LAPORAN KMT Rancang Bangun Mobile Robot

LEMBAR PENGESAHAN
RANCANG BANGUN MOBILE ROBOT AVOIDER
DAN KONTROL MENGGUNAKAN JOYSTICK WIRELESS PS2
BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO
Oleh
FIKRI IBRAHIM N
NIM : 1137030028
Disetujui dan disahkan, Pada Desember 2016
Dosen Pembimbing

Pembimbing Lapangan

Mada Sanjaya W.S., Ph.D

Aceng Sambas, M.Sc

NIP. 198510112009121005

NIK. 12031307900011

Mengetahui,

Ketua Jurusan Fisika

Dr. Yudha Satya Perkasa
NIP. 197911172011011005

1

ABSTRAK

Nama

: Fikri Ibrahim N

Program Studi

: Fisika Instrumentasi dan Komputasi

Judul

: Rancang Bangun Robot Mobile Avoider dan Kontrol

Menggunakan Joystik Wireless PS2 Berbasis Mikrokontroler Arduino.

Penelitian ini ditujukan untuk pembuatan robot control joystick wireless PS2 MTech yang memiliki dua system kendali yaitu kendali control joystick wireless
PS2 dan kendali otomatis menggunakan sensor ultrasonic HC-SR04. Penelitian ini
menggunakan tiga metode, yaitu metode simulasi, metode pengambilan data, dan
metode eksperimen. Metode simulasi dibuat pada software ISIS Proteus 7.8 untuk
perancangan dan uji program, sedangkan untuk desain hardware dibuat pada
software Fritzing. Pada metode pengambilan data, digunakan interface software
serial monitor arduino untuk menampilkan output data tombol joystick dan sensor
ultrasonic HC-SR04. Sedangkan pada metode eksperimen, hasil simulasi dan hasil
pengambilan data dituangkan pada aplikasi terahir yaitu rancang bangun mobile
robot avoider dan control menggunakan joystick wireless PS2. Dari penelitian ini,
didapat bahwa untuk rancang bangun robot joystick wireless PS2 menggunkan
joystick PS2 M-Tech memiliki perbedaan dengan joystick lain seperti joystick PS2
sony. Joystick PS2 M-Tech pin receiver acknowledge harus terhubung dengan pin
vcc 5 volt pada arduino sedangkan pada joystick PS2 lainnya pin acknowledge
harus tersambung ke pin ground. Untuk memasukan mode otomatis dengan HCSR04 pada program joystick cukup menggunakan metode if, dan else if, yaitu if
(jika) tombol O pada joystick ditekan maka program mode otomatis on, else if
(jika bukan) tombol O yang ditekan maka mode otomatis off dan program control

joystick on. Selain menjadikan robot ini lebih praktis dan efesien juga mengurangi
tingkat keborosan dalam hal rancang bangun robot.
Kata Kunci : Joystick Wireless PS2, HC-SR04, Arduino Mega 2560,
Acknolwedge.
2

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur kehadirat Allah Tuhan semesta alam. Berkat rahmat-Nya
peneliti dapat melaksanakan dan menulis laporan Kerja Mandiri Terpantau di
Bolabot Techno Robotic Institute. Laporan ini disusun untuk memenuhi syarat
kelulusan mata kuliah Kerja Mandiri Terpantau pada Program Studi Fisika
Jurusan Fisika Sains Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri
Sunan Gunung Djati Bandung.
Penelitian yang dilakukan pada kerja mandiri terpantau adalah “RANCANG
BANGUN ROBOT MOBILE AVOIDER DAN KONTROL MENGGUNAKAN
JOYSTICK WIRELESS PS2 BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO”.
Dalam melaksanakan dan menulis laporan ini peneliti banyak mendapat bantuan,
arahan dan bimbingan dari berbagai pihak. Karena itu, sudah selayaknya dalam
kesempatan ini saya menghaturkan banyak terimakasih kepada semua pihak yang,

baik secara langsung maupun tidak langsung, telah membantu penulis
menyelesaikan penelitian ini. Terutama sekali, penulis sangat berhutang budi
kepada:
1. Mada Sanjaya W.S., Ph.D selaku Direktur Bolabot Techno RobotIc Institute
atas bimbingan, saran, arahan, motivasi dan petunjuk yang diberikan selama
Kerja Mandiri Terpantau sampai penyusunan laporan ini.
2. Aceng Sambas, M.Si selaku pembimbing Kerja Mandiri Terpantau yang telah
banyak membantu selama berlangsungnya penelitian.
3. Bpk. Ali Abdurrahman, yang telah bersusah payah mendidik saya dengan
penuh kasih semenjak kecil hingga dewasa. Demikian pula kepada Ibunda
tercinta, Ibu Wangsri Nurjannah, yang pengorbanannya kepada penulis tak
mungkin terhitung dengan hurup dan terbilang dengan angka.

3

4. Seluruh rekan Fisika Instrumentasi dan Komputasi UIN Sunan Gunung Djati
Bandung khususnya angkatan 2013 yang telah banyak membantu dan memberi
semangat dalam penelitian dan penulisan laporan ini.
Balasan yang paripurna untuk segala kebajikan hanya dari Allah. Dialah Tuhan
Semesta Alam yang Maha Tunggal, Maha Kuasa, Maha Bijaksana dan Maha

Sempurna.
Sepenuhnya penulis menyadari bahwa dalam laporan ini masih terdapat
beberapa kelemahan atau kekurangan. Adanya saran dan kritikan dari pembaca
akan lebih menyempurnakan laporan ini di masa yang akan datang.
Mudah-mudahan hasil laporan penelitian ini dapat memberikan manfaat
kepada seluruh pembaca. Aamiin !

