GRIPPER ADAPTIF UNTUK ROBOT

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

TUGAS AKHIR

GRIPPER ADAPTIF UNTUK ROBOT Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro

Oleh: ROBERTUS BELLARMINO SOMA ADI NUGROHO NIM : 135114060

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2016

i


FINAL PROJECT

ROBOTIC ADAPTIVE GRIPPER Presented as Partial Fullfillment of Requirements To Obtain the Sarjana Teknik Degree In Electrical Engineering Study Program

By: ROBERTUS BELLARMINO SOMA ADI NUGROHO NIM : 135114060

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2016

ii





HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

MOTTO

“Success belongs only to those who are willing to work harder than anyone else”

Dengan ini kupersembahkan karyaku ini untuk.. Tuhanku Yesus Kristus, Kedua orang tua yang selalu mendukung serta mendoakan ku, Bapak Djoko Untoro Suwarno,S.Si.,M.T. Selaku Dosen Pembimbing Teman-temanku seperjuangan, Dan semua orang yang mengasihiku Terima Kasih.

vi




INTISARI Dalam dunia industri banyak yang menggunakan perangkat robot, terutama lengan robot untuk mengambil berbagai macam material. Dalam hal ini gripper mempunyai peranan yang sangat penting sebagai end effector yang akan mencengkram material yang akan digenggam. Maka dari itu gripper harus dapat menggengam segala bentuk material dengan baik sehingga tidak perlu mengganti-ganti gripper untuk menyesuaikan bentuk material. Pada penelitian ini, adaptif gripper untuk robot merupakan alat yang sesuai untuk menggenggam material dengan bentuk yang bervariasi. Sistem adaptif gripper untuk robot ini berbasis mikrokontroler Arduino Uno dengan dua buah potensiometer untuk mengendalikannya. Alat ini juga dilengkapi dengan sensor yang terdapat di kedua sisi rahang gripper yang berfungsi untuk mengetahui bahwa material sudah tercekam dengan baik atau belum. Gerakkan potensiometer untuk membuka dan menutup rahang gripper dan untuk memutar gripper. Hasil akhir dari pembuatan gripper adaptif untuk robot ini dapat digunakan untuk menggengam benda padat dengan berbagai macam bentuk seperti kotak, tabung, bola, prisma segitiga dan menggengam diameter dalam. Namun gripper tidak dapat digunakan pada material spons. Gripper ini juga dapat mengangkat material dengan beban maksimal 600 gram dengan tingkat keberhasilan pencekaman gripper yaitu 80%.

Kata kunci : gripper adaptif, Arduino Uno, motor servo, sensor tekan

viii


ABSTRACT In the world of industry, many of them are using a robotic device, especially a robotic arm that used for handling the material. In this case gripper has an important role as an end effector that will holding the material. So that, the gripper must be can hold many shape of material well, so no need to change the gripper to adjust to the material shape anymore. In this research, robotic adaptive gripper is a device that suitable for holding the material with the varied material shape. This robotic adaptive gripper system is based on Arduino Uno microcontroller with two potensiometers to control the gripper. This device is also equipped with sensors on both sides of the gripper jaws that functionate to dettect the material was gripped well or not. Turn the potensiometer to open or close the gripper jaws and to twist the gripper. The final result of making this robotic adaptive gripper can be used to hold a hard material with many kind of shape like a square, cylindrical, ball, triangular prism and holding inside diameter. But this gripper can not be used to gripp the sponge material. This gripper also can lift up the material with maximum load is 600 gram with successfull gripping percentage is 80%.

Keyword : Adaptive Gripper, Arduino Uno, sevo motor, push sensor

ix



DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ........................................................................................................ i HALAMAN PERSETUJUAN ........................................................................................ iii HALAMAN PENGESAHAN ......................................................................................... iv PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ......................................................................... v HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP .............................................. vi LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJAN KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ....................................................................... vii INTISARI ......................................................................................................................... viii ABSTRACT ....................................................................................................................... ix KATA PENGANTAR ..................................................................................................... x DAFTAR ISI .................................................................................................................... xi DAFTAR GAMBAR ....................................................................................................... xiv DAFTAR TABEL ............................................................................................................ xvi DAFTAR PERSAMAAN

xvii

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................................... xviii BAB I PENDAHULUAN 1.1. LatarBelakang........................................................................................................... 1 1.2. TujuanPenelitian ....................................................................................................... 2 1.3. Manfaat ..................................................................................................................... 2 1.4. BatasanMasalah ........................................................................................................ 2 1.5. MetodologiPenelitian ............................................................................................... 3 BAB II DASAR TEORI 2.1. Griper .......................................................................................................................... 4 2.2. Motor Servo ................................................................................................................ 5 2.2.1. Prinsip Kerja...........….................................................................................... 6 2.2.2. Pengendalian Motor Servo ............................................................................ 6 2.3. Mikrokontroler AVR-ATmega328P........................................................................... 9 2.3.1.

Fitur .......................................................................................................................... 10

xi


2.3.2.

Konfigurasi Pin ATmega328P .......................................................................11

2.4. Arduino......................................................................................................................14 2.5. Sensor Benda (Proximity Touch Sensor)....................................................................16 2.6. Potensiometer.............................................................................................................17 2.5.1. Prinsip kerja potensiometer ........................................................................... 17 2.5.2. Jenis-jenis potensiometer ............................................................................... 18 2.5.3. Fungsi Potensiometer .................................................................................... 18

BAB III PERANCANGAN PENELITIAN 3.1. Perancangan Sistem .................................................................................................. 20 3.2. Perancangan Sistem Hardware ................................................................................ 21 3.2.1. Rancangan Gripper ..................................................................................... 21 3.2.2. Rancangan Penggerak.................................................................................. 23 3.2.3. Rancangan Sensor ....................................................................................... 26 3.3. Perancangan Sistem Software................................................................................... 27 3.3.1. Flowchart Utama ......................................................................................... 27 3.4. Cara Pengujian Gripper ............................................................................................ 29

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Perancangan Perangkat Mekanik .................................................................... 31 4.1.1. Hasil Perancangan Mekanik Sensor ............................................................. 34 4.1.2. Susunan Mekanik Penggerak Gripper .......................................................... 36 4.2. Hasil Perancangan Perangkat Elektrik ..................................................................... 40 4.2.1

Arduino Uno ................................................................................................. 40

4.2.2

Power Supply................................................................................................ 41

4.2.3

Analisis Elektrikal ........................................................................................ 42

4.3. Hasil Perancangan Perangkat Lunak ........................................................................ 43 4.3.1. Inisialisasi ..................................................................................................... 43 4.3.2. Pembacaan Potensiometer ............................................................................ 43 4.3.3. Pembacaan Sensor ........................................................................................ 44 4.4. Cara Pengoperasian Alat dan Cara Kerja Sistem ...................................................... 44

xii


4.4.1. Cara Pengoperasian Alat ............................................................................... 44 4.4.2. Cara Kerja Sistem ......................................................................................... 45 4.5. Pengujian Gripper Secara Keseluruhan ..................................................................... 45 4.5.1. Pengujian Gerakan Gripper .......................................................................... 45 4.5.2. Pengujian Sensor ........................................................................................... 46 4.5.3. Pengujian Gripper Dengan Berbagai Bentuk Material ................................. 47 4.5.4. Pengujian Beban Maksimal........................................................................... 52 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ............................................................................................................... 55 5.2. Saran ......................................................................................................................... 55 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................................... 57 LAMPIRAN ..................................................................................................................... 58

xiii


DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Macam-macam bentuk gripper ................................................................... 4 Gambar 2.2. Motor servo standar .................................................................................... 5 Gambar 2.3. Diagram blok motor servo .......................................................................... 6 Gambar 2.4. Pin dan pengkabelan pada motor servo....................................................... 7 Gambar 2.5. Pulsa kendali motor servo ........................................................................... 8 Gambar 2.6. Dimensi motor servo standar yang digunakan dalam rancangan ini .......... 9 Gambar 2.7. Konfigurasi pin mikrokontroller ATMega 328P ........................................ 11 Gambar 2.8. Diagram blok mikrokontroller ATMega328P............................................. 14 Gambar 2.9. Tampilan IDE Arduino ............................................................................... 15 Gambar 2.10. Contoh sensor sentuh .................................................................................. 16 Gambar 2.11 Struktur internal potensiometer beserta bentuk dan simbolnya .................. 17 Gambar 2.12. Jenis-jenis Potensiometer : Potensiometer Rotary, Slider dan Trimmer ..... 18 Gambar 3.1. Diagram Blok Sistem Perancangan............................................................. 20 Gambar 3.2. Desain rancangan adaptif gripper ............................................................... 21 Gambar 3.3. Dimensi (ukuran) dari rancangan gripper yang akan dibuat. Gambar (a) tampilan gripper dari atas, gambar (b) tampilan gripper dari depan dan gambar (c) tampilan gripper pada posisi terbuka maksimal ...................... 22 Gambar 3.4. Pola-pola gerakan gripper saat menggenggam benda dengan bentuk yang beragam ....................................................................................................... 23 Gambar 3.5. Sudut 0o motor servo saat gripper pada posisi minimal (warna kuning) .... 24 Gambar 3.6. Posisi sudut 49,9o motor servo pada saat gripper pada posisi membuka maksimal (warna hijau) ............................................................................... 24 Gambar 3.7. Pergerakan motor servo twist pada posisi 90o............................................. 25 Gambar 3.8. Pergerakan motor servo twist pada posisi 0o............................................... 25 Gambar 3.9. Pergerakan motor servo twist pada posisi 180o........................................... 25 Gambar 3.10. Desain rancangan sensor sentuh menggunakan tembaga ........................... 26 Gambar 3.11. Rangakaian sensor sentuh ........................................................................... 26 Gambar 3.12. Peletakan sensor pada rahang gripper ........................................................ 27 Gambar 3.13. Rancangan sensor ........................................................................................ 27

