LENGAN ROBOT PEMINDAH
BARANG DENGAN PENGENDALI JOYSTICK
Dhudhik Arief H.,Rizky
Wahyu K., Yusi Kusuma A.Samuel Beta
Program Studi Teknik
Elektronika,Jurusan Teknik Elektro,Politeknik Negeri Semarang
Jl.Prof.Soedarto,SH
Tembalang,Semarang 50275
ABSTRAK
Paper ini menjelaskan
perancangan dan pembuatan lengan robot pemindah barang dengan pengendali
joystick. Pada proyek ini digunakan beberapa obyek. Penentuan posisi obyek
dilakukan dengan pembacaan joystick modul, dimana hasil pembacaan joystick akan
langsung terlihat pada pergerakan lengan robot. Sistem kendali robot terdiri
dari mikrokontroler ATMEGA 328 (Arduino UNO) sebagai pengolah data dan antarmuka komputer dengan system mekanisme
robot. Sebagai penggerak digunakan motor servo dengan pengendalian proporsional
dengan metode PWM. Pada perancangan Lengan Robot Pemindah Barang Dengan
Pengendali Joystik ini, difungsikan
sebagai sistem gerak yang berfungsi untuk memegang, mengambil, mengangkat, memindahkan objek dari satu posisi ke posisi
yang lain. Untuk melakukan pengambilan
objek, lengan robot ini dilengkapi dengan griper (pemegang). Prinsip
kerja gerak lengan robot ini menggunakan prinsip pengendalian dengan 2 buah
modul joystick, dimana setiap joystick memiliki 3 arah pergerakan X,Y,Z. Untuk joystick yang pertama arah X(vertikal)
difungsikan untuk menggerakan ‘shoulder servo’ yang bergerak vertikal , arah Y
(horisontal) difungsikan untuk menggerakan ‘base servo’ yang bergerak
horisontal , sedangkan Z (knob) untuk membuka gripper. Untuk joystick yang kedua arah X(vertikal)
difungsikan untuk menggerakan ‘Elbow servo’ yang bergerak vertikal , arah Y
(horisontal) difungsikan untuk menggerakan ‘Wrist servo’ yang bergerak vertikal
, sedangkan Z (knob) untuk menutup gripper.
ABSTRACT
This paper describes the design and
manufacture of robotic arm transfer of goods with a joystick controller. In
this project used several objects. Determination of the position of the object
is done by reading the joystick module, where the joystick readings will be
immediately visible on the movement of the robot arm. Robot control system consists
of an ATMEGA 328 (Arduino UNO)
microcontroller as a data processor
and a computer interface with the system robot mechanism. As used servo motor
drive with proportional control with PWM method. In the design of Goods Movers
Robot Arm With this joystick controller, functioned as a motion system that
serves to hold, take, lift, move objects from one position to another. To
perform object retrieval, this robot arm equipped with griper (holder). The
working principle of motion of the robot arm using the principle of control
with 2 joystick module, wherein each of the joystick has a 3-way movement of
the X, Y, Z. For the first joystick X direction (vertical) is intended to move
the 'shoulder servo' which moves vertically, the Y direction (horizontal) is intended
to move the 'base servo' which moves horizontally, while Z (knob) to open the
gripper. For the second joystick X direction (vertical) is intended to move the
'Elbow servo' which moves vertically, the Y direction (horizontal) is intended
to move the 'Wrist servo' that move vertically, whereas Z (knob) to close the
gripper.
I. PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Teknologi mengalami suatu kemajuan yang sangat pesat pada masa sekarang
ini. Teknologi yang canggih telah menggantikan peralatan-peralatan manual yang
membutuhkan banyak tenaga manusia untuk dioperasikan, salah satunya yaitu
penggunaan robot. Perkembangan teknologi robotika telah membuat kualitas
kehidupan manusia semakin tinggi. Saat ini perkembangan teknologi robotika
telah mampu meningkatkan kualitas maupun kuantitas produksi berbagai industri.
Teknologi robotika juga telah menjangkau sisi hiburan dan pendidikan bagi
manusia. Salah satu cara menambah tingkat kecerdasan sebuah robot adalah dengan
menambah sensor pada robot tersebut.
Salah satu robot yang memiliki sistem gerak seperti manusia adalah lengan
robot. Lengan robot tersebut dirancang agar dapat mempermudah Pemindahan barang
dengan pengendali joystick.
1.2 Tujuan
Membuat lengan robot dengan pengendali joystick untuk
memindahkan barang-barang berdasarkan batasan-batasan yang telah
ditentukan,menggunakan mikrokontroler ATMEGA 328 (Arduino UNO) sebagai kontrolnya.
