secara bersamaan. Robot ini dikedalikan dengan menggunakan

(20)

suatu pengendali yang disebut mikrokontroler, sehingga sistem gerak dari robot ini menjadi otomatis sesuai dengan program yang telah dibuat sebelumnya.

Robot arm merupakan robot manipulator yang biasanya dicirikan karengan mempunyai lengan arm ,robot ini biasanya diterapkan pada dunia industri, seperti pada industri otomotif, elektronik dan komputer. Bagian tangan robot dikenal sebagai manipulator tangan, yaitu sistem gerak yang berfungsi untuk memanipulasi (memegang, mengambil, mengangkat, memindah atau mengolah) obyek (Pitowarno, 2006). Untuk melakukan pengambilan obyek lengan robot ini dilengkapi dengan gripper (pemegang).

Teknologi robotika yang telah diadopsi dalam berbagai aspek kehidupan dengan teknologi yang demikian kompleksnya dalam dua puluh tahun terakhir ini nampaknya telah membawa perubahan pola pengajaran keilmuannya dalam dunia pendidikan teknik (Pitowarno, 2006). Semakin cepat ilmu berkembang maka semakin banyak materi yang harus dipelajari. Materi yang banyak tentunya tidak akan terserap dengan baik jika disajikan dengan cara yang biasa. Oleh karena itu dirasa perlu untuk mengembangkan media/alat bantu dalam pembelajaran robotika yang diajarkan di sekolah. Berdasarkan uraian diatas maka penulis mencoba melakukan penelitian dengan judul “PENGEMBANGAN MODUL DAN KIT ARM ROBOT UNTUK PEMBELAJARAN EKSTRAKULIKULER ROBOTIKA”

1.2. RUMUSAN MASALAH

1. Bagaimana mengembangkan kit arm robot yang yang tepat untuk mendukung kegiatan ekstrakulikuler robotika.

2. Bagaimana mengembangkan modul kit arm robot yang tepat sehingga mampu digunakan dengan maksimal dalam kegiatan ekstrakulikuler robotika.

1.3. TUJUAN PENELITIAN

1. Membuat kit arm robot yang yang tepat untuk mendukung kegiatan ekstrakulikuler robotika .

(21)

2. Membuat modul pembelajaran berupa modul kit arm robot yang mendukung kegiatan ekstrakulikuler robotika.

1.4. BATASAN MASALAH

Agar penelitian ini lebih terarah maka ditetapkan beberapa batasan sebagai berikut: 1. Fokus Peneltitian ini adalah bagaimanan mengembangkan Kit ARM ROBOT

yang cocok untuk mendukung kegiatan ekstrakulikuler robotika.

2. Materi pada ekstrakulikuler robotik meliputi sistem mikrokontoler, dan kontrol aktuator motor servo.

3. Pembuatan sistem hardware untuk kebutuhan kit arm robot meliputi modul input yang berupa potensiometer board dan pushbutton board, dan lcd board sedangkan untuk main board dan power supply peneliti menggunakan yang sudah diperjual belikan dipasaran.

4. Pembuatan system mekanik ARM robot hanya dengan menggunakan 4 DOF (degree of freedom) dengan menggunakan 4 buah motor servo , 1 gripper/pencapit dengan menggunakan 2 buah motor servo. Penggunaan 4 buah DOF pada lengan dan I buah gripper digunakan agar menyerupai lengan manusia.

1.5. MANFAAT PENELITIAN

Manfaat hasil penelitian sebagai berikut:

1. Diharapkan Arm Robot dan modul pembelajaran yang dikembangkan ini bisa membantu dalam proses pembelajaran pada ekstrakulikuler robotika sehingga bisa menciptakan ketertarikan siswa dibidang otomasi dan robotika. Arm robot dan modul praktikum ini juga diharapkan bisa digunakan dalam pembelajaran robot untuk anak SMK.

2. Untuk mengetahui bagaimana respon siswa ekstrakulikuler robotika terhadap modul dan kit arm robot dalam mempelajari sistem mikrokontoler, motor servo, LCD karalter, Analog to digital converter dengan potensiometer dengan menggunakan modul dan kit arm robot.

(22)

1.6. DEFINISI OPERASIONAL

Beberapa istilah yang umum digunakan di dalam penelitian ini

1. Arm robot adalah sebuah bagian mekanik yang dapat difungsikan untuk memindah, mengangkat dan memanipulasi benda kerja yang dapat di program ulang untuk memindahkan tool, material, atau peralatan tertentu dengan berbagai program pergerakan untuk berbagai tugas dan juga mengendalikan serta mensinkronkan peralatan dengan pekerjaannya

2. Modul adalah suatu paket pembelajaran yang memuat satu unit bahan pelajaran. Pengajaran modul merupakan usaha penyelenggaraan pengajaran individu yang memungkinkan siswa menguasai satu unti bahan pelajaran sebelum beralih ke unit berikutnya sehingga dimungkinkan dapat menguasai bahan pelajaran secara tuntas.

