TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN LENGAN ROBOT PEMINDAH …repository.untag-sby.ac.id/2597/1/Abstrak.pdf · rancang bangun lengan robot pemindah barang secara otomatis berbasis mikrokontroler

TUGAS AKHIR

RANCANG BANGUN LENGAN ROBOT PEMINDAH

BARANG SECARA OTOMATIS BERBASIS

MIKROKONTROLER ARDUINO

Oleh :

HANIF ZULFIANTO

1451502269

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS 17 AGUSTUS 1945 SURABAYA

2019

iii

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS 17 AGUSTUS 1945 SURABAYA

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

NAMA : HANIF ZULFIANTO

NBI : 1451502269

PROGRAM STUDI : TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS : TEKNIK

JUDUL : RANCANG BANGUN LENGAN ROBOT

PEMINDAH BARANG SECARA OTOMATIS

BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO

Mengetahui / Menyetujui

Dosen Pembimbing

Ir. Kukuh Setyadjit. MT.

NPP. 20450950420

Dekan

FakultasTeknik

Dr. Ir. Sajiyo, M.Kes.

NPP. 20420900197

Ketua Program Studi

Teknik Elektro

Dipl. Ing. Holy Lydia, MT.

NPP. 20450950422

v

LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

Saya yang bertanda tangan dibawah ini:

Nama : Hanif Zulfianto

NBI : 1451502269

Program Studi : Teknik Elektro

Menyatakan bahwa isi sebagian maupun keseluruhan Tugas Akhir saya yang

berjudul:

“RANCANG BANGUN LENGAN ROBOT PEMINDAH BARANG SECARA

OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO”

Adalah benar-benar hasil karya intelektual mandiri, diselesaikan tanpa menggunakan

bahan-bahan yang tidak diizinkan dan bukan merupakan karya pihak lain yang saya

akui sebagai karya sendiri. Semua referensi yang dikutip maupun yang dirujuk telah

ditulis secara lengkap pada daftar pustaka.

Apabila ternyata pernyataan ini tidak benar, saya bersedia menerima sanksi sesuai

pearaturan yang berlaku.

Surabaya, 23 Juli 2019

Hanif Zulfianto

NBI.1451502269

vii

ABSTRAK

RANCANG BANGUN LENGAN ROBOT PEMINDAH BARANG SECARA

OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO

Di zaman modern seperti saat ini teknologi berkembang sangat pesat, salah

satunya teknologi robotika. Robot berguna untuk membantu dan meringankan

pekerjaan manusia, berdasarkan permasalahan tersebut maka dibuatlah sebuah

robot dengan konsep menyerupai lengan manusia. Lengan robot pemindah barang

secara otomatis ini sangat fleksibel dan mudah diubah pergerakannya tanpa harus

memprogram ulang terlebih dahulu, serta dapat menyimpan pergerakan, karena

selama ini lengan robot pergerakannya perlu diprogram terlebih dahulu. Lengan

robot ini menggunakan arduino sebagai controller berfungsi untuk mengontrol

pergerakan motor servo sebagai aktuator dan mengolah sinyal dari potensiometer

yang berfungsi sebagai sensor posisi lengan robot. Dari hasil pengujian lengan

robot ini dapat bekerja dengan baik, karena dapat bergerak sesuai putaran

potensiometer sebagai sensor posisi dan dapat menyimpan pergerakan.

Kata kunci : Arduino, Lengan robot, Potensiometer, Motor servo

ix

ABSTRACT

DESIGN OF AUTOMATIC ROBOT ARM RODS BASED ON ARDUINO

MICROCONTROLLER

In modern times such technology is currently developing very rapidly, one

of which is robotics technology. Robots are useful for helping and alleviating human

work, based on these problems a robot with the concept of resembling a human arm

is made. This automatic robotic transfer arm is very flexible and easily changed

without having to reprogram it first, and can save movement, because all this time

the robotic arm of the movement needs to be programmed first. This robotic arm

uses Arduino as a controller to control the movement of the servo motor as an

actuator and process signals from the potentiometer which functions as a sensor

position for the robot's arm. From the results of testing this robot arm can work

well, because it can move according to the potentiometer rotation as a position

sensor and can save movement.