xiv


Gambar 3.14. Flowchart utama ........................................................................................ 28 Gambar 3.15. Flowchart subsistem dari pengolahan data ................................................. 29 Gambar 4.1. Hasil perancangan kontruksi mekanik ........................................................ 31 Gambar 4.2. Gripper pada posisi terbuka maksimal ....................................................... 32 Gambar 4.3. Gripper pada posisi menutup ...................................................................... 33 Gambar 4.4. Controller box ............................................................................................. 33 Gambar 4.5. Sensor tekan yang terletak pada permukaan rahang gripper ...................... 34 Gambar 4.6. Tembaga yang diletakkan pada permukaan rahang gripper ....................... 35 Gambar 4.7. Pelapisan permukaan area kerja dengan karet ............................................ 35 Gambar 4.8. Pemasangan konstruksi roda gigi ................................................................ 36 Gambar 4.9. Rancangan awal roda gigi ........................................................................... 36 Gambar 4.10. Rancangan baru roda gigi ........................................................................... 36 Gambar 4.11. Posisi stopper link penggerak ..................................................................... 37 Gambar 4.12. Titik tekanan pada ujung rahang ................................................................. 37 Gambar 4.13. Titik tekanan dibawah join .......................................................................... 38 Gambar 4.14. Posisi pegas pada gripper ............................................................................ 38 Gambar 4.15. Titik tekanan pada sisi luar rahang ............................................................. 38 Gambar 4.16. Motor servo bagian bawah yang dilepas ..................................................... 39 Gambar 4.17. Gripper yang hanya berfungsi membuka dan menutup saja....................... 39 Gambar 4.18. Hasil perancangan perangkat keras elektrik................................................ 40 Gambar 4.19. Board Arduino Uno yang digunakan .......................................................... 41 Gambar 4.20. Power Supply yang digunakan .................................................................... 41 Gambar 4.21. Terminal kabel yang untuk mendistribusikan sumber tegangan ................. 42 Gambar 4.22. Inisialisasi pada program arduino ............................................................... 43 Gambar 4.23. Program pembacaan potensiometer ............................................................ 43 Gambar 4.24. Program pembacaan sensor ......................................................................... 44 Gambar 4.25. Gripper membuka maksimal mencapai 12cm ............................................ 45 Gambar 4.26. Cara pengujian tekanan sensor .................................................................... 46 Gambar 4.27. Gripper adaptif menggenggam material berbentuk kotak .......................... 48 Gambar 4.28. Gripper adaptif menggenggam material berbentuk silinder ....................... 49 Gambar 4.29. Gripper adaptif menggenggam material berbentuk prisma segitiga ........... 49 xv


Gambar 4.30. Gripper Adaptif menggenggam material berbentuk bola ........................... 50 Gambar 4.31. Gripper Adaptif menggenggam material berbentuk pipa dengan mencekam diameter dalam ............................................................................................ 50 Gambar 4.32. Gripper adaptif menggenggam material plat .............................................. 51 Gambar 4.33. Motor servo bergerak 50o untuk membuka dan menutup gripper .............. 53 Gambar 4.34. Cara pencekaman untuk menguji beban maksimal pencekaman gripper ... 54 Gambar 4.35. Cara pencekaman gripper untuk mencekam dan mengangkat beban 1kg .. 54

xvi


DAFTAR TABEL Tabel 2.1.

Fungsi Khusus Port B ...................................................................................... 12

Tabel 2.2.

Fungsi Khusus Port C ...................................................................................... 12

Tabel 2.3.

Fungsi Khusus Port D ...................................................................................... 13

Tabel 4.1.

Keterangan bagian-bagian mekanik alat......................................................... 32

Tabel 4.2.

Keterangan bagian-bagian elektrik alat ........................................................... 40

Tabel 4.3.

Daftar pin-pin yang digunakan pada Arduino ................................................. 41

Tabel 4.4.

Tabel pengukuran arus motor servo ................................................................ 42

Tabel 4.5.

Hasil pengujian gerakan gripper ..................................................................... 45

Tabel 4.6.

Hasil pengujian sensor ..................................................................................... 47

Tabel 4.7.

Hasil pengujian gripper untuk mencekam berbagai macam bentuk material . 48

Tabel 4.8.

Hasil pengujian pengulangan tingkat keberhasilan gripper ............................ 51

Tabel 4.9.

Hasil pengujian beban maksimal gripper ........................................................ 52

xvii


DAFTAR PERSAMAAN Persamaan 4.1 .................................................................................................................... 53

xvii


DAFTAR LAMPIRAN L1.

Program Keseluruhan ............................................................................................... L1

L2.

Data Sheet Komponen .............................................................................................. L2

xviii


BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pada saat ini di dunia industri sudah tidak asing lagi dengan proses otomasi. Hampir seluruh proses produksi dalam sebuah industri-industri besar telah menggunakan proses otomasi. Hal ini dikarenakan dalam suatu proses produksi sering kali membutuhkan tingkat kepresisian yang tinggi, resiko yang besar dan dengan kecepatan yang tinggi pula. Sedangkan manuisia memililki kelemahan dalam hal kecepatan dan kepresisian ketika kekutan fisiknya sudah menurun sehingga akan mengurangi kualitas pekerjaannya. Salah satu alat yang digunakan dalam proses otomasi adalah lengan robot. Lengan robot biasa digunakan untuk mengambil dan meletakkan benda pada posisi yang telah ditentukan. Dan dalam hal ini Gripper merupakan sebuah end effector dari sebuah lengan robot. Gripper berguna untuk menggenggam material yang akan diambil. Sedangakan material yang ada biasanya akan sangat beragam, dari segi bentuk, bahan dan ukuran. Sehingga terkadang tak jarang dalam proses produksi dilakukan pergantian gripper karena adanya pergantian bentuk material. Salah satu jenis gripper yang sedang berkembang di dunia industri saat ini adalah jenis adaptif gripper. Adaptif gripper merupakan gripper yang rahang cekamnya telah dirancang secara mekanis sehingga dapat menyesuaikan dengan bentuk benda yang akan digenggam. Rahang cekam inilah yang bersentuhan langsung dengan benda yang akan digenggam dan berfungsi sebagai penggenggam benda tersebut. Dengan ini benda dapat digenggam lebih erat. Maka dari itu dengan adanya adaptif gripper diharapkan dapat mengatasi berbagai macam bentuk material yang beragam tersebut. Dengan adaptif gripper, sebuah proses produksi dapat berjalan dengan efektif karena tidak perlu mengganti bentuk gripper jika bentuk material berbeda-beda. Karena adaptif gripper didesain sedemikian rupa sehingga dapat menggenggam berbagai macam bentuk material.

1

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 2

1.2. Tujuan Tujuan dari penelitian ini adalah untuk membuat kontroler dari adaptif gripper yang dirancang agar gripper ini dapat digunakan untuk menggenggam tidak hanya satu bentuk benda tetapi berbagai macam bentuk benda seperti kotak, sindris, pipa, plat, bulat, prisma segita dan tak beraturan yang dilengkapi sensor untuk medeteksi benda dan

dapat

menggenggam dengan baik dan tidak terlepas.

1.3. Manfaat Bagi masyarakat umum : 1. Memperoleh gripper yang dapat digunakan untuk menggenggam benda dengan bentuk yang beragam. Bagi pendidikan : 1. Sebagai media pembelajaran untuk mempelajari motor servo. 2. Sebagai media pembelajaran untuk mengenalkan cara pemrograman sederhana tentang mikrokontroler arduino.

1.4. Batasan Masalah Batasan masalah pada penelitian adaptif gripper ini adalah: a. Dimensi adaptif gripper 208mm × 150mm × 84mm. b. Ukuran benda yang dapat dicekam maksimal 12cm c. Menggunakan mikrokontroler AVR berbasis Arduino. d. Menggunakan sensor tekanan yang terletak di sisi rahang yang bersentuhan dengan benda kerja. e. Menggunakan 2 motor Servo sebagai penggerak untuk membuka atau menutup rahang cekam dan untuk memutar gripper. f. Menggunakan potensiometer sebagai pengatur untuk membuka atau menutup rahang cekam dan untuk memutar gripper. g. Menggunakan sensor benda berupa proximity touch sensor. h. Beban yang dapat diangkat mencapai 1kg. i. Jenis benda yang dapat digenggam adalah benda padat, gabus dan spons.


j. Benda yang dapat digenggam adalah benda dengan bentuk kotak, bulat, plat, prisma segitiga dan tak beraturan.

1.5. Metodologi Penelitian Metodologi penelitian dalam membuat adaptif gripper dengan kontroler AVR berbasis Arduino ini menggunakan beberapa metode sebagai berikut: a. Study literatur berupa pengumpulan referensi dari buku-buku maupun dari internet yang berhubungan dengan mekanisme gripper, motor servo dan mikrokontroler AVR berbasis Arduino. b. Membuat perancangan perangkat keras mekanik menggunakan software Solid Work. Perancangan ini bertujuan unutk mendapatkan model yang maksimal dari adaptif gripper yang akan dibuat. c. Pembuatan hardware gripper. d. Uji coba gerak manual gripper. Uji coba secara manual gerak memutar dan menggenggam pada gripper. e. Perancangan dan pembuatan program. Merancang dan membuat program menggunakan software aplikasi Arduino. f. Proses pengujian dan pengambilan data. Teknik pengambilan data dan pengujian dilakukan dengan cara menguji keseluruhan sistem dengan menggabungkan antara rangkaian kendali dengan sensor. Pengujian dilakukan untuk mengetahui kemampuan gripper dalam mengangkat dan memindahkan benda dengan variasi bahan, ukuran dan bentuk yang beragam. g. Analisa dan kesimpulan hasil perancangan. Analisa data dilakukan untuk mengetahui apakah gripper sudah bekerja dengan baik sesuai dengan rancangan awal.


BAB II DASAR TEORI 2.1. Gripper

Gambar 2.1. Macam-macam bentuk gripper [10] Gripper adalah link aktif antara peralatan pengndali (seperti lengan robot) dan benda kerja atau secara lebih pengertian umum antara organ penggenggam ( biasanya jari gripper ) dan objek untuk diperoleh. Fungsi dari gripper tergantung pada aplikasi tertentu dan meliputi: -

Perawatan sementara posisi dan orientasi benda kerja yang pasti.

-

Penahan statis ( beban ) , dinamis ( gerak , akselerasi atau deselerasi ) atau proses spesifik momen dan gaya.

-

Penentuan dan perubahan posisi dan orientasi dari objek relatif terhadap peralatan pengendali berdasarkan sumbu pergelangan tangan.

-

Operasi teknikal yang spesifik yang dilakukan dengan , atau dalam hubungannya dengan gripper.

Gripper tidak hanya diperlukan untuk digunakan dengan robot industri : mereka adalah komponen yang universal dalam otomatisasi . Gripper dapat beroperasi dengan : -

Robot Industri ( penanganan dan manipulasi objek)

-

Hard Automotion (perakitan, microassembling, permesinan dan packaging)

-

NC Machines (tool change) dan mesin dengan tujuan tertentu.

-

Hand-guided manipulators (remote prehension, medical, aerospace, nautical).

