pengendali lengan robot dengan gamepad - core.ac.uk · –robot diciptakan saat ini memiliki...

TUGAS AKHIR

PENGENDALI LENGAN ROBOT DENGAN

GAMEPAD

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Elektro

Oleh:

BASILIUS KRISTIAWAN WICAKSONO

NIM : 135114035

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2015

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

FINAL PROJECT

ROBOTIC ARM CONTROLLER WITH GAMEPAD

In partial fulfilment of requirements

for the degree of Sarjana Teknik

In Electrical Engineering Study Program

BASILIUS KRISTIAWAN WICAKSONO

NIM : 135114035

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

2015


vi

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

MOTTO :

"Pendidikan merupakan perlengkapan paling baik untuk hari tua."

(Aristoteles)

Dengan ini kupersembahkan karyaku ini untuk ......

Tuhan Yesus Kristus Pembimbingku yang setia,

Negaraku Indonesia yang tercinta,

Keluargaku tercinta,

Teman-teman seperjuangan,

Dan semua orang yang mengasihiku

Terima Kasih untuk

semuanya...


viii

INTISARI

Perkembangan teknologi saat ini sangat pesat salah satunya teknologi robotika. Robot

–robot diciptakan saat ini memiliki kegunaan beragam yang berfungsi untuk membantu

pekerjaan manusia. Penelitian ini bertujuan membuat pengendali lengan robot 3 DOF dengan

USB Gamepad. Kontroler yang digunakan adalah ATmega328 yang menggunakan bahasa

arduino. Komunikasi antara mikrokontroler dan USB gamepad menggunakan USB host

shield. Lengan robot dapat bergerak menggunakan motor servo sebagai aktuator dan dapat

bergerak bebas berdasarkan tiga axis yakni base, shoulder, elbow, dan sebagai end effector-

nya adalah gripper. Sistem pengendalian dari lengan robot ini adalah open loop, yang mana

masih manual dari user. Hasil dari penelitian ini adalah lengan robot yang dapat bergerak

presisi dengan ketelitian 5˚ menggunakan kendali gamepad yang memiliki rata-rata error 5%.

Kata kunci : Lengan robot, Gamepad, USB Host Shield, Arduino, 3 DOF


ix

ABSTRACT

The technology developments today's are very massive for example, robotics. Today

robots have a variety of uses that help human work. This research aims to make the 3 DOF

robotic arm controller with a USB gamepad. Atmega328 is the controller with arduino based

language. Communication between microcontroller and USB gamepad use USB host shield.

The robotic arm moves using servo motors as actuators and also can moves freely by 3 axes,

base, shoulder, elbow, and gripper for the end effector. This project using open loop sistem

control that still manual control from user. The result of this research is a robotic arm that

can move with precision accuracy 5˚ using gamepad control. The robotic arm has an average

error of 5%.

Keywords : Robotic Arm, Gamepad, USB Host Shield, Arduino, 3 DOF


xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL (Bahasa Indonesia) .......................................................................... i

HALAMAN JUDUL (Bahasa Inggris) ............................................................................. ii

HALAMAN PERSETUJUAN......................................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN ......................................................................................... iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ........................................................................... v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP ................................................ vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTIANGAN AKADEMIS ...................................... vii

INTISARI ...................................................................................................................... viii

ABSTRACT ....................................................................................................................... ix

KATA PENGANTAR ...................................................................................................... x

DAFTAR ISI .................................................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL .......................................................................................................... xvi

DAFTAR PERSAMAAN ............................................................................................. xvii

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................................ xviii

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2. Tujuan .................................................................................................................. 2

1.3.Manfaat ................................................................................................................. 2

1.4. Batasan Masalah .................................................................................................. 3

1.5. Metodologi Penelitian .......................................................................................... 3

BAB II DASAR TEORI

2.1. Motor Servo ......................................................................................................... 5

2.1.1. Prinsip Kerja ............................................................................................. 5

2.1.2. Jenis Motor Servo ..................................................................................... 7

2.2. Torsi ..................................................................................................................... 8

2.3. Sistem Kontroler Lengan Robot .......................................................................... 9

2.4. Gamepad ............................................................................................................ 10

2.5. USB Host Shield ................................................................................................. 11

2.5.1. Operasi SPI Bus ...................................................................................... 12

2.5.2. Komunikasi USB .................................................................................... 15

2.6. Mikrokontroler Atmega328P ............................................................................. 19

2.6.1. Fitur ....................................................................................................... 21

2.6.2. Konfigurasi Pin ...................................................................................... 22

2.7. FTDI FT232RL .................................................................................................. 25

2.8. Arduino .............................................................................................................. 27

2.9. Sudut Garis Parallel ........................................................................................... 29


xii

2.10. Kerangka Lengan Robot ................................................................................... 30

2.10.1. Link Penggerak Menggunakan Prinsip Tuas ........................................ 31

2.10.2. Jangkauan Lengan Robot ...................................................................... 32

BAB III PERANCANGAN PENELITIAN

3.1. Perancangan Sistem ........................................................................................... 34

3.1.1. Perangcangan Fungsi Tombol Gamepad ............................................... 35

3.2. Perancangan Hardware ...................................................................................... 35

3.2.1. Perancangan Rangkaian Sistem Minimum

Mikrokontroler Atmega328P .................................................................. 35

3.2.2. Perancangan Kerangka Robot ................................................................ 39

3.2.3. Torsi Motor ............................................................................................ 43

3.2.4. Gerak Lengan Robot .............................................................................. 45

3.2.5. Jangkauan Lengan Robot ....................................................................... 47

3.3. Perancangan Software ........................................................................................ 51

3.3.1. Flowchart Utama .................................................................................... 51

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Perangcangan Perangkat Keras ................................................................ 55

4.2. Hasil Pengujian Perangkat Keras ....................................................................... 58

4.2.1. Pengujikan Ketepatan Sudut Lengan Robot .......................................... 58

4.2.2. Pengujian Kinematika Lengan Robot .................................................... 66

4.2.3. Analisa Pergerakan Link ....................................................................... 70

4.2.4. Pengujian Repeatability Gerakan Lengan Robot ................................... 71

4.3. Analisa Perangkat Lunak ................................................................................... 73

4.3.1. Inisialisasi .............................................................................................. 73

4.3.2. Pembacaan Input dan Perintah ke Output .............................................. 75

4.3.3. Kecepatan Motor .................................................................................... 76

4.3.4. Pengiriman Data ke User melalui Serial Monitor ................................. 76

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan ........................................................................................................ 78

5.2. Saran .................................................................................................................. 78

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................... 79

LAMPIRAN................................................................................................................... 81


xiii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.1 Diagram Alur Kerja Sistem........................................................................... 3

Gambar 2.1 Gelombang Sinyal PWM [29]....................................................................... 6

Gambar 2.2 Prinsip Kerja Motor Servo [29] ..................................................................... 6

Gambar 2.3 Motor Servo Standar [30] ............................................................................. 7

Gambar 2.4 Mikro Servo [31] ........................................................................................... 8

Gambar 2.5 Kontrol Open Loop dalam Sistem Lengan Robot ......................................... 9

Gambar 2.6 Konfigurasi Tombol Gamepad [19] ............................................................ 10

Gambar 2.7 Konfigurasi Board USB Host Shield [5] ..................................................... 11

Gambar 2.8 Pengiriman Data SPI [16] ........................................................................... 13

Gambar 2.9 SPI Bus Menggunakan Slave-select [16] .................................................... 14

Gambar 2.10 Data transmisi SPI bus [15] ...................................................................... 15

Gambar 2.11 Konfugurasi Kabel USB [3] ..................................................................... 15

Gambar 2.12 Detached State [3] ..................................................................................... 15

Gambar 2.13 Attached State [3] ...................................................................................... 16

Gambar 2.14 Idle State [20] ............................................................................................ 16

Gambar 2.15 Contoh Pengiriman Data USB [18] ........................................................... 17

Gambar 2.16 Konfigurasi Pin Atmega328P dengan Fungsi Pada Arduino [7] .............. 20

Gambar 2.17 Diagram Blok ATmega328 [4] ................................................................. 21

Gambar 2.18 FTDI Basic Breakout ............................................................................... 25

Gambar 2.19 Tampilan IDE Arduino ............................................................................. 28

Gambar 2.20 Sudut-Sudut yang Dimiliki oleh Garis Parallel ......................................... 30

Gambar 2.21 Lengan Robot 3 DOF [26] ........................................................................ 31

Gambar 2.22 Prinsip kerja tuas [28] ............................................................................... 32

Gambar 2.23 Konfigurasi Perhitungan Jangkauan Lengan Robot ................................. 33

Gambar 3.1 Diagram Blok Perancangan ........................................................................ 34

Gambar 3.2 Rangkaian Reset Mikrokontroler ................................................................ 36

Gambar 3.3 Rangkaian Osilator Mikrokontroler ............................................................ 36

Gambar 3.4 Rangkaian Minimum Sistem dan Interface-nya ......................................... 37

Gambar 3.5 Koneksi Antara USB Host Shield Dan Mikrokontroler .............................. 38

Gambar 3.6 Desain Griper [26] ..................................................................................... 39

Gambar 3.7 Link Lengan Robot Tampak Kanan [14] .................................................... 40


xiv

Gambar 3.8 Link Lengan Robot Tampak Kiri [14]........................................................ 40

Gambar 3.9 Sudut Pergerakan Lengan Robot [14] ........................................................ 41

Gambar 3.9 Sudut Pergerakan Lengan Robot [14] ........................................................ 41

Gambar 3.11 Lengan Robot Tampak Samping Kanan (Kiri)

Dan Tampak Samping Kiri (Kanan) [14] ....................................................................... 42

Gambar 3.12 Lengan Robot Tampak Atas (Kiri)

Dan Tampak Bawah (Kanan) [14] .................................................................................. 42

Gambar 3.13 Lengan Robot Tampilan 3D [14] ............................................................. 42

Gambar 3.14 Dimensi Lengan dan Link Lengan Robot ................................................ 45

Gambar 3.15 Sudut-Sudut pada Lengan Robot .............................................................. 46

Gambar 3.16 Arah Pergerakan Semua Sendi pada Lengan Robot ................................. 47

Gambar 3.17 Konfigurasi Perhitungan Jangkauan Lengan Robot .................................. 47

Gambar 3.18 Posisi Maksimal Vertikal ......................................................................... 48

Gambar 3.19 Posisi Maksimal Horisontal ..................................................................... 48

Gambar 3.20 Pergerakan Sudut Griper [26] .................................................................. 49

Gambar 3.21 Pergerakan Sudut Elbow ........................................................................... 50

Gambar 3.22 Pergerakan Sudut Base ............................................................................. 51

Gambar 3.23 Flowchart Utama ...................................................................................... 52

Gambar 3.24 Subsistem dari Pengolahan Data ............................................................. 53

Gambar 3.25 Pembacaan Alamat Tombol Gamepad .................................................... 54

Gambar 3.26 Penomoran USB Device Berdasarkan Tombol-tombolnya ...................... 54

Gambar 4.1 Keseluruhan Sistem Pengendali Lengan Robot dengan Gamepad ............ 55

Gambar 4.2 Mekanik Lengan Robot .............................................................................. 56

Gambar 4.3 Letak Motor pada Lengan Robot ............................................................... 56

Gambar 4.4 Minimum Sistem Atmega328 .................................................................... 57

Gambar 4.5 Minimum Sistem dan USB host shield ...................................................... 57

Gambar 4.6 Letak Rangkaian Elektrik pada Lengan Robot .......................................... 57

Gambar 4.7 Grafik Perbandingan Sudut Base ............................................................... 60

Gambar 4.8 Grafik Sudut Shoulder ............................................................................... 63

Gambar 4.9 Grafik Perbandiang Sudut Input dan Sudut Aktual Pada Sendi Elbow ..... 65

Gambar 4.10 Sumbu X Dan Y pada Lengan Robot ....................................................... 67

Gambar 4.11 Ruang Kerja Lengan Robot dalam X dan Y ............................................ 69

Gambar 4.12 Nama Sudut Link Segi 4 pada Lengan Robot .......................................... 70

Gambar 4.13 Inisialisasi Library yang Digunakan ........................................................ 74


xv

Gambar 4.14 Inisalisasi Variabel dan Input/Output 1 ................................................... 74

Gambar 4.15 Inisalisasi Variabel dan Input/Output 2 ................................................... 74

Gambar 4.16 Input dan Output pada Program ............................................................... 75

Gambar 4.17 Delay pada Void Loop .............................................................................. 76

Gambar 4.18 Inisialisasi Pembacaan Serial ................................................................... 76

Gambar 4.19 Pembacaan Serial Input dan Output ......................................................... 76

Gambar 4.20 Tampilan Serial Monitor sebagai User Interface .................................... 77


xvi

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Tabel Konfigurasi Pin Servo ............................................................................ 8

Tabel 2.2 State pada Koneksi USB [3] ........................................................................... 16

Tabel 2.2 (Lanjutan) State pada Koneksi USB [3] ......................................................... 17

Tabel 2.3 Data Hex dari Gamepad ................................................................................ 17

Tabel 2.3 (Lanjutan) Data Hex dari Gamepad ............................................................... 18

Tabel 2.4 Paket Data Gamepad [17] .............................................................................. 19

Tabel 2.5 Fungsi Khusus Port B [13] ............................................................................. 22

Tabel 2.5 (Lanjutan) Fungsi Khusus Port B [13] ........................................................... 23

Tabel 2.6 Fungsi Khusus Port C [13] ............................................................................. 23

Tabel 2.7 USB Interface Group [9] ................................................................................ 26

Tabel 2.8 Power dan Ground Group [9] ....................................................................... 26

Tabel 2.9 Miscellanous Signal Group [9] ...................................................................... 26

Tabel 2.10 UART Interface dan CBUS Group [9] ........................................................ 26

Tabel 2.10 (Lanjutan) UART Interface dan CBUS Group [9] ...................................... 27

Tabel 2.11 Keterangan Tombol Pada Tampilan IDE Arduino [12] ............................... 29

Tabel 3.1 Fungsi Tombol Gamepad .............................................................................. 35

Tabel 3.2 Port pada Mikrokontroler ............................................................................... 38

Tabel 4.1 Sudut Sendi Base ........................................................................................... 59

Tabel 4.1 (Lanjutan) Sudut Sendi Base ......................................................................... 60

Tabel 4.2 Pengujian Sudut Shoulder .............................................................................. 61

Tabel 4.2 (Lanjutan) Pengujian Sudut Shoulder ............................................................ 62

Tabel 4.3 Tabel Pengambilan Data Elbow ..................................................................... 64

Tabel 4.4 Tabel Data Gripper ........................................................................................ 66

Tabel 4.5 Data Forward Kinematik Lengan Robot ....................................................... 67

Tabel 4.5 (Lanjutan) Data Forward Kinematik Lengan Robot ..................................... 68

Tabel 4.6 Sudut Link Segi 4 Lengan Robot ................................................................... 70

Tabel 4.7 Analisa Sudut Link Segi 4 Lengan Robot ...................................................... 71

Tabel 4.8 Repeatability Gerak Sendi Base .................................................................... 71

Tabel 4.9 Repeatability Gerak Sendi Shoulder .............................................................. 72

Tabel 4.10 Repeatability Gerak Sendi Elbow ................................................................ 72

Tabel 4.11 Repeatability Gerak Gripper ....................................................................... 73


xvii

DAFTAR PERSAMAAN

Halaman

Persamaan 2.1 .................................................................................................................. 6

Persamaan 2.2 .................................................................................................................. 6

Persamaan 2.3 .................................................................................................................. 8

Persamaan 2.4 .................................................................................................................. 8

Persamaan 2.5 .................................................................................................................. 8

Persamaan 2.6 .................................................................................................................. 8

Persamaan 2.7 ................................................................................................................ 29

Persamaan 2.8 ................................................................................................................ 30

Persamaan 2.9 ................................................................................................................ 32

Persamaan 2.10 .............................................................................................................. 33

Persamaan 2.11 .............................................................................................................. 33

Persamaan 2.12 .............................................................................................................. 33

Persamaan 2.13 .............................................................................................................. 33

Persamaan 2.14 .............................................................................................................. 33


xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

L1. Grafik Kestabilan Gerak Base ................................................................................. L.1

L2. Grafik Kestabilan Gerak Shoulder .......................................................................... L.1

L3. Grafik Kestabilan Gerak Elbow ............................................................................... L.2

L4. Grafik Kestabilan Gerak Gripper ............................................................................ L.2

L5.Gambar Serial Monitor Sendi Base .......................................................................... L.3

L6. Gambar Serial Monitor Sendi Shoulder .................................................................. L.4

L7. Gambar Serial Monitor Sendi Elbow ...................................................................... L.5

L8. Gambar Serial Monitor Gripper .............................................................................. L.6

L9. Tabel Pengujian Ketepatan Sudut pada Sendi Base (tiga kali pengujian) ............... L.7

L10. Tabel Pengujian Ketepatan Sudut pada Sendi Shoulder (tiga kali pengujian) .... L.10

L11. Tabel Pengujian Ketepatan Sudut pada Sendi Elbow (tiga kali pengujian) ........ L.13

L12. Tabel Pengujian Ketepatan Sudut pada Gripper (tiga kali pengujian) ................ L.16

L13. Tabel Data Forward Kinematik Lengan Robot ................................................... L.17

L13. (Lanjutan) Tabel Data Forward Kinematik Lengan Robot ................................. L.18

L14. Listing Program Keseluruhan Pengendali Lengan Robot dengan Gamepad ...... L.19

L15. Data Sheet Servo FeeTech FS5109M.................................................................. L.25

L16. Data Sheet Servo TowerPro SG90 ...................................................................... L.26

L17. USB Host Shield .................................................................................................. L.27


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Kata robot yang berasal dari bahasa Czech, robota, yang berarti pekerja, mulai

menjadi populer ketika seorang penulis berbangsa Czech (Ceko), Karl Capek, membuat

pertunjukan dari lakon komedi yang ditulisnya pada tahun 1921 yang berjudul RUR

(Rossum’s Universal Robot). Ia bercerita tentang mesin yang menyerupai manusia, tapi

mampu bekerja terus-menerus tanpa lelah.[1]

Kehadiran robot dalam kehidupan manusia makin hari disadari makin banyak

manfaatnya. Robotik tidak lagi dipandang sebagai ilmu yang berkembang hanya dalam

konteks teknologi (fisik) saja, namun semakin hari semakin banyak masalah yang

berkaitan dengan lingkungan hidup manusia yang perlu juga diambil perhatian.[1] Dengan

adanya teknologi robotik , manusia menggantikan peralatan-peralatan konvensional

dengan peralatan canggih. Istilah robot hampir tak dapat dipisahkan dengan dunia industri.

Dalam dunia industri, robot merupakan alat yang dapat dugunakan sebagai alat bantu

manusia yang memiliki beberapa kelebihan. Kelebihan tersebut salah satunya untuk alasan

keamanan, ada industri yang tidak memungkinkan ataupun berbahaya bagi manusia.

Seperti laboratorium riset kimia yang merupakan contoh tempat yang kadang tidak

memungkinkan manusia berada pada tempat itu karena bahaya gas beracun atau radioaktif.

