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”