SISTEM KENDALI JOYSTIK PS2 WIRELESS PADA ROBOT BERODA PEMINDAH BARANG BERBASIS ARDUINO - POLSRI REPOSITORY
SISTEM KENDALI JOYSTIK PS2 WIRELESS PADA ROBOT BERODA PEMINDAH BARANG BERBASIS ARDUINO LAPORAN AKHIR Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika Oleh:
EEN SUTRA
0612 3032 0920
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA
PALEMBANG
2015
SISTEM KENDALI JOYSTIK PS2 WIRELESS PADA ROBOT BERODA PEMINDAH BARANG BERBASIS ARDUINO LAPORAN AKHIR Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika Oleh:
EEN SUTRA
0612 3032 0920
Menyetujui, Pembimbing I, Pembimbing II, Ir.Iskandar Lutfi, M.T., Evelina,S.T.,M.Kom., NIP. 19650129 199103 1 002 NIP. 19641113 198903 2 001 Mengetahui, Ketua Jurusan Ketua Program Studi Teknik Elektro, Teknik Elektronika, Ir. Ali Nurdin,M.T., Yudi Wijanarko,S.T,M.T., NIP. 19621207 199103 1 001 NIP. 19670511 199203 1 003
HALAMAN PERSETUJUAN
SISTEM KENDALI JOYSTIK PS2 WIRELESS PADA ROBOT BERODA PEMINDAH BARANG BERBASIS ARDUINO Laporan Akhir ini disusun oleh : EEN SUTRA 0612 3032 0920 Telah diseminarkan di depan dewan penguji Pada hari Selasa tanggal 30 Juni 2015 Susunan Dewan Penguji Ketua : Ir. Iskandar Lutfi, M.T. Anggota : 1. Ir. A. Rahman, M.T.
2. Ir. Faisal Damsi, M.T.
3. Sabilal Rasyad, S.T., M.Kom.
4. Destra Andika Pratama, S.T.,M.T.
5. Yeni Irdayanti, S.T.,M.Kom Laporan Akhir ini telah diterima Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika Palembang, Juli 2015 Yudi Wijanarko, S.T., M.T. NIP. 19670511 199203 1 003 Ketua Program Studi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya
HALAMAN PERSEMBAHAN
Karya Sederhana Ini Kupersembahkan Untuk ...
Robbku “Allah SWT”, Tempatku mengadu, meminta dan menyandarkan diri dalam mengarungi hidup yang sebentar ini
Wanita paling berharga dalam hidupku yang telah melahirkan ku dan dengan sabar menuntun setiap langkah ku yaitu Ibunda tercinta Idarna, terima kasih atas do’a restu dan dukungannya
Ayah terhebatku yaitu Rusli, yang memberikan didikan sangat luar biasa hingga membentuk diriku menjadi orang yang tegar menghadapi hidup ini
Keluarga ku ( Hermansyah, Azhari, Suryana ), terima kasih atas do’a dan dukungannya
Teman – teman angkakatan 2012 dan almamaterku tercinta terima kasih telah mewarnai dan menorehkan cerita dalam hidupku
Motto : Berenanglah seperti ikan dilaut, sekuat apapun gelombang ia akan tetap berenang dengan senang menuju tujuannya. Berjuanglah dengan penuh semangat, seberat apapun ujian- Nya hadapi dengan penuh syukur dan mengharap ridho- Nya.
HALAMAN PERNYATAAN Saya yang bertanda tangan dibawah ini:
Nama : Een Sutra NIm : 061230320920 Program Studi : Teknik Elektronika Jurusan : Teknik Elektro
Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Laporan Akhir yang telah saya buat dengan judul “SISTEM KENDALI JOYSTIK PS2 WIRELESS PADA ROBOT
BERODA PEMINDAH BARANG BERBASIS ARDUINO ” adalah benar hasil karya saya sendiri dan bukan merupakan duplikasi, serta tidak mengutip sebagian atau seluruhnya dari karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan sumbernya.