-

Perangkat benda kerja menara di teknologi manufaktur

-

Tali dan rantai pengangakat alat ( peralatan pembawa beban ).

-

Layanan robot (alat yang berpotensi mirip dengan tangan palsu ) . [9] 4


Bentuk-bentuk gripper biasanya disesuaikan dengan kebutuhan sesuai dengan benda yang akan digenggam seperti pada gambar 2.1. Fungsi dari gripper dapat dilihat dari bentuk rahang dari gripper. Jika rahang berbentuk lurus digunakan untuk benda dengan permukaan yang rata, jika rahang gripper berbentuk setengah lingkarang atau menyudut pada permukaan rahangnya maka gripper digunakan untuk benda dengan permukaan yang silindris. Jika bentuk benda berbeda – beda maka bentuk rahang gripper harus disesuaikan dengan bentuk bendanya.

2.2. Motor Servo Motor servo adalah sebuah motor dengan sistem umpan balik tertutup di mana posisi dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo.[1] Motor servo merupakan salah satu jenis motor DC. Berbeda dengan motor stepper, motor servo beroperasi secara close loop. Poros motor dihubungkan dengan rangkaian kendali, sehingga jika putaran poros belum sampai pada posisi yang diperintahkan maka rangkaian kendali akan terus mengoreksi posisi hingga mencapai posisi yang diperintahkan. Motor servo banyak digunakan pada peranti R/C (remote control) seperti mobil, pesawat, helikopter, dan kapal, serta sebagai aktuator robot maupun penggerak pada kamera. Seperti pada gambar 2.2 dibawah ini merupakan contoh motor servo standar.

Gambar 2.2. Motor servo standar[8]


2.2.1. Prinsip Kerja Seperti namanya, servo motor adalah sebuah servo. Lebih khusus lagi adalah servo loop tertutup yang menggunakan umpan balik posisi untuk mengontrol gerakan dan posisi akhir. Masukan kontrolnya adalah beberapa sinyal, baik analog atau digital, yang mewakili posisi yang diperintahkan untuk poros output. Motor dipasangkan dengan beberapa jenis encoder untuk memberikan posisi dan kecepatan umpan balik. Dalam kasus yang paling sederhana, hanya posisi yang diukur. Posisi diukur dari output dibandingkan dengan posisi perintah, input eksternal ke kontroler. Jika posisi keluaran berbeda dari yang diperlukan, sinyal error yang dihasilkan yang kemudian menyebabkan motor berputar pada kedua arah, y\ang diperlukan untuk membawa poros output ke posisi yang sesuai. Sebagai pendekatan posisi, sinyal error tereduksi menjadi nol dan motor berhenti. Pada motor servo sangat sederhana hanya menggunakan posisi penginderaan melalui potensiometer dan bang-bang kontrol motor mereka, motor selalu berputar pada kecepatan penuh (atau dihentikan). Jenis motor servo tidak banyak digunakan dalam kontrol gerak industri, tetapi mereka membentuk dasar dari servo yang sederhana dan murah yang digunakan untuk radio kontrol model. Motor servo lebih canggih mengukur baik posisi dan juga kecepatan poros output. Mereka juga dapat mengontrol kecepatan motor mereka, daripada selalu berjalan dengan kecepatan penuh. Kedua perangkat tambahan, biasanya dalam kombinasi dengan algoritma kontrol PID, memungkinkan motor servo yang akan dibawa keposisinya memerintahkan lebih cepatdan lebih tepat, dengan overshoot rendah.

2.2.2. Pengendalian Motor Servo

Gambar 2.3.Diagram blok motor servo [1]


Motor Servo terdiri dari beberapa bagian utama: motor dan gearbox, sensor posisi, error amplifier dan motor driver serta sirkuit yang mendekode posisi yang diminta. Motor driver adalah salah satu perangkat umum yang digunakan untuk kendali motor DC. Driver motor ini yang nantinya bertugas mengendalikan arah putaran maupun kecepatan motor DC yang akan dikendalikan. [1] Gambar 2.3 berikut ini merupakan diagram blok motor servo.0

Gambar 2.4. Pin dan pengkabelan pada motor servo [1] Motor servo memiliki 3 kabel, yaitu kabel power, ground dan kendali seperti pada gambar 2.4. [2] Tipe motor servo menentukan kapasitas motor untuk menanggung beban. Operasional dari motor servo dikendalikan oleh pulsa selebar kurang lebih 20ms yang mana lebar pulsa antara 0,5ms dan 2ms menyatakan akhir dari range sudut maksimum. Berdasarkan gambar 2.5 bisa dilihat, bila diberikan pulsa dengan besar 1,5ms mencapai gerakan 90º, maka bila kita berikan data kurang dari 1,5ms maka posisi mendekati 0º dan bila diberi data lebih dari 1,5ms maka posisi mendekati 180º. Motor Servo akan bekerja secara baik jika pada bagian pin kontrolnya diberikan sinyal PWM dengan frekuensi 50 Hz. Dimana pada saat sinyal dengan frekuensi 50 Hz tersebut dicapai pada kondisi Ton duty cycle 1,5 ms, maka rotor dari motor akan berhenti tepat di tengah-tengah (sudut 0°/ netral). Pada saat Ton duty cycle dari sinyal yang diberikan kurang dari 1,5 ms, maka rotor akan berputar ke berlawanan arah jarum jam (Counter Clock wise, CCW) dengan membentuk sudut yang besarnya linier terhadap besarnya Ton duty cycle, dan akan bertahan diposisi tersebut. Dan sebaliknya, jika Ton duty cycle dari sinyal yang diberikan lebih dari 1,5 ms, maka rotor akan berputar searah jarum jam (Clock Wise, CW) dengan membentuk sudut yang linier pula terhadap besarnya Ton duty cycle, dan bertahan di posisi tersebut.


Gambar 2.5. Pulsa kendali motor servo [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 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. Berikut ini adalah data-data dari motor servo yang akan digunakan, yaitu motor servo Fitec FS 5109M :


Power : Speed : Torque : Weight: Size:

4.8V 0.18sec/60degree 9.0kg.cm/125.21oz.in 56g(1.41oz) 40.8 x 20.1 x 38.0mm

6V 0.16sec/60degree 10.2kg.cm/141.9oz.in

- Standard analog metal gears servo 2BB - Operating Voltage:4.8-6Volts - Interface: (like JR) - Wire length: 30cm - Rotation 180° Pulse Width:500-2500 µs

Gambar 2.6. Dimensi motor servo standar yang digunakan dalam rancangan ini[8]

2.3. Mikrokontroler AVR-ATmega328P AVR–ATMega328P, mikrokontroller 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).[3] Mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc processor) 8 bit, bertenaga rendah dengan teknologi CMOS berkinerja tinggi yang dilengkapi dengan dengan ADC internal, EEPROM internal, SRAM internal, memori flash, Timer/Counter, PWM (Pulse Width Modulation), analog comparator, dan lain-lain. Sehingga dengan fasilitas yang lengkap ini memungkinkan kita belajar mikrokontroler keluarga AVR dengan lebih mudah dan efisien, serta dapat mengembangkan kreativitas penggunaan mikrokontroler ATMega328P.[4]


Instruksi – instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program. Konsep inilah yang memungkinkan instruksi – instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi pada ALU ( Arithmatic Logic unit ) yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak langsung untuk mengambil data pada ruang memori data. Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X ( gabungan R26 dan R27 ), register Y ( gabungan R28 dan R29 ), dan register Z ( gabungan R30 dan R31 ). Hampir semua instruksi AVR memiliki format 16-bit. Setiap alamat memori program terdiri dari instruksi 16-bit atau 32-bit. Selain register serba guna di atas, 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 control Timer/ Counter, Interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM, dan fungsi I/O lainnya. Register – register ini menempati memori pada alamat 0x20h – 0x5Fh.[4]

2.3.1. Fitur Fitur-fitur yang dimiliki oleh mikrokontroler ATMega328P seperti yang terangkum dalam ATMega328P datasheet adalah sebagai berikut [4] : 1. Saluran I/O (input-output) sebanyak 28 buah,yaituport A, port B, port C, dan port D. 2. ADC internal sebanyak 6 saluran. 3. 6 saluran PWM. 4. Eksekusi single clock cycle sampai dengan 131 instruksi. 5. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan. 6. CPU yang terdiri atas 28 buah register. 7. SRAM sebesar 2 Kb. 8. EEPROM sebesar 1 Kb yang dapat diprogram saat operasi. 9. Memori Flash sebesar 32 Kb dengan kemampuan Read While Write. 10. Kemampuan me-reset ketika program berjalan 11. Port antarmuka SPI 12. Internal kalibrasi Oscillator


13. External dan internal interrupt source. 14. Antarmuka komparator analog. 15. 6 sleep mode. 16. Voltasi ketika pengoperasian sebesar 1,8 – 5,5 V. 17. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 20MHz. 18. Mendukung Programming lock untuk keamanan software. 19. Real Time Counter dengan Separasi Oscillator.

2.3.2. Konfigurasi Pin ATmega328P

Gambar 2.7. Konfigurasi pin mikrokontroller ATMega 328 P [4] 1. VCC Sumber tegangan masukan digital. 2. GND Ground. 3. AREF Pin referensi analog untuk converter A/D. 4. AVCC 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. 5. 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.