Bandung, 28 November 2016

Penulis

4

DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN...............................................................................i
ABSTRAK.........................................................................................................ii
KATA PENGANTAR.......................................................................................iii
DAFTAR TABEL............................................................................................vii
DAFTAR TABEL............................................................................................vii
DAFTAR GAMBAR......................................................................................viii

BAB I
PENDAHULUAN..............................................................................................9
1.1

Latar Belakang.........................................................................................9

1.2

Kerangka dan Ruang Lingkup...............................................................10

1.3

Rumusan Masalah.................................................................................10

1.4

Tujuan penelitian...................................................................................11

1.5

Metode Pengumpulan Data...................................................................12

1.6

Sistematika Penulisan............................................................................13

BAB II...............................................................................................................14
TINJAUAN UMUM LEMBAGA..................................................................14
2.1

Profil Bolabot Techno Robotic Institute................................................14

2.2

Sejarah Bolabot Tecno Robotics Institute.............................................14

2.3

Visi dan Misi Bolabot Techno Robotics Institute..................................15

2.4

Struktur Organisasi Bolabot Techno Robotics Institute........................16

BAB III.............................................................................................................17
LANDASAN TEORI.......................................................................................17
3.1

Arduino Uno..........................................................................................17

5

3.2

Sensor Ultrasonic HC-SR04..................................................................18

3.3

Motor Servo DC....................................................................................17

3.4

Joystick Wireless PS2............................................................................20

BAB IV.............................................................................................................23
METODELOGI PENELITIAN.....................................................................23
4.1

Skema Penelitian...................................................................................23

4.2

Alat dan Bahan......................................................................................24

4.3

Prosedur Penelitian................................................................................24

4.3.1 Penetuan Desain Ragkaian Mobile Robot.............................................24
4.3.2 Penentuan Ketepatan Sistem Control Joystick Wireless PS2................27

BAB V...............................................................................................................28
HASIL DAN PEMBAHASAN........................................................................28
5.1

Karakteristik Joystick Wireless PS2......................................................28

5.2

Karakteristik Sensor Ultrasonic HC-SR04............................................32

5.3

Perbandingan Rancang Bangun Mobile Robot.....................................33

BAB VI.............................................................................................................34
KESIMPULAN DAN SARAN.......................................................................34
6.1

Kesimpulan............................................................................................34

6.2

Saran......................................................................................................34

DAFTAR PUSTAKA.......................................................................................35

6

DAFTAR
Tabel 4.1 Alat dan Bahan Robot Joystick Wireless PS2.........................................24
YTabel 5.1 Pengujian komunikasi Transmitter dan Receiver Joystick wireless PS2

................................................................................................................................30
YTabel 5.2 Pertukaran data untuk tombol joystick digital.....................................31
YTabel 5.3 Pertukaran data untuk tombol joystick analog.....................................31

DAFTAR GAMBAR
Gambar 3.1 Arduino uno........................................................................................17
Gambar 3.2 Sistem pewaktu (A) dan sensor ultrasonik HC-SRO4 (B)

Gambar 3.3 Motor servo DC..................................................................................19
Gambar 3.4 Prinsip kerja motor servo DC

Gambar 3.5 Connector PS2 controller...................................................................21

Gambar 3.6 Range koordinat (A). Joystick wireles PS2 (B).................................22

Gambar 4.1 Diagram Alir Penelitian......................................................................23
Gambar 4.2 Desain mekanik robot pada software Fritzing...................................25

7

Gambar 4.3 Desain robot pada software Proteus 7.8

Gambar 5.1 Pengiriman 1 byte data secara serial sinkron

Gambar 5.2 Timing diagram pengambilan data

Gambar 5.3 Prinsip kerja sensor Ultrasonic HC-SR04

Gambar 5.4 Pengujian sensor ultrasonic HC-SR04 jarak terhadap objek

BAB I
PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang

Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi (IPTEK) di Dunia saat ini berada
dalam keadaan yang sangat baik dibanding 20 tahun kebelakang. Indonesia
merupakan suatu Negara berkembang yang lagi – lagi sedang merintis untuk
terus berkembang dan maju. Dalam hal ini kemajuan teknologi sangat didasari
dari kesadaran masyarakat yang harus menerapkan dan melakukan segala
sesuatu dengan seefisien dan seefektif mungkin. Berbagai hasil dari kemajuan
IPTEK telah memberikan banyak kemudahan dan keuntungan dalam
kehidupan sehari-hari. Salah satunya dalam bidang robotika.
Istilah robotik atau robotika dapat dimaknai sebagai ilmu yang
mematerikan kecerdasan / intelligence terhadap energi, artinya pengendalian
secara cerdas terhadap gerakan yang terkoordinasi secara nyata. Dimulai dari
Ilmuan muslim yaitu Al-Jazari sebagai penemu pertama konsep robotika
modern. Pada zamannya Al-Jazari sudah membuat robot yang dapat beroprasi
8

secara otomatis. Dimana pada saat itu energi listrik belum ditemukan sehingga
semua robotnya beroprasi hanya memanfaatkan konsep mekanik dan konsep
air.
Robot terdiri dari dua jenis, yaitu robot kontrol (manual) dan robot
automatis. Sistem kontrol manual berupa rangkaian elektronik yang mampu
mengendalikan sistem mekanik tetapi masih menggunakan kendali manusia.
Dalam hal ini terdapat interaksi manusia dengan robot. Pada keaadaan ini
terdapat tiga tingkatan interaksi antara manusia dengan robot yaitu (Pitowarno,
2006:35): Manusia sebagai kontroler robot sepenuhnya. Manusia sebagai
manager dari operasi robot. Manusia dan robot berada dalam kesetaraan.
Sedangkan sistem kontrol otomatis mampu megendalikan sistem mekanik
tanpa diawasi dan diberikan input masukan data yang berulang-ulang, karena
didalamnya diberikan suatu rangkaian processor untuk memberikan perintah
kendali secara otomatis. Dimana faktor manusia tidak dominan dalam aksi
pengendalian yang dilakukan pada sistem tersebut. Peran manusia digantikan
oleh sistem kontroler yang telah diprogram secara otomatis sesuai fungsinya,
sehingga bisa memerankan seperti yang dilakukan manusia.
Robot kontrol dan robot otomatis merupakan dua jenis robot yang berbeda
dengan system pengendalian yang berbeda, namun fungsi sama. Hal ini
merupakan suatu pemborosoan. Mengingat fungsi robot sebagai pembantu
manusia, maka perlu dibuat sebuah robot yang dapat beroprasi secara system
control dan system automatis. Oleh karena itu peneliti tertarik untuk
mengangkat tema robot yang dapat beroprasi dengan kontrol dan otomatis.