3. Kit pengajaran merupakan suatu kaedah inovatif yang digunakan sebagai bahan pengajaran di sekolah yang digunakan dan dilaksanakan oleh guru-guru untuk dijadikan bahan pengajaran dan pembelajaran di sekolah.

4. Derajat kebebasan (Degree of Freedom) suatu robot dapat diartikan sebagai jumlah gerakan independen yang dapat dibuat suatu objek terhadap sistem koordinat yang dapat menyebabkan perubahan posisi atau orientasi.

(23)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Metodologi Penelitian

Drs. S. Margono (2009:1) mengatakan bahwa penelitian adalah semua kegiatan pencarian, penyelidikan, dan percobaan secara ilmiah dalam suatu bidang tertentu untuk mendapatkan fakta-fakta atau prinsip-prinsip baru yang bertujuan untuk mendapatkan pengertian baru dan menaikan tingkat ilmu serta teknologi.

Tujuan dari penelitian ini adalah merancang dan membangun modul latih untuk mata kuliah kontrol dan robotika. Mengacu kepada latar belakang penelitian, serta rumusan masalah maka penelitian ini menggunakan metode penelitian dan pengembangan (research and development).

Menurut Gay (1987:8) tujugan utama dari metode penelitian research and

development (R&D) bukanlah untuk menghasilkan sebuah teori maupun menguju

sebuah teori melainkan untuk menghasilkan produk yang berguna bagi pembelajaran di sekolah. Produk yang dihasilkan melalui tahap penelitian R&D bisa meliputi materi mengajar guru, materi dalam bentuk media, maupun sebuah sistem manajemen. Hal senada juga diungkapkan oleh Borg dan Gall (1989:624), penelitian Research and Development dalam pendidikan merupakan proses untuk mengembangkan dan memvalidasi produk pendidikan.

Tujuan akhir dari penelitian ini adalah untuk mengembangkan media pembelajaran yang mampu diterapkan untuk mendukung kegiatan ekstrakulikuler robotika. Mengacu pada latar belakang penelitian, pertanyaan–pertanyaan penelitian, serta pertimbangan praktis maka penelitian ini menggunakan metode penelitian dan pengembangan (Research And Development), karena metode ini dapat mengembangkan dan menvalidasi produk pendidikan. Akan tetapi dalam penelitian ini, tidak menggunakan langkah-langkah dalam Research And

Development, hal ini dikarenakan keterbatasan waktu dalam melakukan

penelitian. Langkah- langkah tersebut ialah sebagai berikut: 1. Research And Information Collecting

(24)

yang dibutuhkan dalam rangka pengembangan media pembelajaran interaktif ini.

2. Planning

Langkah ini merupakan langkah dimana penelitian merencanakan penelitian, merumuskan tujuan dan membuat desain produk.

3. Develop preliminary from of product

Dalam langkah ini berlangsung pengembangan modul dan kit arm robot. 4. Preliminary fiel testing

Uji coba lapangan dengan menggunakan angket, terjadi dalam langkah ini.

3.2. Alat dan Bahan

Yang menjadi bahan penelitian ini adalah materi mata kuliah kontrol dan robotika yang akan disampaikan dalam bentuk modul latih. Dalam mendesain modul latih alat yang dibutuhkan adalah komputer dengan sistem operasi windows 7 dengan software EAGLE CAD. Dalam pembuatan modul latih alat yang dibutuhkan adalah AVO meter, Solder, Obeng, tang potong, tang jepit. Bahan yang dibutuhkan adalah Komponen Elektronika untuk sistem kontroler antara lain resistor, transistor, kapasitor, induktor, dioda, LED juga bahan lain PCB, timah, kabel, LCD character, seven segment. Sensor antara lain sensor sensor jarak. Aktuator robot antara lain motor DC, motor servo.

3.3. Metode Penelitian

Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah metode penelitian dan pengembangan (research and development/R&D),yaitu metode untuk menghasilkan produk dan menguji keefektifan dari produk tersebut.

3.4. Prosedur Penelitian 3.4.1. Tahap Studi Pendahuluan

Studi pendahuluan meliputi pencarian informasi dan metode penyelesaian masalah sesuai judul penelitian. Setelah studi pendahuluan dilanjutkan dengan studi lapangan untuk mengumpulkan data yang

(25)

menggambarkan suatu masalah, keadaan dan gejala di lapangan sesuai dengan judul penelitian.