Alasan lainya adalah karena robot dapat bekerja secara presesi, terus-menerus, dan

konsisten pada pergerakannya, tidak seperti manusia yang memiliki batasan fisik maupun

human error. Salah satu produk robot yakni lengan robot. Lengan robot merupakan alat

yang dibuat menyerupai lengan manusia, yang dapat digunakan untuk mengerjakan

berbagai macam tugas.

Namun sering dijumpai kendala bagaimana cara mengontrol atau mengendalikan

lengan robot. Oleh karena itu penulis hendak membuat alat pengendali lengan robot ini.

Pengendali ini menggunakan gamepad sebagai interface-nya sehingga mudah digunakan

karena sudah familiar dikenal orang umum. Pengendali ini dibuat dengan komunikasi SPI

bus dan mikrokontroler berbasis arduino.


2

Penggunaan komunikasi USB dipilih dibandingkan dengan langsung

menyambungkan gamepad dan mikrokontroler adalah karena komunikasi USB sudah

menjadi standard pada kebanyakan alat teknologi sekarang ini. Komunikasi USB

merupakan salah satu teknologi yang harus dipelajari untuk mengikuti standard

perkembangan dunia teknologi.

Penulis hendak membuat pengendali lengan robot yang sederhana sehingga ketika

orang ingin belajar cara gerak dan pengendalian lengan robot dapat lebih cepat

memahaminya. Belajar cara gerak dari lengan robot 3 sendi yang dikendalikan satu-persatu

axis melalui gamepad dan selanjutnya dapat mempelajari cara kerja motor servo, gamepad

dan cara menghubungkannya.

1.2. Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menghasilkan pengendali lengan robot 3

sendi menggunakan gamepad berbasis mikrokontroler arduino.

1.3. Manfaat

Untuk masyarakat umum:

1) Memperoleh lengan robot yang multi purpose, dimana fungsi dan gerakan dari

lengan robot dapat dikendalikan sesuai kehendak operator lengan robot, tidak

terbatas oleh program tertentu saja.

2) Sebagai alat bermain sekaligus belajar, karena menggunakan interface gamepad

yang sudah familiar dikenal masyarakat umum.

Untuk pendidikan:

a) Sebagai sarana pembelajaran lengan robot 3 DOF (cara gerak dan pengendalinya).

b) Sebagai sarana pembelajaran motor servo, minimum sistem dan desain robotik.

c) Sebagai sarana pembelajaran bahasa pemograman mikrokontroler arduino, yang

merupakan bahasa pemograman yang sangat populer di dunia.


3

1.4. Batasan Masalah

Batasan masalah pada penelitian lengan robot ini adalah:

a) Desain lengan robot menggunakan desain open source yang dipublikasi secara

gratis dan legal.

b) Menggunakan mikrokontroler Atmega328P berbasis Arduino.

c) Menggunakan motor servo sebagai aktuator.

d) Gamepad sebagai interface pengendalinya.

e) Input gamepad ke mikrokontroler dengan komunikasi USB kemudian dikonversi

oleh MAX3421E (USB Host Shield) sehingga bisa dibaca oleh mikrokontroler

melalui SPI bus (Serial Peripheral Interface).

f) Lengan robot dapat bergerak pada sumbu X, Y, dan Z.

g) Lengan robot memiliki 3 derajat kebebasan (Degree of Freedom) dan Gripper

sebagai end effector.

1.5. Metodologi Penelitian

Metode penelitian yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah:

a) Study literatur berupa pengumpulan referensi dari buku-buku maupun dari internet

berupa jurnal-jurnal dan artikel-artikel.

b) Studi kasus terhadap alat yang telah dibuat sebelumnya. Tahap ini dilakukan guna

memahami prinsip kerja dari alat yang telah dibuat sebelumnya.

c) Perancangan sistem hardware dan software.

d) Pembuatan sistem hardware dan software. Alat akan bekerja berdasarkan pada

kontrol dari gamepad seperti yang diperlihatkan pada Gambar 1.1.

Gambar 1.1 Diagram Alur Kerja Sistem


4

e) Proses pengambilan data dilakukan dengan cara mengukur secara real daerah

jangkauan kerja lengan robot dan ketepatan sudut yang dibuat.

f) Analisa dan kesimpulan hasil perancangan dapat dilakukan dengan cara

pengambilan data berupa pengukuran sudut pergerakan setiap sendi, pengetesan

respon repitabilitas motor servo secara berulang-ulang, dan mengukur forward

kinematics yang dapat dibuat oleh lengan robot. Dari hasil data akan dilakukan

analisa dan kesimpulan dari kinerja pengendali lengan robot.


5

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Motor Servo

Dalam kamus Oxford istilah “servo” diartikan sebagai “a mechanism that controls

a larger mechanism” yang jika diartikan “sebuah mekanisme yang mengontrol mekanisme

yang lebih besar”. Motor servo merupakan motor DC yang mempunyai gerak sudut yang

presisi. Motor ini sudah dilengkapi dengan sistem kontrol. Pada aplikasinya motor servo

sering digunakan sebagai kontrol loop tertutup, sehingga dapat menangani perubahan

posisi secara tepat dan akurat begitu juga dengan pengaturan kecepatan dan percepatan.[1]

Motor servo merupakan perangkat yang terdiri dari motor DC, serangkaian gear, rangkaian

kontrol dan potensiometer. Serangkaian gear yang melekat pada poros motor DC akan

memperlambat putaran poros dan meningkatkan torsi motor servo, sedangkan

potensiometer dengan perubahan resistansinya saat motor berputar berfungsi sebagai

penentu batas posisi putaran poros motor servo. Dalam penggunaannya motor servo

dikehendaki handal beroperasi dalam lingkup torsi yang berubah-ubah.

2.1.1. Prinsip Kerja

Motor servo dikendalikan dengan memberikan sinyal modulasi lebar pulsa (Pulse

Width Modulation / PWM) melalui kabel kontrol. Motor servo akan bekerja secara baik

jika pada bagian pin kontrolnya diberikan sinyal PWM dengan frekuensi 50Hz. Pemberian

nilai PWM akan membuat motor servo bergerak pada posisi tertentu lalu berhenti (kontrol

posisi).[1] 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). Pada Gambar 2.1 dan

Gambar 2.2 diperlihatkan lebih jelas tetang PWM.


6

Gambar 2.1 Gelombang Sinyal PWM[29]

Gambar 2.2 Prinsip Kerja Motor Servo[29]

Periode adalah waktu yang dibutuhkan untuk membentuk satu buah gelombang kotak.

Rumus periode adalah sebagai berikut:[21]

T =

.................................................................................................................................(2.1)

Frekuensi dapat didefenisikan sebagai banyaknya gelombang kotak yang terbentuk dalam

satu detik.[21]

Duty cycle adalah presentase sinyal high dalam satu periode gelombang. Duty cycle dapat

dirumuskan sebagai berikut:[22]

Duty Cycle =

x 100% ............................................................................(2.2)

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


7

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 PWM harus diulang setiap

20 ms untuk menginstruksikan agar posisi poros motor servo tetap bertahan pada

posisinya.

2.1.2. Jenis Motor Servo

Adapun dua jenis dari motor servo adalah:

1. Motor Servo Standar

Motor servo jenis ini hanya mampu bergerak dua arah (CW dan CCW) dengan

defleksi masing-masing sudut mencapai 90° sehingga total defleksi sudut dari

kanan – tengah – kiri adalah 180°.[23]

2. Motor Servo Continue

Motor servo jenis ini mampu bergerak dua arah (CW dan CCW) tanpa batasan

defleksi sudut putar (dapat berputar secara berkelanjutan) dengan kata lain dapat

berputar 360°.[24]

Gambar 2.3 Motor Servo Standar[30]

Gambar 2.3 adalah motor servo standar yang dijual di pasaran. Adapun motor servo

yang memiliki ukuran yang lebih kecil yakni mikro servo. Mikro servo merupakan motor

servo seperti motor servo standar lainnya hanya saja memiliki ukuran yang jaul lebih kecil.

Mikro servo ditunjukkan pada gambar 2.4. Untuk konfigurasi Pin servo hampir semua

servo memiliki konfigurasi yang sama seperti pada Tabel 2.1.


8

Gambar 2.4 Mikro Servo[31]

Tabel 2.1 Tabel Konfigurasi Pin Servo

Pin Keterangan

Orange PWM

Red VCC

Brown GROUND

2.2. Torsi

Torsi merupakan gaya pada gerak translasi. Torsi menunjukkan kemampuan sebuah

gaya untuk membuat benda melakukan gerak rotasi[32]. Perhitungan torsi tergantung pada

panjang dari setiap link lengan robot dan berat beban yang diterima oleh lengan robot

tersebut[25]. Perhitungan torsi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan di bawah

ini:

τ = F. r ...........................................................................................................................(2.3)

w = m . g dimana, F = w .........................................................................................(2.4)

F = m . g ........................................................................................................................(2.5)

τ = m . g . r .....................................................................................................................(2.6)

keterangan:

τ = torsi (kg.cm)

F = gaya (N, kg.m/ )


9

R = jari-jari (cm)

W = gaya berat (N, kg.m/ )

m = massa benda (kg)

g = percepatan gravitasi (m/ )

Perhitungan torsi pada motor ini nantinya akan berguna untuk perancangan lengan

robot yang berkaitan dengan pemilihan komponen motor aktuator. Jenis dan dan

spesifikasi motor servo berbeda-beda tergantung model dan merek motor servo itu.

Dengan mengetahui torsi yang akan digunakan nanti maka memudahkan untuk

menentukan spesifikasi yang cocok untuk digunakan dalam lengan robot.

2.3. Sistem Kontroler Lengan Robot

Sistem kontrol yang akan digunakan pada lengan robot adalah kontrol loop terbuka.

Diagram kontrol loop terbuka sistem robot dapat dinyatakan dalam Gambar 2.5 berikut ini.

Gambar 2.5 Kontrol Open Loop dalam Sistem Lengan Robot

Kontrol loop terbuka atau umpan maju (feedforward control) dapat dinyatakan

sebagai sistem kontrol yang outputnya tidak diperhitungkan ulang oleh kontroler. Keadaan

apakah robot benar-benar telah mencapai target seperti yang dikehendaki sesuai referensi,

adalah tidak dapat mempengaruhi kinerja kontroler.[1] Kontrol ini sesuai untuk sistem

operasi robot yang memiliki aktuator yang beroperasi berdasarkan umpan logika berbasis

konfigurasi langkah sesuai urutan, seperti motor servo yang digunakan dalam tugas akhir

ini. Motor servo tidak perlu dipasangi sensor pada porosnya untuk mengetahui posisi akhir.

Jika dalam keadaan berfungsi baik dan tidak ada masalah beban maka motor servo akan

berputar sesuai dengan perintah kontroler dan mencapai posisi target dengan tepat.

Sistem kontrol lengan robot ini dapat dibagi menjadi tiga prosedur utama, yaitu

baca sensor (gamepad), memproses data sensor, dan mengirim sinyal aktuasi ke aktuator.


10

Dengan membagi menjadi tiga bagian maka kita dapat lebih mudah melakukan analisa

tentang bagaimana kontroler memperoleh input dan mengirim ouput ke motor servo.

2.4. Gamepad

Gamepad digunakan sebagai interface pengendali lengan robot. Gamepad adalah

pengendali game seperti kebanyakan yang memiliki input analog dan digital. Nilai lebih

dari gamepad ini adalah karena hampir semua tombol, baik analog maupun digital dapat

dibaca oleh mikrokontroler. Kelebihan gamepad ini juga karena kemampuan komunikasi

melalui USB dan Bluetooth.

Gamepad memiliki 16 tombol digital dan 4 analog, pada Gambar 2.6 ditunjukkan

lebih detil letak tombolnya. Fungsi dari tombol-tombol tersebut secara umum adalah:

1. Directional button merupakan tombol digital (empat buah tombol) yang biasanya

digunakan untuk sebagai arah.

2. Tombol digital L1, R1, Cross, Square, Circle, Triangle belum memiliki fungsi

yang spesifik, tergantung aplikasi yang digunakan.

3. Tombol digital yang berada ditengah (terdiri dari tiga tombol), tombol select untuk

melakukan pilihan, tombol PS digunakan untuk mengaktifkan gamepad, dan

tombol start untuk memulai aplikasi.

4. Tombol analog dua axis (dua buah) yang juga memiliki fungsi tombol digital

biasanya digunakan sebagai arah.

5. Tombol analog (dua buah) biasa digunakan untuk mengatur kecepatan.

Gambar 2.6 Konfigurasi Tombol Gamepad [19]


11

2.5. USB Host Shield

USB Host Shield memungkinkan mengkomunikasikan perangkat USB ke arduino.

Arduino Host Shield ini berbasis IC kontroler USB MAX3421E, yang merupakan

pengendali USB perifer/host yang mengandung logika digital dan sirkuit analog yang

diperlukan untuk menerapkan full-speed USB perifer atau full-/low speed host sesuai

spesifikasi USB rev 2.0.[2]

Arduino melakukan komunikasi dengan MAX3421E menggunakan SPI (Serial

Peripheral Interface) bus (melalui header ICSP).[2] Melalui pin 10,11,12, dan 13 pada

Atmega328P. USB Host Shield ini mendapatkan power supply dari arduino, itulah

sebabnya tidak ada jack power tersedia. Gambar 2.7 menunjukkan konfigurasi board USB

Host Shield yang akan digunakan.

Gambar 2.7 Konfigurasi Board USB Host Shield [5]

Serial Peripheral Interface (SPI) merupakan salah satu mode komunikasi serial

synchrounous kecepatan tinggi yang dapat digunakan pada banyak mikrokontroler,

termasuk Arduino. Perangkat SPI berkomunikasi dengan metode full duplex menggunakan

arsitektur master-slave dengan single master. Untuk komunikasi SPI sendiri,

membutuhkan paling tidak tiga jalur, yakni MOSI, MISO, dan SCK. Melalui komunikasi

ini data dapat saling dikirimkan baik antar mikrokontroler, maupun antara mikrokontroler


12

dengan peripheral lainnya yang mendukung komunikasi dengan SPI. Adapun berikut ini

penjelasan untuk 3 jalur utama dari SPI adalah sebagai berikut.

a) MOSI (Master Output Serial Input)

Perangkat yang bertindak sebagai master, maka pin MOSI digunakan sebagai pin

output, tetapi jika digunakan sebagai slave, maka pin MOSI tersebut berfungsi

sebagai pin input.

b) MISO (Master Input Slave Output)

Perangkat yang bertindak sebagai master, maka pin MISO sebagai pin input, tetapi

jika digunakan sebagai slave, maka pin MISO tersebut berfungsi sebagai pin

output.

c) SCK (Serial Clock)

Berfungsi sebagai clock data. Dimana pin SCK dari master akan memberikan clock

ke pin SCK slave, guna menyelaraskan komunikasi antar kedua perangkat tersebut.

Selain tiga jalur tersebut, terdapat pula SS (Slave Select) yang digunakan untuk

memilih perangkat slave mana yang akan digunakan, tentu saja bila lebih dari satu slave.

Sebuah perangkat master dapat memberikan perintah pada beberapa perangkat slave.

Sedangkan untuk perangkat slave tidak dapat memberikan perintah, hanya memberikan

data sesuai instruksi yang diberikan oleh perangkat master.

2.5.1. Operasi SPI Bus

SPI bus dapat dioperasikan dengan sebuah perangkat single master dan dengan satu

atau lebih perangkat slave. [15] Untuk memulai komunikasi, bus master mengkonfigurasi

clock, menggunakan frekuensi yang didukung oleh perangkat slave, biasanya hingga

beberapa MHz. Master kemudian memilih perangkat slave dengan logika level 0 pada

select line. Jika masa tunggu diperlukan, seperti untuk konversi analog ke digital, master

harus menunggu setidaknya periode waktu sebelum mengeluarkan clock cycle.

Selama setiap siklus clock SPI, sebuah transmisi data full duplex (dua arah) terjadi.

Master mengirimkan satu bit pada garis MOSI dan slave membacanya, sementara slave

mengirimkan satu bit pada garis MISO dan master membacanya. Urutan ini dipertahankan


13

bahkan ketika hanya transfer data satu arah. Dalam komunikasi SPI hanya 1 bagian yang

mengirimkan clock yang mana akan disebut master dan bagian lainya disebut slave.

Dalam SPI, hanya satu sisi menghasilkan sinyal clock (biasanya disebut CLK atau

SCK untuk Serial Clock). Sisi yang menghasilkan clock disebut "master", dan sisi lain

disebut "slave". Selalu ada hanya satu master (yang hampir selalu mikrokontroler), tetapi

bisa ada beberapa slave. [16]

Ketika data dikirim dari master ke slave, data tersebut dikirim pada garis data yang

disebut MOSI (Master Out/ Slave In). Jika slave harus mengirim respon kembali ke

master, master akan terus menghasilkan sejumlah siklus clock yang diatur sebelumnya,

dan slave akan menempatkan data ke baris data yang ketiga yang disebut miso (Master

In/Slave Out).[16]

Perhatikan bahwa SPI adalah "full duplex" (memiliki baris sent dan reveive yang

terpisah), dengan demikian dalam situasi tertentu, Anda dapat mengirim dan menerima

data pada saat yang sama. Pada Gambar 2.8 diperlihatkan pengiriman clock cycle, data

MISO, dan data MISO pada master-slave.

Gambar 2.8 Pengiriman Data SPI [16]

Baris data berikutnya adalah SS untuk memilih Slave. Ini memberitahu slave yang

harus bangun dan menerima / mengirim data dan juga digunakan ketika beberapa slave

yang terkoneksi untuk memilih salah satu yang ingin diajak komunikasi.


14

Line SS biasanya high jika memutus slave dari bus SPI. (Jenis logika ini dikenal

sebagai "aktif rendah," dan akan sering digunakan untuk mengaktifkan dan me-reset baris.)

Tepat sebelum data dikirim ke slave, garis dibuat low yang mengaktifkan slave. Ketika

selesai menggunakan slave, status dibuat high lagi. Gambar 2.9 Menunjukan penggunaan

line SS.

Gambar 2.9 SPI Bus Menggunakan Slave-select [16]

Transmisi biasanya melibatkan dua shift register seperti pada Gambar 2.10 dari

beberapa ukuran kata yang diberikan, seperti delapan bit, satu di master dan satu di slave;

mereka terhubung dalam topologi ring virtual. Data biasanya bergeser dari MSB pertama,

sementara menggeser bit LSB ke dalam register yang sama. Setelah register yang telah

bergeser keluar, master dan slave telah bertukar nilai register. Jika lebih banyak data yang

perlu dipertukarkan, pergeseran register akan terisi kembali dan proses berulang.

Transmisi dapat terus untuk sejumlah siklus clock. Ketika selesai, master berhenti

mengaktifkan sinyal clock, dan biasanya membatalkan pilihan slave. Transmisi sering

terdiri dari 8-bit data. Namun, ukuran data lain juga umum, misalnya 16-bit data.