Palembang, Juni 2015 Penulis Een Sutra
ABSTRAK SISTEM KENDALI JOYSTIK PS2 WIRELESS PADA ROBOT BERODA PEMINDAH BARANG BERBASIS ARDUINO ( 2015 : xvi + 73 Halaman + 51 Gambar + 11 Tabel + Lampiran ) Een Sutra 061230320920 Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya Robot wireless beroda pemindah benda ini dikendalikan dari jarak jauh tanpa menggunakan kabel yang dilengkapi dengan kamera sebagai fungsi pengamatan serta manipulator lengan untuk mencapit benda dan menggunakan dasar robot beroda tank serta menggunakan sensor yang berfungsi untuk melindungi robot dari halangan atau tabrakan. Pada penggerak manipulator lengan robot menggunakan 2 buah motor servo dan pada penggerak roda tank menggunakan 2 buah motor DC yang dilengkapi dengan gearbox agar memperkuat torsi motor tersebut. Robot ini dapat dikendalikan menggunakan joystik PS2 dengan jarak terjauh 8 meter. Dalam pembuatan robot ini menggunakan mikrokontroler Arduino Uno karena Arduino merupakan mikrokontroler yang memiliki program yang sedang populer dalam dunia pemrograman elektro. Arduino lebih mudah diterima karena kesederhanaan tampilan program dan penulisan source code sehingga pemograman dengan Arduino sangat mudah dipelajari oleh pemula.
Kata kunci : Arduino, Motor, Robot, Sensor, Joystik PS2.
ABSTRACT CONTROL SYSTEM JOYSTICK PS2 WIRELESS ON WHEELED ROBOT MOVER OBJECT BASED OF ARDUINO ( 2015 : xvi + 73 Page + 51 Picture + 11 Table + Appendix ) Een Sutra 061230320920 Department of Electrical Engineering Electronics Engineering Program State Polytechnic Sriwijaya Wireless robot wheeled transfer these objects controlled remotely without using the cable that comes with the camera as well as the observation function manipulator arm to clamp objects and basic use of tanks and wheeled robot using a sensor that works to protect the robot from obstruction or collision. On the drive robotic manipulator arm using two servo motors and the tank using the 2 - wheel drive DC motors equipped with gearbox in order to strengthen the motor torque. This robot can be controlled using the joystick PS2 with the furthest distance of 8 meters. In the manufacture of this robot using the Arduino microcontroller Arduino Uno as a microcontroller that has a program that is on the rise in the world of electro programming. Arduino is more easily accepted because of the simplicity of the display and writing program source code so that programming with Arduino very easily learned by beginners .
Keywords : Arduino, Motor, Robot, Sensor, Joystik PS2
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan nikmat kesehatan dan kekuatan serta berkat rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan Laporan Akhir ini dengan baik. Laporan Akhir ini dibuat untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan Diploma III pada jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya. Selama penyusunan laporan akhir ini penulis mendapat beberapa hambatan dan kesulitan, namun berkat dorongan dan bimbingan dari berbagai pihak, segala hambatan dan kesulitan tersebut dapat terselesaikan. Untuk itu penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar- besarnya kepada : 1.
Bapak Ir.Iskandar Lutfi, M.T., selaku pembimbing I 2. Ibu Evelina, S.T.,M.Kom., selaku pembimbing II
yang telah memberikan bimbingan, pengarahan dan nasehatnya kepada penulis dalam menyelesaikan laporan akhir ini.
Penulis juga mengucapkan terima kasih atas bantuan dan kesempatan yang telah diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan akhir ini Politeknik Negeri Sriwijaya, kepada : 1.
Bapak RD. Kusumanto, S.T.,M.M., selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang.
2. Bapak Ir. Ali Nurdin, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang.
3. Bapak Ir. Siswandi, M.T., selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang.
4. Bapak Yudi Wijanarko, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya.
5. Semua dosen dan seluruh staff serta karyawan administrasi di Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya.
6. Seluruh staff laboratorium dan Bengkel Teknik Elektronika.
7. Kepala Perpustakaan beserta staff adminstrasi perpustakaan pusat dan perpustakaan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya.
8. Rekan-rekan seperjuangan Teknik Elektronika khususnya kelas EEA yang selalu saling memberikan semangat dan motivasi.
9. Kepada keluarga, khususnya Ibu, Bapak dan saudara yang selama ini selalu memberikan semangat dan dukungan moril serta materil.
10. Semua pihak yang telah membantu yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu dalam pembuatan Laporan Akhir ini.
Dalam penulisan Laporan Akhir Ini, penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini masih terdapat kekurangan dan kekeliruan, baik mengenai isi maupun cara penulisan. Untuk itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun.
Akhir kata penulis mengharapkan semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi semua dan semoga segala bantuan serta bimbingan yang penulis dapatkanselama ini mendapat rahmat dan ridho dari Allah SWT, Amin.
Palembang, Juni 2015 Penulis
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ........................................................................................ i HALAMAN PENGESAHAN ......................................................................... ii HALAMAN PERSETUJUAN ..................................................................... iii HALAMAN PERSEMBAHAN ................................................................... iv HALAMAN PERNYATAAN ........................................................................ v ABSTRAK ..................................................................................................... vi ABSTRACT ................................................................................................... vii KATA PENGANTAR .................................................................................. viii DAFTAR ISI .................................................................................................... x DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xiii DAFTAR TABEL ......................................................................................... xv DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................ xvi
BAB I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang .................................................................................... 1
1.2 Perumusan Masalah ............................................................................ 2
1.3 Batasan Masalah ................................................................................. 2
1.4 Tujuan ................................................................................................. 2
1.5 Manfaat .............................................................................................. 3
1.6 Metodelogi Penulisan ......................................................................... 3
1.7 Sistematika Penulisan ......................................................................... 4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Robot................................................................................. 5
2.2 Sistem Kendali Robot ......................................................................... 7
2.2.1 Joystik PS2 Wireless .................................................................. 7
2.2.1.1 Komunikasi Serial Peripheral Interface (SPI) ............ 12
2.3 Perangakat Keras (Hardware) .......................................................... 15
2.3.1 Arduino Uno ........................................................................... 15
2.3.1.1 Catu Daya ................................................................... 17
2.3.1.2 Memory ...................................................................... 18
2.3.1.3 Input & Output ........................................................... 18
2.3.1.4 Komunikasi ................................................................ 20
2.3.1.5 Programing ................................................................. 21
2.3.1.5.1 Struktur ........................................................ 21
2.3.1.5.2 Syntax .......................................................... 21
2.3.1.5.3 Variabel ....................................................... 22
2.3.1.5.4 Operator Matematika ................................... 23
2.3.1.5.5 Operator Pembanding .................................. 23
2.3.1.5.6 Operator Pengaturan .................................... 24
2.3.1.5.7 Digital .......................................................... 24
2.3.1.5.8 Analog ......................................................... 25
2.4 Perangkat Lunak (Software) ............................................................ 25
2.4.1 Arduino IDE 1.0.6 .................................................................. 25
2.4.2 IP Webcam APK ..................................................................... 26
2.5 Penggerak Roda Robot ..................................................................... 27
2.5.1 Motor DC ................................................................................ 28
2.5.2 L298 ........................................................................................ 31
2.6 Penggerak Lengan Robot .................................................................. 31
2.6.1 Motor Servo ............................................................................ 32
2.7 Sistem Pengereman Otomatis ........................................................... 35
2.7.1 Sensor HC-SR04 ..................................................................... 35
BAB III. RANCANG BANGUN
3.1 Metodelogi Perancangan .................................................................. 38
3.2 Blok Diagram ................................................................................... 38
3.3 Perancangan Elektronik .................................................................... 40
3.3.1 Rangkaian Catu Daya .............................................................. 40
3.3.2 Rangkaian Motor Servo ........................................................... 42
3.3.3 Rangkaian Joystik .................................................................. 43
3.3.4 Rangkaian Sensor HC-Sr04 ..................................................... 43
3.3.5 Rangkaian Driver L298 ........................................................... 44
3.3.6 Rangakaian Arduino Uno ........................................................ 45
4.3.4 Hasil Pengujian ....................................................................... 63
5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 77
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
4.5 Analisa ............................................................................................. 75
4.4.4 Hasil Pengukuran .................................................................... 70
4.4.3.3 Pergerakkan Robot ..................................................... 68
4.4.3.2 Pengiriman Data Joystik Ke Arduino .......................... 68
4.4.3.1 Keluaran Catu Daya +5V dan +12V ........................... 67
4.4.3 Titik Pengukuran ..................................................................... 67
4.4.2 Langkah-langkah Pengukuran ................................................ 67
4.4.1 Peralatan Pengukuran ............................................................. 66
4.4 Pengukuran Alat .............................................................................. 66
4.3.4.2 Pengujian Dengan Halangan ...................................... 64
4.3.4.1 Pengujian Tanpa Halangan ......................................... 63
4.3.3 Langkah-langkah Pengujian Alat ............................................ 62
3.3.7 Rangkaian Keseluruhan .......................................................... 47
4.3.2 Peralatan Pengujian ................................................................. 62
4.3.1 Pengujian Jarak Transmisi Data ............................................. 62
4.3 Pengujian Alat .................................................................................. 62
4.2.1 Langkah-langkah Pengoperasian Alat .................................... 58
4.2 Pengoperasian Alat .......................................................................... 58
4.1 Pembahasan ...................................................................................... 55
BAB IV. PEMBAHASAN
3.7 Spesifikasi Alat ................................................................................. 54
3.6 Prinsip Kerja Alat ............................................................................. 53
3.5.1 Desain Mekanik Robot ........................................................... 51
3.5 Perancangan Mekanik ....................................................................... 51
3.4.1 Diagram Alir (Flowchart) ....................................................... 49
3.4 Perancangan Program ....................................................................... 49
5.2 Saran ................................................................................................ 77
DAFTAR PUSTAKA DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Contoh Bentuk Robot .................................................................. 5Gambar 2.2 Tahap-tahap Pembangunan Sebuah Robot .................................. 6Gambar 2.3 Joystik PS2 Wireless .................................................................. 7Gambar 2.4 Rangkaian Antarmuka Joystik PS dengan Mikrokontroler ...... 11Gambar 2.5 Tampilan Osiloskop pada Pertukaran data Joystik ................... 12Gambar 2.6 Komunikasi Serial Pheriperal Interface (SPI) .......................... 13Gambar 2.7 Konfigurasi SPI Slave Independent .......................................... 13Gambar 2.8 Konfigurasi SPI Daisy Chain ................................................... 14Gambar 2.9 Transmisi data SPI .................................................................... 15Gambar 2.10 Tampilan Arduino Uno ........................................................... 16Gambar 2.11 Pemetaan Pin ATMega 328 .................................................... 20Gambar 2.12 Tampilan Software Arduino IDE ........................................... 26Gambar 2.13 Tampilan Apilkasi IP Webcam ............................................... 27Gambar 2.14 Perbandingan Gear Ratio Motor DC ...................................... 28Gambar 2.15 Motor DC dan Gearbox Motor ............................................... 29Gambar 2.16 IC L298 ................................................................................... 31Gambar 2.17 Lengan Robot ......................................................................... 32Gambar 2.18 Motor Servo ............................................................................ 33Gambar 2.19 Konfigurasi Pin Motor Servo ................................................. 34Gambar 2.20 Kendali Pulsa Motor Servo ..................................................... 34Gambar 2.21 Sensor HC-SR04 .................................................................... 35Gambar 2.22 Timing Diagram Sensor HC-SR04 ......................................... 36Gambar 3.1 Blok Diagram Rangkaian .......................................................... 39Gambar 3.2 Skema Rangakaian Power Supply ............................................. 41Gambar 3.3 Layout Rangkaian Power Supply .............................................. 42Gambar 3.4 Skema Rangkaian Motor Servo ................................................. 42Gambar 3.5 Skema Rangkaian Joystik ......................................................... 43Gambar 3.6 Skema Rangkaian Sensor ......................................................... 43Gambar 3.7 Skema Rangkaian Driver Motor DC L298 ................................ 44Gambar 3.8 Layout Rangkaian Driver Motor L298 ...................................... 45Gambar 3.9 Skema Rangkaian Modul Arduino ........................................... 46Gambar 3.10 Layout Rangkaian Modul Arduino ......................................... 47Gambar 3.11 Rangkaian Robot Secara Keseluruhan ................................... 48Gambar 3.12 Diagram Alir Program Aplikasi Joystik PS2 ke Arduino........ 49Gambar 3.13 Diagram Alir Program Pergerakkan Robot ............................ 50Gambar 3.14 Tampak Samping Robot ......................................................... 52Gambar 3.15 Tampak Atas Robot ................................................................ 52Gambar 4.1 Konfigurasi Rangkaian Joystik .................................................. 55Gambar 4.2 Ilustrasi Awal Komunikasi Joystik dan Mikrokontroler ........... 57Gambar 4.3 Ilustrasi Pengiriman Data Tombol Joystick PS2 ....................... 57Gambar 4.4 Tampilan Menu Aplikasi IP Webcam ....................................... 58Gambar 4.5 Tampilan Aplikasi IP Webcam saat dijalankan ......................... 59Gambar 4.6 Tombol Up ................................................................................. 59Gambar 4.7 Tombol Down ............................................................................ 60Gambar 4.8 Tombol Right ............................................................................. 60Gambar 4.9 Tombol Left ............................................................................... 60Gambar 4.10 Tombol R1 ............................................................................... 61Gambar 4.11 Tombol R2 ............................................................................... 61Gambar 4.12 Tombol Cross .......................................................................... 61Gambar 4.13 Tombol Square ........................................................................ 62Gambar 4.14 (a). Ilustrasi Pengujian Alat Tanpa Halangan ........................ 63Gambar 4.14 (b). Ilustrai Pengujian Alat dengan Halangan ......................... 63Gambar 4.15 Titik Pengukuran Pada Rangkaian .......................................... 69Gambar 4.16 (a). Pengukuran Tegangan Keluaran 7805 ............................. 70Gambar 4.16 (b). Pengukuran Arus Keluaran 7805 Saat Robot Standby ..... 70DAFTAR TABEL