Dimana data tentang potensi dan masalah tidak harus dicari sendiri, tetapi bisa berdasarkan laporan penelitian orang lain, atau dokumentasi laporan kegiatan dari perorangan atau instansi tertentu.

3.4.1.1. Studi Eksploratif

Studi eksploratif merupakan langkah yang bertujuan untuk memperoleh gambaran yang lengkap, menyeluruh dan jelas berkenaan dengan masalah yang akan diteliti, yaitu tentang pengembangan arm robot untuk media pembelajaran ekstrakulikuler robotika. Tahap ini berguna untuk memantapkan desain dan fokus penelitian. Studi ekspliratif diarahkan pada tiga hal yaitu:

1. Pengumpulan informasi yang berkaitan dengan masalah-masalah yang muncul pada saat pelaksanaan ekstarakulikuler robotika.

2. Pengumpulan informasi tentang pelaksanaan ekstrakulikuler robotika.

3. Pengumpulan tentang media serta sumber pembelajaran ekstrakulikuler robotika.

3.4.1.2. Studi Pustaka

Studi pustaka merupakan kegiatan mengumpulkan data-data berupa teori pendukung dari sistem yang dibuat dengan maksud untuk memaparkan tentang teori – teori pembentuk dan media pembelajaran pendukung pembelajaran ekstrakulikuler robotika serta bagaimana menerapkannya. Sumber – sumber yang diperoleh ialah dari beberapa buku, literature, jurnal, paper dan lainnya yang relevan dengan pengembangan arm robot.

3.4.2. Tahap Pengembangan 3.4.2.1Analisis kebutuhan

Analisis kebutuhan yaitu merinci segala sesuatu yang dibutuhkan sebelum melakukan penelitian. Analisis kebutuhan meliputi analisis terhadap kebutuhan

(26)

pengguna, analisis kebutuhan perangkat lunak, dan analisis kebutuhan perangkat keras dan mekanika.

Analisa kebutuhan merupakan tahap pertama yang menjadi dasar proses pembuatan produk selanjutnya. Fitur arm robot yang dihasilkan sangat tergantung pada hasil analisa kebutuhan ini. Untuk memperoleh informasi tentang kebutuhan dalam pembuatan ARM robot penulis melakukan studi eksploratif dan studi pustaka juga melakukan kerjasama dengan guru sehingga tetap mengacu pada kurikulum yang digunakan.

3.4.2.2Desain Produk

Setelah menganalisis kebutuhan apa saja yang diperlukan dilanjutkan dengan menganalisis produk yang akan dihasilkan. Output dari desain produk adalah spesifikasi desain yang meliputi spesifikasi desain umum yang menerangkan desain modul latih.

Tahap ini meliputi penentuan unsur-unsur yang perlu dimuatkan dalam kit arm robot yang akan dikembangkan sesuai desain pembelajaran. Desain produk dapat diwujudkan dalam gambar atau bagan, sehingga dapat digunakan sebagai pegangan untuk menilai dan membuatnya, desain produk harus dilengkapi dengan penjelasan mengenai bahan-bahan yang digunakan untuk membuat setiap komponen dalam produk tersebut.

3.4.2.3Pembuatan Modul latih dan Kit Arm Robot

Didasarkan pada desain produk modul latihan dan kit arm robot yang telah dibuat selanjutnya dikembangkan sehingga sesuai dengan spesifikasi materi pada ekstrakulikuler robotika.

3.4.2.4Uji Ahli

Uji ahli (expert judgement) yaitu meminta pendapat ahli yang relevan terhadap produk untuk menguatkan dan meninjau ulang produk awal serta memberikan masukan perbaikan.

(27)

Pengujian terhadap arm robot dilakukan dalam penilaian pakar berdasarkan kriteria pengujian berupa relevansi, efisiensi efektifitas dan fleksibilitas berikut:

1. Relevansi modul dan kit arm robot dalam pelaksanaan kegiatan ekstrakulikuler robotika.

2. Efisiensi dalam memanfaatkan modul dan kit arm robot dalam sumberdaya untuk menyelenggarakan kegiatan ekstrakulikuler robotika.

3. Efektifitas memiliki arti yang identik dalam derajat kesesuaian antara modul dan kit arm robot dengan keadaan aktual di lapangan.

4. Fleksibilitas modul dan kit arm robot dalam mendukung kegiatan ekstrakulikuler robotika.

3.4.2.5Perbaikan Desain

Sebelum desain diujicobakan pada sampel tahap awal penelitian terlebih dahulu akan dilakukan perbaikan terhadap desain sesuai dengan kekurangan kekurangan yang ditemukan pada saat tahap pengujian modul latih.

