Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Robot Pemanjat Dinding

Robot Pemanjat Dinding
Oleh
Eka Pramudia Santoso
NIM: 612008003

Skripsi
Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga

April 2014
.

.

.

INTISARI


Saat ini robotika semakin berkembang seiring dengan perkembangan teknologi
pada dunia ini. Berbagai penelitian dalam bidang robotika telah dikembangkan untuk
membantu kehidupan manusia termasuk dengan pengembangan dari sebuah robot yang
dapat menempel atau memanjat dinding. Perkembangan robot pemanjat dinding (Wall
Climbing Robot) saat ini menggunakan metode vacuum motor. Salah satunya adalah
skripsi ini, dalam perancangannya menggunakan vacuum motor yang digunakan sebagai
alat utama agar robot dapat memanjat dinding dan dalam pengendaliannya
menggunakan sebuah remote.
Secara keseluruhan, alat akan terbagi menjadi dua bagian, yaitu modul master
dan modul slave. Modul master disini adalah sebuah modul yang berfungsi sebagai
pengontrol utama yang terdiri dari RF link, mikrokontroler, LCD penampil, dan joystick
PS2. Sedangkan modul slave ini adalah sebuah kesatuan perangkat dan sistem yang
dikontrol oleh master, terdiri dari robot beroda, vacuum motor, mikrokontroler utama,
dan RF link. Data perintah diambil dari keluaran joystick PS2 kemudian diolah oleh
sebuah mikrokontroler (ATMega 328), lalu data akan dikirim melalui modul RF link
secara nirkabel kepada modul slave. Data perintah akan diterima oleh modul slave
menggunakan antarmuka RF link, yang kemudian diteruskan ke mikrokontroler utama
(ATMega 2560) untuk diproses.
Sistem yang diuji antara lain besar gaya hisap yang dapat dilakukan oleh vacuum

motor serta berapa tinggi yang dapat dicapai oleh robot. Hasilnya, robot pemanjat
dinding dapat memanjat dinding dengan tinggi maksimal 3 meter dari permukaan tanah.
Sedangkan vaccum motor dapat menghisap dengan gaya 5.5 N.

i

ABSTRACT

Nowadays robotics is growing along with the development of technology in the
world. Various studies in the field of robotics has been developed to help human life ,
including the development of a robot can climbing the wall . The development of Wall
Climbing Robot currently using vacuum motors . One of them is this thesis , the design
of robot using a vacuum motor is used as the primary that means the robot can climb
walls and remote control using for control of the robot.
Generally, this device will be separated into two major parts, that are master
module and slave module. Master module means the main control module consists of a
RF link , microcontroller , the LCD viewer , and PS2 joystick . In other side, slave
module means the whole hardwares and systems controlled by master, consists of a
wheeled robot , vacuum motors , the main microcontroller and RF links. The data is
taken command of the PS2 joystick output is then processed by a microcontroller

(ATMega 328), then the data will be transmitted through the RF link module wireless to
the slave module . Data commands will be received by the slave module using RF link
interface , which is then forwarded to the main microcontroller (ATMega 2560) for
processing .
Systems tested include suction force which can be done by vacuum motors and
how high that can be achieved by the robot . As a result, the wall climbing robot can
climb high walls maximum 3 m from the ground . While the vaccum motor can suck
with force 5.5 N.

ii

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur hanya pada Tuhan Yesus Kristus atas segala berkat dan
anugerah-Nya yang selalu tercurah tanpa ada habisnya, sehingga penulis dapat
menyelesaikan perancangan serta penulisan skripsi ini dengan baik tanpa kurang suatu
apapun. Karena anugerah-Nya pulalah akhirnya penulis dapat menyelesaikan studi di
“Kawah Candradimuka” Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer, Universitas
Kristen Satya Wacana Salatiga tercinta ini dengan tepat waktu, semata-mata demi hari
esok yang Ia rencanakan dengan begitu indah.

Segala usaha yang penulis lakukan tidak akan berarti dan berhasil tanpa bantuan,
dukungan, serta bimbingan dari berbagai pihak baik secara langsung maupun tidak
langsung. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis hendak mengucapkan banyak
terima kasih pada:
1. Keluargaku tercinta, papa Sugeng Santoso, mama Tanti Sinansari, adik
Yanuar Caesar Santoso dan kekasihku, Sheila Evelyn Hardjo. Terima kasih
untuk segalanya, Kalianlah sumber inspirasiku, semangat hidupku. Terima
kasih yang tak terhingga buat doa kalian yang tak pernah putus sepanjang
waktu untukku.
2. Bapak Gunawan Dewantoro, M.Sc.Eng. dan Bapak Deddy Susilo, M.Eng.
selaku pembimbing I dan II, terima kasih atas bimbingan, arahan, serta
kesediaan waktu dan tenaga untuk membimbing penulis selama pengerjaan
skripsi ini.
3. Seluruh staff, dosen, karyawan, dan laboran FTEK atas dukungan material
maupun moral selama penulis berkuliah di fakultas tercinta ini.
4. Sahabat-sahabat setiaku, Henry “betab” Sutanto, Kristian Visi “Paijo”
Subekti, “Om” Edwin C. Mone, bang Ernanda AW, Andreas “Koh Ndong”
Kristianto, S.T. Kuliah dan skripsi ini, susah senang kita lalui bersama, semua
untuk satu, satu untuk semua. Terimakasih buat segalanya!
5. Teman-temanku angkatan 2008 yang udah duluan lulus terima kasih buat

inspirasinya, teman-temanku seangkatan 2008 serta seluruh adik angkatanku
di FTEK, ayo ndang lulus!
iii