15

Gambar 2.10 Data Transmisi SPI Bus [15]

2.5.2. Komunikasi USB

Kabel USB telah dirancang untuk memastikan koneksi yang benar selalu dibuat.[3]

USB terdiri dari 4 kabel. Dua di antaranya, D + dan D-, membentuk twisted pair yang

bertanggung jawab untuk membawa sinyal data diferensial, serta beberapa sinyal perintah

tunggal akhir. Sinyal pada dua kabel tersebut dirujuk ke kabel (ketiga) GND. Kabel

keempat disebut VBUS, dan membawa suplai nominal 5V, yang dapat digunakan oleh

perangkat sebagai power.[3] Konfigurasi kabel USB ditunjukkan pada Gambar 2.11.

Gambar 2.11 Konfugurasi Kabel USB [3]

Ada beberapa kondisi sinyal dari USB, yang terbentuk dari kabel D+ dan D-. Perbedaan

dari kondisi tersebut adalah:

a) Detached

Ketika tidak ada perangkat USB yang tersambung maka D+ dan D- akan low

seperti pada Gambar 2.12.

Gambar 2.12 Detached State [3]


16

b) Attached

Ketika perangkat tersambung ke host, maka host akan melihat D+ dan D- pada

level „1‟, dan mengetahui bahwa perangkat telah terhubung. Sinyal level „1‟ pada

D- untuk perangkat low speed dan pada D+ untuk perangkat high speed. Pada

Gambar 2.13 merupakan kondisi attached.

Gambar 2.13 Attached State [3]

c) Idle

Keadaan ketika garis pulled up dalam keadaan high, dan garis lain low, terlihat

pada Gambar 2.14. Keadaan ini terjadi sebelum dan sesudah paket data terkirim.

Gambar 2.14 Idle State [20]

d) Kondisi-kondisi lain dapat dilihat pada Tabel 2.2 dan contoh pengiriman data USB

pada Gambar 2.15.

Tabel 2.2 State pada Koneksi USB [3]

Bus State Levels

Differential '1' D+ high, D- low

Differential '0' D- high, D+ low

Single Ended Zero (SE0) D+ and D- low

Single Ended One (SE1) D+ and D- high

Data J State:

Low-speed

Full-speed

Differential '0'

Differential '1'

Data K State:

Low-speed

Full-speed

Differential '1'

Differential '0'


17

Tabel 2.2 (Lanjutan) State pada Koneksi USB [3]

Bus State Levels

Idle State:

Low-speed

Full-speed

D- high, D+- low

D+ high, D- low

Resume State Data K state

Start of Packet (SOP) Data lines switch from idle to K state

End of Packet (EOP) SE0 for 2 bit times followed by J state

for 1 bit time

Disconnect SE0 for >= 2us

Connect Idle for 2.5us

Reset SE0 for >= 2.5 us

Gambar 2.15 Contoh Pengiriman Data USB [18]

Tabel 2.3 merupakan paket data yang dikirimkan gamepad ke mikrokontroler.

Tabel 2.3 Data Hex dari Gamepad

No. Tombol yang digunakan Data Hex

1 Netral (tidak ada tombol

yang ditekan)

01 00 00 00 00 00 87 87 83 7A 00 00 00 00

00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

00 03 EF 14 00 00 00 00 23 6D 77 01 1D 01

FF 01 FB 01 90 02 00


18

Tabel 2.3 (Lanjutan) Data Hex dari Gamepad

No. Tombol yang digunakan Data Hex

2 Nav. Up

01 00 10 00 00 00 87 87 83 79 00 00 00 00

FF 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

00 03 EF 14 00 00 00 00 23 6D 77 01 1D 01

F5 01 F8 01 90 02 00

3 Nav. Right

01 00 20 00 00 00 87 87 83 7A 00 00 00 00

00 FF 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

00 03 EF 14 00 00 00 00 23 6D 77 01 1D 01

EC 02 02 01 91 02 00

4 Nav. Down

01 00 40 00 00 00 87 87 83 7A 00 00 00 00

00 00 FF 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

00 03 EF 14 00 00 00 00 23 6D 77 01 1D 01

FA 01 FD 01 8F 02 00

5 Nav. Left

01 00 80 00 00 00 87 87 83 79 00 00 00 00

00 00 00 FF 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

00 03 EF 14 00 00 00 00 23 6D 77 01 1D 01

F4 02 07 01 90 02 00

6 Triangle

01 00 00 10 00 00 87 87 83 7A 00 00 00 00

00 00 00 00 00 00 00 00 FF 00 00 00 00 00

00 03 EF 14 00 00 00 00 23 6D 77 01 1D 02

1C 02 0F 01 93 02 00

7 Circle

01 00 00 20 00 00 87 87 83 7A 00 00 00 00

00 00 00 00 00 00 00 00 00 FF 00 00 00 00

00 03 EF 14 00 00 00 00 23 6D 77 01 1D 02

2D 01 D1 01 A5 02 00

Data yang keluar dari gamepad terdiri dari 49 Byte, yang mana setiap bit memiliki

konfigurasi alamat fungsi. Pada Tabel 2.4 dijabarkan tentang paket data dari gamepad

secara detil.


19

Tabel 2.4 Paket Data Gamepad [17]

Byte

index bit 7 bit 6 bit 5 bit 4 bit 3 bit 2 bit 1 bit 0 Info

0 report ID (always 0x01)

1 reserved

2 D left D down D

right D up Start R3 L3

Sele

ct 1 means

pressed, 0

means

released

3 Squar

e X Circle

Triangl

e R1 L1 R2 L2

4 Unknown PS

5 Unknown

6 Left stick X axis

7 Left stick Y axis

8 Right stick X axis

9 Right stick Y axis

10 Unknown, seems to count downwards, non-random pattern

11 Unknown, seems to count upwards by 3, but by 2 when [10]

underflows

12 Unknown yet, 0x03 or 0x04

13-24 analog button data

00 is released

and FF is fully

pressed

25-39 unknown

40-41 acceleromerer X axis, little endian 10 bit unsigned

42-43 acceleromerer Y axis, little endian 10 bit unsigned

44-45 acceleromerer Z axis, little endian 10 bit unsigned

46-47 gyroscope, little endian 10 bit unsigned

48-49 unknown

2.6. Mikrokontroler ATmega328P

ATmega328 pada Gambar 2.16 dan diagram bloknya pada Gambar 2.17 adalah

mikrokontroler keluaran dari atmel yang mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction

Set Computer) yang dimana setiap proses eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur

CISC (Completed Instruction Set Computer). ATmega328 memiliki fitur 32 kByte

downloadable flash memory, 1 kByte Electrically Erasable Programmable Read-Only

Memory (EEPROM), 2 kByte internal Static Random-Access Memory (SRAM), 2

Timer/Counter 8 bit dan 1 Timer/Counter 16 bit, 6 kanal PWM, Serial USART yang dapat

diprogram, dan frekuensi kerja sampai dengan 20 MHz[4].


20

Gambar 2.16 Konfigurasi Pin Atmega328P dengan Fungsi Pada Arduino [7]

ATmega328 memiliki beberapa mode komunikasi. Salah satu di antaranya adalah

USART. Universal Synchronous dan Asynchronous serial Receiver and Transmitter

(USART) adalah salah satu mode pengiriman dan penerimaan data secara serial. USART

dapat dipakai untuk transfer data antar mikrokontroler dan komputer yang memiliki fitur

UART (Universal Asynchronus serial Receiver anf Transmitte). Untuk komunikasi dua

arah (bi-directional), USART memiliki tiga sambungan, yaitu Rx (Receiver), Tx

(Tramsmitter), dan GND (Ground)[4].

Setiap pin dapat memberikan atau menerima suatu arus maksimum 40 mA dan

mempunyai sebuah resistor pull-up (terputus secara default) 20-50 KOhm. Hampir semua

AVR memiliki format 16-bit. Setiap alamat memori program terdiri dari instruksi 16-bit

atau 32-bit. Terdapat register lain yang terpetakan dengan teknik memory mapped I/O

selebar 64 byte. Beberapa register ini digunakan untuk fungsi khusus, antara lain sebagai

register kontrol timer / counter, Interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM, dan fungsi I/O

lainnya. Register – register ini menempati memori pada alamat 0x20h – 0x5Fh[4].


21

Gambar 2.17 Diagram Blok ATmega328[4]

2.6.1. Fitur

Mikrokontroller ini memiliki beberapa fitur antara lain :

1. 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock.

2. 32 x 8-bit register serba guna.

3. Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz.

4. 32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2

KB dari flash memori sebagai bootloader.


22

5. Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)

sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanent karena EEPROM

tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.

6. Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.

7. Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width

Modulation) output.

8. Master / Slave SPI Serial interface.

2.6.2. Konfigurasi Pin

a. VCC

Tegangan supplai digital.

b. GND

Ground.

c. Port B (PB7:0) XTAL1/XTAL2/TOSC1/TOSC2

Port B (portB0...portB5) merupakan jalur data 8 bit yang dapat difungsikan

sebagai input/output. Selain itu port B memiliki fungsi khusus dapat dilihat pada

Tabel 2.5.

Tabel 2.5 Fungsi Khusus Port B[13]

Pin Keterangan

PB0 ICP1 berfungsi sebagai timer counter 1 input capture pin

PB1 OC1A dapat difungsikan sebagai keluaran PWM (Pulse With Modulation)

PB2

OC1B dapat difungsikan sebagai keluaran PWM (Pulse With Modulation), SS

merupakan jalur komunikasi SPI SPI dan juga berfungsi sebagai jalur

pemrograman serial (ISP)

PB3

OC2A dapat difungsikan sebagai keluaran PWM (Pulse With Modulation), MOSI

merupakan jalur komunikasi SPI SPI dan juga berfungsi sebagai jalur


PB4 MISO merupakan jalur komunikasi SPI dan juga berfungsi sebagai jalur



23

Tabel 2.5 (Lanjutan) Fungsi Khusus Port B[13]

Pin Keterangan

PB5 SCK merupakan jalur komunikasi SPI dan juga berfungsi sebagai jalur

pemrograman serial (ISP),

PB6 Pin reset

PB7 TOSC2 berfungsi sebagai sumber clock external untuk timer, XTAL2 merupakan

sumber clock utama mikrokontroler

d. Port C (PC5:0)

Port C (portC0...portC5) merupakan jalur data 7 bit yang dapat difungsikan sebagai

input/ouput digital. Tabel 2.6 menunjukan fungsi khusus dari port C.

Tabel 2.6 Fungsi Khusus Port C[13]

Pin Keterangan

PC0 ADC0 channel dengan resolusi 10 bit. ADC digunakan untuk

mengubah input yang berupa tegangan analog menjadi data digital













Port C

12C merupakan salah satu fitur yang terdapat pada PORTC. I2C

digunakan untuk komunikasi dengan sensor atau device lain yang

memiliki komunikasi data tipe I2C seperti sensor kompas


24

e. PC6/RESET

Jika RSTDISBL Fuse diprogram, PC6 digunakan sebagai I / O pin. Perhatikan

bahwa karakteristik listrik dari PC6 berbeda dari pin lain Port C. Jika RSTDISBL

Fuse adalah tidak dapat diprogram, PC6 digunakan sebagai masukan ulang. Low

level pada pin ini selama lebih dari panjang pulsa minimum akan menghasilkan

reset, bahkan jika jam tidak berjalan.

f. Port D (PD7:0)

Port D (portD0...PortD7) merupakan jalur data 8 bit yang masing-masing pin juga

dapat difungsikan sebagai input/output. Port C juga memiliki fungsi khusus sebagai

berikut :

USART (TXD dan RXD) merupakan jalur data komunikasi serial dengan level

sinyal TTL. Pin TXD berfungsi untuk mengirimkan data serial, sedangkan

RXD kebalikannya yaitu sebagai pin yang berfungsi untuk menerima data

serial.

Interrupt (INT0 dan INT1) merupakan pin dengan fungsi khusus sebagai

interupsi hardware. Interupsi biasanya digunakan sebagai selaan dari program,

misalkan pada saat program berjalan kemudian terjadi interupsi

hardware/software maka program utama akan berhenti dan akan menjalankan

program interupsi.

XCK dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk USART, namun

kita juga dapat memanfaatkan clock dari CPU, sehingga tidak perlu

membutuhkan external clock.

T0 dan T1 berfungsi sebagai masukan counter external untuk timer 1 dan timer

0.

AIN0 dan AIN1 keduanya merupakan masukan input untuk analog comparator.

g. AVCC

AVCC adalah pin tegangan suplai untuk Converter A / D, PC3: 0, dan ADC7: 6.

Perlu eksternal terhubung ke VCC, bahkan jika ADC tidak digunakan. Jika ADC

digunakan, maka harus dihubungkan ke VCC melalui low-pass filter. Perhatikan

bahwa PC6 ... 4 menggunakan tegangan suplai digital, VCC.


25

h. AREF

AREF adalah pin referensi analog untuk converter A/D.

i. ADC7:6 (TQFP and QFN/MLF Package Only)

Dalam paket TQFP dan QFN/MLF, ADC7:6 melayani sebagai analog input untuk

converter A/D. Pin-pin ini ditenagai dari supply analog dan berperan sebagai 10-bit

ADC chanel.

2.7. FTDI FT232RL

FTDI FT232RL adalah USB to serial (TTL level) converter yang merupakan cara

simple utntuk interface TTL ke USB yang handal dan praktis untuk digunakan pada

rangkaian elektronika berbasis mikrokontroler, dengan demikian perangkat mikrokontroler

bisa berkomunikasi lewat standar USB.

Gambar 2.18 FTDI Basic Breakout

Pada Gambar 2.18 terlihat modul FTDI Basic Breakout FT232RL. Modul ini

difungsikan sebagai USB-to-Serial Adapter yang mana digunakan sebagai alat

pemograman ke mikrokontroler dari komputer. Konektor USB yang terpasang adalah

konektor tipe mini-B female. Secara default, modul ini bekerja pada tegangan 5V tetapi

dapat juga bekerja pada tegangan 3,3V dengan penyesuaian rangkaian power supply-nya.

IC FT-232 digunakan sebagai IC konverter dari 232 ke 485. IC ini terdiri dari 28

pin, oleh pabrikannya pin-pin IC nya dibagi empat grup besar yaitu USB interface group

(Tabel 2.7), Power dan Ground (Tabel 2.8), Miscellaneous signal group (Tabel 2.9),

UART interface dan CBUS group (Tabel 2.10) yang dikelompokkan pada bebarapa tabel

dibawah ini.[8]


26

Tabel 2.7 USB Interface Group [9]

Nomor Pin Nama Tipe Keterangan

14 USBDP I/O USB data signal plus

15 USBDM I/O USB data signal minus

Tabel 2.8 Power dan Ground Group [9]


1 VCCIO PWR Supply untuk UART interface dan CBUS

dengan range +1.8V sampai +5.25V

4, 17, 20 GND PWR Ground

16 3V3 OUT OUT

Keluaran tegangan sebesar +3.3V.

Dikopling dengan kapasitor 100nF ke

ground

19 VCC PWR +3.3V sampai 5.25V untuk supply core

24 AGND PWR Analog ground untuk interval clock

Tabel 2.9 Miscellanous Signal Group[9]


5, 12, 13, 23, 25, 29 NC NC Tidak tersambung

18 Reset Input Active low reset. Jika tidak digunakan

disambung ke VCC.

26 Test Input Disambung ke GND untuk test mode

27 OSC1 Input Input 12MHz oscillator cell

28 OSC0 Output Ouput dari 12Mhz oscillator cell

Tabel 2.10 UART Interface dan CBUS Group[9]


30 TXD Output Transmit asynchronous data output

31 DTR Output Data terminal readay control output


27

Tabel 2.10 (Lanjutan) UART Interface dan CBUS Group[9]


32 RTS Output Request to send control output

2 RXD Input Receiving asynchronous data input

3 RI Input Ring indicator control output

6 DSR Input Data set ready control input

7 DCD Input Data carrier detect control input

8 CTS Input Clear to send control input

9 CBUS4 I/O Configurable CBUS I/O pin.





2.8. Arduino

Arduino adalah sebuah platform open-source elektronik berdasarkan hardware

yang mudah digunakan dan perangkat lunak. Ini dimaksudkan untuk siapa pun yang

membuat proyek interaktif.[6] Gambar 2.16 sebelumnya memperlihatkan fungsi arduino

(tertulis warna merah) pada pin Atmega328 yang mana fungsi-fungsi tersebut sudah

terintegrasi dengan bahasa pemograman arduino.

Arduino memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan platform elektronik

lainnya [10]. Beberapa keunggulan tersebut antara lain:

1. Modul Arduino adalah sebuah platform elektronik yang open source yang berbasis

pada kemudahan dan fleksibilitas penggunaan hardware dan software. Artinya

pembaca dapat mengunduh software dan gambar rangkaian Arduino tanpa harus

membayar kepada pembuat Arduino.

2. IDE Arduino merupakan multiplatform yang dapat dijalankan di berbagai sistem

operasi seperti Windows, Macintosh, dan Linux.

3. Modul Arduino mudah digunakan sebagai sebuah platform komputasi fisik yang

sederhana serta menerapkan bahasa pemrograman processing.


28

4. Modul Arduino merupakan platform interaktif karena dapat mengambil masukan

dari berbagai tombol atau sensor, mampu mengendalikan berbagai lampu, motor,

dan output fisik lainnya.

5. Modul Arduino dapat berdiri sendiri, atau dapat melakukan komunikasi dengan

software yang berjalan di komputer seperti Flash, Processing, dan MaxMSP.

6. Pemrograman Arduino menggunakan kabel yang terhubung dengan port Universal

Serial Bus (USB), bukan port serial. Fitur ini sangat berguna karena banyak

komputer sekarang ini tidak memiliki port serial.

7. Biaya yang dibutuhkan untuk membeli modul Arduino cukup murah, sehingga

tidak terlalu menakutkan untuk membuat kesalahan.

8. Proyek Arduino ini dikembangkan dalam dunia pendidikan, sehingga bagi pemula

akan lebih cepat dan mudah untuk mempelajarinya.

9. Memiliki begitu banyak pengguna dan komunitas di internet yang dapat membantu

setiap kesulitan yang dihadapi.

Area pemrograman Arduino dikenal dengan Integrated Development Environment

(IDE) [11]. Area pemrograman yang digunakan untuk menulis baris program dan

mengunggahnya ke dalam board Arduino . disamping itu juga dibuat lebih mudah dan

dapat berjalan pada beberapa sistem operasi seperti Windows, Macintosh, dan Linux [12].

Gambar 2.19 dan Tabel 2.11 merupakan area pemrograman Arduino dan keterangan

beberapa tombol utama.

Gambar 2.19 Tampilan IDE Arduino


29

Tabel 2.11 Keterangan Tombol Pada Tampilan IDE Arduino [12]

No. Tombol Nama Fungsi

1 Verify

Menguji apakah ada kesalahan pada program atau

sketch. Apabila sketch sudah benar, maka sketch

tersebut akan dikompilasi. Kompilasi adalah proses

mengubah kode program ke dalam kode mesin.

2 Upload Mengirimkan kode mesin hasil kompilasi ke board

Arduino

3 New Membuat sketch yang baru

4 Open Membuka sketch yang sudah ada

5 Save Menyimpan sketch

6 Serial

Monitor

Menampilkan data yang dikirim dan diterima

melalui komunikasi serial.