Keywords: Arduino, Robot arm, Potentiometer, Servo motor

dDAFTAR

ISI

xi

KATA PENGANTAR

Alhamdulillaahi Robbil „Alamin, dengan mengucapkan puji syukur kehadirat Allah SWT

yang telah melimpahkan rahmat, hidayah serta karunia-Nya sehingga penulis dapat

menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul :

“RANCANG BANGUN LENGAN ROBOT PEMINDAH BARANG SECARA OTOMATIS

BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO ”

Adapun tujuan dari penyusunan Tugas Akhir ini adalah sebagai salah satu persyaratan

untuk mendapatkan gelar sarjana teknik pada Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik

Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya. Dalam penyusunan laporan Tugas Akhir ini,

kami banyak mendapatkan bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena

itu, penulis dengan tulus ikhlas menyampaikan banyak terima kasih kepada :

1. Bapak Dr.Ir.Sajio,M.Kes., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas 17 Agustus 1945

Surabaya

2. Ibu Dipl. Ing. Holy Lydia Wiharto, MT., selaku Kaprodi Teknik Elektro Universitas17

Agustus 1945 Surabaya.

3. Bapak Ir. Kukuh Setyadjit, M.T., yang telah membimbing tugas akhir ini dengan sabar.

4. Harimanto dan Paini selaku orang tua penulis yang telah memberikan curahan kasih

sayang, inspirasi hidup dan doa yang tulus.

5. Semua Dosen Universitas 17 Agustus 1945 yang telah banyak

memberikan ilmu dan pengalamannya kepada penulis

6. Rekan-rekan Jurusan Teknik Elektro UNTAG Surabaya, yang telah menemani dalam

proses penyusunan Tugas akhir ini.

7. Seluruh sahabat dan teman mahasiswa penulis Hanif Zulfianto terima kasih atas

ketulusannya, bantuannya dan doa yang tulus

8. TU dan Laboran Jurusan Teknik Elektro telah membantu memberikan fasilitas lab

9. Nina Agung Iswardani S.Hum yang telah memberi dukungan dan motivasi dalam

proses pengerjaan.

xii

10. Sultan Burhanuddin dari teknik elektro yang menjadi partner proses pengerjaan tugas

akhir ini.

11. Yudha kakak tingkat yang selalu membimbing dan mensupport fasilitas alat untuk

mengerjakan tugas akhir ini.

12. Seluruh rekan-rekan Rakyat POS 1 yang selalu memberikan motivasi untuk segera

menyelesaikan tugas akhir ini.

13. Semua Pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu yang telah membantu hingga

terselesaikannya skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih kurang sempurna, oleh karenanya

perlu pengembangan lebih lanjut. Akhir kata penulis berharap semoga Tugas Akhir ini

dapat bermanfaat bagi pihak yang memerlukan dan menambah wawasan ilmu pengetahuan

bagi kita semua pada umumnya dan bagi penulis sendiri pada khususnya.

Surabaya, 22 Juli 2019

Penulis

dDAFTAR

ISI

xiii

DAFTAR ISI Halaman Judul ........................................................................................................ i

Lembar Pengesahan ............................................................................................ iii

Lembar Pernyataan Keaslian Tugas Akhir .......................................................... .v

Abstrak ............................................................................................................... vii

Abstract ................................................................................................................ ix

Kata Pengantar .................................................................................................... xi

Daftar Isi .......................................................................................................... xiii

Daftar Gambar ................................................................................................... xvii

Daftar Tabel ....................................................................................................... xix

Lembar Pernyataan Persetujuan Publikasi Karya Ilmiah ................................ ...xxi

HALAMAN INI SENGAJA DIKOSONGKAN ............................................... xxii

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2 Rumusan Masalah ...................................................................................... 1

1.3 Tujuan ....................................................................................................... 1

1.4 Batasan Masalah ....................................................................................... 2

1.5 Metodelogi Penelitian ............................................................................... 2

1.6 Sistematika Penulisan ............................................................................... 3

HALAMAN INI SENGAJA DIKOSONGKAN ................................................. 4

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Sistem Kendali .......................................................................................... 6

