TUGAS AKHIR

PERANCANGAN ROBOT AMPHIBI BERBASIS

MIKROKONTROLER ARDUINO UNO

Diajukan guna melengkapi sebagian syarat

dalam mencapai gelar Sarjana Strata Satu (S1)

Disusun Oleh :

Nama : Heru Suwoyo

NIM : 41410010014

Program Studi : Teknik Elektro

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MERCU BUANA

JAKARTA

2014

ii

iii

iv

ABSTRAK Robot adalah piranti yang tersusun dari mekanik elektrik dan program

dalam satu kesatuan kerja dengan tingkat kecerdasaan yang dapat dibuat. Tingkat

kecerdasan yang membuat robot satu dengan lainnya mempunyai perbedaan.

Perancangan robot dilakukan dengan beraneka macam tujuan salah satunya adalah

menciptakannya sebuah karya yang unik dan menarik yang merupakan penerapan

ilmu alam. Hal inilah yang mendasari perancangan robot amphibi dengan

kemampuan beroperasi di darat maupun di air sehingga kiranya dapat menambah

koleksi robot yang ada saat ini khususnya dalam kategori kesenian.

Robot ini memanfaatkan pergerakan propeller yang menghasilkan

dorongan angin ke belakang saat beroperasi di atas air dan empat roda beroperasi

di darat. Baik pergerakan untuk di air maupun di darat dikontrol oleh motor driver

L298 dan modul relay yang bekerja berdasarkan perintah dari mikrokontroller

jenis arduino. Untuk memudahkan dalam penggunaannya, robot ini juga

dilengkapi dengan jenis pengontrol tanpa kabel Play Station 2.

Berdasarkan pengujian, robot mampu beroperasi di darat dan di air dengan

kecepatan 1 m/s untuk di darat dan 0.6 m/s untuk di air. Selain itu robot amphibi

juga dapat beroperasi sesuai dengan masukan yang diberikan dari pengontrol jarak

jauh tanpa kabel seperti halnya bermain game.

Kata Kunci : Arduino, Motor Driver, Modul Relay

v

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum Wr, Wb

Bismillahirahmanirahim

Segala puji syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmad, taufik dan

hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir yang

berjudul “Perancangan Robot Amphibi Berbasis Mikrokontroler Arduino Uno” ini

dengan tepat waktu.

Dan pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima

kasih yang sebesar-besaranya kepada:

1. Kedua orang tua, yang tidak henti-hentinya memberikan doa dan

dukungannya.

2. Segenap keluarga besar Toton Hartanto dan Soeharno selaku wali penulis

di Jakarta yang selalu memberikan dukungan baik moral maupun material.

3. Bapak Yudhi Gunardi, ST.MT selaku koordinator Tugas Akhir sekaligus

pembimbing Tugas Akhir yang selalu memberikan motivasi dan arahan

sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan.

4. Seluruh dosen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana

yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

5. Teman seperjuangan Angkatan 2010 (Jepri, Bayu, Anton, Lukman,

Nandar, Aprizal, Samsul, Arif, Selamet, Hafizd, Tiko, Fajar dan Sofian).

6. Teman-teman angkatan 2009, 2011, 2012, 2013 terkhusus untuk Rohman,

Wawan, Rahmad, Heri, dan Rio yang sudah banyak membantu.

vi

vii

DAFTAR ISI

Halaman Judul ........................................................................................................... i

Halaman Pernyataan ................................................................................................. ii

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

Abstrak ................................................................................................................... iv

Kata Pengantar .......................................................................................................... v

Daftar Isi ................................................................................................................. vii

Daftar Tabel .............................................................................................................. x

Daftar Gambar ......................................................................................................... xi

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2 Rumusan Masalah ...................................................................................... 2