Tabel 2.1. Fungsi Khusus Port B Port Pin PB7

Fungsi Alternatif XTAL2 (chip clock oscillator pin 2), TOSC2 (timer oscillator pin 2), PCINT7 (pin change interrupt 7)

PB6

XTAL1 (chip clock oscillator pin 1 or external clock input), TOSC1 (timer oscillator pin 1), PCINT6 (pin change interrupt 6)

PB5

SCK (SPI bus master clock input), PCINT5 (pin change interrupt 5)

PB4

MISO (SPI bus master clock input/slave output), PCINT4 (pin change interrupt4)

PB3

MOSI (SPI bus masteroutput?slave input), OCS2A (timer/counter2 output compare match A output), PCINT3 (pin change interrupt 3)

PB2

SS (SPI bus master slave select), OC1B (timer/counter1 output compare match B output), PCINT2 (pin change interrupt 2)

PB1

OC1A (timer/counter1 output compare match A output), PCINT1 (pin change interrupt 1)

PB0

ICP1 (timer/counter1 input capture input),CLKO (divided system clock output), PCINT0 (pin change interrupt 0)

6. Port C (PC5:0) Port C (portC0...portC5) merupakan jalur data 7 bit yang dapat difungsikan sebagai input/ouput digital. Tabel 2.2. Fungsi Khusus Port C Port Pin

Fungsi Alternatif

PC6

RESET (reset pin), PCINT 14 (pin change interrupt 14)

PC5

ADC5 (ADC input channel 5), SCL (2-wire serial bus clock line), PCINT 13 (pin change interrrupt 13)

PC4

ADC4 (ADC input channel 4), SDA (2-wire serial bus data input/output line), PCINT 12 (pin change interrupt 12)

PC3

ADC3 (ADC input channel 3), PCINT 11 (pin change interrupt 11)

PC2


PC1


PC0



7. Port D (PD7:0) Port D (portD0...PortD7) merupakan jalur data 8 bit yang masing-masing pin juga dapat difungsikan sebagai input/output. Tabel 2.3. Fungsi Khusus Port D Port Pin PD7

Fungsi Alternatif AIN1 (analog comparator negative input), PCINT 23 (pin change interrupt 23)

PD6

AIN0 (analog comparator positive input), OC0A (timer/counter0 output compare match A output), PCINT 22 (pin change interrupt 22)

PD5

T1 (timer/counter 1 external counter input), OC0B (timer/counter0 output compare match B output), PCINT 21 (pin change interrupt 21)

PD4

XCK (USART external clock input/output), T0 (timer/counter 0 external counter input), PCINT20 (pin change interrupt 20)

PD3

INT1 (external interrupt 1 input), OC2B (timer/counter2 output compare match B output), PCINT19 (pin change interrupt 19)

PD2

INT0 (external interrupt 0 input), PCINT18 (pin change interrupt 18)

PD1

TXD (USART output pin), PCINT17 (pin change interrupt 17)

PD0

RXD (USART input pin), PCINT16 (pin change interrupt 16)

8. 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.

9. 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 chanel.


Gambar 2.8. Diagram blok mikrokontroller ATMega328P[4]

2.4. Arduino Arduino dikatakan sebagai sebuah platform dari physical computing yang bersifat open source. Arduino tidak hanya sekedar sebuah alat pengembangan, tetapi ia adalah kombinasi dari hardware, bahasa pemrograman dan Integrated Development Environment (IDE) yang canggih. IDE adalah sebuah software yang sangat berperan untuk menulis program, meng-compile menjadi kode biner dan meng-upload ke dalam memori mikrokontroler. Arduino Uno dapat diprogram dengan perangkat lunak Arduino . Pada ATMega328 di

Arduino

terdapat bootloader yang

memungkinkan

untuk

meng-

upload kode baru untuk itu tanpa menggunakan programmer hardware eksternal.[6] Pada gambar 2.9 ditunjukkan tampilan dari software Arduino.


Gambar 2.9. Tampilan IDE Arduino IDE Arduino adalah software yang sangat canggih ditulis dengan menggunakan Java. IDE Arduino terdiri dari: 1. Editor program, sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan mengeditprogram Arduino dalam bahasa C. 2. Compiler, sebuah modul yang mengubah kode program (bahasa Processing) menjadi kode biner. Bagaimanapun sebuah mikrokontroler tidak akan bisa memahami bahasaProcessing. Yang bisa dipahami oleh mikrokontroler adalah kode biner. Itulah sebabnya compiler diperlukan dalam hal ini. 3. Uploader, sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam memory didalam papan Arduino. Sebuah kode program Arduino umumnya disebut dengan istilah sketch. Kata“sketch” digunakan secara bergantian dengan “kode program” dimana keduanya memiliki arti yang sama. Arduino memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan platform elektronik lainnya. 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. 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 Max MSP. 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.

2.5.

Sensor Benda (Proximity Touch Sensor) Sensor benda yang digunakan adalah sensor sentuh yang akan dirancang sendiri

menggunakan aluminium foil / tambaga yang didekatkan kedua sisinya secara berhadapan. Satu sisi aluminium foil dihubungkan ke Vcc dan satu sisi lainnya dihubungkan ke Gnd. Jika kedua sisi besentuhan maka listrik akan mengalir dari sisi satu ke sisi yang lainnya. Sensor ini bersifat seperti saklar, jika sensor ini tersentuh benda kerja hingga sisi-sisi alumiun foil bersentuhan maka sensor akan aktif dan akan memberi sinyal ke mikrokontroler bahwa sensor telah mendeteksi benda kerja. Gambar 2.10 berikut adalah contoh sensor sentuh.

Gambar 2.10. Contoh sensor sentuh.


2.6.

Potensiometer Potensiometer adalah salah satu jenis resistor yang nilai resistansinya dapat diatur

sesuai dengan kebutuhan rangkaian elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. Potensiometer merupakan keluarga resistor yang tergolong dalam kategori variable resistor. Secara struktur, potensiometer terdiri dari 3 kaki terminal dengan sebuah shaft atau tuas yang berfungsi sebagai pengaturnya.[5] Pada dasarnya bagian-bagian penting dalam komponen potensiometer adalah : 1. Penyapu atau disebut juga dengan wiper 2. Elemen resistif 3. Terminal

Gambar 2.11 berikut menunjukan struktur internal potensiometer beserta bentuk dan simbolnya.[5]

Gambar 2.11. Struktur internal potensiometer beserta bentuk dan simbolnya.[5]

2.6.1. Prinsip Kerja Potensiometer Sebuah potensiometer (POT) terdiri dari sebuah elemen resistif yang membentuk jalur (track) dengan terminal di kedua ujungnya. Sedangkan terminal lainnya (biasanya berada di tengah) adalah penyapu (wiper) yang dipergunakan untuk menentukan pergerakan pada jalur elemen resistif (resistive). Pergerakan penyapu (wiper) pada jalur elemen resistif inilah yang mengatur naik-turunnya nilai resistansi sebuah potensiometer. Elemen resistif pada potensiometer umumnya terbuat dari bahan campuran Metal (logam) dan keramik ataupun bahan karbon (Carbon). Berdasarkan track (jalur) elemen resistif-


nya, potensiometer dapat digolongkan menjadi 2 jenis yaitu potensiometer linear (linear potentiometer) dan potensiometer logaritmik (logarithmic potentiometer).[5]

2.6.2. Jenis-jenis Potensiometer Berdasarkan bentuknya, potensiometer dapat dibagi menjadi 3 macam, yaitu : 1. Potensiometer Slider, yaitu potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara menggeserkan Wiper-nya dari kiri ke kanan atau dari bawah ke atas sesuai dengan pemasangannya. Biasanya menggunakan ibu jari untuk menggeser wiper-nya. 2. Potensiometer Rotary, yaitu potensiometer yang nilai resistansinya dapat diatur dengan cara memutarkan Wiper-nya sepanjang lintasan yang melingkar. Biasanya menggunakan ibu jari untuk memutar wiper tersebut. Oleh karena itu, potensiometer rotary sering disebut juga dengan Thumbwheel Potentiometer. 3. Potensiometer Trimmer, yaitu potensiometer yang bentuknya kecil dan harus menggunakan alat khusus seperti obeng (screwdriver) untuk memutarnya. Potensiometer trimmer ini biasanya dipasangkan di PCB dan jarang dilakukan pengaturannya.[5]

Gambar 2.12. Jenis-jenis Potensiometer : Potensiometer Rotary, Slider dan Trimmer.[5]

2.6.3. Fungsi Potensiometer Dengan kemampuan yang dapat mengubah resistansi atau hambatan, potensiometer sering digunakan dalam rangkaian atau peralatan elektronika dengan fungsi-fungsi sebagai berikut :


1. Sebagai pengatur volume pada berbagai peralatan audio/video seperti amplifier, tape mobil, DVD Player. 2. Sebagai pengatur tegangan pada rangkaian power supply. 3. Sebagai pembagi tegangan. 4. Aplikasi switch TRIAC. 5. Digunakan sebagai joystick pada tranduser. 6. Sebagai pengendali level sinyal.


BAB III PERANCANGAN PENELITIAN

3.1.

Perancangan Sistem Perancangan pengendali adaptif gripper ini akan dibagi menjadi dua sistem

perancangan, yaitu perancangan sistem hardware dan perancangan sistem software. Perancangan sistem hardware yaitu meliputi mengenai perancangan desain mekanik, elektrik dan sensor. Perancangan sistem software akan berhubungan dengan perancangan program yang akan digunakan untuk mengoperasikan perangkat yang akan dibuat. Dibawah ini adalah rancangan diagram blok dari sistem pengendaligripper yang akan dibuat.

Gambar 3.1. Diagram blok sistem perancangan

Dari gambar diagram blok sistem pada gambar 3.1, terdapat 2 potensiometer yang digunakan sebagai masukan untuk menggerakkan motor-motor untuk menggerakkan gripper. Setiap potensiometer akan menggerakkan 1 motor servo pada gripper. Pada awalnya sinyal yang dihasilkan dari potensiometer akan masuk dan diolah oleh mikrokontroler ATmega 382 P yang akan memberikan output ke 2 motor servo. Lalu sinyal dari sensor benda juga akan masuk dan diolah oleh mikrokontroler ATmega 328 P yang akan memberikan informasi apakah gripper sudah menjepit benda kerja atau tidak.

20


3.2.

Perancangan Sistem Hardware

3.2.1. Rancangan Gripper Gripper merupakan sebuah end effector atau ujung dari sebuah lengan robot yang nantinya akan bersinggungan langsung dengan benda kerja yang akan digenggam oleh robot tersebut. Maka dari itu gripper didesain sedemikian rupa sehingga dapat menggenggam sesuai dengan benda kerja yang akan digenggam.

Sensor pendeteksi benda

Motor Servo 1

Motor Servo 2

Gambar 3.2. Desain Rancangan Adaptif Gripper

Gambar 3.2. diatas merupakan rancangan gripper yang akan dibuat. Rancangan gripper yang akan dibuat memilki 4 link (penghubung) pada setiap rahangnya. Link-link tersebut dirancang agar rahang gripper dapat bergerak lebih fleksibel dan dapat mengikuti bentuk benda yang digenggam. Material yang digunakan untuk membuat gripper ini adalah menggunaknan bahan Acrylic, dan pada ujung rahang gripper dilapisi karet sehingga gripper dapat menggenggam benda dengan baik dan tidak terjadi selip pada saat menggenggam.