IDE Arduino membutuhkan beberapa pengaturan yang digunakan untuk

mendeteksi board Arduino yang sudah dihubungkan ke komputer. Beberapa pengaturan

tersebut adalah mengatur jenis board yang digunakan sesuai dengan board yang terpasang

dan mengatur jalur komunikasi data melalui perintah Serial Port. Kedua pengaturan

tersebut dapat ditemukan pada pull down menu Tools.

2.9. Sudut Garis Parallel

Perhitungan sudut garis parallel dibutuhkan untuk analisa gerak lengan robot yang

mana dalam bergerak menggunakan link-link pembantu. Link-link ini berguna untuk

meringankan beban motor yang digunakan sekaligus agar gripper tetap berada pada posisi

horisontal. Link-link tersebut sebenarnya membentuk segi 4 yang dapat berubah-ubah

sudutnya. Persamaan sudut segi-n dapat ditunjukkan pada persamaan di bawah ini:

Segi-n = (n-2) x 180˚........................................................................................................(2.7)


30

Gambar 2.20 Sudut-Sudut yang Dimiliki oleh Garis Parallel

Dari persamaan 2.7 kita dapat menemukan berapa besar sudut dan cara menghitung

sudut pada segi 4.

Segi 4 = (4-2) x 180˚ = 360˚.............................................................................................(2.8)

Jadi dapat dikatakan bahwa jumlah dari sudut bangun datar segi 4 yang ditunjukkan pada

gambar 2.20 adalah 360˚.

2.10. Kerangka Lengan Robot

Lengan robot bisa juga disebut sebagai manipulator, yaitu bagian mekanik yang

dapat difungsikan untuk memindah, mengangkat, dan memanipulasi benda kerja. Ada

beberapa konfigurasi manipulator (lengan robot) yang ada di luar sana. Disini penulis

membuat lengan robot dengan konfigurasi sendi lengan. Konfigurasi ini adalah yang

paling populer untuk tugas-tugas linier dalam pabrik, terutama untuk dapat melaksanakan

fungsi layaknya pekerja pabrik, seperti mengangkat barang dari konveyor, mengelas,

memasang komponen mur, baut pada produk, dan sebagainya.[1] Dengan tool pergelangan

yang khusus (gripper bisa sesuai kebutuhan) struktur lengan sendi ini cocok digunakan

untuk menjangkau daerah kerja yang sempit dengan sudut jangkauan yang beragam.

Sebuah sendi yang diwakili oleh sebuah gerak aktuator disebut DOF.[1] Untuk

robot tangan, desain sendi lengan diukur berdasarkan DOF. Disini penulis merancang

lengan robot 3 sendi (3 DOF).


31

Berikut pada Gambar 2.21 ditampilkan bagian-bagian dari lengan robot dan arah

gerakan setiap sendinya.

Gambar 2.21 Lengan Robot 3 DOF[26]

Bagian-bagian lengan robot:

a. Base adalah sendi paling bawah dari lengan robot. Gerakan dari sendi ini adalah ke

kanan dan ke kiri.

b. Shoulder adalah sendi kedua dari bawah dimana gerakan sendi ini adalah maju

mundur.

c. Elbow adalah sendi ketiga dari bawah dimana gerakan sendi ini naik turun.

d. Terakhir adalah gripper yang merupakan end of point dari lengan robot yang mana

digunakan sebagai manipulator dan disini digunakan untuk menjepit benda kerja.

2.10.1. Link Pengerak Menggunakan Prinsip Tuas

Tuas (lever,dalam Bahasa Inggris) atau pengungkit adalah salah satu pesawat

sederhana yang digunakan untuk mengubah efek atau hasil dari suatu gaya. Hal ini

dimungkinkan terjadi dengan adanya sebuah batang ungkit dengan titik tumpu (fulcrum),

titik gaya (force), dan titik beban (load) yang divariasikan letaknya.[27] Tuas dapat

dibedakan atas 3 kelas yaitu:

Buka/Tutup

GRIPPER

ELBOW

SHOULDER

BASE


32

1. Kelas pertama yaitu titik tumpu (T) berada di tengah, diantara lengan kuasa

(Lk) dan lengan beban (Lb).

2. Kelas kedua yaitu lengan beban berada di antara titik tupu dan lengan

kuasa.

3. Kelas ketiga yaitu lengan kuasa berada di antara lengan beban dan titik

tumpu.

Gambar 2.22 Prinsip kerja tuas[28]

Prinsip kerja tuas kelas pertama ditunjukkan pada gambar 2.22. Gambar tersebut dapat

diperjelas dengan rumus berikut:

W . Lb = F . Lk .............................................................................................................(2.9)

Keterangan :

W = berat beban (N,kg)

Lb = panjang lengan beban (cm)

F = gaya yang diberikan (N,kg)

L = panjang lengan kuasa (cm)

Prinsip kerja tuas akan ditemukan pada link penggerak yang mana digunakan untuk

meringankan beban motor dalam mengangkat beban.

2.10.2. Jangkauan Lengan Robot

Untuk menghitung jangkauan kerja dari lengan robot maka digunakan persamaan

trigonometri untuk menyelesaikannya. Setiap komponen dalam koordinat (x,y,z)

dinyatakan sebagai transformasi dari tiap-tiap komponen ruang sendi (r,θ). Jari-jari r dalam

persamaan sering ditulis sebagai panjang lengan atau link l. Untuk koordinat 2D komponen


33

z dapat tidak dituliskan.[1] Pada Gambar 2.23 ditunjukkan konfigurasi lengan robot untuk

perhitungan trigonometri.

Gambar 2.23 Konfigurasi Perhitungan Jangkauan Lengan Robot

Ujung dari lengan dinyatakan sebagai P(x,y),[1]

P(x,y)=f( , ) .................................................................................................(2.10)

Jika P diasumsikan sebagai verktor penjumlahan yang terdiri dari vektor lengan-

1 dan lengan-2,[1]

=[ cos , sin ] .....................................................................................(2.11)

=[ cos ( + ), sin ( + )] ...................................................................(2.12)

maka

x= cos + cos ( + ) ..............................................................................(2.13)

y= sin + sin ( + ) ..............................................................................(2.14)

Persamaan (2.13) dan (2.14) adalah persamaan kinematik maju dari lengan

robot.[1]


34

BAB III

PERANCANGAN PENELITIAN

3.1. Perancangan Sistem

Perancangan pengendali lengan robot ini akan dibagi menjadi dua subsistem, yaitu

subsistem software dan subsistem hardware. Subsistem software berhubungan dengan

perancangan program yang akan digunakan untuk menjalankan perangkat yang akan

dibuat, sedangkan subsistem hardware sendiri dari minimum sistem mikrokontroler, desain

lengan robot, dan interface dengan gamepad. Berikut ini adalah rancangan diagram blok

dari sistem pengendali lengan robot yang akan dibuat.

Gambar 3.1 Diagram Blok Perancangan

Dari gambar diagram blok sistem pada Gambar 3.1, tombol gamepad yang akan

digunakan adalah 8 tombol digital. Setiap dua tombol akan mengendalikan 1 motor servo

CW dan CCW. Pertama- tama output gamepad masuk ke USB Host Shield yang membantu

mikrokontroler dalam membaca sinyal USB dari gamepad. Pada USB Host Shield ini

terdapat IC pengendali USB MAX3421E yang merupakan pengendali USB pertifer/host

yang mengandung logika digital dan sirkuit analog yang diperlukan untuk menerapkan

full-speed USB perifer atau full/ low speed host sesuai spesifikasi USB rev 2.0. Setelah

Lengan Robot

Gamepad USB Host Shield ATmega 328

Servo 1 (BASE)

Servo 2 (SHOULDER)

Servo 3 (ELBOW)

Servo 4 (GRIPPER)


35

melewati USB Host Shield ini input akan diproses oleh mikrokontroler Atmega 328 yang

mana akan memberi output ke 4 motor servo.

3.1.1. Perancangan Fungsi Tombol Gamepad

Pada bagian ini diidentifikasi fungsi dari tombol gamepad yang akan digunakan

untuk kendali lengan robot. Dalam rancangan ini akan menggunakan 8 tombol digital

untuk operasi pengendali lengan robot. Untuk fungsi-fungsinya secara lebih detil dapat

dilihat pada Tabel 3.1 berikut.

Tabel 3.1 Fungsi Tombol Gamepad

NO TOMBOL FUNGSI TOMBOL

1. Nav. Left Base (servo 1) : berputar ke kiri secara horisontal.

2. Nav. Right Base (servo 1) : berputar ke kanan secara horisontal.

3. Nav. Up Shoulder (servo 2) : bergerak maju.

4. Nav. Down Shoulder (servo 2) : bergerak mundur.

5. Cross Elbow (servo 3) : bergerak naik secara vertikal.

6. Triangle Elbow (servo 3) : bergerak turun secara vertikal.

7. Square Gripper (servo 4) : menutup.

8. Circle Gripper (servo 4) : membuka.

3.2. Perancangan Hardware

Hardware menjadi salah satu bagian penting untuk membangun pengendali lengan

robot agar semua sistem dapat bekerja dengan baik. Pada penelitian ini, hardware dibagi

dalam dua kategori, yaitu perancangan hardware elektrik dan perancangan hardware

mekanik.

3.2.1. Perancangan Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler

ATmega328P

Rangakaian sistem minumum berfungsi sebagai pengolah I/O, yang mana akan

memperoleh input dari gamepad yang melalui USB Host Shield dan akan mengolah data

tersebut sehingga dapat mengontrol motor servo. Mikrokontoler membutuhkan sistem


36

minumum untuk beroperasi yang terdiri dari rangkaian eksternal yaitu, rangkain reset dan

rangkaian osilator.

1. Rangkaian Reset

Rangkaian reset ditunjukkan pada Gambar 3.2 di bawah, yang mana akan

terhubung ke pin reset pada mikrokontroler Atmega328. Rangkaian pin reset bertujuan

untuk memaksa proses kerja pada mikrokontroler diulang dari awal. Ketika tombol

reset ditekan, maka pin reset akan mendapat input logika low, sehingga mikrokontroler

akan mengulang proses eksekusi program dari awal. Pada perancangan rangkaian reset

digunakan resistor sebesar 10KΩ yang serhubung ke power, yang mana berfungsi

sebagai saklar pull-up.

Gambar 3.2 Rangkaian Reset Mikrokontroler

2. Rangkaian Osilator

Gambar 3.3 di bawah merupakan rangkaian osilator, perancangan rangakaian

osilator menggunakan kristal dengan frekuensi 16Mhz dan dua kapasitor 22pF pada

kaki pin 9 (XTAL1) dan pin 10 (XTAL2) pada mikrokontroler.

Gambar 3.3 Rangkaian Osilator Mikrokontroler

Rangkaian dibawah adalah rangkaian lengkap mikrokontroler Atmega328 yang

dirancang. Pertama-tama agar dapat dipasangkan dengan USB Host Shield maka


37

dipasanglah konektor I/O dan konektor komunikasi melalui SPI (SCK, MISO, MOSI)

yaitu pada pin 17, 18, 19 (ICSP header) pada mikrokontroler.

Gambar 3.4 Rangkaian Minimum Sistem dan Interface-nya

Perancangan penggunaan port pin sebagai input dan output pada mikrokontroler

yang ditunjukkan pada Gambar 3.4 disesuaikan dengan kebutuhan walaupun pada

rancangan semua port digunakan. Port-port tersebut ada yang digunakan untuk input

dari USB Host Shield, sebagai downloder program ke dalam mikrokontroler, sebagai

output ke motor servo, dan juga hanya sebagai penyangga USB Host Shield. Tabel 3.2

di bawah menunjukkan penggunaan port pada mikrokontroler Atmega328 yang akan

digunakan.


38

Tabel 3.2 Port pada Mikrokontroler

No Nama Port Keterangan

1 Port_B5 SCK (ICSP HEADER)

2 Port_B4 MISO (ICSP HEADER)

No Nama Port Keterangan

3 Port_B3 MOSI (ICSP HEADER)

4 Port_C6 RESET (ICSP HEADER)

5 Port_VCC VCC (ICSP HEADER)

6 Port_GND GND (ICSP HEADER)

4 Port_D2 Output servo_01




8 Port_D1 TX (programming)

9 Port_D0 RX (programming)

3. Rangkaian Komunikasi USB Host Shield

USB Host Shield pertama-tama membutuhkan power supply dari mikrokontroler

agar dapat bekerja. Dalam mengirim data dari shield ke mikrokontroler digunakan

komunikasi SPI (pada ICSP header). Pada Gambar 3.5 terlihat bahwa shield mengirim

data ke mikrokontroler.

Gambar 3.5 Koneksi Antara USB Host Shield Dan Mikrokontroler

MIKROKONTROLER

MOSI

MISO

SCK

Reset

GND

+5V


39

3.2.2. Perancangan Kerangka Robot

Lengan robot yang akan dibuat adalah LiteArm yang merupakan desain open source

yang dipublikasi secara gratis pada www.thingiverse.com demi kepentingan pendidikan.

Desain ini dipilih untuk membatu pengendali lengan robot yang akan dibuat dapat

diimplementasikan secara langsung. Kelebihan dari desain ini adalah memiliki ukuran

kecil, membutuhkan komponen yang relatif murah yakni hanya motor mikro servo.

1. Desain Gripper

Desain gripper yang ditunjukkan pada Gambar 3.6 adalah desain gripper yang

berfungsi untuk menjepit benda. Gripper ini digerakkan oleh satu motor mikro servo

yang terhubung menggunakan link ke salah satu penjepit. Untuk membuat kedua

penjepit bergerak bersamaan hanya dengan satu motor servo saja maka pada bagian

pangkal penjepit didesain menyerupai roda gigi sehingga saling terhubung satu sama

lain.

Gambar 3.6 Desain Gripper [26]

2. Desain Link Lengan Robot

Desain lengan robot ini dapat dibilang cukup inovatif, sangat berbeda dengan

desain pada umumnya. Tetapi desain unik ini bukan tanpa tujuan, akan tetapi sengaja

dibuat demikian. Yang pertama adalah link (penghubung) pada shoulder dan elbow,

yang berfungsi membuat gripper pada posisi horisontal selalu sehingga dapat menjepit

benda kerja dengan lebih baik. Tidak hanya itu dengan adanya link-link tersebut maka

motor untuk penggerak elbow dapat diletakkan dibawah berdampingan dengan motor

penggerak shoulder sehingga meringankan beban motor shoulder dalam bergerak


http://www.thingiverse.com/

40

nantinya. Selain itu link (penghubung) itu dapat membantu memperkuat lengan

shoulder dan elbow. Desain link lengan robot dapat dilihat pada Gambar 3.7 dan 3.8.

Gambar 3.7 Link Lengan Robot Tampak Kanan [14]

Gambar 3.8 Link Lengan Robot Tampak Kiri [14]

3. Sudut Pergerakan

Setiap motor servo yang digunakan memiliki spesifikasi dapat berputar sebesar

180˚, namun tidak semua sendi dari lengan robot dapat bergerak bebas sebesar 180˚.

Gambar 3.9 menunjukkan sudut pergerakan pada masing-masing sendi lengan robot.


41

Gambar 3.9 Sudut Pergerakan Lengan Robot [14]

4. Desain Keseluruhan Lengan Robot

Pada Gambar 3.10, 3.11, 3.12, dan 3.13 diperlihatkan desain lengan robot secara

lebih detil, penampakan dari berbagai sudut.

Gambar 3.9 Sudut Pergerakan Lengan Robot [14]

BASE

SHOULDER

ELBOW

GRIPPER

Buka/Tutup


42

Gambar 3.11 Lengan Robot Tampak Samping Kanan (Kiri) Dan Tampak Samping Kiri

(Kanan) [14]

Gambar 3.12 Lengan Robot Tampak Atas (Kiri) Dan Tampak Bawah (Kanan) [14]

Gambar 3.13 Lengan Robot Tampilan 3D [14]


43

3.2.3. Torsi Motor

Mengetahui torsi motor adalah merupakan hal yang penting untuk mengetahui

batas kemampuan beban dari lengan robot yang akan dibuat. Dari desain lengan robot

telah ditentukan ada dua jenis motor servo yang akan digunakan, yakni micro servo dan

standard servo. Dari dua jenis servo tersebut maka telah ditentukan motor servo yang

akan dipakai dan dari spesifikasi yang ada akan dihitung berat beban yang mampu

ditanggung oleh masing-masing sendi, base, shoulder, elbow, dan gripper.

Pertama kita akan menghitung beban yang mampu ditanggung oleh shoulder, yang

mana pada bagian ini juga menanggung beban dari elbow dan gripper. Motor yang

digunakan merupakan servo standard yang memakai metal gear sehingga lebih kuat dan

memiliki torsi yang cukup besar. Motor ini memiliki torsi 9,02 kg.cm-10,22 kg.cm pada

tegangan kerja 4,8V-6V. Berikut perhitungan beban kerja shoulder:

τ = F. r

9,02 kg.cm = F. 14,3 cm

F = (9,02 kg.cm) / (14,3 cm)

F = 0,63 kg

F = 0,63 kg . 9,8 m/ = 6,17 kg m/

F = m . g

6,17 kg m/ = m . 9,8 m/

m = (6,17 kg m/ ) / (9,8 m/ )

m = 0,63 kg

Pada bagian berikutnya adalah menghitung beban maksimal dari elbow. Bagian ini

berbeda dari shoulder karena motor tidak langsung terhubung pada sendi elbow melainkan

melalui link yang bekerja sesuai prinsip tuas. Jadi untuk menghitung beban maksimal

menggunakan dua persamaan yakni persamaan torsi dan persamaan tuas. Berikut

perhitungannya:


44

τ = F. r

9,02 kg.cm = F. 5,2 cm

F = (9,02 kg.cm) / (5,2 cm)

F = 1,73 kg

F = 1,73 kg . 9,8 m/ = 16,95 kg m/

F = m . g

16,95 kg m/ = m . 9,8 m/

m = (16,95 kg m/ ) / (9,8 m/ )

m = 1,73 kg

kemudian menggunakan prinsip kerja tuas,

W . Lb = F . Lk

W . 15,5 cm = 1,73 kg . 5,2 cm

W =

W = 0,58 kg

Pada bagian base tidak ada perhitungan yang dilakukan karena tidak memiliki panjang r,

sehingga torsi dari motor tidak terpotong sama sekali.

τ = 9,02 kg.cm

Desain gripper yang unik membuat pergerakan sudut tidak linier pada sudut jepit gripper

dan sudut servo. Berbeda dengan yang lainnya, gripper menggunakan motor micro servo

yang memiliki torsi 1,8 kg.cm pada tegangan kerja 4,8 V. Berikut perhitungan beban

maksimalnya:

τ = F. r

1,8 kg.cm = F. 2,2 cm


45

F = (1,8 kg.cm) / (2,2 cm)

F = 0,82 kg

F = 0,82 kg . 9,8 m/ = 8,04 kg m/

F = m . g

8,04 kg m/ = m . 9,8 m/

m = (8,04 kg m/ ) / (9,8 m/ )

m = 0,82 kg

3.2.4. Gerak Lengan Robot

Desain lengan robot yang akan dibuat terdiri dari link penggerak utama dan link

penggerak pembantu yang akan dijelaskan pada bagian ini. Gambar 3.14 merupakan

gambar link-link yang ada pada lengan robot beserta keterangan dimensinya. Garis yang

memiliki warna sama menandakan memiliki ukuran yang sama, pemberian warna

diberikan agar desain lengan robot lebih mudah untuk dijelaskan.