1.2

Kerangka dan Ruang Lingkup Penelitian

1.2.1

Kerangka Penelitian

A. Perencanaan dan Perancangan

9

Lagkah pertama yang dilakukan untuk penelitian ini adalah mengumpulkan
referensi mengenai pemanfaatan sensor jarak HC-SRO4 dan pemanfaatan
joystick wireless PS2 sebagai control robot. Kemudian dilakukan perancangan
alat yang menempatkan sensor jarak HC-SR04 sebagai mode otomatis robot,
dan joystick wireless PS2 sebagi mode control manual robot.
B. Analisa Dasar
Pada tahap ini akan dilakukan analisis data yang didapat melalui hasil sensor
jarak HC-SR04 dan data yang dikeluaran dari setiap tombol joystick wireless
PS2. Semua data yang didapat difungsikan sebagai kode dasar pengendali
robot. Dimana data sensor difungsikan sebagai kode jarak robot ke penghalang,
sedangkan data tombol joystick sebagai control robot secara manual.
C. Simulasi
Simulasi yang dilaukan adalah simulasi deteksi sensor jarak terhadap
penghalang dan responnya terhadap output robot yang dibuat pada software
ISIS Proteus 7.8. sedangkan simulasi joystick wireless PS2 difungsikan
sebagai system on / off LED.
D. Aplikasi
Pada tahap ini, dilakukan pengaplikasian sensor HC-SR04 dan joystick
wireless PS2 sebagai robot mobile yang dapat dikontrol dengan joystick
wireless PS2 dimana didalamnya terdapat mode manual (dikontrol) dan mode
otomatis.
1.2.2

Ruang Lingkup Penelitian

Penelitian ini difokuskan pada pembuatan robot mobile control dan otomasis
menggunakan joystick wireless PS2 sebagai manual control robot dan sensor
ultrasonic HC-SR04 sebagai system otomatis robot mobile.
1.3

Rumusan Masalah

Beranjak dari uraian diatas, maka masalah dalam penelitian ini meliputi:

10

1. Bagaimana cara membuat robot control wireless menggunakan
joystick PS2.?
2. Bagaimana cara membuat suatu robot yang dapat beroprasi secara
control manual dan otomoatis. ?
3. Bagaimana menerapkan sensor HC-SR04 sebagai fungsi otomatis
robot. ?
1.4

Tujuan penelitian
1. Membuat robot control wireless menggunakan joystick wireless PS2.
2. Membuat robot control dan otomatis menggunakan joystick wireless
PS2 dan sensor ultrasonic HC-SR04.
3. Memfungsikan sensor ultrasonic HC-SR04 sebagai mode otomatis
robot.

1.5

Metode Pengumpulan Data

Dalam penelitian ini digunakan empat metode pengumpulan data, yaitu:
1.5.1

Studi Literatur

Studi literatur pada penelitian ini berupa pembelajaran mengenai perkembangan
penelitian yang akan dilakukan. Perkembangan penelitian tersebut diambil dari
jurnal maupun skripsi yang dijadikan sebagai referensi dan buku serta modulmodul yang terkait dengan penelitian.
1.5.2

Perakitan Perangkat Keras (Hardware)

Tahap ini merupakan perakitan perangkat keras yang digunakan dalam penelitian
seperti sensor jarak HC-SR04, Mikrokontroler Arduino Uno, Motor Servo, Motor
DC. Motor Driver, joystick wireless PS2, dan LCD 16x2.
1.5.3

Pembuatan Program

Tahap ini merupakan tahap pembuatan program untuk mengolah data masukan
(input) dan menghasilkan data keluaran (output) yang di inginkan dengan
menggunakan perangkat lunak (software) Arduino 1.6.3.
1.5.4

Eksperimen

11

Eksperimen merupakan tahap akhir dari penelitian. Dimana dilakukan
pengambilan data pengaruh jarak, kalibarasi motor servo dengan sensor ultrasonic
HC-SR04, penggabungan control joystick wireless PS2 dengan ultrasonic HCSR04, dan analisis system kerja robot mobile.
1.6

Sistematika Penulisan
Pembahasan pokok dari setiap bab pada penelitian ini diuraikan secara
singkat.
BAB I Pendahuluan. Mendeskripsikan mengenai latar belakang yang
memperkenalkan gambaran tentang prinsip kerja sitem, ruang
lingkup masalah, tujuan, metode pengumpulan data dan
sistematika penulisan.
BAB II Tinjauan Umum Lembaga. Berisi tentang sejarah dan hal-hal
yang berhubungan dengan lembaga.
BAB III Dasar Teori. Berisi tentang tinjauan pustaka atau teori-teori
penunjang yang berhubungan dengan penelitian.
BAB IV Metode Penelitian. Berisi tentang proses penelitian secara lengkap
pembuatan dan perakitan robot mobile.
BAB V Hasil dan Pembahasan. Berisi tentang hasil dan analisis dari
eksperimen robot.
BAB VI Penutup. Berisi tentang kesimpulan dari hasil penelitian beserta
saran untuk pengembangan selanjutnya.