(a)

(b)

(c) Gambar 3.3. Dimensi (ukuran) dari rancangan gripper yang akan dibuat. Gambar (a) tampilan gripper dari atas, gambar (b) tampilan gripper dari depan dan gambar (c) tampilan gripper pada posisi terbuka maksimal

Gripper dirancang dengan dimensi yang cukup besar supaya gripper dapat menggenggam benda dengan ukuran yang lebih beragam. Dari gambar 3.3 dapat dilihat bahwa rahang gripper dapat terbuka dengan jarak maksimal ±120 mm dan dapat menutup hingga 0 mm, sehingga gripper dapat menggenggam benda dengan ukuran antara 0 – 120 .


Dari desain yang telah dirancang dapat disimulasikan pola – pola gerakan gripper dalam menggengam benda yang bermacam-macam bentuk dan cara penggengamannya seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.4 dibawah ini.

Gambar 3.4. Pola-pola gerakan gripper saat menggenggam benda dengan bentuk yang beragam.

3.2.2. Rancangan Penggerak Penggerak utama dari gripper ini adalah dua buah motor servo, servo 1 untuk membuka / menutup rahang gripper dan servo 2 untuk memutar (twist) gripper. Pada servo rahang gripper, motor servo akan bergerak dari posisi 0o sampai dengan 49,9o untuk menggerakkan rahang gripper dari posisi rahang gripper menutup rapat sampai dengan posisi rahang terbuka maksimal seperti ditunjukkan pada gambar 3.5 dan gambar 3.6 berikut ini.


Gambar 3.5. Posisi sudut 0o motor servo saat gripper pada posisi minimal (warna kuning)

Gambar 3.6. Posisi sudut 49,9o motor servo pada saat gripper pada posisi membuka maksimal (warna hijau) Pada servo twist , motor servo akan bergerak 180o untuk memutar gripper. Motor servo 2 akan diatur pemasangannya sehingga dapat bergerak 90 o ke kanan (clock wise) dan 90o ke kiri (counter clock wise). Posisi – posisi sudut motor twist gripper dapat dilihat pada gambar 3.7 , 3.8 dan 3.9 berikut ini.


Gambar 3.7. Pergerakan motor servo twist pada posisi 90o

Gambar 3.8. Pergerakan motor servo twist pada posisi sudut 0o

Gambar 3.9. Pergerakan motor servo twist pada posisi sudut 180o


3.2.3. Rancangan Sensor Rancangan Gripper yang akan dibuat ini dilengkapi dengan sensor untuk mendeteksi apakah gripper tersebut sudah menggenggam benda atau belum. Sensor yang digunakan pada gripper ini adalah sebuah sensor sentuh yang dipasang pada permukaan rahang gripper yang nantinya akan bersentuhan langsung dengan benda. Sensor sentuh ini akan mendeteksi jika sensor tersentuh benda yang digenggam. Sensor ini menggunakan 2 buah aluminium foil yang diletakkan berdekatan sisinya secara berhadap-hadapan namun tidak bersentuhan. Salah satu sisi aluminium foil dihubungkan sumber tegangan dan sisi yang lainnya dihubungkan ke ground. Jika salah satu sisi aluminium foil tersentuh benda kerja maka sisi aluminium tersebut akan tertekan dan menempel pada sisi aluminium foil yang lainnya sehingga tegangan listrik akan mengalir. Sensor ini berfungsi layaknya seperti sebuah saklar yang diaktifkan oleh sentuhan atau tekanan dari benda kerja yang digenggam. Rancangan dan peletakan sensor dapat dilihat pada gambar 3.12 dan gambar 3.13.

Arah penekanan

Vcc

GND

Aluminium foil / tembaga

Isolator

Gambar 3.10. Desain rancangan sensor sentuh menggunakan tembaga

Gambar 3.11. Rangkaian sensor sentuh


Sisi sensor 1 Sisi sensor 2

Isolator karet

Gambar 3.12. Peletakan sensor pada rahang gripper

Gambar 3.13 Rancangan sensor

3.3.

Perancangan Sistem Software Perancangan perangkat lunak berisi program-program yang berfungsi sebagai

interface antara input (potensiometer) dan output (gripper).

3.3.1 Flowchart Utama Gambar yang ditunjukkan

pada Gambar 3.12 adalah flowchart utama yang

merupakan proses kerja keseluruhan mikrokontroler dalam mengolah data input dan output. Proses dimulai dengan menghidupkan power supply, setelah mikrokontroler dalam posisi on lalu inisialisasi I/O yaitu penulisan port I/O. Kemudian mikrokontroler


memerintahkan motor servo untuk ke posisi awal yakni pada posisi rahang gripper terbuka maksimal. Pada posisi awal tersebut mikrokontroler membaca input dari potensiometer yang langsung dieksekusi lewat output 2 motor servo. Pembacaan input dan eksekusi ke output akan dilakukan secara terus menerus hingga power OFF dan sistem selesai.

Gambar 3.14. Flowchart utama


Gambar 3.15. Flowchart subsistem dari pengolahan data

Gambar 3.15 diatas merupakan subsitem dari pengolahan data dari flowchart utama pada gambar 3.14. Input data dari potensiometer diolah untuk menentukan potensiometer mana yang diputar dan untuk menentukan mana motor servo yang bergerak dan menentukan arah gerakannya.

3.4.

Cara Pengujian Gripper Rancangan gripper yang telah dibuat nanti akan diuji apakah gripper tersebut dapat

berjalan sesuai dengan yang diharapkan. Maka dari itu akan dilakukan rencana pengujian gripper dengan cara-cara berikut : 1. Gripper diuji dengan digerakkan menggunakan potensiometer, apakah rahang dapat bergerak membuka atau menutup dan apakah gripper dapat bergerak memutar.


2. Gripper diuji untuk menggenggam benda berbentuk kotak, apakah dapat tergenggam dengan baik dan sensor benda dapat bekerja dengan baik. 3. Gripper diuji untuk menggengam benda berbentuk pipa, apakah rahang gripper dapat menyesuikan dengan bentuk pipa dan dapat menggengam dengan baik. 4. Gripper diuji untuk menggengam benda berbentuk bola, apakah rahang gripper dapat menyesuikan dengan bentuk bola dan dapat menggenggam dengan baik. 5. Gripper diuji untuk menggengam benda berbentuk prisma segitiga, apakah rahang gripper dapat menyesuikan dengan bentuk prisma segitiga dan dapat menggenggam dengan baik. 6. Gripper diuji untuk menggenggam pada sisi dalam dari benda yang memiliki lubang pada benda tersebut (pipa). 7. Gripper diuji untuk menggenggam dan mengangkat benda dengan berat (berat ditentukan) yang beragam untuk mengetahui beban maksimal yang mampu diangkat oleh gripper. 8. Gripper diuji untuk menggenggam telur mentah, apakah dapat menggenggam telur mentah dengan baik dan tidak pecah. Uji coba ini berguna untuk menguji gripper apakah gripper dapat digunakan untuk menggenggam benda yang rawan pecah atau tidak.


BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Bab ini menjelaskan dan membahas hasil perancangan dari alat Gripper adaptif yang berbasis mikrokontroler ATmega328P. Dalam bab ini dibagi menjadi 4 bagian yaitu, hasil perancangan pada perangkat mekanik, hasil perancangan pada perangkat elektrik, hasil perancangan pada perangkat lunak dan pengujian gripper secara keseluruhan. Analisis akan dilakukan pada tekanan minimal yang mampu dideteksi oleh sensor, bentuk – bentuk benda yang mampu digenggam oleh gripper dengan baik dan beban maksimal yang dapat diangkat oleh gripper

4.1.

Hasil Perancangan Perangkat Mekanik Pada bagian konstruksi mekanik dari adaptif gripper berbasis mikrokontroler

ATmega328P ini secara keseluruhan sesuai dengan perancangan. Namun, ada sedikit perubahan pada pemasangan roda gigi yang dihubungkan ke penggerak motor servo yang terhubung dengan link penggerak gripper. Hal ini terjadi karena jika menggunakan perancangan awal, pergerakan link tidak stabil dan tidak maksimal. Gambar 4.1. merupakan hasil dari perancangan bagian kontruksi mekanik dari adaptif gripper. Keterangan bagianbagian dari alat ini ditunjukan pada tabel 4.1. Pada tabel tersebut memberikan keterangan bagian-bagian mekanik dari adaptif gripper. 8

1

7 6 3

4 9

2

5

Gambar 4.1. Hasil perancangan kontruksi mekanik 31


Tabel 4.1. Keterangan bagian-bagian mekanik alat No.

Keterangan

1.

Rahang cekam adaptif gripper

2.

Controller Box

3.

Potensiometer 1 untuk gerakan memutar gripper

4.

Potensiometer 2 untuk gerakan membuka dan menutup gripper

5.

Letak motor servo 1

6.

Letak motor servo 2

7.

Pegas

8.

Sensor tekan pada rahang gripper

9.

Link-link penggerak gripper

Gambar 4.2. Gripper pada posisi terbuka maksimal

Pada gambar 4.2 diatas gripper berada pada posisi terbuka maksimal. Pada posisi ini motor servo berada pada posisi 0o. Pada saat gripper membuka maksimal seperti ini dimensi gripper lebar maksimal mencapai 175 mm dengan tinggi 185 mm. Pada saat gripper terbuka maksimal rahang gripper membuka maksimal mencapai 125 mm.


Gambar 4.3. Gripper pada posisi menutup

Jika gripper pada posisi menutup maksimal seperti yang ditunjukan pada gambar 4.3, rahang gripper dapat menutup rapat. Pada saat gripper menutup maksimal memiliki dimensi yang berbeda dengan pada saat gripper membuka maksimal. Dimensi pada saat gripper menutup maksimal memiliki lebar 140 mm dengan tinggi 210 mm.

Gambar 4.4. Controller Box Dari gambar 4.4 merupakan tampilan dari Controller Box. Controller Box atau kotak kendali merupakan tempat dimana meletakkan seluruh komponen-komonen elektrik yang digunakan untuk mengendalikan gripper. Pada kotak kendali ini terdapat dua potensiometer yang digunakan untuk mengendalikan gerakan-gerakan gripper sesuai dengan keinginan.


Kedua potensiometer tersebut memiliki fungsi masing-masing. Pada potensiometer 1 (sebelah kiri), digunakan untuk mengendalikan motor seervo yang berada dibawah yang berguna untuk menggerakkan gripper bergerak memutar sebesar 180o searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam. Lalu, pada potensiometer 2 (sebelah kanan) digunakan untuk mengendalikan motor servo yang berada disisi gripper yang berguna untuk menggerakkan rahang gripper bergerak membuka dan menutup.