Gambar 3.14 Dimensi Lengan dan Link Lengan Robot


46

Gambar berikutnya adalah keterangan besar sudut-sudut yang ada pada lengan

robot, ditunjukkan pada gambar 3.14. Pada prinsipnya sudut-sudut yang terjadi pada

lengan robot berdasarkan pada teori sudut segi empat. Jumlah sudut dari segi empat adalah

360˚. Seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.15 pada bagian kiri ada segi empat yang

memiliki garis biru yang sejajar dan garis hitam yang saling sejajar pula. Pada gambar

ditunjukkan sudut-sudut mana saja yang memiliki besar yang sama walaupun link-link

bergerak. Link-link pembantu ini juga yang membuat bagian gripper selalu pada posisi

horisontal. Posisi horisontal ini sangat berfungsi untuk gripper sebagai pick and place.

Gambar 3.15 Sudut-Sudut pada Lengan Robot

Hal berikut yang dapat dijelaskan dari lengan robot adalah lintasan pergerakan dari

lengan tersebut. Hal tersebut dijelaskan pada gambar 3.16 yang menampilkan lintasan dari

link-link penggerak berdasarkan warna link tersebut. Jadi link dan lintasan memiliki warna

yang sama. Sebenarnya lintasan tersebut tidaklah sepenuhnya dapat dilintasi, hanya

sebagian saja. Besar sudut pergerakan akan dicari dan dijelaskan pada bab berikutnya

ketika alat sudah jadi.


47

Gambar 3.16 Arah Pergerakan Semua Sendi pada Lengan Robot

3.2.5. Jangkauan Lengan Robot

Gambar 3.17 Konfigurasi Perhitungan Jangkauan Lengan Robot

Untuk melakukan perhitungan jangkauan lengan robot ini maka di ambil 2 posisi

sudut yang berbeda. Letak l1 dan l2 pada lengan robot ditunjukkan pada Gambar 3.17.

Dalam perhitungan ini digunakan persamaan (2.13) dan (2.14).

Panjang lengan l1: 14.3 cm

Panjang lengan l2: 15.5 cm

l1

l2

P(x,y)

x dalam cm

y dalam cm


48

Gambar 3.18 Posisi Maksimal Vertikal

a) Posisi 1; = 90 ; = -95

x= cos + cos ( + )

x= 14.3 cos 90 + 15.5 cos (90-95)

x= 15.44 cm

y= sin + sin ( + )

y= 14.3 sin 90 + 15.5 sin (90-95)

y= 12.9 cm

P(x,y) = (15.44 , 12.9) cm

Gambar 3.19 Posisi Maksimal Horisontal

b) Posisi 2; = 5 ; = -40

x= cos + cos ( + )


49

x= 14.3 cos 5 + 15.5 cos (5-40)

x= 26.9cm

y= sin + sin ( + )

y= 14.2 sin 5 + 15.3 sin (5-40)

y= -7.6 cm

P(x,y) = (26.9 , -7.6) cm

Terlihat telah didapat jangkauan terjauh secara vertikal dan horisontal. Pada jarak

terjauh horisontal nilai Y negatif, nilai ini dikarenakan titik 0 berada pada titik motor servo

shoulder.

Selain posisi X dan Y dari lengan robot, ada pula kondisi sudut pergerakan dari

lengan robot. Untuk lebih mudah dijabarkan maka penjelasan disajikan bersama dengan

gambar. Hasil pergerakan sudut ini berdasarkan simulasi desain menggunakan software

Solidworks. Hasil simulasi ini memperoleh batasan-batasan kondisi pergerakan dari lengan

robot LiteArm.

1. Gripper

Gambar 3.20 Pergerakan Sudut Gripper [26]

Untuk melakukan gerakan membuka dan menutup (pada Gambar 3.20)

hanya diperlukan gerakan 90˚ oleh roda gigi, namun perputaran roda gigi tidak

linier dengan perputaran sudut motor servo, dari 90˚ putaran roda gigi, kira-kira 38˚

putaran sudut pada motor servo. Jadi diperoleh perbandingan putaran sudut antara

motor servo dan roda gigi adalah 1: 2,37 derajat.


50

2. Shoulder

Gerakan sudut dari shoulder tidak memiliki perbedaan antara sudut yang

dibuat motor dengan sudut yang terbentuk oleh lengannya. Hal ini karena poros

lengan langsung terhubung dengan motor servo. Bagian lengan ini seharusnya

dapat bergerak sesuai dengan sudut pada servo.

3. Elbow

Pada elbow, motor penggerak tidak secara langsung menggerakkan lengan

melainkan melalui link yang bekerja menggunakan prinsip tuas. Link penggerak

pada elbow ditunjukkan pada angka 1 (satu) pada gambar 3.21.

Gambar 3.21 Pergerakan Sudut Elbow

Lengan elbow ini memiliki batasan-batasan pergerakan yang berkaitan dengan

lengan shoulder. Dari gambar 3.21 lengan elbow dapat melakukan pergerakan

sudut paling besar yakni sekitar 60˚. Ketika shoulder pada posisi di bawah 90˚,

pergerakan elbow menjadi lebih kecil karena dibatasi lantai dasar dan batas

maksimal/minimal motor elbow. Begitu juga ketika shoulder pada posisi di atas

90˚, pergerakan elbow dibatasi oleh mekanik yang berbenturan dan juga

maksimal/minimal motor.

4. Base

Pada bagian Base motor servo dapat bergerak bebas 180˚ seperti terlihat

pada Gambar 3.22.

1


51

Gambar 3.22 Pergerakan Sudut Base

5. Lainnya

Hal lainnya yang adalah gripper yang selalu pada posisi horisontal dan juga

posisi lengan elbow yang tetap terhadap sumbu horisontal walaupaun lengan

shoulder digerakkan.

3.3. Perancangan Software

Perancangan perangkat lunak berisi program-program yang berfungsi sebagai

interface antara input (gamepad) dan output (lengan robot).

3.3.1. Flowchart Utama

Gambar yang ditunjukkan pada Gambar 3.20 adalah flowchart utama yang

merupakan proses kerja keseluruhan mikrokontroler dalam mengolah data input dan

output. Pertama-tama proses dimulai dengan menghidupkan power supply, setelah

mikrokontroler dalam posisi on lalu inisialisasi register yang mana untuk menyimpan data

nantinya, kemudian inisialisasi I/O yaitu penulisan port I/O. Kemudian mikrokontroler

memerintahkan motor servo untuk ke posisi awal yakni dapat disebut juga home position.

180˚


52

Pada home position tersebut mikrokontroler membaca input dari gamepad yang langsung

dieksekusi lewat output 4 motor servo. Pembacaan input dan eksekusi ke output akan

dilakukan secara terus menerus hingga tombol power menjadi OFF dan sistem selesai.

Mulai

Inisialisasi

Register dan I/O

Selesai

Lengan

Robot ke

Posisi Awal

Input dari

Gamepad

Pengolahan

data

gamepad

Output ke

motor servo

Gambar 3.23 Flowchart Utama

Pada Gambar 3.21 ditunjukkan pengolahan data dan eksekusi secara lebih detil

dimana adalah proses pengolahan data oleh mikrokontroler yang merupakan penjabaran

dari subsistem flowchart Gambar 3.23.


53

Tombol

LEFT

ditekan?

Tombol

CIRCLE

ditekan?

Tombol

SQUARE

ditekan?

Tombol

CROSS

ditekan?

Tombol

TRIANGLE

ditekan?

Tombol

UP

ditekan?

Tombol

DOWN

ditekan?

Tombol

RIGHT

ditekan?

Mulai

Jika

Servo1=180˚Jika

Servo4=0˚Jika

Servo4=35˚Jika

Servo3=35˚Jika

Servo3=180˚Jika

Servo2=0˚Jika

Servo2=180˚Jika

Servo1=0˚

Servo1 CW

(Base max)

Servo4 CCW

(Gripper min)

Servo4 CW

(Gripper max)

Servo3 CCW

(Elbow min)

Servo3 CW

(Elbow max)

Servo2 CCW

(Shoulder min)

Servo2 CW

(Shoulder max)

Servo1 CCW

(Base min)

Kembali

Tidak

Ya

Tidak Tidak Tidak Tidak Tidak Tidak

Tidak

Ya Ya Ya Ya Ya Ya Ya

Ya Ya Ya Ya Ya Ya Ya Ya

Tidak Tidak Tidak Tidak Tidak Tidak Tidak Tidak

Gambar 3.24 Subsistem dari Pengolahan Data

Proses pembacaan alamat gamepad yang ditunjukkan pada flowchart Gambar 3.24

dapat dibuktikan melalui isi dari library USB Host Shield. Dalam library ini terdapat

semua alamat yang dapat membedakan output dari gamepad. Isi dari library ini sebenarnya

cukup kompleks untuk dijabarkan semuanya, oleh karena itu penulis hanya akan

menjabarkan bagian yang berkaitan dengan pembuatan pengendali lengan robot.

Gamepad yang digunakan merupakan PS3 controller yang tersambung via kabel

USB ke host shield. Keluaran dari gamepad telah dijabarkan pada bab sebelumnya melalui

frame data Tabel 2.4, dari gambar tersebut dikatakan bahwa tombol-tombol yang

digunakan berada pada Byte ke-2 dan ke-4. Pada library bagian PS3Enums.h

dideskripsikan alamat registry dari tombol-tombol gamepad.

Contoh data hex dari gamepad (Tabel 2.3) yang dicocokkan dengan alamat

PS3Enums.h (Gambar 2.25) :

Nav.up


54

01 00 10 00 00 00 ....... = 0x10 (sesuai dengan paket data dari Tabel 2.4 yakni Byte 2 bit 4)

Gambar 3.25 Pembacaan Alamat Tombol Gamepad

Karena library ini sudah mendukung banyak USB device maka ada penomoran

untuk membedakan device satu dengan yang lainnya. Penomoran tersebut terprogram pada

controllerEnums.h seperti yang terlihat pada Gambar 3.26.

Gambar 3.26 Penomoran USB Device Berdasarkan Tombol-tombolnya


55

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil implementasi alat beserta dengan pembahasan pada bab ini dibagi menjadi

dua bagian yaitu hasil perancangan perangkat keras (hardware) dan hasil perancangan

pada perangkat lunak (software). Hasil implementasi pengendali lengan robot dengan

Gamepad ini secara keseluruhan sudah sesuai dengan perancangan bab III.

4.1. Hasil Perancangan Perangkat Keras

Hasil perangcangan perangkat keras dari pengendali lengan robot dengan Gamepad

ini terdiri dari dua bagian, diantaranya adalah mekanik robot dan rangkaian elektrik

pengendali. Gambar 4.1 adalah keseluruhan sistem pengendali lengan robot dengan

Gamepad. Mekanik lengan robot merupakan rangka yang membentuk lengan robot yang

sebagian besar terbuat dari bahan akrilik berwarna putih susu dengan ketebalan 5 mm dan

3 mm. Sedangkan bagian elektrik pengendali terdiri dari minimum sistem Atmega328,

USB host shield, dan Gamepad. Keseluruhan kelistrikan rangkaian elektrik menggunakan

tegangan 5 V dari adaptor.

Gambar 4.1 Keseluruhan Sistem Pengendali Lengan Robot dengan Gamepad

LENGAN ROBOT

RANGKAIAN

ELEKTRIK

GAMEPAD


56

Gambar 4.2 menerangkan lebih lengkap mengenai bagian-bagian pada lengan

robot. Lengan robot memiliki derajat kebebasan yang biasa disebut DOF (degree of

fredoom), yang terdiri dari Base, Shoulder, Elbow, dan Gripper. Selain itu ada juga link

pembantu yang ada dalam mekanik lengan robot, yakni link Gripper yang terdiri 2 (dua)

dan link pembantu Elbow.

Gambar 4.2 Mekanik Lengan Robot

Karena lengan robot ini menggunakan 3 motor servo standard yang memiliki beban

56gr, oleh karena itu desain lengan robot meletakkan 3 motor servo pada bagian bawah

sehingga tidak membebani motor lain. Pada Gambar 4.3 memperlihatkan letak 3 motor

servo standard yang berada di bagian bawah dan 1 motor servo micro (9gr) pada bagian

atas.

Gambar 4.3 Letak Motor pada Lengan Robot

Keterangan :

1. Base

2. Shoulder

3. Elbow

4. Gripper

5. Link Gripper 1

6. Link Gripper 2

7. Tempat Rangkaian

Elektrik

8. Link Elbow


57

Gambar 4.4 Minimum Sistem Atmega328

Minimum sistem Atmega328 digunakan sebagai otak dari pengendalian lengan

robot dengan Gamepad. Gambar 4.4 memperlihatkan bentuk fisik minimum sistem yang

mana menggunakan banyak port I/O namun tidak semua dari port tersebut digunakan

koneksinya melainkan hanya digunakan sebagai penopang USB host shield. Port yang

digunakan hanyalah ICSP dan Power, Gnd, dan 4 digital output.

Gambar 4.5 Minimum Sistem dan USB host shield

Gambar 4.6 Letak Rangkaian Elektrik pada Lengan Robot


58

Pemasangan USB host shield dan minimum sistem secara stackable. USB host

shield kompetibel untuk arduino uno dan arduino mega, oleh karena itu port minimum

sistem Atmega 328 dibuat persis dengan arduino uno sehingga dapat dipasang seperti pada

Gambar 4.5. Minimum sistem, USB host shield, dan juga motor servo menggunakan

tegangan 5 V yang berasal dari adaptor. Gambar 4.6 menunjukkan penempatan dan

koneksi elektrik antara motor servo, minimum sistem, USB host shield, dan power dari

adaptor.

4.2. Hasil Pengujian Perangkat Keras

4.2.1. Pengujian Ketepatan Sudut Lengan Robot

Seperti yang telah dijabarkan pada Bab III bahwa semua motor servo yang

digunakan dapat berputar 180˚. Namun dalam pengujian sudut yang dilakukan ternyata

didapatkan perbedaan dari spesifikasi yang seharusnya, berikut hasil pengujian yang

disajikan dengan Tabel. Semua pengambilan data yang diambil menggunakan kelipatan 5˚

untuk decrement maupun increment sudut melalui program. Kelipatan 5 ˚ ini dianggap

sudah cukup detil untuk sudut 0-180˚, jika dari minimal sampai maksimal sudut terhitung

ada 36 pergerakan selain itu untuk pengoperasian lengan robot dengan pergerakan 5˚ akan

mudah dibandingkan menggerakkan sudut dibawah 5˚, misalnya menggerakkan lengan

robot per 1˚ memang akan sangat detil namun juga akan sangat lambat dalam

pengoperasiannya. Data pada setiap sendi akan diambil sebanyak 3 kali percobaan, dan

yang ditampilkan adalah rata-rata dari data yang diambil (data lengkap pada lampiran).

1. Base

Seharusnya motor Base dapat berputar penuh 180˚ karena pada bagian Base tidak

terdapat batasan hardware. Berikut pengujian yang dilakukan terhadap sendi Base

dengan mengukur secara aktual sudut yang terjadi dan dibandingkan dengan perintah

yang kirim melalui program yang mana dapat dicek melalui serial monitor pada

monitor arduino. Data yang diambil berjumlah 37 yang mana menggunakan kelipatan

5˚ dalam pengambilan data. Proses pengambilan data dilakukan dengan memutar

motor servo dari 0˚ ke kelipatan 5˚ berikutnya secara berkelanjutan.


59

Tabel 4.1 Sudut Sendi Base

Nama Sendi Sudut pada Servo (˚) Sudut Aktual (˚) Selisih (˚) % Error

Base

0 0,00 0,00 0

5 3,83 1,17 23,33

10 8,33 1,67 16,67

15 12,83 2,17 14,44

20 17,33 2,67 13,33

25 21,67 3,33 13,33

30 26,00 4,00 13,33

35 31,50 3,50 10,00

40 35,83 4,17 10,42

45 40,00 5,00 11,11

50 45,00 5,00 10,00

55 50,00 5,00 9,09

60 54,67 5,33 8,89

65 59,67 5,33 8,21

70 64,33 5,67 8,10

75 69,00 6,00 8,00

80 73,50 6,50 8,13

85 78,33 6,67 7,84

90 83,83 6,17 6,85

95 88,33 6,67 7,02

100 93,00 7,00 7,00

105 99,00 6,00 5,71

110 103,00 7,00 6,36

115 108,67 6,33 5,51

120 113,00 7,00 5,83

125 117,67 7,33 5,87

130 122,33 7,67 5,90

135 126,33 8,67 6,42

140 130,83 9,17 6,55

145 136,00 9,00 6,21

150 141,00 9,00 6,00

155 145,00 10,00 6,45

160 150,00 10,00 6,25

165 155,00 10,00 6,06

170 159,50 10,50 6,18


60

Tabel 4.1(Lanjutan) Sudut Sendi Base


Base 175 164,00 11,00 6,29

180 168,83 11,17 6,20

Rata-rata 6,29 8,46

Dari Tabel 4.1 yang disajikan terlihat ternyata spesifikasi dan juga program yang

diperintahkan berbeda dengan output yang terjadi, dari output dapat dilihat bahwa

sudut maksimal dari motor servo hanya 168,8˚. Pada bagian awal pengambilan data

(sudut servo 5-50) terlihat error yang melebihi 10%. Hal ini lebih disebabkan karena

angka dari sudut tersebut kecil sehingga membuat perhitungan error terlihat besar.

Jika dilihat dari selisih yang terjadi malah terjadi kebalikan, data awal malah hanya

terjadi sedikit selisih dibandingkan data pada bagian akhir. Selisih yang terjadi adalah

cara terbaik untuk melihat error yang terjadi pada pembentukan sudut sendi Base ini.

Penjelasan untuk kenapa pada bagian maksimal sudut mengalami selisih sudut yang

besar karena merupakan akumulasi error yang terjadi dari awal (1 derajat pada serial

monitor bukan 1 derajat pada sudut aktual).

Gambar 4.7 Grafik Perbandingan Sudut Base

0,0010,0020,0030,0040,0050,0060,0070,0080,0090,00

100,00110,00120,00130,00140,00150,00160,00170,00180,00

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

10

0

11

0

12

0

13

0

14

0

15

0

16

0

17

0

18

0

SUD

UT

AK

TUA

L

SUDUT SERVO

SUDUT SERVO DAN AKTUAL BASE

BESAR SUDUT


61

Sudut aktual dari pengukuran dan sudut dari serial monitor dibandingkan oleh

grafik pada Gambar 4.7. Grafik memperlihatkan bahwa sebenarnya hanya sedikit

perbedaan yang terjadi. Dapat disimpulkan bahwa 1˚ pada serial monitor setara

dengan 0,94˚ sudut aktual. Perbedaan ini terjadi karena rugi-rugi mekanik dalam

motor servo yang digunakan.