1.3 Rumusan
Masalah
1. Apakah
lengan robot ini dapat membantu proses pemindahan barang ?
2. Bagaimana
membuat sistem lengan robot yang dapat
mendeteksi objek kemudian memindahkan ke titik-titik yang telah ditentukan
sebelumnya ?
3. Bagaimana
solusi secara elektronikanya ?
1.4 Pembatasan Masalah
1. Lengan
robot dapat mengangkat, memindah dan meletakkan barang berdasarkan kapasitas
lebar regangan gripper dan torsi motor servo (Servo Futaba s3003).
2. Konstruksi lengan robot terdiri dari base,shoulder,elbow,,wrist,gripper.
3. Lengan
robot yang dibangun menggunakan 5 buah servo ini akan diujikan untuk
memindahkan barang menggunakan pengendali joystick dengan berat maksimal
sebesar 250 gram.
4. Modul
joystick yang digunakan sebanyak 2 buah dan setiap modul joystick mempunyai 3
axis yaitu x,y,z
1.5
Metodologi
Target proyek ini
menjalankan program yang dapat diimplementasikan langsung terhadap alat.
Langkah - langkah pembuatan Proyek Arm
dapat didefinisikan sebagai berikut :
1. Studi
pustaka alat dan bahan
2. Perancangan
perangkat lunak dan program
3. Implementasi
program
4. Pengujian
perangkat lunak dan perangkat keras
5. Analisa
6. Laporan
- Tinjauan Pustaka
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.
2.a Gambar Pulsa Motor Servo
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.
2.a Gambar Servo FUTABA
b.
Joystick
Modul
2.b Gambar Joystick
c.
Mikrokontroller
ATMEGA 328 (Arduino UNO) mikrokontroler
berbasis ATmega328. Uno memiliki 14 pin digital input / output (dimana 6 dapat
digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, resonator keramik 16 MHz,
koneksi USB, jack listrik, header ICSP, dan tombol reset. Uno dibangun
berdasarkan apa yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, sumber daya
bisa menggunakan power USB (jika terhubung ke komputer dengan kabel USB) dan
juga dengan adaptor atau baterai.
Arduino Uno berbeda dari semua papan sebelumnya dalam hal tidak menggunakan FTDI chip driver USB-to-serial. Sebaliknya, fitur Atmega16U2 (Atmega8U2 sampai versi R2) diprogram sebagai konverter USB-to-serial. Revisi 2 dari Uno memiliki resistor pulling 8U2 HWB yang terhubung ke tanah, sehingga lebih mudah untuk menggunakan mode DFU.
Arduino Uno berbeda dari semua papan sebelumnya dalam hal tidak menggunakan FTDI chip driver USB-to-serial. Sebaliknya, fitur Atmega16U2 (Atmega8U2 sampai versi R2) diprogram sebagai konverter USB-to-serial. Revisi 2 dari Uno memiliki resistor pulling 8U2 HWB yang terhubung ke tanah, sehingga lebih mudah untuk menggunakan mode DFU.
Ringkasan
|
Mikrokontroler
|
ATmega328
|
|
Tegangan pengoperasian
|
5V
|
|
Tegangan input yang
disarankan
|
7-12V
|
|
Batas tegangan input
|
6-20V
|
|
Jumlah pin I/O digital
|
14 (6 di antaranya
menyediakan keluaran PWM)
|
|
Jumlah pin input analog
|
6
|
|
Arus DC tiap pin I/O
|
40 mA
|
|
Arus DC untuk pin 3.3V
|
50 mA
|
|
Memori Flash
|
32 KB (ATmega328),
sekitar 0.5 KB digunakan oleh bootloader
|
|
SRAM
|
2 KB (ATmega328)
|
|
EEPROM
|
1 KB (ATmega328)
|
|
Clock Speed
|
16 MHz
|
d.
2.d Gambar Arduino
e.
Regulator
7805
7805 mempunyai keluaran 5 volt dan 7812 memberikan 12 volt. Keluarga
78xx adalah regulator tegangan positif, yaitu regulator yang didesain untuk
memberikan tegangan keluaran yang relatif positif terhadap ground bersama.
3. Perancangan Alat
III.