4.1.1. Hasil Perancangan Mekanik Sensor Gripper Adaptif ini mempunyai bagian-bagian mekanik. Dari bagian yang paling atas pada gripper terdapat rahang gripper dimana benda akan digenggam. Pada rahang gripper ini terdapat sensor tekan pada permukaan rahangnya seperti yang terlihat pada gambar 4.5. dibawah ini.

Gambar 4.5. Sensor tekan yang terletak pada permukaan rahang gripper.

Sesnsor ini terdiri dari dua plat tembaga yang direnggangkan dan diberi pembatas isolator berupa gabus sehingga plat 1 dengan plat 2 berjarak 1,5 mm. Sensor ini berukuran panjang 36 mm dan lebar 22 mm. Salah satu plat tembaga ditempelkan pada permukaan rahang gripper seperti pada gambar 4.6. Lalu plat tembaga kedua ditempelkan dihadapan plat tembaga yang pertama dengan diberi pembatas busa supaya tidak terhubung plat tembaga satu dengan plat tembaga yang lainnya. Karena plat tembaga yang cenderung tidak elastis, mudah tertekuk dan bengkok, maka plat tembaga yang berada diluar yang akan bersinggungan dengan benda kerja ditempelkan pada plat mika tipis yang lebih kaku.


Sehingga plat tembaga tidak mudah tertekuk atau bengkok jika tertekan oleh benda berkalikali.

Gambar 4.6. Plat tembaga yang diletakkan pada permukaan rahang gripper.

Karena rahang gripper merupakan tempat bersinggungan dengan benda kerja maka permukaan sensor yang dilapisi mika tipis tersebut dilapisi kembali dengan karet. Hal ini dilakukan untuk mengantisipasi terjadinya selip saat proses pencekaman sehingga proses pencekaman tidak maksimal. Pelapisan karet juga dilakukan pada seluruh area kerja yang akan bersinggungan dengan benda kerja, seperti pada bagian atas body gripper dan juga bagian tepi dari link/penghubung pada gripper seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.7. Dengan adanya lapisan karet tersebut proses pencekaman akan lebih maksimal dan lebih kencang tanpa terjadi selip.

Gambar 4.7. Pelapisan permukaan area kerja dengan karet.


4.1.2. Susunan Mekanik Penggerak Gripper Pola-pola gerakan gripper yang dapat dihasilkan bervariasi sesuai dengan bentuk benda kerja. Gerakan-gerakan tersebut dipengaruhi oleh susunan mekanik dari tiap link gripper yang digerakkan oleh satu penggerak motor servo yang dirancang sedemikian rupa sehingga dapat menggerakkan . Pemasangan dari servo ke link penggerak utama dihubungkan dengan coupling yang telah disediakan dari motor servo dengan cara dibaut.

Gambar 4.8. Pemasangan konstruksi roda gigi

Untuk menggerakan kedua link penggerak utama pada rahang gripper kiri dan kanan dihubungkan dengan roda gigi seperti tunjukkan pada gambar 4.8. Dengan demikian link penggerak utama kiri dan kanan dapat bergerak secara simetris. Dalam pembuatan mekanik roda gigi tersebut mengalami sedikit perubahan dari rencana perancangan awal, dikarenakan gerakan yang dihasilkan tidak stabil. Gambar 4.9. dibawah ini adalah rancangan awal roda gigi yang diganti dengan rancangan yang baru yang lebih stabil yang ditunjukan pada gambar 4.10.

Gambar 4.9. Rancangan awal roda gigi

Gambar 4.10. Rancangan baru roda gigi


Supaya gerakan gripper bisa dikontrol dengan baik maka ditambahkan stopper pada link penggerak seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.11. Stopper ini berfungsi untuk mebatasi gerakan rahang gripper supaya gerakan gripper tidak berbalik kearah sebaliknya.

Gambar 4.11. Posisi stopper link penggerak.

Pada rahang gripper terdapat beberapa titik tekanan yang dapat berpengaruh pada pola/bentuk gerakan gripper. Jika sisi rahang dalam gripper diberi tekanan pada ujung atas rahang gripper, maka rahang gripper akan tetap pada posisinya atau tidak bergerak. Dalam hal ini stopper yang dipasang sangat berperan untuk menahan agar rahang gripper tidak bergerak ke arah yang sebaliknya searah dengan arah tekanan yang diberikan pada ujung rahang gripper seperti ditunjukkan pada gambar 4.12.

Gambar 4.12. Titik tekanan pada ujung rahang


Lalu, jika sisi rahang dalam gripper diberi tekanan pada link yang berada dibawah join pada rahang gripper, maka rahang gripper akan bergerak kebawah seperti ditunjukkan pada gambar 4.13. Namun jika tekanan dilepaskan maka posisi rahang griper akan kembali ke posisi semula karena gaya tarik dari pegas yang ada pada gripper tersebut. Pegas tersebut berfungsi untuk selalu menarik rahang gripper ke posisi semula. Peletakan pegas dapat dilihat pada gmmbar 4.14.

Gambar 4.13. Titik tekanan dibawah join

Gambar 4.14. Posisi pegas pada gripper

Gerakan rahang gripper yang sama juga dapat terjadi jika diberikan tekanan pada sisi rahang luar gripper bagian atas, maka rahang gripper akan bergerak ke bawah seperti yang terlihat pada gambar 4.15 dan rahang gripper akan kembali lagi ke posisi semula jika tekanan dilepas.

Gambar 4.15. Titik tekanan pada sisi luar rahang


Adaptif gripper yang dibuat ini memiliki dua penggerak motor servo, satu untuk menggerakkan rahang mebuka dan menutup dan yang satu lagi digunakan untuk memutar gripper. Namun dalam aplikasinya nanti, motor servo yang berfungsi untuk memutar gripper dapat dilepas seperti ditunjukkan pada gambar 4.16 dan gambar 4.17. Hal ini dikarenakan ada kemungkinan pada lengan robot yang akan digunakan sudah memiliki fungsi untuk memutar gripper, sehingga hanya tinggal memasang gripper yang berfungsi untuk membuka/menutup saja.

Gambar 4.16. Motor servo bagian bawah yang dilepas

Gambar 4.17. Gripper yang hanya berfungsi membuka dan menutup saja Jika motor servo bagian bawah dilepas maka penutup bagian bawah motor servo yang dilepas tersebut harus dipindah ke bagian bawah dari gripper yang akan digunakan seperti pada gambar 4.17. Hal ini dikarenakan penutup tersebut merupakan bagian dari gripper yang nantinya akan terhubung dengan lengan robot atau perangkat lainnya.


4.2.

Hasil Perancangan Perangkat Elektrik Pada perancangan elektrik gripper ini juga telah dibuat sesuai dengan perancangan

awal. Gripper yang dibuat menggunakan mikrokontroler ATmega328P berbasis Arduino. Board Arduino yng digunakan adalah board Arduino Uno. Pada gambar 4.18. berikut merupakan tampilan dari rangkaian elektrik di dalam controller box. Bagian-bagian dari rangkaian elektrik tersebut akan dijelaskan pada tabel 4.2.

2

1

3

Gambar 4.18. Hasil perancangan perangkat keras elektrik.

Tabel 4.2. Keterangan bagian-bagian elektrik alat No.

Keterangan

1.

Board Arduino Uno

2.

Power Supply 5V 2A

3.

Terminal kabel

4.2.1. Arduino UNO Gripper adaptif yang telah dibuat menggunakan mikrokontroler ATmega328P yang ada pada board Arduino UNO sperti yang ditunjukkan pada gambar 419. Arduino uno ini digunakan sebagai kendali utama dari sistem pergerakan gripper adaptif, dimana semua input dan output diolah menjadi sebuah gerakan sesuai dengan yang diinginkan.


Gambar 4.19. Board Arduino Uno yang digunakan.

Pin-pin yang digunakan dalam pengkabelan sistem gripper adaptif ini bisa dilihat pada tabel 4.3 dibawah ini. Tabel 4.3. Daftar pin-pin yang digunakan pada Arduino Alamat Pin

Fungsi

Pin 9

Pin output data motor servo 2 (bawah)

Pin 10

Pin output data motor servo 1 (atas)

Pin A0

Pin input analog potensiometer 2 (untuk kendali servo 2)

Pin A1

Pin input analog potensiometer 1 (untuk kendali servo 1)

Pin A2

Pin input analog sensor 1

Pin A3

Pin input analog sensor 2

4.2.2. Power Supply Power supply / sumber tegangan yang digunakan dengan input 220 VAC dengan output 5 VDC dengan arus 2 A seperti pada gambar 4.20. Dengan begitu sumber tegangan yang digunakan sudah sesuai dengan tegangan kerja yang dibutuhkan oleh arduino dan motor servo.

Gambar 4.20. Power Supply yang digunakan


Keluaran dari power supply dimasukkan ke terminal kabel, yang selanjutnya dari terminal kabel tersebut dapat didistribusikan ke komponen-komponen elektrik yang membutuhkan sumber tegangan seperti pada gambar 4.21 dibawah ini.

Gambar 4.21. Terminal kabel yang untuk mendistribusikan sumber tegangan

4.2.3. Analisis Elektrikal Dalam hal ini akan dilakukan analisa untuk mengetahui arus pada motor servo saat tanpa beban, dengan beban dan saat terjadi pencekaman. Maka dilakukan pengukuran pada motor servo yang digunakan. Tabel 4.4. Tabel pengukuran arus motor servo. Motor Servo

Arus

Saat tanpa beban

0,25 A

Saat dipasang pada beban

0,48 A

Saat mencekam benda kerja

0,85 A

Dari hasil perngukuran pada tabel 4.4 dapat diukur arus pada motor servo saat tanpa ada beban sama sekali pada motor servo (motor servo belum terpasang pada gripper) yaitu 0,25 A. Lalu arus motor servo diukur saat terpasang pada beban (motor servo terpasang pada gripper) menghasilkan arus sebesar 0,48 A. Lalu arus motor servo diukur saat gripper sedang mencekam benda kerja menghasilkan arus sebesar 0,85 A. Jadi arus motor servo akan semakin besar jika beban pada motor servo semakin besar pula.


4.3.

Hasil Perancangan Perangkat Lunak

4.3.1. Inisialisasi Inisialisasi ini membahas tentang pendefinisian dari fungsi dan variabel yang digunakan dalam proses pengoperasian program. Bagian dari pembahasan inisialisasi meliputi input sensor, potensiometer dan output motor servo. Gambar 4.22 merupakan contoh inisialisasi pada program arduino.

Gambar 4.22. Inisialisasi pada program arduino.