12

BAB II
TINJAUAN UMUM LEMBAGA

2.1

Profil Bolabot Techno Robotic Institute

Bolabot Techno Robotics Institute adalah sauatu lembaga yang bergerak di bidang
riset dan edukasi teknologi robotika. Penelitian yang dilakukan di lembaga ini
meliputi otomatisasi alat, kontrol alat, pengolahan sinyal, kecerdasan buatan,
robot vision dan Instrumentasi pengukuran alat-alat fisika. Selain pengembangan
di bidang riset, Bolabot Techno Robotics Institute juga bergerak di bidang
pendidikan robotik kepada siswa sekolah dasar sampai mahasiswa ataupun guru.
Bolabot Techno Robotics Institute banyak mengembangkan perlatan yang
mendukung untuk praktikum Elektronika Dasar, Fisika Dasar dan Fisika
Komputasi.
Selain perusahan yang beasis riset dan pendidikan, Bolabot juga membentuk
sebuah komunitas untuk mewadahi orang-orang yang mempunyai ketertarikan
terhadapa dunia robotik, sehingga pada tahun 2014 dientuk “Physics of
Instrumentation and Computation Organisation” yang disingkat PICO. Kemudian
pertengahan tahun 2015 nama PICO diganti menjadi “Komunitas Pecinta Robot”
(KOTARO).
13

2.2

Sejarah Bolabot Tecno Robotics Institute

Bolabot Techno Robotics Institute merupakan sebuah lembaga riset di bidang
robotika dan Instrumentasi serta bergerak dalam bidang pendidikan serta
mencerdaskan generasi bangsa. Membantu generasi muda utuk meyalurkan
ekspersi di bidang sains dan teknologi.
Bolabot Techno Robotics Institute berdiri pada tanggal 11 Maret 2012
yang berlokasi pertama kali di Jalan Raya Cinunuk No.146, Cileunyi, Kabupaten
Bandung. Bolabot didirikan dari buah pemikiran yang lahir dari seorang dosen
dan bebrapa mahasiswa yang ingin melakukan revolusi pendidikan dan memiliki
cita-cita untuk mendirikan suatu lembaga riset yang bertaraf internasional.
Bolabot menampung ide-ide kreatif dan menjadi inspirasi untuk riset dan
pengembangan teknologi otomatisasi. Bolabot Techno Robotics Institute adalah
lembaga yang memproduksi alat-alat mekanik, ribotik dan Instrumentasi sebagai
media pembelajaran.
Dalam perjalanannya Bolabot mengalami perpindahan tempat, yang
pertama bertempat di kontor BRI Cinunuk lantai 2 selama satu tahun, kemudian
pindah ke Legit yang berada di daerah Cipadung kota Bandung selama satu tahun.
Kemudian Bolabot kembali pindah tempat ke Kompek Permata Biru Blok K No
106, Desa Cinunuk, Kec. Cileunyi Kab. Bandung. Selama kegiatan penelitian
Bolabot banyak melakukan kegiatan seperti ROBOCOM, Ekspo Robotik dan
demo robotik ke setiap sekolah. Banyak penelitian baru yang dilakukan di
Bolobot dan mengembangkan produk dari hasil penelitian sebelumnya.
Pada tahun 2014 Bolabot membentuk sebuah komunitas untuk
menampung orang-orang yang senang dengan teknologi robotik. Sehingga pada
tanggal 10 November 2014 tebentuklah sebuah komunitas robotik yang
diberinama “Physics of Instrumentation and Computation Organitation” (PICO).
Kemudian pada bulan Juli 2015 nama PICO resmi di rubah menjadi Komunitas
Pecinta Robot (KOTARO).

14

2.3

Visi dan Misi Bolabot Techno Robotics Institute

Visi
Visi dari Bolabot Techno Robotics Institute adalah menjadi ikon perusahaan
berbasis edukasi, riset dan teknologi robotika Indonesia.
Misi
Misi dari Bolabot Techno Robotics Institute yaitu:
1. Mengembangkan pendidikan robotik yang menarik,

kreatif

dan

menyenangkan.
2. Menyelenggarakan pendidikan non formal sebagai penunjang kecakapan
dan belajar.
3. Melakukan berbagai penelitian untuk menciptakan inovasi teknologi.
4. Menciptakan berbagai produk untuk memenuhi pendidikan dan industri.
5. Menciptakan usaha-usaha baru dibidang teknologi.
2.4

Struktur Organisasi Bolabot Techno Robotics Institute

Bolabot Techno Robotics Institute memiliki tiga lembaga fungsional yang terdiri
dari:
1. Presiden Direktur adalah pemimpin dan penanggung jawab lembaga
sekaligus sebagai pengawas yang mengeluarkan kebijakan terhadap
lembaga. Mada Sanjaya WS Ph.D., lahir dicirebon tanggal 11 Oktober
1985 beliau adalah dosen sekaligus direktur utama Bolabot Techno
Robotics Institute.
2. Departemen Riset dan Development adalah lembaga riset yang bertugas
menentukan tema-tema penelitian dan bertanggung jawab dalam desin
penelitian. Departemen ini merupakan inti dari Bolabot Techo Robotics
Institute segala penelitian dan inovasi teknologi menjadi tanggung jawab
departemen ini. Dian Syah Maulan AS, lahir di Tasikmalaya tanggal 9 Mei
1988. beliau menyukai bidang instrumentasi dan robotika semenjak di
bangku kuliah, dan beliau di tunjuk oleh direktur untuk memimpin
departemen riset dan development.
3. Departemen Marketing dan Kerjasama adalah departemen yang bertugas
dalam hal publikasi hasil penelitian yang telah dilakukan. Aah Khofifah

15

lahir di Cirebon tanggal 22 Juli 1989, beliau merupakan ahli marketing
yang handal yang memiliki jiwa bisnis yang tinggi. Beliau merupakan
kepala depatemen marketing dan publikasi.