2. Shoulder

Pada sendi Shoulder dilakukan pengambilan data seperti pada sudut Base. Masih

sama menggunakan kelipatan 5˚ dalam mengambil data sehingga diperoleh 37 data

yang ditampilkan pada Tabel 4.2.

Tabel 4.2 Pengujian Sudut Shoulder


Shoulder

0 0 0,00 0,00

5 5,5 0,50 10,00

10 10 0,00 0,00

15 14,5 0,50 3,33

20 20 0,00 0,00

25 24 1,00 4,00

30 29 1,00 3,33

35 33,5 1,50 4,29

40 38,5 1,50 3,75

45 43 2,00 4,44

50 49 1,00 2,00

55 53,5 1,50 2,73

60 58 2,00 3,33

65 64,5 0,50 0,77

70 68 2,00 2,86

75 73 2,00 2,67

80 78,5 1,50 1,88

85 84 1,00 1,18

90 89 1,00 1,11

95 94 1,00 1,05

100 100,5 0,50 0,50


62

Tabel 4.2 (Lanjutan) Pengujian Sudut Shoulder


Shoulder

105 105,5 0,50 0,48

110 110,5 0,50 0,45

115 116 1,00 0,87

120 121 1,00 0,83

125 127 2,00 1,60

130 131 1,00 0,77

135 137 2,00 1,48

140 141 1,00 0,71

145 146 1,00 0,69

150 150 0,00 0,00

155 154 1,00 0,65

160 160 0,00 0,00

165 165 0,00 0,00

170 170 0,00 0,00

175 174 1,00 0,57

180 177 3,00 1,67

Rata-rata 0,99 1,67

Sudut maksimal yang di-input ternyata hanya terbentuk sudut 177˚ yang aktual.

Jika dihitung berarti setiap 1 ˚ input maka akan terbentuk 0,98˚ pada aktualnya. Ini

merupakan sudut yang cukup akurat karena hanya terjadi pergeseran sekitar 0,02˚ saja.

Seperti pada sendi Base untuk melihat error yang terjadi lebih baik melihat selisih

yang terjadi pada sudut serial monitor dengan sudut aktual, selisih yang paling besar

adalah 3 derajat pada sudut maksimal servo. Error yang terjadi pada sendi ini dapat

dibilang cukup kecil dan error yang terjadi tidak beraturan. Gambar 4.8 adalah grafik

antara sudut input dan sudut yang terbentuk pada sendi Shoulder.


63

Gambar 4.8 Grafik Sudut Shoulder

3. Elbow

Bagian sendi Elbow memiliki sistem penggerak yang agak berbeda dengan yang

lain. hal ini dikarenakan motor penggerak menggunakan metode tuas dalam

menggerakkan sendinya. Motor tidak langsung menempel pada sendi seperti yang

lainnya melainkan menggunakan link pembantu sehingga desain motor bisa berada di

bawah berdampingan dengan motor Shoulder. Dalam hal ini link pembantu juga

menggunakan prinsip sudut segi 4 sehingga sudut yang dibentuk oleh motor servo

sama dengan sudut yang terjadi pada sendi Elbow. Berikut Tabel 4.3 yang berisi hasil

pengambilan data.

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

110,00

120,00

130,00

140,00

150,00

160,00

170,00

180,00

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100110120130140150160170180

SUD

UT

AK

TUA

L

SUDUT SERVO

SUDUT SERVO DAN AKTUAL SHOULDER

BESAR SUDUT


64

Tabel 4.3 Tabel Pengambilan Data Elbow


Elbow (Shoulder 40 ˚)

35 35,00 0,00 0,00

40 39,00 1,00 2,50

45 44,00 1,00 2,22

50 49,00 1,00 2,00

55 53,50 1,50 2,73

60 58,00 2,00 3,33

65 63,00 2,00 3,08

70 68,00 2,00 2,86

75 73,00 2,00 2,67

80 76,33 3,67 4,58

85 82,00 3,00 3,53

90 86,67 3,33 3,70

95 91,00 4,00 4,21

100 96,00 4,00 4,00

105 100,33 4,67 4,44

110 105,00 5,00 4,55

115 109,83 5,17 4,49

120 114,67 5,33 4,44

125 117,83 7,17 5,73

130 121,83 8,17 6,28

135 125,33 9,67 7,16

140 129,67 10,33 7,38

145 133,83 11,17 7,70

150 137,67 12,33 8,22

155 142,00 13,00 8,39

160 146,50 13,50 8,44

165 150,83 14,17 8,59

170 155,33 14,67 8,63

175 157,00 18,00 10,29

180 158,17 21,83 12,13

Rata-rata 6,82 5,28

Pengambilan data tetap menggunakan kelipatan 5˚ untuk jarak datanya. Sehingga

pada sendi Elbow ini ada 30 data yang dapat diambil dari sudut minimal ke sudut

maksimal. Sudut input minimal hanya bisa mencapai 35˚ karena penggerak Elbow


65

yang bertabrakan dengan motor servo penggerak Base. Sedangkan untuk sudut

maksimalnya sampai sudut input 180˚. Jika melihat error yang terjadi berdasarkan

selisih dapat dilihat jika selisih yang terjadi semakin besar ketika pada sudut

maksimal. Hal ini terjadi karena 1 derajat pada serial monitor bukan 1 derajat pada

sudut yang terbentuk pada motor servo sehingga pada sudut maksimal selisih tersebut

terakumulasi menjadi besar.

Gambar 4.9 Grafik Perbandiang Sudut Input dan Sudut Aktual Pada Sendi Elbow

Sendi ini mengalami pergeseran sendi input dan aktual yang lebih besar dari yang

lainnya khususnya pada sudut maksimal. Satu derajat pada input membentuk 0,88

pada sudut aktualnya. Hal ini terjadi karena kurang fix-nya baut penghubung pada

link-link penggerak yang menyebabkan terjadinya pergeseran sudut. Gambar 4.9

menunjukkan grafik pergeseran dan perbedaan antara sudut input dan sudut aktual

yang diukur terlihat pergeseran cukup besar pada sudut maksimal.

35,00

45,00

55,00

65,00

75,00

85,00

95,00

105,00

115,00

125,00

135,00

145,00

155,00

165,00

175,00

185,00

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

10

01

05

11

01

15

12

01

25

13

01

35

14

01

45

15

01

55

16

01

65

17

01

75

18

0

SUD

UT

AK

TUA

L

SUDUT SERVO

SUDUT SERVO DAN AKTUAL ELBOW

BESARSUDUT


66

4. Gripper

Pada bagian Gripper seperti yang telah disebutkan pada bab III bahwa untuk

melakukan gerakan membuka dan menutup diperlukan gerakan roda gigi 90˚ , namun

putaran roda gigi Gripper tidak linier dengan putaran motor servo, yang menurut bab

III berdasarkan simulasi diperoleh perbandingan 1: 2,37˚.

Tabel 4.4 Tabel Data Gripper

Nama Sendi Sudut pada Servo (˚) Sudut Aktual (˚)

Gripper

0 0,00

5 0,00

10 10,00

15 34,67

20 46,33

25 56,00

30 62,00

35 69,67

40 93,33

Pada hasil pengambilan data Gripper membuka dan menutup hanya dengan

gerakan motor servo 40˚ saja. Dan roda gigi Gripper telah membentuk 93,3˚. Data

yang diambil dapat dilihat pada Tabel 4.4. Jadi dapat dibuat perbandingan dari

pengambilan data ini yakni sudut motor servo dan sudut aktual adalah kira-kira 1: 2,3˚.

4.2.2. Pengujian Kinematika Lengan Robot

Pengujian kinematika lengan robot didasarkan pada perangcangan pada bab III

yakni menggunakan sumbu X dan Y untuk menentukan posisi. Pengambilan data dimulai

dengan sudut Shoulder yang paling kecil kemudian mengubah sudul Elbow ke minimal

sampai maksimal kemudian akan diambil titik X dan Y. Kemudian dilanjutkan dengan

sudul Shoulder yang lebih besar hingga ke maksimal. Data yang akan diambil akan

dibatasi oleh lantai sebagai batas bawah. Hasil dari X dan Y tersebut kemudian

dibandingkan dengan hasil perhitungan menggunakan rumus forward kinematika.

Pengambilan data pada lengan robot dapat dilihat pada Gambar 4.7.


67

Gambar 4.10 Sumbu X Dan Y pada Lengan Robot

Tabel 4.5 Data Forward Kinematik Lengan Robot

Shoulder Elbow

X Aktual

Y Aktual

X Perhitungan

Y Perhitungan

Sudut Servo

Sudut Aktual Θ1

Sudut Min Max Servo

Sudut Min Max Aktual Θ2

15 ˚ 5 ˚

40 ˚ 15 ˚ 29 -1 29,51 -1,45

50 ˚ 21 ˚ 28,8 -2,4 29,15 -3,03

60 ˚ 29 ˚ 28,1 -4,5 28,41 -5,06

70 ˚ 35 ˚ 27,1 -6,5 27,67 -6,50

30 ˚ 21 ˚

35 ˚ 25 ˚ 28,3 4,3 28,81 4,04

40 ˚ 26 ˚ 28,4 3,1 28,79 3,77

50 ˚ 36 ˚ 28 0,5 28,32 1,11

60 ˚ 44 ˚ 26,8 -1,7 27,62 -0,93

70 ˚ 52 ˚ 25,8 -3,9 26,64 -2,86

80 ˚ 59 ˚ 24,6 -5,8 25,56 -4,42

85 ˚ 65 ˚ 23,7 -6,7 24,50 -5,64

60 ˚ 45 ˚

35 ˚ 51 ˚ 24 10,7 25,53 8,49

40 ˚ 53 ˚ 23,9 9,5 25,46 7,95

50 ˚ 65 ˚ 23,7 6,8 24,68 4,81

60 ˚ 73 ˚ 22,9 4,4 23,80 2,83

70 ˚ 81 ˚ 21,8 2,3 22,65 1,00

80 ˚ 88 ˚ 20,3 0,2 21,45 -0,46

90 ˚ 92 ˚ 18,8 -1,6 20,68 -1,22

100 ˚ 108 ˚ 16,6 -3 17,15 -3,70

l1

l2

P(x,y)

x dalam cm

y dalam cm


68

Tabel 4.5 (Lanjutan) Data Forward Kinematik Lengan Robot

Shoulder Elbow

X

Aktual

Y

Aktual

X

Perhitungan

Y

Perhitungan

Sudut

Servo

Sudut

Aktual

Θ1

Sudut

Min

Max

Servo

Sudut Min

Max

Aktual Θ2

60 ˚ 45 ˚

110 ˚ 111 ˚ 14,8 -4 16,42 -4,05

120 ˚ 126 ˚ 12,5 -4,8 12,54 -5,20

130 ˚ 135 ˚ 10,5 -5,2 10,11 -5,39

140 ˚ 145 ˚ 8,2 -5,3 7,42 -5,15

150 ˚ 150 ˚ 6,1 -5 6,10 -4,86

160 ˚ 157 ˚ 4,5 -4,4 4,31 -4,26

90 ˚ 88 ˚

35 ˚ 84 ˚ 16,7 14,6 15,96 15,37

40 ˚ 85 ˚ 17,1 14,2 15,98 15,10

50 ˚ 93 ˚ 16,8 9,7 15,94 12,94

60 ˚ 101 ˚ 16 7,3 15,60 10,80

70 ˚ 108 ˚ 15 5,2 15,06 8,99

80 ˚ 118 ˚ 13,5 3,2 13,92 6,54

90 ˚ 126 ˚ 11,5 1,4 12,71 4,75

100 ˚ 136 ˚ 9,4 -0,1 10,87 2,77

110 ˚ 144 ˚ 7,2 -1,2 9,17 1,44

120 ˚ 152 ˚ 4,9 -1,9 7,29 0,36

125 ˚ 156 ˚ 4,5 -2 6,31 -0,08

120 ˚ 112 ˚

35 ˚ 115 ˚ 9,6 12,9 10,12 12,45

40 ˚ 116 ˚ 9,5 11,6 10,11 12,18

50 ˚ 124 ˚ 9,1 8,6 9,80 10,04

60 ˚ 130 ˚ 8,4 6,3 9,38 8,47

70 ˚ 138 ˚ 7,2 4 8,57 6,46

80 ˚ 147 ˚ 5,5 1,7 7,34 4,37

90 ˚ 158 ˚ 3,9 0 5,41 2,11

150 ˚ 135 ˚

35 ˚ 137 ˚ 3,6 7,9 5,38 9,57

40 ˚ 140 ˚ 3,5 6,5 5,33 8,76

50 ˚ 150 ˚ 3,2 3,5 4,86 6,10

55 ˚ 155 ˚ 2,8 2,1 4,45 4,81

170 ˚ 157 ˚ 35 ˚ 158 ˚ 1,7 3 2,33 5,32

Dari data yang telah ditampilkan pada Tabel 4.5 dapat dilihat nilai XY aktual dan

nilai XY perhitungan. Tidak ada yang sama persis nilainya namun perbedaannya juga tidak

besar. Berikut adalah perhitungan rata-rata selisih pada X dan Y:

Rata-rata selisih X = ∑


69

= ∑

= 0,97 cm

Rata-rata selisih Y = ∑

= ∑

= 1,48 cm

Setelah dibuat rata-rata dari selisih antara perhitungan dan aktual maka nilai X

memiliki selisih 0,97 cm dan nilai Y memiliki selisih yang lebih besar yakni 1,48 cm. Pada

lampiran telah disertai tabel dengan besar error dalam persen, namun besar error tidak

relevan ketika data yang diuji terlalu kecil atau dekat dengan nilai 0 (nol). Oleh karena itu

nilai selisih merupakan cara terbaik untuk melihat error yang terjadi pada pergerakan XY

ini.

Gambar 4.11 Ruang Kerja Lengan Robot dalam X dan Y

Dari Tabel 4.5 yang menampilkan nilai X dan Y aktual dapat dibuat ruang kerja

dari lengan robot. Ruang kerja adalah batasan-batasan gerakan dari lengan robot yang

dalam Gambar 4.11 disajikan dalam ruang 2D pada sumbu X dan Y. Jadi lengan robot

tidak dapat menjangkau titik di luar wilayah ruang kerjanya.


70

4.2.3. Analisa Pergerakan Link

Pergerakan link-link yang dimaksud adalah link-link yang menggunakan prinsip

kerja sudut segi 4. Dimana jumlah dari dua sisi yang berbeda adalah 180˚ sehingga jika

setiap sudut memiliki sudut yang kembar maka jumlah sudut segi 4 adalah 360˚. Dari

prinsip segi 4 maka diambillah data sudut pada link-link lengan robot yang ada pada

Gambar 4.12.

Gambar 4.12 Nama Sudut Link Segi 4 pada Lengan Robot

Dalam pengambilan data ini dilakukan penentuan posisi secara acak karena tujuan

dari data yang diambil hanyalah besar sudut dari segi 4 yang bervariasi. Oleh karena itu

diambil 5 kali percobaan dengan posisi yang berbeda-beda pula.

Tabel 4.6 Sudut Link Segi 4 Lengan Robot

No Sudut A Sudut B Sudut C Sudut D Sudut E Sudut F

1 40 ˚ 140 ˚ 127 ˚ 61 ˚ 85 ˚ 95 ˚

2 90 ˚ 90 ˚ 88 ˚ 92 ˚ 70 ˚ 107 ˚

3 70 ˚ 110 ˚ 130 ˚ 55 ˚ 50 ˚ 130 ˚

4 18 ˚ 165 ˚ 145 ˚ 35 ˚ 86 ˚ 90 ˚

5 150 ˚ 30 ˚ 110 ˚ 68 ˚ 30 ˚ 147 ˚

Setiap dua sudut yang diambil merupakan bagian dari 1 segi 4. Jadi sudut A dan B

merupakan sudut segi 4 dari link pembantu Elbow, kemudian sudut C dan D merupakan

sudut dari segi 4 link pembantu Shoulder, dan yang terakhir adalah sudut E dan F

merupakan sudut segi 4 dari link pembantu Gripper.


71

Tabel 4.7 Analisa Sudut Link Segi 4 Lengan Robot

No Jumlah Sudut A dan B

Jumlah Sudut segi 4 AB

% Error

Jumlah Sudut C dan D

Jumlah Sudut segi 4 CD

% Error

Jumlah Sudut E dan F

Jumlah Sudut segi 4 EF

% Error

1 180 ˚ 360 ˚ 0 188 ˚ 376 ˚ 4,44 180 ˚ 360 ˚ 0

2 180 ˚ 360 ˚ 0 180 ˚ 360 ˚ 0 177 ˚ 354 ˚ 1,67

3 180 ˚ 360 ˚ 0 185 ˚ 370 ˚ 2,78 180 ˚ 360 ˚ 0

4 183 ˚ 366 ˚ 1,67 180 ˚ 360 ˚ 0 176 ˚ 352 ˚ 2,22

5 180 ˚ 360 ˚ 0 178 ˚ 356 ˚ 1,11 177 ˚ 354 ˚ 1,67

Dari data yang didapatkan pada Tabel 4.7 terlihat error yang terjadi pada

pergerakan sudut pada lengan robot. Untuk segi 4 AB memiliki rata-rata error 0,33%, segi

4 CD memiliki rata-rata error 1,67%, dan segi 4 EF memiliki rata-rata error 1,11.

4.2.4. Pengujian Repeatability Gerakan Lengan Robot

Pengujian ini dilakukan untuk melihat tingkat kestabilan lengan robot dalam

melakukan pergerakan. Pergerakan yang akan diuji berdasarkan sudut yang diberikan dari

mikrokontroler dengan input Gamepad. Pengujian dilakukan dengan cara memberi input

tertentu pada masing-masing axis lengan robot yang mana akan diberikan secara berulang

sebanyak 10 kali. Dari input tersebut akan diukur sudut aktual yang terjadi pada lengan

robot. Membentuk sudut acuan dilakukan secara acak (CW atau CCW).

1. Base

Tabel 4.8 Repeatability Gerak Sendi Base

Percobaan Sudut acuan Sudut aktual Selisih % Error

1 80 ˚ 73 ˚ 7 ˚ 8,75

2 80 ˚ 73 ˚ 7 ˚ 8,75

3 80 ˚ 73 ˚ 7 ˚ 8,75

4 80 ˚ 73 ˚ 7 ˚ 8,75

5 80 ˚ 73 ˚ 7 ˚ 8,75

6 80 ˚ 73 ˚ 7 ˚ 8,75

7 80 ˚ 73 ˚ 7 ˚ 8,75

8 80 ˚ 73 ˚ 7 ˚ 8,75

9 80 ˚ 73 ˚ 7 ˚ 8,75

10 80 ˚ 73 ˚ 7 ˚ 8,75

Rata-rata 73 ˚ 7 ˚ 8,57


72

Berdasarkan pengambilan data yang telah dilakukan pada Tabel 4.8 sendi Base

melakukan pergerakan sudut yang sangat stabil hingga tidak terjadi perubahan dalam

kestabilannya.