4.3.2. Pembacaan Potensiometer Potensiometer yang putar akan menghasilkan nilai hambatan. Dari nilai hambatan tersebut harus diubah/dikonversi ke sudut pergerakan motor servo yang diinginkan. Program untuk merubah nilai potensiometer ke nilai sudut motor servo dapat dilihat pada gambar 4.23.

Gambar 4.23. Program pembacaan potensiometer


4.3.3. Pembacaan Sensor Sensor yang digunakan adalah sensor tekan yang berfungsi sebagai kontak. Berfungsi untuk memberi info pada motor servo bahwa gripper sudah menggenggam benda dan mematikan motor servo. Gambar 4.24 berikut ini adalah program untuk pembacaan sensor.

Gambar 4.24. Program pembacaan sensor

4.4.

Cara Pengoperasian Alat dan Cara Kerja Sistem

4.4.1. Cara Pengoperasian Alat Gripper adaptif untuk robot berbasis arduino ini memiliki dua buah potensiometer yang digunakan untuk menggerakkan gripper untuk membuka / menutup dan untuk memutar gripper searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam. Penggunaan alat akan dijelaskan pada langkah-langkah sebagai berikut: 1. Pastikan sumber tegangan sudah terhubung dengan baik. 2. Tekan saklar on/off yang berada pada kabel power ke posisi on. 3. Gripper akan bergerak sesuai dengan kondisi terakhir dari potensiometer. 4. Putar potensiometer 1 untuk membuka dan menutup rahang gripper. -

Putar potensiomter ke kiri untuk membuka rahang gripper.

-

Putar potensiomter ke kanan untuk menutup rahang gripper.

5. Untuk membuka gripper yang telah menggengam benda, putar potensiometer sampai ke posisi 0 atau minimal, lalu gripper akan terbuka kembali. 6. Putar potensiometer 2 untuk menggerakkan gripper berputar 180o. -

Putar potensiometer ke kiri maka gripper berputar berlawanan arah jarum jam.

-

Putar potensiometer ke kanan maka gripper berputar searah jarum jam.

7. Jika terjadi error, matikan saklar on/off dan nyalakan kembali.


Dari hasil pengujian disimpulkan bahwa sistem akan berjalan dengan baik jika langkah yang dilakukan sesuai dengan urutan. Urutan dalam sistem tersebut yaitu seperti langkah-langkah yang telah dijelaskan. Harus diperhatikan arah putaran potensio supaya tidak terjadi kesalahan arah gerakan gripper.

4.4.2. Cara Kerja Sistem Cara kerja sistem ini dengan cara membaca nilai resistansi yang dihasilkan dari potensiometer lalu di konversi ke sudut pergerakan pada servo sesuai dengan besarnya nilai yang dihasilkan dari potensiometer. Motor servo rahang gripper akan berhenti berputar jika sensor pada permukaan rahang gripper mendeteksi adanya tekanan. Rahang gripper akan bergerak terbuka kembali jika potensimeter menunjukkan nilai 0 atau minimal. Motor servo pemutar gripper bergerak dari 0o - 180o sesuai dengan nilai potensiometer yang dihasilkan.

4.5.

Pengujian Gripper Secara Keseluruhan

4.5.1. Pengujian Gerakan Gripper Tabel 4.5. Hasil pengujian gerakan gripper Potensiometer

Arah gerak potensiometer

Hasil gerakan gripper

Potensiometer 1

Ke kiri

Gripper berputar berlawanan arah jarum jam (membuka)

Ke kanan

Gripper

berputar

searah

jarum

jam

(menutup) Potensiometer 2

Ke kiri

Gripper bergerak membuka rahang gripper

Ke kanan

Gripper bergerak menutup rahang griper

Gambar 4.25. Gripper membuka maksimal mencapai 12cm


Gerakan utama dari adapatif gripper adalah gerakan membuka / menutup rahang dan gerakan memutar gripper. Maka dari itu alat ini akan diuji untuk melakukan gerakan-gerakan tersebut dengan cara mengendalikannya menggunakan potensiometer yang terdapat pada controller box dengan posisi gripper menghadap ke bawah. Dari hasil pengujian pada tabel 4.5 diatas gripper dapat bergerak membuka dan menutup dengan baik. Gripper juga dapat membuka maksimal mencapai 12cm seperti pada gambar 4.25. Pada saat gripper digerakkan memutar, gripper dapat bergerak memutar searah jarum jam maupun berlawanan arah jarum jam, namun jika gripper digerakkan memutar secara perlahan gerakan gripper tidak halus / tersendat-sendat dan cenderung mengalami tremor jika gripper berhenti tidak pada posisi maksimal atau minimal.

4.5.2. Pengujian Sensor Sensor yang terdapat pada rahang gripper merupakan sebuah sensor tekan yang berfungsi sebagai kontak untuk mengetahui adanya material yang telah tergenggam. Maka dari itu sensor akan diuji pada tekanan berapakah sensor dapat mendeteksi atau terjadi kontak. Pengujian dilakukan dengan cara gripper digunakan untuk menjepit timbangan digital, lalu diamati pada tekanan berapa sensor terjadi kontak dan motor servo berhenti seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.26. Pengujian ini dilakukan berulang-ulang untuk mengetahui tekanan minimal yang dibutuhkan sensor.

Gambar 4.26. Cara pengujian tekanan sensor


Tabel 4.6. Hasil pengujian sensor Percobaan

Tekanan pada timbangan

Nilai serial monitor arduino

Percobaan 1

Sensor aktif pada beban 356 gram

14

Percobaan 2


14

Percobaan 3


14

Percobaan 4


14

Percobaan 5


14

Percobaan 6


14

Dari hasil pengujian sensor pada tabel 4.6 diatas, sensor tekan yang terdapat pada rahang gripper dapat bekerja jika mendapat tekanan beban minimal 340 gram. Dengan demikian sensor tekan tersebut membutuhkan tekanan yang cukup besar untuk dapat bekerja atau mendeteksi adanya benda. Besarnya tekanan sensor yang dibutuhkan tergantung dari rancangan mekanik sensor pada pembatas isolator yang digunakan, dalam hal ini pembatas isolator yang digunakan adalah busa spons. Karena pembatas busa spons yang digunakan sedikit keras maka dibutuhkan tekanan yang cukup besar untuk menekan pembatas tersebut agar kedua sisi tembaga dari sensor dapat bersentuhan dan terjadi kontak. Karena tekanan yang dibutuhkan sensor untuk dapat terjadi kontak cukup besar maka terkadang rahang gripper bergerak berbalik arah saat melakukan pencekaman, sehingga terkadang pencekaman benda tidak maksimal sehingga harus diulang untk dapat mencekam dengan maksimal. Dari pengujian diatas nilai yang ditampilkan pada serial monitor arduino adalah 14, yaitu kondisi pada saat sensor terjadi kontak, dengan range 0 – 1023. Jika pada kondisi sensor tidak terjadi kontak nilai yang ditampilkan adalah 1023, dan jika sensor pada kondisi terjadi kontak nilai yang ditampilkan adalah 14. Sehingga pada program nilai yang digunakan sebagai syarat untuk sensor yaitu pada angka 900, supaya sensor lebih sensitive, jika nilai sensor dibawah 900 maka sensor aktif, jika nilai sensor diatas 900 maka sensor belum aktif.

4.5.3. Pengujian Gripper Dengan Berbagai Bentuk Material Kelebihan dari adaptif gripper ini adalah alat ini dapat digunakan untuk menggenggam berbagai bentuk material. Maka dari itu alat ini akan diuji bentuk material apa saja yang dapat digenggam oleh gripper ini. Pengujian dilakukan dengan cara gripper digunakan untuk menggenggam berbagai variabel bentuk material yang telah ditentukan seperti kotak, bola, silinder, prisma segitiga, plat dan tak beraturan.


Tabel 4.7. Hasil pengujian gripper untuk mencekam berbagai macam bentuk material Variabel bentuk / bahan material

Kemampuan cekam gripper

Kotak

Dapat dicekam dengan baik

Silinder


Bola


Prisma segitiga


Pipa


Plat


Mouse komputer


Spons

Tidak dapat dicekam dengan baik

Dari hasil pengujian bentuk material pada tabel 4.7 diatas, gripper adaptif yang diuji dapat mencekam hampir semua variabel bentuk material yang telah disiapkan kecuali material spons yang tidak dapat dicekam dengan baik karena material yang terlalu lunak. Hal ini dikarenakan tingkat kekerasan material tidak cukup kuat untuk memberi tekanan pada sensor, sehingga sensor tidak mendeteksi ada material spons tersebut. Kemampuan pencekaman gripper pada material padat juga mampu mencekam dengan baik. Gripper adaptif ini juga bisa digunakan untuk menggenggam bentuk benda tak beraturan seperti mouse komputer.

Gambar 4.27. Gripper adaptif menggenggam material berbentuk kotak

Pada gambar 4.27 ditunjukkan bahwa gripper adaptif dapat digunakan untuk menggenggam material berbentuk kotak. Jika material memiliki bentuk bidang lurus yang sejajar seperti pada sisi-sisi balok tersebut maka material dapat digenggam pada sisi rahang atas.


Gambar 4.28. Gripper adaptif menggenggam material berbentuk silinder

Pada gambar 4.28 ditunjukkan bahwa gripper adaptif dapat digunakan untuk menggenggam material berbentuk silinder atau tabung. Jika material yang akan digenggam memiliki sisi berbentuk silindris seperti ini maka material tersebut dapat digenggam dibawah engsel rahang gripper, sehingga saat pencekaman rahang gripper akan menyesuaikan sampai sensor pada rahang mendeteksi benda tersebut.

Gambar 4.29. Gripper adaptif menggenggam material berbentuk prisma segitiga

Pada gambar 4.29 ditunjukkan bahwa gripper adaptif dapat digunakan untuk menggenggam material berbentuk prisma segitiga. Prisma segitiga tidak memiliki sisi yang sejajar dan juga tidak memiliki sisi silindris seperti pada bentuk balok dan silindris, namun prisma segitiga mempunyai sisi simetris sehingga dapat juga dicekam oleh adaptif gripper. Proses pencekaman material berbentuk prisma segitiga ini tidak jauh beda saat gripper mencekam material berbentuk silindris. Prisma segitiga dicekam dibawah engsel rahang dengan salah satu sisi segitiga sejajar dengan body gripper sehingga salah satu sudut segitga menghadap keluar rahang, lalu rahang gripper akan menyesuaikan sampai sensor pada rahang gripper mendeteksi material tersebut.