2.1.1 Jenis-jenis Sistem Kendali ................................................................ 7

2.1.2 Kinematik Lengan Robot 5 Sendi .................................................... 9

2.1.3 Konfigurasi Lengan Robot 5 Sendi .................................................. 9

2.1.4 Analisis Lengan Robot 5 sendi ......................................................... 10

2.2 Aktuator Lengan Robot ............................................................................. 11

2.3 Sensor dan Tranduser ................................................................................ 11

2.3.1 Aplikasi Potensiometer Sebagai Sensor Posisi ................................. 12

2.4 Analog Digital Converter .......................................................................... 15

2.5 Pulsa With Modulation (PWM) ................................................................ 16

2.5.1 Prinsip kerja PWM .......................................................................... 16

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

2.6.1 Bagian-bagian papan arduino ............................................................ 18

2.6.2 Perangkat lunak Arduino .................................................................. 20

2.6.2 Mikrokontroler Atmega328 .............................................................. 21

xiv

2.7 Motor Servo .............................................................................................. 23

2.7.1 Prinsip kerja motor servo................................................................... 25

2.7.2 Torsi/Momen gaya ........................................................................... 27

2.8 Power Supply ............................................................................................ 28

2.8.1 Prinsip kerja power supply ............................................................... 29

2.9 Aplikasi perancangan Rangkaian Proteus .................................................. 34

BAB III PERANCANGAN dan PEMBUATAN ALAT

3.1 Perancangan Sistem Diagram Blok ............................................................ 35

3.2 Perancangan Perangkat Keras .................................................................... 36

3.2.1 Perancangan rangkaian sensor posisi ................................................. 36

3.2.2 Perancangan Rangkaian otomatis Lengan Robot ............................... 37

3.2.3 Perancangan Rangkaian Motor Servo ................................................ 38

3.2.4 Perancangan Rangkaian Regulator 7805 ........................................... 40

3.2.5 Perancangan Mekanik Lengan Robot ................................................ 41

3.2.6 Perancangan Pengendali Utama ........................................................ 47

3.3 Perancangan Perangkat Lunak ................................................................... 48

3.3.1 Program Posisi Awal Lengan Robot .................................................. 50

HALAMAN INI SENGAJA DIKOSONGKAN ................................................. 52

BAB IV PENGUKURAN DAN PENGUJIAN ALAT

4.1 Pengukuran Tegangan ............................................................................... 53

4.1.1 Pengukuran Tegangan Keluaran sensor Posisi ................................. 53

4.1.2 Pengukuran Tegangan Pada Mikrokontroler Arduino uno ............... 55

4.1.3 Pengukuran Tegangan Motor Servo ................................................. 57

4.2 Pengujian Alat ............................................................................................ 58

4.2.1 Pengujian Sensor Posisi .................................................................... 58

4.2.2 Pengujian Tombol Lengan Robot ..................................................... 58

4.2.3 Pengujian Lengan Robot ................................................................. 59

4.2.3.1 Posisi Awal Lengan Robot .................................................. 59

4.2.3.2 Lengan Robot Mengambil Barang ....................................... 60

4.2.3.3 Lengan Robot Meletakkan Barang ...................................... 61

4.2.4 Pengujian Beban yang dapat diangkat Lengan Robot ....................... 62

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ............................................................................................... 63

5.2 Saran ......................................................................................................... 63

HALAMAN INI SENGAJA DIKOSONGKAN ................................................. 64

dDAFTAR

ISI

xv

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 65

HALAMAN INI SENGAJA DIKOSONGKAN ................................................. 66

LAMPIRAN ....................................................................................................... 67

dDAFTAR

ISI

xvii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Anatomi Lengan Robot ................................................................. 5

Gambar 2.2 Sistem Kendali Pada Tubuh Manusia ........................................... 6

Gambar 2.3 Diagram Blok Sistem Kendali ...................................................... 7

Gambar 2.4 Sistem Kendali Loop Terbuka ...................................................... 7

Gambar 2.5 Loop Tertutup ............................................................................... 8

Gambar 2.6 Diagram Perubahan Sudut Kartisean ............................................ 8

Gambar 2.7 Hubungan Kinematik Maju dan Kinematik Invers ........................ 9

Gambar 2.8 Koordinat Frames Lengan Robot 5 DOF ...................................... 10

Gambar 2.9 Potensiometer sebagai sensor posisi ................................................. 12

Gambar 2.10 Penampang Potensiometer bagian dalam ...................................... 13

Gambar 2.11 Kurva potensiometer linear ........................................................... 14

Gambar 2.12 Potensiometer ............................................................................... 14

Gambar 2.13 ADC dengan kecepatan sampling rendah dan tinggi ..................... 15

Gambar 2.14 Bentuk gelombang PWM .............................................................. 16

Gambar 2.15 Tampilan Arduino uno .................................................................. 18

Gambar 2.16 Pin mikrokontroler ATMega328 ................................................... 21

Gambar 2.17 Motor servo DC ............................................................................ 24

Gambar 2.18 Sinyal Modulasi lebar pulsa motor servo ...................................... 25

Gambar 2.19 Konfigurasi pin motor servo .......................................................... 26

Gambar 2.20 Blok diagram Power supply .......................................................... 30

Gambar 2.21 Transformator .............................................................................. 30

Gambar 2.22 Rangkaian penyearah sederhana ................................................... 31

Gambar 2.23 Rangkaian gelombang penuh ........................................................ 32

Gambar 2.24 Rangkaian penyearah DC power supply ....................................... 32

Gambar 2.25 Rangkaian filter penyaring ............................................................ 33

Gambar 2.26 Rangkaian dasar IC voltage regulator ............................................ 33

Gambar 3.1 Blok Diagram perangkat ............................................................... 35

Gambar 3.2 Rangkaian Sensor posisi .............................................................. 36