1.3 Batasan Masalah ......................................................................................... 2

1.4 Tujuan Perancangan ................................................................................... 2

1.5 Metode Perancangan .................................................................................. 3

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

BAB II TEORI DASAR

2.1 Umum ........................................................................................................ 5

2.2 Perangkat Output ........................................................................................ 5

2.2.1 Motor Arus Searah atau Motor DC(Direct Current) ............................ 6

2.2.2 Motor Driver L298 dengan Prinsip H-Bridge ...................................... 7

viii

2.2.3 Motor Driver Dengan IC(Integrated Circuit) L298 ............................. 9

2.2.4 Motor Shield L298P untuk Arduino Uno ........................................... 10

2.2.5 Relay ................................................................................................. 12

2.3 Mikrokontroller Sebagai Pengontrol ......................................................... 13

2.3.1 Arduino Uno .................................................................................... 15

2.3.1.1 Atmega 328P........................................................................ 17

2.3.1.2 Sketch IDE(Integrated Development Environment)............... 18

2.4 Perangkat Input ........................................................................................ 20

2.4.1 Wireless PS2(Play Station2) Controller ........................................... 20

2.4.2 Push On ........................................................................................... 21

2.5 Indikator ................................................................................................... 21

2.6 Perangkat Pendukung ............................................................................... 22

2.6.1 Power Supply ................................................................................... 23

2.6.2 Kabel Penghubung ........................................................................... 24

BAB III PERENCANAAN DAN PERANCANGAN

3.1 Umum ...................................................................................................... 25

3.2 Perancangan Mekanik............................................................................... 26

3.3 Perancangan Elektrik ................................................................................ 29

3.4 Pemrograman ........................................................................................... 42

3.4.1 Pemrograman Motor DC pada Motor Driver L298P ........................ 43

3.4.2 Pemrograman Motir DC pada Modul Relay ..................................... 44

3.4.3 Pemrograman Indikator.................................................................... 45

3.4.4 Wireless PS2 Controller................................................................... 46

ix

BAB IV PENGUJIAN ROBOT AMPHIBI

4.1 Umum ...................................................................................................... 48

4.2 Pengujian Perangkat-Perangkat Penyusun Robot Amphibi........................ 49

4.2.1 Pengujian Motor DC Pergerakan Darat ............................................ 49

4.2.2 Pengujian Motor DC Pergerakan Di Atas Air ................................... 52

4.2.3 Pengujian Wireless PS2 Controller .................................................. 55

4.3 Pengujian Secara Keseluruhan .................................................................. 57

4.3.1 Pengujian Robot Untuk Beroperasi di Darat ..................................... 61

4.3.2 Pengujian Robot Amphibi Beroperasi di Atas Air ............................ 62

BAB V PENUTUP

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

5.2 Saran ......................................................................................................... 64

Daftar Pustaka

Lampiran

x

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Fasilitas Pada Arduino Uno ..................................................................... 16

Tabel 3.1 Jumlah Pin pada Seluruh Perangkat Robot Amphibi ................................ 34

Tabel 3.2 Pemetakan Pin Motor Driver pada Arduino Uno ...................................... 35

Tabel 3.3 Konfigurasi Pin Receiver PS2 dengan Arduino ........................................ 39

Tabel 4.1 Pemetakan Logika pada Pergerakan Robot Untuk Di Darat ..................... 50

Tabel 4.2 Jarak Tempuh Robot Selama 1 Detik Di Darat......................................... 51

Tabel 4.3 Logika Pergerakan Robot Saat Di Atas Air .............................................. 53

Tabel 4.4 Hasil Pengujian Saat Robot Amphibi Bergerak Maju Di Atas Air ............ 54

Tabel 4.5 Jangkauan Perangkat Kontroller .............................................................. 56

Tabel 4.6 Fungsi Tombol Pada Kontroller Robot .................................................... 59

Tabel 4.7 Hasil Pengujian Fungsi Kontroller Robot Amphibi .................................. 60

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Ilustrasi Pada kerja Robot ...................................................................... 5

Gambar 2.2 Motor DC(Direct Current) ..................................................................... 6

Gambar 2.3 Mekanisme Motor DC Magnet Permanen .............................................. 6

Gambar 2.4 Konfigurasi H-Bridge ............................................................................ 8

Gambar 2.5 Motor DC Mode Forward ...................................................................... 8

Gambar 2.6 Motor DC Mode Reserve ....................................................................... 9

Gambar 2.7 Alokasi Pin IC(Integrated Circuit) L298 .............................................. 10

Gambar 2.8 Motor Shield L298P ............................................................................. 11

Gambar 2.9 Skematik 2A Motor Shield L298P........................................................ 12