3.4.2.6Tahap Implementasi

Setelah pengujian terhadap produk berhasil, dan mungkin ada revisi yang tidak terlalu penting, maka selanjutnya produk tersebut diterapkan dalam kondisi nyata untuk lingkungan yang luas, dalam operasinya sistem kerja baru tersebut, tetap harus dinilai kekurangan dan hambatan yang muncul guna untuk perbaikan lebih lanjut

3.5. Teknik Pengumpulan Data

Teknik pengumpulan data untuk penelitian ini dengan menggunakan kuisioner yang berisikan poin-poin yang dimuat dalam instrument penelitian. kuisioner dilakukan untuk mengukur kelayakan dari modul latih yang telah dibuat setelah digunakan oleh mahasiswa.

(28)

Data yang diperoleh dalam penelitian ini meliputi data hasil pengumpulan informasi dari potensi dan masalah, hasil pengembangan dan hasil uji validasi. Untuk data kualitatif dilakukan analisis data dengan menggunakan pendekatan kualitatif, yang hasilnya digunakan untuk bahan revisi pada uji coba berikutnya. Adapun intrumen yang digunakan merupakan kuisioner penilaian pakar pendidikan dan pakar robotika yang mana kuisioner tersebut digunakan untuk mengambil informasi , masukan dan tanggapan berdasarkan kriteria pengujian yang telah ditentukan.

(29)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengamatan dan hasil penelitian terhadap masalah yang dibahas dalam skripsi ini, penulis dapat menarik beberapa kesimpulan bahwa kit arm robot beserta modul yang dikembangkan sudah layak digunakan untuk pembelajaran ekstrakulikuler robotika baik tingkat sekolah maupun universitas. Pengembangan kit pembelajaran ini dilakukan dengan metode penelitian dan pengembangan.

5.2. Saran

Berdasarkan kekurangan, masalah dan kesimpulan yang didapatkan selama proses pengembangan kit dan modul pembelajaran ini, penulis menyarankan agar kit arm robot ini dapat diujicobakan kepada mahasiswa dan siswa SMP, SMA ataupun SMK . Untuk pengembangan selanjutnya ada baiknya menggunakan Komputer untuk melihat data dari kit arm robot sehingga siswa dapat membandingkan perbedaan antara melihat data menggunakan LCD dengan menggunakan computer. Sedangkan untuk main boardnya , ada baiknya dibikin agar lebih mudah dalam pengaturan PORT nya sehingga siswa lebih mudah dalam mengatur ulang konfigurasi PORT nya

(30)

DAFTAR PUSTAKA

Arikunto,S.(2006).Prosedur Penelitian Suatu Pendekatan Praktik.Jakarta: Rineka Cipta. Arikunto,S.(2008).Dasar-dasar Evaluasi Pendidikan.Jakarta:PT.Bumi Aksara.

Sudjana.(2005).Metode Statistika.Bandung:Tarsito.

Trianto.(2007).Model-model Pembelajaran Inovatif Berorientasi Kontruktivistik. Jakarta:Prestasi Pustaka Publisher

Universitas Pendidikan Indonesia.(2008).Pedoman Penulisan Karya Ilmiah.Bandung:UPI Wahyudin, Dinn. Dkk.(2006).Pengantar Pendidikan.Jakarta:Universitas Terbuka.

Sumarna.(2006).Elektronika Digital Konsep Dasar & Aplikasinya.Yogyakarta:Graha Ilmu Kusumadewi,Sri dan Purnomo,Hari.(2004).Aplikasi Logika Fuzzy Untuk Pendukung

Keputusan.Yogyakarta:Graha Ilmu

Sugiyono.(2009).Metode Penelitian Kuantitatif Kualitatif dan R&D.Bandung:Alfabet Suryadhi, T D S. (2010). Buku Pintar Robotika: Bagaimana Merancang & Membuat Robot

Sendiri. Yogyakarta: Andi.

Arifin, Z. (2011). Penelitian Pendidikan: Metode dan Paradigma Baru. Bandung: Remaja Rosdakarya

Pitowarno, E. (2006). Robotika: Disain, Kontrol, dan Kecerdasan Buatan. Yogyakarta: Andi. Departemen Pendidikan Menengah dan Kejuruan. (2003). Pedoman Penulisan Modul. Jakarta: Depdiknas.

Wardhana lingga. (2006). belajar sendiri mikrokontroler AVR seri ATMega 8535 simulasi,

hardware,dan aplikasi.Yogyakarta: Penerbit Andi.

Heryanto ary,adi wisnu,Ir. (2008). pemrograman bahasa C untuk mikrokontroler ATmega

8535. Yogyakarta:Penerbit Andi.

Andrianto heri.(2008). pemrograman AVR ATmega 16 menggunakan bahasa C codevision

(31)

Bejo agus.(2007).Rahasia kemudahan bahasa C dalam mikrokontroler ATmega 8535. Yogyakarta: Graha Ilmu.

(1)