2. Shoulder

Tabel 4.9 Repeatability Gerak Sendi Shoulder


1 60 ˚ 54 ˚ 6 ˚ 10

2 60 ˚ 54 ˚ 6 ˚ 10

3 60 ˚ 53 ˚ 7 ˚ 11,67

4 60 ˚ 54 ˚ 6 ˚ 10

5 60 ˚ 53 ˚ 7 ˚ 11,67

6 60 ˚ 53 ˚ 7 ˚ 11,67

7 60 ˚ 54 ˚ 6 ˚ 10

8 60 ˚ 54 ˚ 6 ˚ 10

9 60 ˚ 54 ˚ 6 ˚ 10

10 60 ˚ 54 ˚ 6 ˚ 10

Rata-rata 53,7 ˚ 6,3 ˚ 10,50

Dari percobaan yang ditampilkan pada Tabel 4.9 gerakan sendi Shoulder lumayan

stabil hanya terjadi 3 perbedaan dari 10 kali percobaan yang dilakukan. Perbedaaan

yang terjadi pun tidak terlalu mencolok yakni hanya 1˚ yang paling besar.

3. Elbow

Tabel 4.10 Repeatability Gerak Sendi Elbow


1 50 ˚ 49 ˚ 1 ˚ 2

2 50 ˚ 49 ˚ 1 ˚ 2

3 50 ˚ 48 ˚ 2 ˚ 4

4 50 ˚ 47,5 ˚ 2,5 ˚ 5

5 50 ˚ 48 ˚ 2 ˚ 4

6 50 ˚ 47,5 ˚ 2,5 ˚ 5

7 50 ˚ 47,5 ˚ 2,5 ˚ 5

8 50 ˚ 47,5 ˚ 2,5 ˚ 5

9 50 ˚ 47,5 ˚ 2,5 ˚ 5

10 50 ˚ 48 ˚ 2 ˚ 4

Rata-rata 47,95 ˚ 2,05 ˚ 4,1


73

Tabel 4.10 memperlihatkan kestabilan gerak sendi Elbow. Dari 10 kali percobaan

yang dilakukan ada 3 variasi sudut yang terjadi yakni 49˚, 48˚, dan 47,5˚. Selisih dari 3

posisi tersebut yang paling besar adalah 2,5˚.

4. Gripper

Tabel 4.11 Repitability Gerak Gripper

Percobaan Sudut acuan Sudut aktual

1 15 ˚ 45 ˚

2 15 ˚ 55 ˚

3 15 ˚ 45 ˚

4 15 ˚ 55 ˚

5 15 ˚ 45 ˚

6 15 ˚ 55 ˚

7 15 ˚ 45 ˚

8 15 ˚ 55 ˚

9 15 ˚ 45 ˚

10 15 ˚ 55 ˚

Bebeda dari semua sendi yang ada, hasil dari percobaan Gripper ada pengecualian.

Desain yang Gripper membuat sudut acuan tidak akan sama dengan sudut aktual. Pada

Tabel 4.11 ditunjukkan hasil percobaan kestabilan dari Gripper, ternyata gerakan

sudut yang dilakukan tidak dapat stabil. Ada 2 variasi sudut yang terjadi pada

pengambilan data. Perbedaan tersebut terjadi ketika motor berputar CCW dan CW.

Selisih sudutnya pun cukup besar yakni mencapai 10˚. Ketidakstabilan ini terjadi

karena roda gigi yang menghubungkan penjepit Gripper memiliki renggang sedikit

yang mana ketika digerakkan membuat gerakan tidak fix atau dengan kata lain kocak.

4.3. Analisa Perangkat Lunak

4.3.1. Inisialisasi

Inisialisasi pada program pengendali lengan robot dengan Gamepad ini berisi

tentang pendefenisian dari fungsi library dan variabel yang digunakan dalam proses

pengoperasian data. Seperti pada Bab perancangan pada flowchart utama program, bagian

dari inisialisasi meliputi input/output yang digunakan, setup untuk komunikasi serial, serta

setup untuk USB host shield. Listing program inisialisasi dari pengendali lengan robot

dengan Gamepad dapat dilihat pada Gambar 4.13 dan Gambar 4.14.


74

Gambar 4.13 Inisialisasi Library yang Digunakan

Gambar 4.14 Inisalisasi Variabel dan Input/Output 1

Gambar 4.15 Inisalisasi Variabel dan Input/Output 2


75

Gambar 4.13 memperlihatkan program ini menggunakan 2 library yaitu library

Servo.h dan library PS3USB.h. Servo.h berfungsi mengubah output digital dari

mikrokontroler dapat digunakan untuk mengatur motor servo yang mana membutuhkan

output analog. Dengan library ini motor servo diatur sudutnya dari 0-180˚. Sedangkan

library PS3USB.h mengatur komunikasi perangkat Gamepad yang terhubung ke USB host

shield dengan mikrokontroler melalui ICSP bus.

Pada Gambar 4.14 dan Gambar 4.15 yang ditunjuk no 1 merupakan variabel yang

berisi posisi sudut motor servo (0-180˚) sekaligus menentukan posisi awal ketika program

running. Pada no 2 merupakan variabel untuk membatasi sudut maksimal atau minimal

yang dapat dicapai oleh motor servo. Pada no 3 adalah alamat pin output untuk motor

servo yang berjumlah 4 pin. Sedangkan no 4 adalah variabel untuk motor servo yang akan

digunakan dan antara pin output dengan variabel motor servo dihubungkan oleh no 6.

Untuk bagian input dapat ditunjukkan pada no 5, dimana inputnya menggunakan Gamepad

PS3 yang terhubung melalui USB.

4.3.2. Pembacaan Input dan Perintah ke Output

Gambar 4.16 Input dan Output pada Program

Listing program pembacaan input dan perintah ke output dalam mikrokontroler

arduino dapat dilihat pada Gambar 4.16. Pembacaan input dari USB Gamepad

menggunakan komunikasi ISCP memanfaatkan port MISO, MOSI, SCK, dan RESET

mikrokontroler. Menggunakan library USB host shield sehingga semua input dari

Gamepad dapat terbaca (TRIANGLE, CROSS, SQUARE, CIRCLE, UP, DOWN, LEFT, dan

RIGHT). Sedangkan listing program output untuk menggerakkan motor servo ditunjukkan

pada Gambar 4.16 juga. Menggerakkan motor servo menggunakan pulsa-pulsa yang

dikeluarkan oleh mikrokontroler melalui port digital 4, 6, 7, dan 8. Motor servo digerakkan

berdasarkan posisi sudut yang telah disimpan pada variabel pos1/2/3/4 yang berisi sudut

dari 0-180˚.

Input

Output


76

4.3.3. Kecepatan Motor

Kecepatan motor berkaitan dengan delay yang digunakan. Delay yang

dimaksudkan adalah yang berada pada bagian void loop program, dengan semakin

besarnya nilai (dalam satuan milisecons) yang diberikan makan proses looping program

juga akan semakin lama. Letak delay ini ada di baris paling akhir sub program void loop

yang dapat dilihat pada Gambar 4.17.

Gambar 4.17 Delay pada Void Loop

4.3.4. Pengiriman Data ke User Melalui Serial Monitor

Pada Gambar 4.18 adalah program inisialisasi untuk memulai pembacaaan

komunikasi serial dengan baudrate 115200 Hz. Pembacaan serial ini berfungsi untuk

membaca data baik input atau output dari mikrokontroler. Hal ini berfungsi sebagai user

interface untuk pengecekan input dan output. Contoh program untuk pembacaan data

serial input dan output ini ada pada Gambar 4.19 dimana input ada pada nomor 1 dan

output pada nomor 2.

Gambar 4.18 Inisialisasi Pembacaan Serial

Gambar 4.19 Pembacaan Serial Input dan Output

Selanjutnya untuk menampilkan hasil pembacaan serial yang dilakukan adalah

dengan menggunakan fitur serial monitor yang sudah ada pada monitor arduino. Tampilan

serial monitor sebagai user interface dapat dilihat pada Gambar 4.20. Data yang

Input

Output


77

ditampilkan adalah input apa yang sedang ditekan, motor yang sedang beroperasi serta

sudut dari motor servo tersebut.

Gambar 4.20 Tampilan Serial Monitor sebagai User Interface


78

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Setelah pengujian yang dilakukan pada pengendali lengan robot dengan Gamepad,

dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:

1. Lengan robot dapat bergerak dengan ketelitian 5˚ pada tiga sendi Base, Shoulder,

Elbow, dan Gripper sebagai end effector.

2. Penelitian yang telah dilakukan sudah berhasil. Gerakan lengan robot sudah dapat

mengikuti perintah dari Gamepad dengan baik. Dari tingkat repeatability pada base

tidak mengalami pergeseran sudut, shoulder mengalami 1˚ pergeseran, elbow

mengalami pergeseran 1,5˚ , dan yang paling besar yakni gripper mengalami

pergeseran 10˚.

3. Pengendali lengan robot dengan gamepad telah berhasil menggerakkan robot

dengan tingkat error rata-rata pada pembentukan sudut 5%.

5.2. Saran

Berdasarkan hasil implementasi yang diberoleh, untuk pengembangan lebih lanjut

ada beberapa saran agar alat ini dapat bekerja lebik baik, yaitu:

1. Perancangan ulang pada konstruksi lengan robot agar lebih kokok dan stabil.

Khususnya untuk roda gigi pada Gripper yang masih belum fix.

2. Penggunaan motor gripper yang lebih baik akan sangat bermanfaat karena mikro

servo yang biasa sangat cepat rusak.

3. Komunikasi antara lengan robot dengan gamepad menggunakan kabel USB. Untuk

kedepannya dapat digantikan dengan komunikasi wireless misalnya menggunakan

bluetooth dongle, RF, ZigBee, dan Wifi.


79

DAFTAR PUSTAKA

[1]. Pitowarno, Endra,2006, Robotika – Desain, Kontrol, dan Kecerdasan Buatan.

Yogyakarta: Andi.

[2]. http://arduino.cc/en/Main/ArduinoUSBHostShield diakses pada tanggal 17

Desember 2014.

[3]. http://www.usbmadesimple.co.uk/index.html diakses pada tanggal 10

November 2014.

[4]. D------. 2009.Datasheet ATmega48PA/88PA/168PA/328P.Atmel.

[5]. http://www.circuitsathome.com/usb-host-shield-hardware-manual diakses pada

tanggal 20 januari 2015.

[6]. http://arduino.cc/en/guide/introduction diakses pada tanggal 21 Januari 2015.

[7]. http://arduino.cc/en/main/standalone diakses 23 februari 2015

[8]. Simanjuntak, Hotlan Y. 2013. Timbangan Saku Digital Miligram Berbasis

Mikrokontroler Atmega328. Skripsi Sarjana pada Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta: tidak diterbitkan.

[9]. http://share.pdfonline.com/2e212161834342f9ac9b77b7a56791cf/BAB%20II.ht

m diakses pada tanggal 23 januari 2015.

[10]. http://www.toko-elektronika.com/en/tutorial/ADC.html diakses pada tanggal 22

Februari 2015.

[11]. http://www.repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/35001/4/Chapter%20II.

pdf diakses pada tanggal 23 Februari 2015.

[12]. Artanto, Dian. 2010. Modul Praktikum Teknik Digital. Yogyakarta. Universitas

Sanata Dharma.

[13]. Winoto, Ardi, 2008, Mikrokontroler AVR Atmega8/32/16/8535 dan

pemrograman dengan bahasa C pada WinAVR, Bandung : Informatika.

[14]. http://www.thingiverse.com/thing:480446 diakses tanggal 22 Agustus 2015.

[15]. http://en.wikipedia.org/wiki/Serial_Peripheral_Interface_Bus diakses pada

tanggal 7 Mei 2015.

[16]. https://learn.sparkfun.com/tutorials/serial-peripheral-interface-spi diakses pada

tanggal 8 Mei 2015.


http://arduino.cc/en/Main/ArduinoUSBHostShield

http://www.usbmadesimple.co.uk/index.html

http://www.circuitsathome.com/usb-host-shield-hardware-manual

http://arduino.cc/en/main/standalone

http://share.pdfonline.com/2e212161834342f9ac9b77b7a56791cf/BAB%20II.htm

http://share.pdfonline.com/2e212161834342f9ac9b77b7a56791cf/BAB%20II.htm

http://www.thingiverse.com/thing:480446

http://en.wikipedia.org/wiki/Serial_Peripheral_Interface_Bus

https://learn.sparkfun.com/tutorials/serial-peripheral-interface-spi

80

[17]. http://eleccelerator.com/wiki/index.php?title=DualShock_3 diakses pada tanggal

10 Mei 2015.

[18]. https://www.networktechinc.com/usb-prots.html diakses pada tanggal 10 Mei

2015.

[19]. https://support.us.playstation.com/app/answers/detail/a_id/467/~/use-ps3-

controller-with-movies diakses pada tanggal 15 Mei 2015.

[20]. http://www.embedded.com/print/4402258 diakses pada tanggal 20 Mei 2015.

[21]. http://www.electronics-tutorials.ws/waveforms/waveforms.html diakses pada

tanggal 20 Mei 2015.

[22]. http://en.wikipedia.org/wiki/Duty_cycle diakses pada tanggal 20 Mei 2015.

[23]. Kusuma, Alfian A. 2015. Lengan Robot Peniru Gerakan Tangan Manusia.

Skripsi Sarjana pada Universitas Sanata Dharma Yogyakarta: tidak diterbitkan.

[24]. ............... , ................. , Motor Servo, http://elektronika-dasar.web.id/teori-

elektronika/motor-servo/ , diakses tanggal 20 Agustus 2015

[25]. Japar, Francis Giang Anak, 2010, Design Develop Robotic Arm For Automatic

Guided Conveyor, http://umpir.ump.edu.my/2893/1/CD5974.pdf, diakses pada

tanggal 20 Agustus 2015.

[26]. https://grabcad.com/library/me-arm-v3-0-1 diakses pada tanggal 13 maret 2015.

[27]. https://id.wikipedia.org/wiki/Tuas diakses tanggal 5 September.

[28]. http://www.gudangrumus.com/2014/08/rumus-pesawat-sederhana.html diakses

tanggal 19 September 2015.

[29]. www.ahmetozkurt.net/mts307/20072008/serkanokan/hardware.htm diakses

tanggal 2 Juni 2015.

[30]. www.feetechrc.com/product/analog-servo/standard-10kg-cm-metal-gears-

analog-servo-fs5109m/ diakses tanggal 12 Agustus 2015.

[31]. https://www.buyapi.ca/product/sg90-180-degrees-9g-micro-servo-motor-tower-

pro/ diakses tanggal 12 Agustus 2015.

[32]. http://fisikazone.com/torsi/ diakses tanggal 20 Oktober 2015.


http://eleccelerator.com/wiki/index.php?title=DualShock_3

https://support.us.playstation.com/app/answers/detail/a_id/467/~/use-ps3-controller-with-movies

https://support.us.playstation.com/app/answers/detail/a_id/467/~/use-ps3-controller-with-movies

http://www.embedded.com/print/4402258

http://www.electronics-tutorials.ws/waveforms/waveforms.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Duty_cycle

http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/motor-servo/

http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/motor-servo/

http://umpir.ump.edu.my/2893/1/CD5974.pdf

https://grabcad.com/library/me-arm-v3-0-1

https://id.wikipedia.org/wiki/Tuas

http://www.gudangrumus.com/2014/08/rumus-pesawat-sederhana.html

http://www.ahmetozkurt.net/mts307/20072008/serkanokan/hardware.htm

http://www.feetechrc.com/product/analog-servo/standard-10kg-cm-metal-gears-analog-servo-fs5109m/

http://www.feetechrc.com/product/analog-servo/standard-10kg-cm-metal-gears-analog-servo-fs5109m/

https://www.buyapi.ca/product/sg90-180-degrees-9g-micro-servo-motor-tower-pro/

https://www.buyapi.ca/product/sg90-180-degrees-9g-micro-servo-motor-tower-pro/

http://fisikazone.com/torsi/

LAMPIRAN


L.1

Hasil Pengujian Alat

Grafik L1. Kestabilan Gerak Base

Grafik L2. Kestabilan Gerak Shoulder

68

70

72

74

76

78

80

82

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

SUD

UT

PERCOBAAN

BASE

SUDUT ACUAN

SUDUT AKTUAL

48

50

52

54

56

58

60

62

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

SUD

UT

PERCOBAAN

SHOULDER

SUDUT ACUAN

SUDUT AKTUAL


L.2

Grafik L3. Kestabilan Gerak Elbow

Grafik L4. Kestabilan Gerak Gripper

46

46,5

47

47,5

48

48,5

49

49,5

50

50,5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

SUD

UT

PERCOBAAN

ELBOW

SUDUT ACUAN

SUDUT AKTUAL

0

10

20

30

40

50

60

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

SUD

UT

PERCOBAAN

GRIPPER

SUDUT ACUAN

SUDUT AKTUAL


L.3

L5.Gambar Serial Monitor Sendi Base


L.4

L6. Gambar Serial Monitor Sendi Shoulder


L.5

L7. Gambar Serial Monitor Sendi Elbow


L.6

L8. Gambar Serial Monitor Gripper


L.7

L9. Tabel Pengujian Ketepatan Sudut pada Sendi Base (tiga kali pengujian)