16

BAB III
LANDASAN TEORI

3.1

Arduino UNO

Arduino UNO merupakan sebuah mikrokontroler dengan platform komputasi fisik yang
bersifat open source. Fungsinya sebagai rangkaian elektronik berbentuk board. Memiliki
kemampan untuk mengkonversi data analog dalam bentuk digital karena dilengkapi dengan
input firut ADC (Analog Digital Converter). Dengan dilengkapi output berfitur USART
(Universal Synchronous-Asynchronous Receiver/Transmitter) Arduino mampu menerima
dan megirim data. Rx pada pin 0 dan Tx pada pin 1.
Arduino UNO terdiri dari 13 pin digital dan 5 pin analog. Nilai sebuah pin output
analog dapat diprogram antara 0 – 255, dimana hal itu mewakili nilai tegangan 0 – 5V
(Ilmanza, 2012). IC yang digunakan Arduino UNO adalah ATmega 328.
Gambar 3.1 Arduino uno

(Durfee.2011)

3.2

Sensor Ultrasonik HC-SR04

Sensor HC-SR04 adalah sensor pengukur jarak berbasis gelombang ultrasonik. Prinsip kerja
sensor ini mirip dengan radar ultrasonik. Gelombang ultrasonik di pancarkan kemudian di
terima balik oleh receiver ultrasonik. Jarak antara waktu pancar dan waktu terima adalah
representasi dari jarak objek. Sensor ini cocok untuk aplikasi elektronik yang memerlukan
deteksi jarak termasuk untuk sensor pada robot. Sensor HC-SR04 adalah versi low cost dari
sensor ultrasonic PING buatan parallax.
Spesifikasinya :
1. Jangkauan deteksi: 2cm sampai kisaran 400-500cm.
2. Sudut deteksi terbaik adalah 15 derajat.
3. Tegangan kerja 5V DC.
4. Resolusi 1cm.
5. Frekuensi Ultrasonik 40 kHz.

Gambar 3.2 Sistem pewaktu (A) dan sensor ultrasonik HC-SRO4 (B)
(http://hire.elangsakti.com)
Ketika diberikan tegangan positif pada pin Trigger selama 10uS, maka sensor
akan mengirimkan 8 step sinyal ultrasonik dengan frekuensi 40kHz. Selanjutnya, sinyal akan
diterima pada pin Echo. Untuk mengukur jarak benda yang memantulkan sinyal tersebut,
maka selisih waktu ketika mengirim dan menerima sinyal digunakan untuk menentukan jarak
benda tersebut, Dengan rumus S= 340. t/2.

3.3 Motor Servo DC
Motor servo adalah sebuah perangkat atau aktuator putar (motor) yang dirancang dengan
sistem kontrol umpan balik loop tertutup (servo), sehingga dapat di set-up atau di atur untuk
menentukan dan memastikan posisi sudut dari poros output motor. motor servo merupakan
perangkat yang terdiri dari motor DC, serangkaian gear, rangkaian kontrol dan
potensiometer. Serangkaian gear yang melekat pada poros motor DC akan memperlambat
putaran poros dan meningkatkan torsi motor servo, sedangkan potensiometer dengan
perubahan resistansinya saat motor berputar berfungsi sebagai penentu batas posisi putaran
poros motor servo.

Gambar 3.3 Motor servo DC.
(http://komponenelektronika)
3.3.1

Prinsip kerja motor servo

Motor servo dikendalikan dengan memberikan sinyal modulasi lebar pulsa (Pulse Wide
Modulation / PWM) melalui kabel kontrol. Lebar pulsa sinyal kontrol yang diberikan
akan menentukan posisi sudut putaran dari poros motor servo. Sebagai contoh, lebar
pulsa dengan waktu 1,5 ms (mili detik) akan memutar poros motor servo ke posisi sudut
90⁰. Bila pulsa lebih pendek dari 1,5 ms maka akan berputar ke arah posisi 0⁰ atau ke
kiri (berlawanan dengan arah jarum jam), sedangkan bila pulsa yang diberikan lebih
lama dari 1,5 ms maka poros motor servo akan berputar ke arah posisi 180⁰ atau ke
kanan (searah jarum jam). Lebih jelasnya perhatikan gambar dibawah ini.

Gambar 3.4 Prinsip kerja motor servo DC.

Ketika lebar pulsa kendali telah diberikan, maka poros motor servo akan bergerak atau
berputar ke posisi yang telah diperintahkan, dan berhenti pada posisi tersebut dan akan tetap
bertahan pada posisi tersebut. Jika ada kekuatan eksternal yang mencoba memutar atau
mengubah posisi tersebut, maka motor servo akan mencoba menahan atau melawan dengan
besarnya kekuatan torsi yang dimilikinya (rating torsi servo). Namun motor servo tidak akan
mempertahankan posisinya untuk selamanya, sinyal lebar pulsa kendali harus diulang setiap 20
ms (mili detik) untuk menginstruksikan agar posisi poros motor servo tetap bertahan pada
posisinya.
3.4

Joystik PS2 Wireless

Joystick mulai dikenal pada abad 20-an pada waktu itu nama joystick diartikan tongkat
pengendali pesawat terbang. Joystick Wireless PS2 terdiri dari dua modul, yaitu modul
transmitter dan modul receiver. Modul transmitter berfungsi sebagai data input dan mengirim
data input tersebut ke modul receiver. Sedangkan modul receiver berfungsi
sebagai penerima data yang dikirim dari modul transmitter. Pada setiap Stick Wireles PS2
(joystick Playstation) terdapat kontroler yang bertugas untuk berkomunikasi dengan console
playstation. Komunikasi yang digunakan adalah serial sinkron, yaitu data dikirim satu per satu
melalui jalur data. Untuk mengkoordinasikan antara pengirim dan penerima terdapat satu jalur
clock. Konfigurasi pin wiring Conector Joystik Wireless PS2, berikut gambarnya:

Gambar 3.5 Connector PS2 controller
Pada penjelasan pin-pin dari joystick PS2 diketahui bahwa untuk melakukan hubungan anatar
joystick PS2 dan mikrokontroler arduino dibutuhkan 3 jalur utama yaitu pin 1 Data dihubungkan
ke mikrokontroler pin digital 12, pin 2 Command dihubungan ke mikrokontroler pin digital 11
dan pin 7 Clock dihubungkan ke mikrokontroler pin digital 9.
Dari ketiga pin tersebut penjelasannya sebagai berikut :
1. MISO (data) : Master Output Slave Input artinya jika dikonfigurasikan sebagai master
maka pin MOSI sebagi output tetapi jika dikonfigurasikan sebagi slave maka pin MOSI
sebgai input.
2. MOSI (Command) : Master Input Slave Output artinya jika dikonfigurasikan sebagai
master maka pin MOSI sebagai input tetapi jika dikonfigurasikan sebagai slave maka pin
MOSI sebagai output.
3. CLK : Clock jika dikonfigurasikan sebagai master maka pin CLK berlaku sebagai output
tetapi jika dikonfigurasikan sebagai slave maka pin CLK berlaku sebagai input.
Cara kerja joystick wireless PS2 pada koordinat X, Y :

Gambar 3.6 Range koordinat (A). Joystick wireles PS2 (B).
(http://komponenelektronika)
Pada gambar diatas merupakan cara kerja dari analog stick yang terdiri dari 2 sumbu X
dan Y pada sumbu Y terdapat nilai minimum 0, 128 sebagai nilai tengah dan 255 sebagai nilai
maksimal sehingga apabila dalam posisi netral maka stick analog bernilai 128, 128 yang mana
penerapannya pada motor robot yang akan kita buat pada posisi ini robot akan diam ( tidak
bergerak ) sedangkan untuk membuat motor maju maka koordinat X < dari 128 dan untuk
bergerak mundur nilai koordinat X > dari 128 sedang untuk bergerak ke kiri maka nilai koordinat
Y < 128 dan untuk berbelok kekanan nilai koordinat Y > dari 128. Untuk pengiriman dan
penerimaan, maka dibutuhkan receiver dan transmitter josystick, dimana transmitter joystick
digunakan untuk pengiriman data perintah dan diterima oleh receiver joystick.
BAB IV
METODELOGI PENELITIAN
Mulai
4.1 Skema Penelitian

Communication
Joystick dan
Arduino

Tombol Start Joystick

Tombol Reset Arduino
Pengambilan Data

Pengujian

Mode Otomatis

Mode Kontrol

Tombol O
Sensor Ultrasonik HC-SR04

Selain Tombol O

Perbandingan Jarak
Selesai
Mobile Robot
Avoider

Penggab
ungan

Mobile Robot
Joystick PS 2

Gambar 4.1 Diagram Alir Penelitian
4.2 Alat dan Bahan
Tabel 4.1 Alat dan Bahan Robot Joystick Wireless PS2
N

Nama Komponen

Jumlah

O
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

LCD 16X2
Kabel Jumper
Battery AA 1.5 V
Software Arduino
IC L293D
Akrilik
Arduino Mega 2560
Sensor Ultrasonic HC-SR04
Joystik PS 2 Wireless M-Tech
Motor Servo DC
Battery AAA 1.5 V
Solder
Timah
PC

1 Buah
Secukupnya
4 Buah
1
1 Buah
Secukupnya
1 Buah
1 Buah
1 Set
2 Buah
2 Buah
1 Buah
Secukupnya
1 Set

4.3 Prosedur Penelitian
4.3.1

Penetuan Desain Ragkaian Mobile Robot

Robot ini bekerja dengan menggunakan fungsi joystick wireless PS2 sebagai system kontrol
robot. Saat komunikasi antara joystick dan arduino terhubung, maka sepenuhnya robot
dikendalikan dengan setiap tombol yang ada pada joystick. Dimana system kendali ini terdiri
dari dua bagian yaitu kendali control manual dengan joystick dan kendali otomatis dengan
joystick dan sensor ultrasonic HC-SR04. System kendali otomatis ini bekerja dengan
pengiriman perintah dari tombol tertentu pada joystick ke arduino, dalam arduino semua
perintah akan diproses dan akan ditentukan dieksekusi atau tidaknya. Dalam hal ini arduino
mengirimkan berupa sinyal high pada pin yang terhubung ke sensor HC-SR04 dan dari sensor
dikirim kembali ke arduino untuk diproses ulang berupa nilai jarak sensor ke penghalang.
A. Desain Mekanik Mobile Robot
Desain mekanik yang dirancang untuk pengujian mobile robot menggunakan Joystik wireless
PS2 dan sensor ultrasonic HC-SR04 adalah sebagai berikut :

Gambar 4.2 Desain mekanik robot pada software Fritzing.

Gambar (4.2 dan 4.3) diatas menunjukan bahwa robot mobile ini dikendalikan oleh dua
system control yaitu jostik ps 2 wireless dan sensor ultrasonic HC-SR04. Dimana kedua
sitem kendali sebagi input dan outputnya berupa motor servo DC, motor DC, dan LCD
16x2. Adapun arduino mega 2560 difungsikan sebagai inti dari robot yaitu sebagai otak dan
photensiometer sebagi pengatur tingkat kecerahan LCD. Sedangkan IC L293D sebagai
motor driver motor DC robot yang dapat mengatur kecepatan dan arah putar motor.
B. Pembuatan Perangkat Lunak
Pemrograman digunakan untuk mengoperasikan mikrokontroler arduino yang berada pada
robot agar sesuai dengan kebutuhan penelitian. Pembuatan dari sistem perangkat lunak
dimulai dari simulasi rangkaian robot pada software Proteus 7.8 dan inisialisasi program
hingga program berjalan sesuai tujuan penelitian. Program akan memberikan intruksi agar
mikrokontroler dapat berjalan. Intruksi tersebut diperoleh dari komunikasi transmitter
joystick ke receiver joystick yang tersambung ke mikrokontroler arduino, ketika komunikasi
tersambung maka setiap data perintah yang dikirim akan di eksekusi melalui outputan robot
seperti motor servo, motor dc, LCD 16x2, dan sensor jarak HC-SR04, namun pada sensor
jarak perintahnya berupa merubah kondisi pin dari off ke on yaitu pin trigger dan echo yang
berarti sensor berubah menjadi inputan robot menggantikan joystick wireless.