Gambar 3.3 Rangkaian Otomatis ..................................................................... 37

Gambar 3.4 Rangkaian Motor Servo ................................................................ 39

Gambar 3.5 Skematik ic Regulator 7805 .......................................................... 40

Gambar 3.6 Perancangan mekanik Lengan Robot ............................................ 41

Gambar 3.7 Perancangan Gripper Lengan Robot ............................................. 42

Gambar 3.8 Perancangan Wrist Lengan Robot ................................................. 42

Gambar 3.9 Perancangan Elbow Lengan Robot ............................................... 43

xviii

Gambar 3.10 Perancangan Shoulder Lengan Robot ........................................... 43

Gambar 3.11 Perancangan Base Lengan Robot ................................................... 44

Gambar 3.12 Rangkaian pengendali utama ........................................................ 48

Gambar 3.13 Flowcart lengan robot .................................................................... 49

Gambar 3.14 Diagram alur posisi awal lengan robot ........................................... 51

Gambar 4.1 Keseluruhan Lengan Robot ........................................................... 53

Gambar 4.2 Hasil Pengukuran Tegangan Maksimal Output Sensor Posisi ........ 54

Gambar 4.3 Hasil Pengukuran Tegangan Maksimal Mikrokontroler Arduino... 56

Gambar 4.4 Hasil Pengukuran Tegangan Maksimal Pada Motor Servo ........... 57

Gambar 4.5 Posisi Awal Lengan Robot ............................................................ 60

Gambar 4.6 Lengan Robot Mengambil Barang ................................................ 61

Gambar 4.7 Lengan Robot Meletakkan Barang ................................................ 62

dDAFTAR

ISI

xix

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Keterangan Pin Arduino ....................................................................... 19

Tabel 2.2 Keterangan Tombol Pada Arduino ....................................................... 20

Tabel 2.3 Nilai Pensinyalan Motor Servo .............................................................. 25

Tabel 3.1 Karakteristik Motor Servo .................................................................... 39

Tabel 3.2 Maksimal Sudut Putar Motor Servo ...................................................... 45

Tabel 3.3 Perkiraan Berat Lengan dan Beban Yang Harus Diangkat ................... 47

Tabel 3.4 Pengendali Utama.................................................................................. 47

Tabel 3.5 Keterangan Flowcart Lengan Robot ..................................................... 50

Tabel 4.1 Pengukuran tegangan Keluaran Sensor Posisi ...................................... 54

Tabel 4.2 Tegangan Analog dan Nilai Digital Pada Mikrokontroler Arduino ................ 55

Tabel 4.3 Pengukuran Tegangan Pada Mikrokontroler Arduino Uno ................... 56

Tabel 4.4 Pengukuran Tegangan Pada Motor Servo .............................................. 57

Tabel 4.5 Pengujian Sensor Posisi ........................................................................ 58

Tabel 4.6 Pengujian Tombol Lengan Robot ......................................................... 59

Tabel 4.7 Posisi Awal Lengan Robot ................................................................... 59

Tabel 4.8 Lengan Robot Mengambil Barang ........................................................ 60

Tabel 4.9 Lengan Robot Meletakkan Barang ....................................................... 61

Tabel 4.10 Kapasitas beban lengan robot ............................................................... 62

dDAFTAR

ISI

xxi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai sivitas akademik Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya,

Saya yang bertanda tangan di bawah ini:

Nama : Hanif Zulfianto

Fakultas : TEKNIK

Program Studi : TEKNIK ELEKTRO

Jenis Karya : Tugas Akhir

Demi perkembangan ilmu pengetahuan, saya meyetujui untuk memberikan kepada Badan Perpustakaan Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya Hak Bebas Royalti Nonekslusif (Nonexclusive Royalty-Free Right), atas karya saya yang berjudul:

“RANCANG BANGUN LENGAN ROBOT PEMINDAH BARANG

SECARA OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO”

Dengan Hak Bebas Royalti Nonekslusif (Nonexclusive Royalty-

Free Right), Badan Perpustakaan Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya berhak menyimpan, mengalihkan media atau memformatkan, mengolah dalam bentuk pangkalan data (database), merawat, mempublikasikan karya ilmiah saya selama tetap tercantum.

Dibuat di : Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya

Pada Tanggal : …………………………………….

Yang Menyatakan

( Hanif Zulfianto)

U N I V E R S I T A S

17 AGUSTUS 1945 S U R A B A Y A

BADAN PERPUSTAKAAN

JL. SEMOLOWARU 45 SURABAYA

TLP. 031 593 1800 (EX 311)

EMAIL: [email protected].

Materai

6000

xxii

“HALAMAN INI SENGAJA DIKOSONGKAN”