Nama Sendi Sudut pada Servo(˚) Sudut sebenarnya(˚) selisih % Error

Base 0 0 0 0,00

5 3,5 1,5 30,00

10 8 2 20,00

15 12,5 2,5 16,67

20 17 3 15,00

25 21,5 3,5 14,00

30 26 4 13,33

35 31,5 3,5 10,00

40 36 4 10,00

45 40 5 11,11

50 45 5 10,00

55 50 5 9,09

60 54,5 5,5 9,17

65 60 5 7,69

70 64,5 5,5 7,86

75 69 6 8,00

80 73,5 6,5 8,13

85 78,5 6,5 7,65

90 84 6 6,67

95 88,5 6,5 6,84

100 93 7 7,00

105 99 6 5,71

110 103 7 6,36

115 108,5 6,5 5,65

120 112,5 7,5 6,25

125 117,5 7,5 6,00

130 122,5 7,5 5,77

135 126 9 6,67

140 131 9 6,43

145 136 9 6,21

150 141 9 6,00

155 145 10 6,45

160 150 10 6,25

165 155 10 6,06

170 159,5 10,5 6,18

175 164 11 6,29

180 169 11 6,11

Rata-rata 6,32 8,83


L.8

Nama Sendi Sudut pada Servo(˚) Sudut sebenarnya(˚) selisih % Error

Base 0 0 0,00 0,00

5 4 1,00 20,00

10 8,5 1,50 15,00

15 13 2,00 13,33

20 17,5 2,50 12,50

25 21,5 3,50 14,00

30 26 4,00 13,33

35 31,5 3,50 10,00

40 35,5 4,50 11,25

45 40 5,00 11,11

50 45 5,00 10,00

55 50 5,00 9,09

60 55 5,00 8,33

65 60 5,00 7,69

70 64,5 5,50 7,86

75 69 6,00 8,00

80 73,5 6,50 8,13

85 78,5 6,50 7,65

90 84 6,00 6,67

95 88,5 6,50 6,84

100 93 7,00 7,00

105 99 6,00 5,71

110 103 7,00 6,36

115 108,5 6,50 5,65

120 112,5 7,50 6,25

125 117,5 7,50 6,00

130 122,5 7,50 5,77

135 126 9,00 6,67

140 130,5 9,50 6,79

145 136 9,00 6,21

150 141 9,00 6,00

155 145 10,00 6,45

160 150 10,00 6,25

165 155 10,00 6,06

170 159,5 10,50 6,18

175 164 11,00 6,29

180 169 11,00 6,11

Rata-rata 6,28 8,28


L.9

Nama Sendi Sudut pada Servo (˚) Sudut sebenarnya(˚) selisih (˚) % Error

Base 0 0 0,00 0,00

5 4 1,00 20,00

10 8,5 1,50 15,00

15 13 2,00 13,33

20 17,5 2,50 12,50

25 22 3,00 12,00

30 26 4,00 13,33

35 31,5 3,50 10,00

40 36 4,00 10,00

45 40 5,00 11,11

50 45 5,00 10,00

55 50 5,00 9,09

60 54,5 5,50 9,17

65 59 6,00 9,23

70 64 6,00 8,57

75 69 6,00 8,00

80 73,5 6,50 8,13

85 78 7,00 8,24

90 83,5 6,50 7,22

95 88 7,00 7,37

100 93 7,00 7,00

105 99 6,00 5,71

110 103 7,00 6,36

115 109 6,00 5,22

120 114 6,00 5,00

125 118 7,00 5,60

130 122 8,00 6,15

135 127 8,00 5,93

140 131 9,00 6,43

145 136 9,00 6,21

150 141 9,00 6,00

155 145 10,00 6,45

160 150 10,00 6,25

165 155 10,00 6,06

170 159,5 10,50 6,18

175 164 11,00 6,29

180 168,5 11,50 6,39

Rata-rata 6,27 8,26


L.10

L10. Tabel Pengujian Ketepatan Sudut pada Sendi Shoulder (tiga kali pengujian)

Nama Sendi Sudut pada Servo Sudut sebenarnya selisih % Error

Shoulder 0 0 0,00 0,00

5 5,5 0,50 10,00

10 10 0,00 0,00

15 14,5 0,50 3,33

20 20 0,00 0,00

25 24 1,00 4,00

30 29 1,00 3,33

35 33,5 1,50 4,29

40 38,5 1,50 3,75

45 43 2,00 4,44

50 49 1,00 2,00

55 53,5 1,50 2,73

60 58 2,00 3,33

65 64,5 0,50 0,77

70 68 2,00 2,86

75 73 2,00 2,67

80 78,5 1,50 1,88

85 84 1,00 1,18

90 89 1,00 1,11

95 94 1,00 1,05

100 100,5 0,50 0,50

105 105,5 0,50 0,48

110 110,5 0,50 0,45

115 116 1,00 0,87

120 121 1,00 0,83

125 127 2,00 1,60

130 131 1,00 0,77

135 137 2,00 1,48

140 141 1,00 0,71

145 146 1,00 0,69

150 150 0,00 0,00

155 154 1,00 0,65

160 160 0,00 0,00

165 165 0,00 0,00

170 170 0,00 0,00

175 174 1,00 0,57

180 177 3,00 1,67

Rata-rata 1,00 1,73


L.11


Shoulder 0 0 0,00 0,00

5 5 0,00 0,00

10 10 0,00 0,00

15 14,5 0,50 3,33

20 19,5 0,50 2,50

25 23 2,00 8,00

30 28,5 1,50 5,00

35 34 1,00 2,86

40 38 2,00 5,00

45 43,5 1,50 3,33

50 48,5 1,50 3,00

55 53 2,00 3,64

60 58 2,00 3,33

65 63,5 1,50 2,31

70 68 2,00 2,86

75 73 2,00 2,67

80 78 2,00 2,50

85 83 2,00 2,35

90 88,5 1,50 1,67

95 93,5 1,50 1,58

100 99,5 0,50 0,50

105 104 1,00 0,95

110 109 1,00 0,91

115 114,5 0,50 0,43

120 120 0,00 0,00

125 125 0,00 0,00

130 130 0,00 0,00

135 136,5 1,50 1,11

140 139,5 0,50 0,36

145 146 1,00 0,69

150 150,5 0,50 0,33

155 155 0,00 0,00

160 160 0,00 0,00

165 160 5,00 3,03

170 169 1,00 0,59

175 174 1,00 0,57

180 176 4,00 2,22

Rata-rata 1,20 1,83


L.12


Shoulder 0 0 0,00 0,00

5 5 0,00 0,00

10 10 0,00 0,00

15 14,5 0,50 3,33

20 20 0,00 0,00

25 23 2,00 8,00

30 28,5 1,50 5,00

35 34 1,00 2,86

40 38 2,00 5,00

45 43,5 1,50 3,33

50 48,5 1,50 3,00

55 53 2,00 3,64

60 58 2,00 3,33

65 63,5 1,50 2,31

70 68 2,00 2,86

75 73 2,00 2,67

80 78 2,00 2,50

85 84 1,00 1,18

90 88,5 1,50 1,67

95 94 1,00 1,05

100 99,5 0,50 0,50

105 104 1,00 0,95

110 109 1,00 0,91

115 114,5 0,50 0,43

120 120 0,00 0,00

125 125 0,00 0,00

130 130 0,00 0,00

135 136,5 1,50 1,11

140 139,5 0,50 0,36

145 146 1,00 0,69

150 150,5 0,50 0,33

155 154 1,00 0,65

160 160 0,00 0,00

165 165 0,00 0,00

170 170 0,00 0,00

175 174 1,00 0,57

180 177 3,00 1,67

Rata-rata 0,99 1,62


L.13

L11. Tabel Pengujian Ketepatan Sudut pada Sendi Elbow (tiga kali pengujian)


Elbow 35 35 0,00 0,00

Shoulder 40˚ 40 39 1,00 2,50

45 44 1,00 2,22

50 49 1,00 2,00

55 53,5 1,50 2,73

60 58 2,00 3,33

65 63 2,00 3,08

70 68 2,00 2,86

75 73 2,00 2,67

80 76 4,00 5,00

85 82 3,00 3,53

90 86 4,00 4,44

95 91 4,00 4,21

100 96 4,00 4,00

105 100 5,00 4,76

110 105 5,00 4,55

115 109,5 5,50 4,78

120 115 5,00 4,17

125 118 7,00 5,60

130 122 8,00 6,15

135 125,5 9,50 7,04

140 130 10,00 7,14

145 134 11,00 7,59

150 138 12,00 8,00

155 142 13,00 8,39

160 146,5 13,50 8,44

165 151 14,00 8,48

170 155,5 14,50 8,53

175 157 18,00 10,29

180 158 22,00 12,22

Rata-rata 6,82 5,29


L.14


Elbow 35 35 0,00 0,00

Shoulder 40˚ 40 39 1,00 2,50

45 44 1,00 2,22

50 49 1,00 2,00

55 53,5 1,50 2,73

60 58 2,00 3,33

65 63 2,00 3,08

70 68 2,00 2,86

75 73 2,00 2,67

80 76 4,00 5,00

85 82 3,00 3,53

90 87 3,00 3,33

95 91 4,00 4,21

100 96 4,00 4,00

105 100,5 4,50 4,29

110 105 5,00 4,55

115 110 5,00 4,35

120 114 6,00 5,00

125 117,5 7,50 6,00

130 121,5 8,50 6,54

135 125 10,00 7,41

140 129 11,00 7,86

145 133,5 11,50 7,93

150 137 13,00 8,67

155 142 13,00 8,39

160 146,5 13,50 8,44

165 150,5 14,50 8,79

170 155 15,00 8,82

175 157 18,00 10,29

180 158 22,00 12,22

Rata-rata 6,95 5,37


L.15


Elbow 35 35 0,00 0,00

Shoulder 40˚ 40 39 1,00 2,50

45 44 1,00 2,22

50 49 1,00 2,00

55 53,5 1,50 2,73

60 58 2,00 3,33

65 63 2,00 3,08

70 68 2,00 2,86

75 73 2,00 2,67

80 77 3,00 3,75

85 82 3,00 3,53

90 87 3,00 3,33

95 91 4,00 4,21

100 96 4,00 4,00

105 100,5 4,50 4,29

110 105 5,00 4,55

115 110 5,00 4,35

120 115 5,00 4,17

125 118 7,00 5,60

130 122 8,00 6,15

135 125,5 9,50 7,04

140 130 10,00 7,14

145 134 11,00 7,59

150 138 12,00 8,00

155 142 13,00 8,39

160 146,5 13,50 8,44

165 151 14,00 8,48

170 155,5 14,50 8,53

175 157 18,00 10,29

180 158,5 21,50 11,94

Rata-rata 6,70 5,17


L.16

L12. Tabel Pengujian Ketepatan Sudut pada Gripper (tiga kali pengujian)

Nama Sendi Sudut pada Servo Sudut sebenarnya

Gripper 0 0

5 0

10 10

15 35

20 45

25 56

30 62

35 70

40 96


Gripper 0 0

5 0

10 10

15 35

20 47

25 56

30 62

35 70

40 94


Gripper 0 0

5 0

10 10

15 34

20 47

25 56

30 62

35 69

40 90


L.17

L13. Tabel Data Forward Kinematik Lengan Robot

Shoulder Elbow

X aktual Y

aktual X

perhitungan Y

perhitungan Error X Error Y Selisih X Selisih Y

Sudut servo Sudut aktual θ1 Sudut min max

servo Sudut min max

aktual θ2

15 5 40 15 29 -1 29,51 -1,45 1,73 30,81 0,51 0,45

5 50 21 28,8 -2,4 29,15 -3,03 1,18 20,69 0,35 0,63

5 60 29 28,1 -4,5 28,41 -5,06 1,08 11,03 0,31 0,56

5 70 35 27,1 -6,5 27,67 -6,50 2,06 0,06 0,57 0,00

30 21 35 25 28,3 4,3 28,81 4,04 1,78 6,35 0,51 0,26

21 40 26 28,4 3,1 28,79 3,77 1,36 17,85 0,39 0,67

21 50 36 28 0,5 28,32 1,11 1,14 55,08 0,32 0,61

21 60 44 26,8 -1,7 27,62 -0,93 2,96 82,47 0,82 0,77

21 70 52 25,8 -3,9 26,64 -2,86 3,14 36,44 0,84 1,04

21 80 59 24,6 -5,8 25,56 -4,42 3,77 31,28 0,96 1,38

21 85 65 23,7 -6,7 24,50 -5,64 3,27 18,74 0,80 1,06

60 45 35 51 24 10,7 25,53 8,49 5,98 26,01 1,53 2,21

45 40 53 23,9 9,5 25,46 7,95 6,13 19,43 1,56 1,55

45 50 65 23,7 6,8 24,68 4,81 3,96 41,36 0,98 1,99

45 60 73 22,9 4,4 23,80 2,83 3,77 55,21 0,90 1,57

45 70 81 21,8 2,3 22,65 1,00 3,76 129,78 0,85 1,30

45 80 88 20,3 0,2 21,45 -0,46 5,35 143,54 1,15 0,66

45 90 92 18,8 -1,6 20,68 -1,22 9,10 30,68 1,88 0,38

45 100 108 16,6 -3 17,15 -3,70 3,20 18,90 0,55 0,70

45 110 111 14,8 -4 16,42 -4,05 9,84 1,19 1,62 0,05

45 120 126 12,5 -4,8 12,54 -5,20 0,29 7,65 0,04 0,40

45 130 135 10,5 -5,2 10,11 -5,39 3,84 3,50 0,39 0,19

45 140 145 8,2 -5,3 7,42 -5,15 10,51 2,85 0,78 0,15

45 150 150 6,1 -5 6,10 -4,86 0,00 2,88 0,00 0,14

45 160 157 4,5 -4,4 4,31 -4,26 4,52 3,29 0,19 0,14

90 88 35 84 16,7 14,6 15,96 15,37 4,63 5,03 0,74 0,77

88 40 85 17,1 14,2 15,98 15,10 7,02 5,98 1,12 0,90

88 50 93 16,8 9,7 15,94 12,94 5,39 25,04 0,86 3,24


L.18

L13. (Lanjutan) Tabel Data Forward Kinematik Lengan Robot

Shoulder Elbow

X aktual Y

aktual X

perhitungan Y

perhitungan Error X Error Y Selisih X Selisih Y

Sudut servo Sudut aktual

θ1 Sudut min max

servo Sudut min

max aktual θ2

90 88 70 108 15 5,2 15,06 8,99 0,43 42,16 0,06 3,79

88 80 118 13,5 3,2 13,92 6,54 3,03 51,08 0,42 3,34

88 90 126 11,5 1,4 12,71 4,75 9,54 70,52 1,21 3,35

88 100 136 9,4 -0,1 10,87 2,77 13,53 103,61 1,47 2,87

88 110 144 7,2 -1,2 9,17 1,44 21,45 183,26 1,97 2,64

88 120 152 4,9 -1,9 7,29 0,36 32,82 627,81 2,39 2,26

88 125 156 4,5 -2 6,31 -0,08 28,63 2398,10 1,81 1,92

120 112 35 115 9,6 12,9 10,12 12,45 5,16 3,64 0,52 0,45

112 40 116 9,5 11,6 10,11 12,18 5,99 4,74 0,61 0,58

112 50 124 9,1 8,6 9,80 10,04 7,18 14,31 0,70 1,44

112 60 130 8,4 6,3 9,38 8,47 10,49 25,61 0,98 2,17

112 70 138 7,2 4 8,57 6,46 16,03 38,12 1,37 2,46

112 80 147 5,5 1,7 7,34 4,37 25,07 61,08 1,84 2,67

112 90 158 3,9 0 5,41 2,11 27,92 100,00 1,51 2,11

150 135 35 137 3,6 7,9 5,38 9,57 33,07 17,46 1,78 1,67

135 40 140 3,5 6,5 5,33 8,76 34,33 25,81 1,83 2,26

135 50 150 3,2 3,5 4,86 6,10 34,16 42,62 1,66 2,60

135 55 155 2,8 2,1 4,45 4,81 37,13 56,34 1,65 2,71

170 157 35 158 1,7 3 2,33 5,32 27,18 43,58 0,63 2,32

Rata-rata 10,13452264 99,48686752 0,97 1,48


L.19

LISTING KESELURUHAN PROGRAM

L14. Listing Program Keseluruhan Pengendali Lengan Robot dengan Gamepad

#include <PS3USB.h>

#include <Servo.h>

#ifdef dobogusinclude

#include <spi4teensy3.h>

#endif

USB Usb;

PS3USB PS3(&Usb); // This will just create the instance

boolean printAngle;

uint8_t state = 0;

//Servo myservo; //Variable Servo Control

int pos1 = 90; // variable to store the servo position

int pos2 = 90;

int pos3 = 90;

int pos4 = 25;

const int maxDeg1 = 180;

const int minDeg1 = 0;





L.20




Servo myservo1; // create servo object to control a servo




void setup()

myservo1.write(pos1);




myservo1.attach(5); // attaches the servo on pin 5 to the servo object

myservo2.attach(6);

myservo3.attach(7);

myservo4.attach(4);

Serial.begin(115200);

if (Usb.Init() == -1)

Serial.print(F("\r\nOSC did not start"));

while(1); //halt

Serial.print(F("\r\nPS3 USB Library Started"));


L.21

void loop()

Usb.Task();

if (PS3.PS3Connected || PS3.PS3NavigationConnected)

if (PS3.getButtonClick(PS))

Serial.print(F("\r\nPS"));

if (PS3.getButtonClick(TRIANGLE))

if(pos3 < maxDeg3) pos3 += 5;

myservo3.write(pos3); // tell servo to go to position in variable ‘pos’

Serial.print(F("\r\nTraingle"));

Serial.print(F("\r\t ELBOW = " ));

Serial.print(pos3);

if (PS3.getButtonClick(CIRCLE))

if(pos4 > minDeg4) pos4 -= 5;


Serial.print(F("\r\nCircle"));

Serial.print(F("\r\t GRIPPER = " ));

Serial.print(pos4);

if (PS3.getButtonClick(CROSS))



Serial.print(F("\r\nCross"));

Serial.print(F("\r\t ELBOW = " ));


L.22

Serial.print(pos3);

if (PS3.getButtonClick(SQUARE))



Serial.print(F("\r\nSquare"));

Serial.print(F("\r\t GRIPPER = " ));

Serial.print(pos4);

if (PS3.getButtonClick(UP))



Serial.print(F("\r\nUp"));

Serial.print(F("\r\t SHOULDER = " ));

Serial.print(pos2);

PS3.setLedOff();

PS3.setLedOn(LED4);

if (PS3.getButtonClick(RIGHT))



Serial.print(F("\r\nRight"));

Serial.print(F("\r\t BASE = " ));

Serial.print(pos1);


L.23

PS3.setLedOff();

PS3.setLedOn(LED1);

if (PS3.getButtonClick(DOWN))



Serial.print(F("\r\nDown"));

Serial.print(F("\r\t SHOULDER = " ));

Serial.print(pos2);

PS3.setLedOff();

PS3.setLedOn(LED2);

if (PS3.getButtonClick(LEFT))



Serial.print(F("\r\nLeft"));

Serial.print(F("\r\t BASE = " ));

Serial.print(pos1);

PS3.setLedOff();

PS3.setLedOn(LED3);

if (PS3.getButtonClick(L1))

Serial.print(F("\r\nL1"));

if (PS3.getButtonClick(L3))


L.24

Serial.print(F("\r\nL3"));

if (PS3.getButtonClick(R1))

Serial.print(F("\r\nR1"));

if (PS3.getButtonClick(R3))

Serial.print(F("\r\nR3"));

if (PS3.getButtonClick(SELECT))

Serial.print(F("\r\nSelect - "));

PS3.printStatusString();

if (PS3.getButtonClick(START))

Serial.print(F("\r\nStart"));

printAngle = !printAngle;

if (printAngle)

Serial.print(F("\r\nPitch: "));

Serial.print(PS3.getAngle(Pitch));

Serial.print(F("\tRoll: "));

Serial.print(PS3.getAngle(Roll));

delay(100);


L.25

DATA SHEET KOMPONEN

L15. Data Sheet Servo FeeTech FS5109M


L.26

L16. Data Sheet Servo TowerPro SG90


L.27

L17. USB Host Shield

The following device classes are currently supported by the shield:

HID devices, such as keyboards, mice, joysticks, etc.

game controllers - Sony PS3, Nintendo Wii, Xbox360

USB to serial converters - FTDI, PL-2303, ACM, as well as certain cell phones and

GPS receivers

ADK-capable Android phones and tables

Digital cameras - Canon EOS, Powershot, Nikon DSLRs and P&S, as well as

generic PTP

Mass storage devices, such as USB sticks, memory card readers, external hard

drives

Bluetooth dongles


L.28


pengendali lengan robot dengan gamepad - core.ac.uk · –robot diciptakan saat ini memiliki...

Documents