Gambar 4.3 Desain robot pada software Proteus 7.8

C. Penentuan Ketepatan Sistem Control Joystick Wireless PS2
Joystik wireless PS2 teridiri dari 2 komunikasi control, yaitu komunikasi tombol digital, dan
komunikasi tombol analog, kedua komunikasi ini memiliki type pembacaan yang berbeda.
Pada control digital semua tombol bernilai 0 sedangkan tombol analog berupa besar
koordinat X dan Y dengan besar 0 sampai 255 seperti pada (gambar 1.5).
maka penjelasan pada gambar dapat diterjemahkan kedalam koordinat dan angka yang
kurang lebihnya seperti ini :
1. Untuk maju

: Y < 64 dan X di antara 64 dan 192

2. Untuk mundur : Y > 192 dan X di antara 64 dan 192
3. Untuk kanan

: X > 192 dan Y di antara 64 dan 192

4. Untuk kiri

: X < 64 dan Y di antara 64 dan 192

4.3.2

Penerapan Program Mode Kontrol dan Otomatis

Mode control merupakan segala sesuatu gerak robot yang di perintah dari tombol joystick
wireless PS2, sepertihalnya yang dijelaskan diatas. Sedangkan mode otomatis perintah yang
dijalankan berupa nilai sensor dari sensor ultrasonic HC-SR04. Dengan perintah awal
pengkondisian control dan otomatis berasal dari joystick wireless PS2, Mode otomatis akan
berjalan ketika tombol O pada joystick ditekan, yang secara langsung mode sensor jarak
akan aktif dan menginput nilai jarak ke penghalang, dimana jika jarak robot ke penghalang
(misalkan minimal jarak 25 cm) kurang dari jarak minimal, maka robot akan mencari jalan
supaya jarak robot ke penghalang lebih dari jarak minimal dengan pengkondisian
perbandinagan jarak antara depan, kiri, dan kanan dengan sistem penggerak sensor berupa
motor servo.

BAB V
HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil dan pembahasan pada bab ini lebih difokuskan pada penjelasan dari hasil analisis sistem
yang dirancang dan data yang dihasilkan. Dari hasil penelitian didapat data yang menjadi
parameter keberasilan alat yang dirancang. Berdasarkan data yang diperoleh dihasilkan kualitas
dari rancang bangun mobile robot. Analisis data yang dilakukan pada penelitian ini meliputi
karakteristik dari joystick wireless PS2, karakteristik dari sensor jarak ultrasonic HC-SR04, dan
perbandingan nilai harga robot avoider, robot joystick wireless PS2 dengan robot mobile avoider
menggunakan kontrol joystick wireless PS2.
5.1

Karakteristik Joystick Wireless PS2 Pada Robot

Komunikasi joystick wireless PS2 memanfaatkan teknologi komunikasi wireless dengan
frekuensi sinyal radio ISM 2.4 GHz untuk menghubungkan perangkat transmitter joystick ke
perangkat penerima atau receiver joystick yang relatif pendek. Komunikasi joystick wireless PS2
hanya dapat mengirim dan menerima data dengan range jarak komunikasi 2 cm sampai 12 meter.
5.1.1 Fungsi pin receiver joystick pada robot :
1. Data, pin ini berfungsi untuk mengirim data dari jostik ke mikrokontroler, data dikirim
dengan bentuk serial sinkron 8 bit fallin edge.
2. Command, pin ini berfungsi untuk mengirim data dari mikrokontroler ke joystick, data
yang di kirim berbentuk serial sinkron 8 bit fallin edge.
3. Attention, adalah pin yang digunakan untuk memilih josystick mana yang aktif (select).
4. Clock, berfungsi untuk sinkronisasi pengiriman dan penerimaan data antara
mikrokontroler dan joysick. Sinyaal clock dibangkitkan oleh mikrokontroler.
5. Acknolwedge adalah sinyal yang dikirim oleh joystick apabila telah menerima data dari
mikrokontroler, ACK akan berlogika low kira-kira satu siklus clock pada saat data 8 bit
telah terkirim, yang dalam hal ini disambungan pada vcc dengan supplay 5 volt pada
joystick M-Tech dan ke ground pada joystick Sony.
5.1.2 Transmisi data

Semua transmisi data antara mikrokontroller dan joystick adalah 8 bit serial sinkron falling edge
( data masuk pada saat clock berubah dari tinggi ke rendah ). Berikut ini adalah Timing diagram
pengiriman 1 byte data.

Gambar 5.1 Pengiriman 1 byte data secara serial sinkron
(www.delta-electronic.com)

Jika mikrokontroller ingin mengambil data dari joystick maka mikrokontroller membuat
pin ATT berlogika low dan mengirim data start command (0x01). Setelah start commad diterima,
joystick akan mengirim data yang menunjukkan ID dari joystick (0x41 untuk joystik digital dan
0x73 untuk joystick analog red mode). Saat josytick mengirim ID, mikrokontroller juga
mengirim data (0x42) untuk meminta data dari joystick. Setelah data (0x42) diterima oleh
joystick maka joystisk membalas dengan mengirimkan data (0x52) sebagai pemberitahuan
bahwa data akan dikirim, kemudian joystik mengirimkan data 6 x 8 bit yang berisi informasi
tombol mana saja yang ditekan ( semua tombol adala aktif low ).

Gambar 5.2 Timing diagram pengambilan data (www.delta-electronic.com)

Tabel 5.1 Pengujian komunikasi Transmitter dan Receiver Joystick wireless PS2
Pengujia

Jarak (Meter)

Dengan Penghalang

Tanpa Penghalang

n
1
0.5
Ya
2
1
Ya
3
2
Ya
4
3
Ya
5
4
Ya
6
5
Ya
7
6
Ya
8
7
Ya
9
7.5
Ya
10
8
Tidak
11
8.5
Tidak
12
9
Tidak
13
10
Tidak
Tabel 5.2 Pertukaran data untuk tombol joystick digital
Byte
01
02
03

PsxCmd
0x01
0x42
-

PsxData
Keterangan
0x41
0x5A
Bit7
Bit Bit

Bit

Ya
Ya
Ya
Ya
Ya
Ya
Ya
Ya
Ya
Ya
Ya
Tidak
Tidak

Bit3

Bit

Bit

Bit0

6

5

4

2

1

Data
04

-

Digital 1
Data

Start

05

-

Digital 2

R1

Select
L1

R2

L2

Tabel 5.3 Pertukaran data untuk tombol joystick analog
Byt

PsxCm

PsxDat

e
1
2
3

d
0x01
0x42
-

a

Keterangan

0x73
Bit

Bit

Bit

Bit

7

6

5

4

Bit3

Bit

Bit

2

1

Bit0

Data
4

-

Digital 1

Star

Select

t
Data
5

-

Digital 2
Data

6

-

Analog

Joystick Analog Kanan- Sumbu X

1
Data

0x00 - kiri, 0xff - kanan
Joystick Analog Kanan - Sumbu Y

Analog

0x00 - atas, 0xff – bawah

2
Data

Joystick Analog Kiri - Sumbu X

Analog

0x00 - kiri, 0xff – kanan

3
Data

Joystick Analog Kiri - Sumbu Y

Analog

0x00 - atas, 0xff – bawah

7
-

8

9

-

-

4

R1

L1

R2

L2

5.2

Karakteristik Sensor Ultrasonic HC-SR04 Pada Robot

Secara umum, alat ini akan menembakkan gelombang ultrasonik menuju suatu area atau suatu
target. Setelah gelombang menyentuh permukaan target, maka target akan memantulkan kembali
gelombang tersebut. Gelombang pantulan dari target akan ditangkap oleh sensor, kemudian
sensor menghitung selisih antara waktu pengiriman gelombang dan waktu gelombang pantul
diterima.

Gambar 5.3 Prinsip kerja sensor ultrasonic HC-SR04 (http://hire.elangsakti.com)
Dari gambar diatas diketahui bahwa sensor memiliki fungsi untuk mengirim sinyal (Pin
Triger) dan menerima sinyal pantul (Pin Echo), sinyal pantul inilah yang dimanfaatkan untuk
deteksi objek penghalang didepan robot yaitu dengan mengirimkan data besaran sinyal pantul ke
mirokontroler arduino. Pengujian karakteristik sensor ultrasonic HC-SR04 yaitu dengan
memvariasikan letak objek ke sensor dari 5 cm sampai 385 cm.

Gambar 5.4 Pengujian sensor Ultrasonic HC-SR04 jarak terhadap objek
Berdasarkan grafik pengujian diatas, sensor ultrasonic HC-SR04 memiliki jarak
jangkauan akurat deteksi objek sampai 385 cm, dan berdasar nilai koefisien determinasi
(KD) yang bernilai 1 dengan nilai koefisien korelasinya 1 mendefiniskan bahwa data
pengujian sangat baik.
5.3

Perbandingan Rancang Bangun Mobile Robot

Racang bangun mobile robot avoider rata-rata menghabiskan biaya 280 ribu, sedangkan
biaya untuk rancang bangun mobile robot control joystick wireless PS2 rata-rata
menghabiskan 340 ribu. Sedangkan untuk rancang bangun robot dalam penelitian ini
menghabiskan biaya 360 ribu. Jika keduanya dijumlahkan (robot avoider & robot
joystick) maka untuk membuat 2 type robot dengan system control yang berbeda ini
menghabiskan biaya 620 ribu. Dengan adanya robot mobile dalam penelitian ini yang
menggabungkan dua type dan dua system yang berbeda dalam 1 robot, maka selain dapat
menghemat biaya sekitar 260 ribu, juga dapat memberikan sifat praktis dan efesien.

BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN

6.1

Kesimpulan

Melalui penelitian ini maka dapat disimpulkan bahwa untuk pembuatan robot joystick wireless
PS2 memerlukan 4 pin penting yang harus berkomunikasi dengan mikrokontroler arduino yaitu
pin Data, pin Command, pin Select dan pin Acknolwedge, dimana setiap merk joystick memiliki
fungsi kerja yang berbeda pada pin Acknolwedge, misalnya pada joystick merk Sony pin ini
harus tersambung ke Ground. Sedangkan pada joystick M-Tech yang dipakai pin Acknolwedge
harus tersambung ke Vcc 5 volt pada arduino.
Untuk memfungsikan sensor ultrasonic HC-SR04 sebagai mode otomatis robot joystick wireless
PS2 cukup dengan memasukan program robot avoider kedalam fungsi dari if dan else if pada
program joystick wireless PS2. Dengan memfungsikan dua system control pada satu robot dapat
memperkecil nilai pengeluaran biaya dan menjadikan rancang bangun robot ini dilakukan serta
dibuat seefektif dan seefesien mungkin.

6.2

Saran

Memandang perkembangan ilmu sains dan teknologi yang semakin pesat perkembangannya,
maka akan lebih baik dan lebih efektif jika sytem kendali robot yang memiliki mode control dan
otomatis ini dikendalikan oleh perangkat wireless yang memiliki jangkauan luas, menimbang
bahwa joystick wireless PS2 hanya dapat beroprasi pada jangkauan 5 cm sampai 850 cm.

DAFTAR PUSTAKA

Nanang Setya,2015. Mikrokontroler dan joytsick. diakses pada (www.delta-electronic.com)
[ CITATION Nan15 \l 1033 ]
Durfee, W. (2011). Arduino Microcontroller Guide, 1–27.
Fraden, J. (2010). Handbook of Modern Sensors: Physics, Designs, and Applications, 2nd ed.
American Journal of Physics.
Cara kerja joystick wireless PS2. 2015 (http://komponenelektronika.com)
Kilian. 2008. Modern Control Technology:Components and Systems 2nd Edition. Perth, WA:
Australia.
Andrianto, Heri. 2008. Pemrograman Mikrokontroler AVR ATmega16 menggunakan Bahasa C
CodeVision AVR. Bandung : Informatika.
Cara Kerja Sensor Ultrasonik, Rangkaian, & Aplikasinya - Elang Sakti.html. 2015 diakses pada
http://hire.elangsakti.com/2015/02[ CITATION Ela16 \l 1033 ]
Endra, P. (2006). Disain, control, dan Kecerdasan Buatan XE "Kecerdasan, buatan" .
Yogyakarta: Andi Yogyakarta.
Supriyanto, Raden, dkk. 2010. Buku Ajar Robotika. Fakultas Ilmu Komputer, Universitas
Gunadarma.
Jatmiko, W, Mursanto, P, dan Tawakal, M. 2012. Robotika : Teori dan Aplikasi. Fakultas Ilmu
Komputer, Universitas Indonesia.