6. Sahabat-sahabatku Yosua, Yudi, Ko Fred, Ci utine, Ci Dewi, "Polek", Ryan
"Yin Yun", Koh I Feng terimakasih buat segala nasehat dan dukungannya.
7. Teman-teman Tim Mancing KFC Aryanto, Purnamasidi, Bagas, terimakasih
buat segala dukungan serta kebersamaan melampiaskan hobi kita.
8. Seluruh pihak yang telah membantu pengerjaan skripsi ini, toko Gloria,
Digital, Bina Jaya, toko-toko online: Kamkits, Tembalang hobby, Ishady
Hobby, Digi-Ware, Indo-Ware, dan toko-toko lainnya, serta seluruh pihak
yang tidak dapat disebutkan satu-persatu. Terima kasih untuk semuanya.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kata sempurna, oleh karena
itu penulis sangat mengharapkan kritik maupun saran dari pembaca sekalian sehingga
skripsi ini dapat lebih berguna, khususnya bagi kemajuan teknik elektronika. Akhir
kata, semoga pengerjaan dan penulisan skripsi ini dapat bermanfaat dan boleh menjadi
inspirasi bagi siapapun yang membacanya.

Salatiga, April 2014


Penulis

iv

DAFTAR ISI

INTISARI ................................................................................................................................... i
ABSTRACT ............................................................................................................................... ii
KATA PENGANTAR ............................................................................................................... iii
DAFTAR ISI .............................................................................................................................. v
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................................... vii
DAFTAR TABEL ..................................................................................................................... ix
DAFTAR SINGKATAN ............................................................................................................ x
BAB I......................................................................................................................................... 1
PENDAHULUAN ...................................................................................................................... 1
1.1.

Tujuan .......................................................................................................................... 1


1.2.

Latar Belakang ............................................................................................................. 1

1.3.

Spesifikasi Sistem ........................................................................................................ 3

1.4.

Sistematika Penulisan ................................................................................................... 4

BAB II ....................................................................................................................................... 5
DASAR TEORI ......................................................................................................................... 5
2.1. Motor BLDC.................................................................................................................... 5
2.2. Electric Speed Control (ESC) ........................................................................................... 5
2.3. Mikrokontroler AVR ........................................................................................................ 6
2.3.1.

Mikrokontroler ATMega 328 ................................................................................ 6


2.3.2.

Mikrokontroler ATMega 2560 .............................................................................. 7

2.4.

Liquid Crystal Display (LCD) ...................................................................................... 8

2.5.

Motor DC ..................................................................................................................... 9

2.6.

Komunikasi Nirkabel Serial RF (radio frequency) ...................................................... 10

2.6.1.

Mode Transmisi Data .......................................................................................... 10


2.6.2.

Modul RF (Radio Frequency).............................................................................. 10

2.7.

Perhitungan gaya hisap Wall Climbing Robot ............................................................. 11

BAB III .................................................................................................................................... 14
PERANCANGAN ALAT ........................................................................................................ 14
3.1. Gambaran Alat ............................................................................................................... 14
3.2. Perancangan dan Realisasi Perangkat Keras ................................................................... 15
v

3.2.1. Perangkat Keras Modul Mekanik ............................................................................. 15
3.2.2. Perangkat Keras Modul Elektronik .......................................................................... 17
3.2.2.1. Perancangan Modul Mikrokontroler Master ...................................................... 17

3.3.


3.2.2.2.

Perancangan Mikrokontroler Slave ............................................................... 19

3.2.2.3.

Perancangan Modul Driver Motor L293 ....................................................... 20

3.2.2.4.

Perancangan Sistem Catu Daya .................................................................... 22

Perancangan Perangkat Lunak .................................................................................... 23

3.3.1. Perangkat Lunak Mikrokontoler Master ................................................................... 23
3.3.2.