Perancangan Alat
a. Diagram Alir
3.a Gambar Diagram
Alir
Diagram alir diatas menjelaskan tentang sub
rutin jalanya proyek lengan robot pemindah barang dengan pengendali joystick,
jika tombol switch ditekan, joystick 1 dan 2 siap bekerja. Untuk joystick yang pertama arah X(vertikal)
difungsikan untuk menggerakan ‘shoulder servo’ yang bergerak vertikal , arah Y
(horisontal) difungsikan untuk menggerakan ‘base servo’ yang bergerak
horisontal , sedangkan Z (knob) untuk membuka gripper. Untuk joystick yang kedua arah X(vertikal)
difungsikan untuk menggerakan ‘Elbow servo’ yang bergerak vertikal , arah Y
(horisontal) difungsikan untuk menggerakan ‘Wrist servo’ yang bergerak vertikal
, sedangkan Z (knob) untuk menutup gripper.
b.
Digram Blok
3.b Gambar Diagram Blok
Dalam
diagram blok lengan robot pemindah barang dengan joystick ini memiliki 2 input
yaitu switch dan joystick yang kemudian diolah oleh mikrokontroler dan
keluaranya berupa gerakan motor servo.
c. Gambar Alat
3.c
Gambar Alat
Lengan robot ini memiliki
pergerakan sebanyak 5 DOF (Degree Of
Freedom). Lengan robot dapat bergerak kesegala arah dirancang agar mampu
mengikuti gerak tangan manusia yang dapat menjangkau ke beberapa sudut dimensi.
Sebagai kontrol lengan robot ini memerlukan 5 buah motor servo. Penggunaan
motor servo sebagai alat penggerak memberikan hasil gerakan yang halus dan
memliki sudut yang hampir sama dengan gerakan lengan manusia. Fungsi dari kelima motor servo tersebut
diantaranya :
Base, Shoulder, Elbow, Wrist dan Grip.
Jadi kita perlu lima pin Arduino yang dihubungkan ke masing masing servo.
4. Pengujian Alat
Pada
perancangan ‘Lengan Robot Pemindah Barang Dengan Pengendali Joystik’ ini,
difungsikan sebagai sistem gerak yang berfungsi untuk memegang, mengambil,
mengangkat, memindahkan objek dari satu
posisi ke posisi yang lain. Untuk
melakukan pengambilan objek, lengan robot ini dilengkapi dengan griper (pemegang).
Prinsip kerja gerak lengan robot ini menggunakan prinsip pengendalian dengan 2
buah modul joystick, dimana setiap joystick memiliki 3 arah pergerakan
X,Y,Z. Untuk joystick yang pertama arah
X(vertikal) difungsikan untuk menggerakan ‘shoulder servo’ yang bergerak
vertikal , arah Y (horisontal) difungsikan untuk menggerakan ‘base servo’ yang
bergerak horisontal , sedangkan Z (knob) untuk membuka gripper. Untuk joystick yang kedua arah X(vertikal)
difungsikan untuk menggerakan ‘Elbow servo’ yang bergerak vertikal , arah Y
(horisontal) difungsikan untuk menggerakan ‘Wrist servo’ yang bergerak vertikal
, sedangkan Z (knob) untuk menutup gripper.
5. Kesimpulan
Robot dapat bergerak mengikuti benda dengan baik untuk arah
gerakan benda mendatar. Sedangkan untuk arah gerakan vertikal, robot masih
belum dapat bergerak mengikuti gerakan benda dengan baik.
Lengan robot yang
dikendalikan oleh joystick dapat mengikuti benda jika jarak benda kurang dari
±10 cm dan dapat mengankat benda yang mempunyai berat maksimal 400 gram.
DAFTAR PUSTAKA
Bendersky,
D.A, J. M Santos, 2005. “Robot Formations as an Emergent Collective
Task using Target-following Behavior”.
http://tornado.dia.fi.upm.es/caepia/numeros/21/bendersky.pdf
Craig, J.J., 1986, “Introduction
to Robotics Mechanics and Control”, Addison Wesley Publishing Company,
Singapore.
Manji, J.F., 2005. “Robots Facilitate High-speed Welding”
Nalwan, P.A., 2003, “Panduan Praktis Teknik Antarmuka dan
Pemrograman Mikroontroler AT89C51”, PT Elex Media Komputindo. Jakarta.
Nurdinsidiq, Muh., 2004,
“Pengendalian Lengan Robot ROB3 Berbasis Mikrokontroler AT89C51 Menggunakan
Tranduser Ultrasonik”, Tugas Akhir S1 Teknik Elektro UGM, Yogyakarta.
Nama penulis Dhudhik Arief Hadiyanto. Penulis dilahirkan di Semarang, 22 Juni 1994. Tahun 2012 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA di SMA N 4 SEMARANG. Pada tahun 2012 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.12.2.04.
Nama penulis Rizky Wahyu Kurniawan. Penulis dilahirkan di Semarang, 06 Agustus1994. Tahun 2012 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA di SMA N 2 Kudus. Pada tahun 2012 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.12.2.17.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar