Perancangan Lengan Robot Pengeruk Tiga Joint Dengan Potensio Berbasis Mikrokontroller. [PDF]

Citation preview

Perancangan Lengan Robot Pengeruk tiga joint dengan Potensio Berbasis Mikrokontroller 1st Roni Hendrawan 13116001 [email protected]



3rd Wahyu Pratama 13116053 [email protected]



2nd Dodi Kuswara 13116053 [email protected]



4th Eldi Sinaga 13116107 [email protected]



Abstract—Teknologi robot mengalami suatu kemajuan yang sangat pesat pada saat ini. Robot yang canggih telah menggantikan peralatan – peralatan manual yang membutuhkan banyak tenaga manusia, salah satunya yaitu penggunaan robot lengan. Robot lengan yang dibuat ini merupakan bagian dari robot dengan skala prototype untuk kegiatan praktikum yang dapat menggantikan maupun meringankan kerja manusia secara langsung. Dalam kenyataannya sering didapatkan kendala bagaimana cara mengontrol atau mengendalikan suatu alat dengan mudah untuk diopersikan. Dalam pengerjaan tugas besar ini kami menggunakan bantuan beberapa software yang kami gunakan untuk mensimulasikan robot lengan tersebut. Robot lengan yang kami rancang ini didesian untuk memudahkan pengguna dalam menyekesaian pekerjaan berat. Jumlah joint pada robot lengan yang kami rancang ini berjumlah tiga buah dan untuk menggerakan lengan robot ini sendiri kami menggunakan motor servo. Keywords—motor servo, joint, robot lengan.



I.



PENDAHULUAN



Robot adalah sesuatu yang dapat diprogram ulang, memiliki penggerak atau manipulator dan didesain untuk memindahkan barang, alat atau komponen khusus guna menyelesaikan suatu tugas (engineering.nyu from Robot Institute of America, 1997). Terdapat berbagai jenis dan bentuk dari teknologi robotika, salah satunya adalah robot berbentuk lengan. Robot lengan merupakan jenis robot manipulator yang berbentuk seperti lengan manusia dengan memiliki sendi atau disebut dengan joint dan link yang merupakan penghubung antar joint. Terdapat dua jenis joint (sendi) pada robot lengan yaitu joint revolute dan joint prismatic, joint revolute memiliki pergerakan memutar sedangkan joint prismatic memiliki pergerakan maju atau mundur. Joint revolute pada robot lengan disusun dari motor servo, ketepatan gerak motor servo inilah yang menjadi indikator utama dari keberhasilan gerak robot lengan. Perkembangan teknologi robot saat ini diperlukan dalam berbagai bidang kehidupan. Penggunaan teknologi robotika ini bertujuan agar mempermudah kegiatan sehari-hari. Salah satu kegiatan yang dapat dilakukan oleh robot lengan yaitu adalah proses pemindahan suatu benda dari satu tempat ke tempat yang lain. Berdasarkan permasalahan tersebut diperlukan sebuah robot lengan yang mampu melakukan proses perpindahan barang dari satu tempat ke tempat lain sehingga diharapkan mampu mempermudah kegiatan pemindahan suatu benda yang dilakukan serta meningkatkan tingkat efektifitas baik dalam hal waktu, tenaga maupun kualitas dari suatu kegiatan.



5th D Doliray Crismast N 13116139 [email protected]



II. LANDASAN TEORI A. Jenis Robot Ada beberapa jenis robot bedasarkan penggunaan akuatornya diantaranya robot manipulator (robot lengan). Manipulator pada robot industri, manipulator merupakan sebuah rangkaian benda kaku (rigid bodies) terbuka yang terdiri atas sendi (joint) dan terhubung dengan lengan (link) dimana setiap posisi sendi ditentukan dengan variabel tunggal sehingga jumlah sendi samadengan nilai derajat kebebasan (degree of freedom). Manipulator yang sering dipakai sebagai robot industri pada dasarnya terdiri atas struktur mekanik, penggerak (aktuator), sensor dan sistem kontrol. Dasar (base) manipulator sering disebut kerangka dasar (base frame) dan ujung dari manipulator biasanya dilengkapi dengan endefector yang salah satu jenisnya adalah gripper. Pada manipulator terdapat sendi (joint) yang merupakan tempat sambungan lengan untuk melakukan putaran atau gerakan. Secara umum jenis sendi yang digunakan pada manipulator adalah sendi putar (revolute joint). Sendi putar sering digunakan sebagai pinggang (waist), bahu (shoulder) dan siku (elbow), dan pergerakan sendi putar akan menghasilkan satu derajat kebebasan.



Gambar 1 contoh kegunaan robot manipulator (sumber : http://operator-it.blogspot.com) Bagian dasar manipulator bisakaku terpasang pada lantai area kerja ataupun terpasang pada rel. Rel berfungsi sebagai pathatau alur sehingga memungkinkan robot untuk bergerak dari satu lokasi ke lokasi lainnya dalam satu area kerja. Bagian tambahan merupakan perluasan dari bagian dasar, bisa disebut juga lengan atau arm. Bagian ujungnya terpasang pada end efektor yang berfungsi untuk mengambil atau mencekam material. Manipulator digerakkan oleh aktuator atau disebut sistem drive yang menyebabkan gerakan yang bervariasi dari manipulator.



B. Bagian Akuator (Penggerak) Aktuator adalah komponen mekanik yang digunakan untuk menghasilkan gerakan pada robot. Sumber gerakan mekanik utama pada robot untuk menggerakan bagian –bagian tubuh dari robot berupa motor. Aktuator bisa menggunakan elektrik, hidrolik ataupun pneumatik. Pada bagian penggeraknya (akuator) sendiri menggunakan motor servo. Servo motor adalah sebuah motor dengan sistem closed feedback dimana posisi dari motor akan di informasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam servomotor. Motor ini terdiri dari sebuah motor, serangkaian gear, potensiometer dan rangkaian kontrol. Potensiometer berfungsi untuk menentukan batas sudut dari putaran servo. Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal dari kabel motor. Semakin lebar pulsa OFF maka akan semakin besar gerakan sumbu ke arah jarum jam dan semakin kecil pulsa OFF maka akan semakin besar gerakan sumbu ke arah yang berlawanan dengan jarum jam. 24 dikirim melalui kaki sinyal dari kabel motor. Semakin lebar pulsa OFF maka akan semakin besar gerakan sumbu ke arah jarum jam dan semakin kecil pulsa OFF maka akan semakin besar gerakan sumbu ke arah yang berlawanan dengan jarum jam. Servo motor biasanya hanya bergerak mencapai sudut tertentu saja dan tidak kontinyu seperti motor DC maupun motor stepper. Walau demikian, untuk beberapa keperluan tertentu, Servo motor dapat dimodifikasi agar bergerak kontinyu. Pada robot, motor ini sering digunakan untuk bagian kaki, lengan atau bagian – bagian lain yang mempunyai gerakan terbatas. Servo motor adalah motor yang mampu bekerja dua arah, yaitu searah jarum jam/cloackwise (CW) dan berlawanan arah jarum jam/counter cloackwise (CCW) dimana arah dan sudut pergerakan rotornya dapat dikendalikan hanya dengan memberikan pengaturan duty cyclesinyal PWM (Pulse Width Modulation) pada bagian pin kontrolnya. Servo motor merupakan sebuah motor DC yang memiliki rangkaian kontrol elektronik dan internal gear untuk mengendalikan pergerakan dan sudut angularnya.



source code, proteus sebagai simulasi dan sketchup sebagai desain dari robot manipulator. A. Alat dan Bahan Adapun dalam pembuatan robot lengan ini membutuhkan beberapa komponen, diantaranya: 1. Motor Servo ( 3 Buah ) 2. Arduino Mega ( 1 Buah) 3. Potensiometer ( 3 Buah) 4. Kabel Jumper 5. Stik Eskrim 6. Software Proteus, Sketchup dan Arduino 7. Beadboard



Gambar 3. DFD tingkat 0. B. Langkah Kerja Robot Lengan Pada gambar 3 dibawah ini merupakan langkah kerja dari robot lengan yang telah dirancang.



Gambar 2 motor servo (sumber : http://eprints.undip.ac.id) III. METODELOGI Pada metodologi dalam laporan ini menggunakan beberapa literasi-literasi yang membahas tentang sebuah robot manipulator. Terdapat aplikasi yang menunjang dalam pembuatan robot manipulator ini ialah, Arduino seabagai



Gambar 3 flowchat cara kerja robot lengan



IV.



DATA



Pada subab ini akan membahas mengenai perancangan dan implementasi robot. Kemudian pada subab ini jug akan menjelaskan tentang perancangan desain 3D dan Rangkaian Skematiknya.



{ // Pin untuk kaki data pada servo servo1.attach(3); //Servo1 di pin 3 servo2.attach(4); //Servo2 di pin 4 servo3.attach(5); //Servo2 di pin 5 }



void loop() { // Membaca nilai pada pin analog potensiometer1 valpot1 = analogRead(pot1); // Mengkonversi nilai dari 0-1023 analog ke dalam derajat yaitu 0-180 derajat



Gambar 4 Rangkaian Skematik



valpot1 = map(valpot1, 0, 1023, 0, 180); Pada



Gambar



4.



menunjukkan



skematik



dengan



menggunakan 3 potensiometer, 1 arduino mega dan 3 buah



servo1.write(valpot1); delay(15);



servo yang dijalankan dengan menggunaka simulasi proteus. Pada simulasi menggunakan source code yang sudah di program, pada simulasi program yang kami gunakan berjalan sesuai dengan yang diinginkan. •



Source code



#include



// Membaca nilai pada pin analog potensiometer2 valpot2 = analogRead(pot2); // Mengkonversi nilai dari 0-1023 analog ke dalam derajat yaitu 0-90 derajat valpot2 = map(valpot2, 0, 1023, 0, 90); servo2.write(valpot2);



Servo servo1; // Membuat objek untuk menyatakan



delay(15);



servo1 Servo servo2; // Membuat objek untuk menyatakan servo2 Servo servo3; // Membuat objek untuk menyatakan servo3



// Membaca nilai pada pin analog potensiometer3 valpot3 = analogRead(pot3); // Mengkonversi nilai dari 0-1023 analog ke dalam derajat yaitu 0-45 derajat valpot3 = map(valpot3, 0, 1023, 0, 45);



// Pin untuk Potensiometer int pot1 = A1; //Pin A1 int pot2 = A2; //Pin A2 int pot3 = A3; //Pin A3



// Variabel untuk menyimpan nilai pembacaan pin analog int valpot1; //Nilai potensio1 int valpot2; //Nilai potensio2 int valpot3; //Nilai potensio3



void setup()



servo3.write(valpot3); delay(15); } Pada source code kami membuat tiga kondisi, dimana kondisi pertama memiliki sudut servo 180ᵒ yang berfungsi sebagai pemutar bagian bawah, sedangkan pada kondisi kedua memiliki sudut 90ᵒ yang berfungsi sebagai penggerak lengan pada robot manipulator dan pada kondisi ketiga memiliki sudut 45ᵒ yang berfungsi sebagai penggeruk. Pada source code ini juga terdapat 3 buah servo dengan pin 3, pin 4 dan pin 5 dan terdapat 3 buah potensiometer sebagai kendali dengan pin A1, pin A2 dan pin A3.



Data servo : 3. Servo 1 : derajat 180ᵒ Servo 2 : derajat 90ᵒ Servo 3 : derajat 45ᵒ



4.



5. 6.



7. 8.



Gambar 5 desain 3D robot lengan Pada Gambar 5. Menunjukkan Gambar 3D robot lengan penggeruk, dimana pada robot tersebut menggunakan metode Open Loop karena pada mekanisme dasarnya terbuka, dimana pada sistem kontrool ini aksi pengontrollanya (input) berdiri sendiri, tidak bergantung dari keluaran (output) pada prosesnya. Dan pada robot lengan tersebut memiliki 3 buah joint, dimana join tersebut terletak pada 3 buah servo yang kami gunakan, sedangkan untuk bagian bar atau link robot ini memiliki 3 buah bar atau link dan untuk bagian ground robot ini memiliki 1 buah ground. V. KESIMPULAN 1.



Robot lengan ini dapat memudahkan pekerjaan manusia dibidang industri sebagai penggeruk / penggali tanah.



2.



Robot ini meniru dari karakteristik manusia yaitu pada bagian tangan dan lengan.



3.



Dengan adanya robot ini hasil dari proses pengerjaannya tidak membutuhkan biaya yang besar untuk perawatan dan pengoperasiannya.



4.



Dalam pemroggramannya kesulitan yang cukup rumit.



5.



Pada pengaplikasian robot yang kami jalankan sudah sesuai dengan yang kami inginkan.



memiliki



tingkat



REFERENSI 1. 2.



Andik Yulianto, Edy Ramadan. 2014. "Sistem Kendali Robot Manipulator Pemindah Barang Dengan Umpan Balik Visual". Duli Ridlo Istriantono, Trihastuti Agustinah. 2015. "Perancangan Pengaturan Posisi Robot Manipulator Berbasis PD Fuzzy Mamdani Computed Torque Control (PD Fuzzy CTC)"



Akhmad Taufik, Abdul Kadir Muhammad, Andi Baso, John Michael Adiputra. 2017. "Rancang Bangun Prototipe Robot Manipulator Untuk Media Praktikum". Fadhli Rahman, Faridah, Andi Ikram Nur, Andi Nadar Makkaraka. 2020. "Rancang Bangun Prototipe Manipulator Lengan Robot Menggunakan Motor Servo Berbasis Mikrokontroler". Setiawan, Eko. 2015. Robotics lecture nodes (Indonesia version). Faculty ofcomputer science and engineering.Malang: Brawijaya University. Saefullah,A. Immaniar,D. Reza,A.2014.Sistem Kontrol Robot Pemindah Barang Menggunakan Aplikasi Android Berbasis Arduino Uno. ISSN, vol.8. Tri, Gita dan Setiawan, E. eds.,2014. Robot Lengan Pemindah Barang Berdasarkan Ukurannya Berbasis Mikrokontroler. Palembang: AMIK MDP. Hamidah, S. Panjaitan, S. & Triyanto, D.2013.Sistem Pengendali Robot Lengan Menggunakan Pemrograman Visual Basic. Pontianak: Universitas Tanjungpura