Perangkat Lunak Mikrokontroler Slave ............................................................... 25


BAB IV .................................................................................................................................... 27
PENGUJIAN DAN ANALISIS ................................................................................................ 27
4.1. Pengujian Pengukuran Komunikasi Data RF .................................................................. 27
4.2. Pengujian Kecepatan Motor Brushless ........................................................................... 29
4.3. Pengujian Massa pada Wall Climbing Robot .................................................................. 30
4.4. Pengujian Gaya Hisap pada Wall Climbing Robot .......................................................... 31
4.5. Pengujian Tinggi yang Dapat Dilakukan Robot .............................................................. 33
4.6. Pengujian Catu Daya pada Modul Master ...................................................................... 32
4.7. Pengujian Catu Daya pada Modul Slave ......................................................................... 34
4.8. Pengujian Indikator Baterai ............................................................................................ 35
4.9. Pengujian Kecepatan Motor ........................................................................................... 37
4.10. Pengujian Keberhasilan pada Robot ............................................................................. 38
BAB V ..................................................................................................................................... 40
KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................................................. 40
5.1. Kesimpulan .................................................................................................................... 40
5.2. Saran Pengembangan ..................................................................................................... 41

vi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. William Morris Beserta Robot Buatannya. .................................................... 3
Gambar 2.1. Gambar EDF fan 64mm dan BLDC motor. ................................................... 5
Gambar 2.2. Gambar ESC 30A yang digunakan. ............................................................... 6
Gambar 2.3. Konfigurasi pin ATMega 328 ........................................................................ 7
Gambar 2.4. Konfigurasi pin ATMega 2560 ...................................................................... 8
Gambar 2.5. LCD 16x2 ..................................................................................................... 8
Gambar 2.6. PPN7PA12B ............................................................................................... 10
Gambar 2.7. RF Link 3DR Radio ..................................................................................... 11
Gambar 2.8. Gambar ilustrasi robot secara fisika. ............................................................ 12
Gambar 3.1. Blok diagram modul master ....................................................................... 14
Gambar 3.2. Blok diagram modul slave .......................................................................... 15
Gambar 3.3. Desain mekanik robot beroda isometric view ............................................... 15
Gambar 3.4. Realisasi mekanik robot beroda beserta keterangannya ................................ 16
Gambar 3.5. Realisasi mekanik robot beroda tampak bawah ............................................ 16
Gambar 3.6. Skema perancangan mikrokontroler master ................................................. 18
Gambar 3.7. Realisasi perancangan elektronik master ..................................................... 18
Gambar 3.8. Skema perancangan mikrokontroler slave .................................................... 19
Gambar 3.9.(a) Gambar konfigurasi pin L293D, (b) skematik driver motor L293D ......... 21
Gambar 3.10. Skema regulator teganngan LDO AMS1117 .............................................. 22
Gambar 3.11. Diagram Alir perangkat lunak mikrokontroler master ................................ 23
Gambar 3.12. Diagram Alir perangkat lunak mikrokontroler slave .................................. 25
Gambar 4.1. Gambar Ilustrasi pengambilan data komunikasi RF. .................................... 28
Gambar 4.2. Gambar Grafik Hubungan antara PWM dan Kecepatan Motor Brushless
yang Dihasilkan. .............................................................................................................. 30
Gambar 4.3. Gambar Massa Keseluruhan Robot .............................................................. 31
Gambar 4.4. Sketsa Robot pada Bidang Vertikal ............................................................. 31
Gambar 4.5. Pengujian Motor Tengah saat Keadaan Maksimum ..................................... 33
Gambar 4.6. Hasil Pengujian Catu Daya Keluaran Regulator AMS1117. ......................... 35
Gambar 4.7. Hasil Pengujian Catu Daya Keluaran ESC HobbyKing Blue Series 30A. ..... 35
Gambar 4.8. Pengujian Indikator Baterai ......................................................................... 36

vii

Gambar 4.9. Sketsa Pengujian Kecepatan Robot .............................................................. 37

viii

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1. Perbandingan Penelitian Sistem Wall Climbing Robot ...................................... 2
Tabel 2.1. Konfigurasi pin LCD 16x2. ............................................................................... 9
Tabel 3.1. Konfigurasi penggunaan pin ATmega328 pada master .................................... 18
Tabel 3.2. Konfigurasi penggunaan pin AtMega2560 pada slave ..................................... 20
Tabel 3.3. Konfigurasi penggunaan L293D untuk motor DC ........................................... 21
Tabel 4.1. Pengujian Pengukuran Komunikasi Data RF ................................................... 28
Tabel 4.2. Pengujian Ketinggian yang Dapat Dilakukan Robot ........................................ 34
Tabel 4.3. Pengujian Indikator Baterai ............................................................................. 36
Tabel 4.4. Pengujian Kecepatan Robot ............................................................................ 38
Tabel 4.4. Pengujian Keberhasilan Robot dalam Memanjat Dinding ................................ 38

ix

DAFTAR SINGKATAN

ADC
ADJ
AMR
AVR
BLDC
CPU
CW
CCW
DC
ESC
LCD
LDO
LIPO
PWM
RF
RISC
R/W
SCL
SDA

Analog to Digital Converter
Adjustable
Anisotropic Magneto Resistive
Advance Versatile Risc
Brushless Direct Curent
Central Processing Unit
Clockwise
Counter Clockwise
Direct Current
Electric Speed Control
Liquid Crystal Display
Low Drop Out
Lithium Polymer
Pulse Width Modulation
Radio Frequency
Reduced Instruction Set Computer
Read-Write
Serial Clock
Serial Data

x