Gambar 2.10 Modul Relay ...................................................................................... 13

Gambar 2.11 Arduino Uno ...................................................................................... 16

Gambar 2.12 Feature Dari Data Sheet Atmega328P ............................................... 17

Gambar 2.13 Pemetakan port Atmega328 dengan Pin Arduino Uno ........................ 18

Gambar 2.14 Sketch IDE(Intregrated Development Environment) ........................... 19

Gambar 2.15 Kabel USB......................................................................................... 20

Gambar 2.16 Wireless PS2 Controller ..................................................................... 20

Gambar 2.17 Push On ............................................................................................. 21

Gambar 2.18 LED (Light Emitting Diode) ............................................................... 22

Gambar 2.19 Buzzer ................................................................................................ 22

Gambar 2.20 Baterai 11.1V 2200 mAh ................................................................... 23

Gambar 2.21 Regulator 5V dan 9V ......................................................................... 24

Gambar 2.22 Kabel Penghubung ............................................................................. 24

xii

Gambar 3.1 Robot Amphibi .................................................................................... 25

Gambar 3.2 Bentuk Tulang Penopang Robot Amphibi ............................................ 27

Gambar 3.3 Desain Styrofome ................................................................................. 27

Gambar 3.4 Mekanik Kasar Robot Amphibi............................................................ 28

Gambar 3.5 Mekanik Robot Keseluruhan ................................................................ 29

Gambar 3.6 Simulasi Regulator 5V pada "ISIS Proteus" ......................................... 30

Gambar 3.7 Regulator 5V pada Perangkat Lunak "ARES" ...................................... 31

Gambar 3.8 Rangkaian Regulator 5V pada Lembar Transparan.............................. 31

Gambar 3.9 Regulator 5V ....................................................................................... 32

Gambar 3.10 Perancangan Push On ........................................................................ 33

Gambar 3.11 Rangkaian Push On ........................................................................... 33

Gambar 3.12 Alur Diagram Motor Driver ............................................................... 36

Gambar 3.13 Motor Driver L298P .......................................................................... 36

Gambar 3.14 Alur Diagram Relay pada Robot Amphibi.......................................... 37

Gambar 3.15 Modul Relay dengan Arduino Uno..................................................... 38

Gambar 3.16 Receiver PS2 dengan Arduino Uno .................................................... 39

Gambar 3.17 Indikator LED pada Arduino .............................................................. 40

Gambar 3.18 Indikator Buzzer pada Arduino ........................................................... 40

Gambar 3.19 Alur Jalur Elektrikal Robot Amphibi .................................................. 41

Gambar 3.20 Elektrik Robot Amphibi ..................................................................... 42

Gambar 3.21 Nilai Decimal dengan Nilai Tegangan ................................................ 43

Gambar 3.22 Program Motor Driver L298P ............................................................ 44

Gambar 3.23 Program Relay Sebagai Saklar ........................................................... 45

Gambar 3.24 Program Indikator .............................................................................. 46

xiii

Gambar 3.25 Perintah-Perintah dari PS2X_lib.h...................................................... 47

Gambar 2.26 Program Karya "Bill Porter" .............................................................. 47

Gambar 4.1 Robot Amphibi ................................................................................... 48

Gambar 4.2 Program Untuk Pengujian Penggerak Di Darat Robot Amphibi ........... 50

Gambar 4.3 Pengujian Pergerakan Robot Amphibi ................................................. 51

Gambar 4.4 Program Untuk Pengujian Pergerakan Di Atas Air ............................... 54

Gambar 4.5 Kontroller Terhubung Dengan Robot ................................................... 55

Gambar 4.6 Hasil Pembacaan Semua Tombiol Dari Kontroller ............................... 56

Gambar 4.7 Program Keseluruhan Amphibi ............................................................ 57

Gambar 4.8 Alur Sistem Kerja Robot Amphibi Keseluruhan ................................... 58

Gambar 4.9 Pengujian Kontroller Untuk Pergerakan Robot..................................... 60

Gambar 4.10 Pengujian Robot Saat Beroperasi Di Darat ......................................... 61

Gambar 4.11 Robot Amphibi Mengapung Di Atas Air ............................................ 62