Gambar 4.30. Gripper adaptif menggenggam material berbentuk bola

Pada gambar 4.30 ditunjukkan bahwa gripper adaptif dapat digunakan untuk menggenggam material berbentuk bola. Bola ini memiliki permukaan yang selindris pada seluruh sisinya. Proses pencekaman material berbentuk bola ini juga tidak jauh beda saat gripper mencekam material berbentuk silindris. Bola dicekam dibawah engsel rahang lalu rahang gripper akan menyesuaikan sampai sensor pada rahang gripper mendeteksi material tersebut sehingga bola tercekam dengan baik.

Gambar 4.31. Gripper adaptif menggenggam diameter dalam dengan rahang luar

Pada gambar 4.31 ditunjukkan bahwa gripper adaptif dapat digunakan untuk menggenggam pada diameter dalam dari benda. Pencekaman diameter dalam dari benda ini menggunakan sisi bagian luar dari rahang gripper. Tapi syarat dari proses pencekaman dengan cara ini yaitu diameter dalam tersebut harus berukuran minimal 38 mm. Hal ini dikarenakan rahang gripper saat menutup maksimal memiliki jarak antar sisi luar rahang sebesar 37 mm. Proses pencekaman ini dilakukan dengan cara menutup maksimal rahang gripper terlebih dahulu lalu buka rahang gripper sampai dapat mencengkam sisi diameter dalam dari benda. Namun, karena pada sisi luar rahang belum terdapat sensor untuk


mendeteksi pencekaman benda maka pada saat melakukan pencekaman ini hanya bisa mencekam dengan kekuatan pencekaman secukupnya berdasarkan perkiraan. Jika dipaksakan untuk mencekam terus maka dapat merusak motor pengerak.

Gambar 4.32. Gripper adaptif menggenggam material plat

Pada gambar 4.32 ditunjukkan bahwa gripper adaptif dapat digunakan untuk menggenggam material plat. Karena rahang gripper dapat menutup maksimal sehingga dapat digunakan untuk mencekam material tipis seperti plat tersebut. Dari data tersebut dilakukan pula pengulangan pengujian pengulangan unutk mencekam benda sebanyak 10 kali, untuk mengetahui tingkat keberhasilan dalam melakukan pencekaman. Dari percobaan pengulangan pada tabel 4.8 berikut, 8 dari 10 percobaan gripper dapat mencekam benda dengan baik. Sehingga tingkat keberhasilan dari gripper yaitu 80%.

Tabel. 4.8. Hasil pengujian pengulangan tingkat keberhasilan gripper Percobaan

Kondisi gripper

Percobaan I

Berhasil

Percobaan II

Berhasil

Percobaan III

Gagal

Percobaan IV

Berhasil

Percobaan V

Berhasil

Percobaan VI

Berhasil

Percobaan VII

Gagal

Percobaan VIII

Berhasil

Percobaan IX

Berhasil

Percobaan XI

Berhasil


4.5.4. Pengujian Beban Maksimal Gripper ini juga akan digunakan untuk mengangkat benda yang digenggam tersebut. Maka dari itu alat ini akan diuji seberapa besar beban maksimal pencekaman gripper yang dapat diangkat dan digenggam dengan baik oleh gripper. Pengujian dilakukan dengan cara mengangkat variabel beban yang telah ditentukan menggunakan adaptif gripper tersebut. Dalam hal ini variable beban yang digunakan adalah bandul timbangan yang berbahan kuningan. Tabel 4.9. Hasil pengujian beban maksimal gripper Variabel beban

Kemampuan cekam gripper

50 gram

Terangkat dengan baik

100 gram


200 gram


500 gram


550 gram


600 gram


650 gram

Benda yang diangkat mengalami sedikit selip

700 gram

Benda tidak terangkat

800 gram


900 gram


1 kilogram


Dari hasil pengujian beban maksimal pada tabel 4.9 diatas, gripper mampu mengangkat beban dengan baik maksimal 600 gram. Dikatakan dapat menggenggam dengan baik ialah beban yang dicekam dapan diangkat dengan baik tanpa adanya selip. Pada percobaan diatas, pengujian gripper pada beban 650 gram beban yang diangkat sudah tidak dapat diangkat dengan baik karena beban yang diangkat mengalami selip yaitu beban turun secara perlahan dari rahang gripper yang lama kelamaan akan terlepas dari gripper. Cara pencekaman benda untuk diuji, benda dicekam pada rahang gripper secara sejajar sperti pada gambar 4.34.


Gambar 4.33. Motor servo bergerak 50o untuk membuka dan menutup gripper Dari gambar 4.33. menunjukkan bahwa motor servo bergerak dengan jangkauan 0o – 50o untuk membuka dan menutup gripper. Posisi 0o motor servo diposisikan pada saat gripper terbuka maksimal. Pada gambar 4.33 juga ditunjukkan panjang link penggerak gripper yaitu sepanjang 68 mm, 48 mm dan 20 mm. Dengan panjang lengan itu maka dapat dihitung beban maksimal pada ujung dari link penggerak tersebut dengan persamaan berikut ini : (4.1) Keterangan : = Torsi (kg.cm) = Panjang link penggerak (cm) W

= Beban maksimal (kg)

Diketahui torsi dari motor servo adalah 9 Kg.cm dan panjang link penggerak adalah 136 mm (13,6 cm) untuk beban maksimal dapat dihitung yaitu :

= = 0,661 kg Dari perhitungan diatas beban maksimal pada ujung link penggerak adalah 0,661 kg


Pengujian juga dilakukan pengulangan pada beban 600 gram dan 650 gram untuk mendapatkan hasil beban maksimal yang lebih akurat. Pengulangan pengujian beban dilakukan masing-masing sebanyak 10 kali. Setelah dilakukan pengulangan sebanyak 10 kali pada beban 600 gram, beban bisa terangkat sebanyak 10 kali. Lalu dilakukan pengulangan pengujian pada beban 650 gram sebanyak 10 kali dan dari 10 kali pengulangan tersebut beban tidak dapat terangkat dengan baik.

Gambar 4.34. Cara pencekaman untuk menguji beban maksimal pencekaman gripper Beban yang mampu diangkat oleh gripper bisa semakin besar jika diubah cara pencekamannya. Beban yang akan diangkat tidak dicekam secara paralel terhadap rahang gripper, namun beban dicekam pada sisi silindris dan dicekam dibawah engsel rahang gripper. Dengan demikian rahang gripper akan menutup kebawah sehingga menjepit beban seperti ditunjukkan pada gambar 4.35. Dengan cara tersebut gripper mampu mengangkat beban mencapai 1 kg. Karena keterbatasan variabel beban yang tersedia hanya sampai 1 kg, maka belum dapat diketahui berapa beban maksimal yang dapat diangkat dengan cara pencekaman ini.

Gambar 4.35. Cara pencekaman gripper untuk mencekam dan mengangkat beban 1kg


BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1.

Kesimpulan Setelah melakukan perancangan dan pengujian pada alat gripper adaptif untuk robot

berbasis arduino. Peneliti dapat menarik kesimpulan sebagai berikut : 1. Gripper dapat bergerak membuka dan menutup dengan baik, dengan maksimal rahang gripper membuka mencapai 12cm. 2. Gripper dapat berputar dari 0o - 180o, namun gerakan tidak halus. 3. Sensor dapat medeteksi pada tekanan dengan tekanan beban minimal 340 gram. 4. Gripper sudah dapat adaptif dengan bentuk benda dengan bahan material yang keras dan padat (tidak dapat untuk material spons). 5. Bentuk material yang dapat digenggam oleh gripper adalah kotak, silindris, bola, prisma segitiga, plat dan benda tak beraturan. 6. Tingkat keberhasilan pencekaman gripper yaitu 80%. 7. Beban maksimal yang dapat diangkat menggunakan gripper adalah 600 gram.

5.2.

Saran Penelitian ini dapat dikembangkan lebih lanjut guna meningkatkan kemampuan alat

tersebut dengan mempertimbangkan saran – saran berikut : 1. Alat ini dapat digabungkan dengan lengan robot atau perangkat lain sehingga dapat berfungsi lebih optimal. 2. Motor servo untuk gerakan memutar gripper perlu dilakukan penggantian dengan yang lebih baik sehingga gerakan memutar gripper bisa lebih sempurna. 3. Sensor tekan yang terdapat pada permukaan rahang gripper bisa diganti dengan mekanisme sensor tekan yang lain yang lebih bagus, karena sensor tekan yang sekarang digunakan masih rancangan sendiri dan konstruksi sensor belum maksimal.

55


4. Pada sisi luar dari rahang gripper bisa ditambahkan sensor tekan juga supaya gerakan gripper lebih aman untuk melakukan pencekaman dengan sisi luar rahang.


DAFTAR PUSTAKA

[1]

https://www.academia.edu/8572405/Motor_Servo diakses pada tanggal 23 Maret 2015

[2]

http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/motor-servo/ diakses pada tanggal 24 Maret 2015

[3]

http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/35001/4/Chapter%20II.pdf diakses pada tanggal 24 Maret 2015

[4]

Alf, dkk. 2010. 8-bit AVR Microcontroller With 4/8/16/32K Bytes In-System Programmable Flash. Amerika: Atmel.

[5]

http://teknikelektronika.com/pengertian-fungsi-potensiometer/ diakses pada tanggal 7 April 2015

[6]

http://saptaji.com/2015/06/28/mengenal-bagian-bagian-software-ide-arduino/ diakses pada tanggal 20 April 2015

[7]

http://widi.lecturer.pens.ac.id/Praktikum/Praktikum%20Mikro/PrakMikroD3-7.pdf diakses pada tanggal 5 Mei 2015

[8]

http://jogjarobotika.com/servo/16-hitec-hs-311-standard-servo-motor-nylon-gear.html diakses pada tanggal 8 Agustus 2015

[9]

Monkman, Garet J. Hesse, Stefan. Steinmann, Ralf . Schunk, Henrik.2007. Robot Grippers

[10]

Andreas Wolf, Ralf Steinmann, Henrik Schunk. Grippers in motion_ the fascination of automated handling tasks-Springer (2005)

57


LAMPIRAN

58

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI L.1

Program Keseluruhan

1. // Controlling a servo position using a potentiometer (variable resistor) 2. // by Michal Rinott 3. 4. #include <Servo.h> 5. 6. Servo servo1; // create servo object to control a servo 7. Servo servo2; 8. 9. int pot1 = A0; // analog pin used to connect the potentiometer 10. int pot2 = A1; 11. int sensor1= A2; 12. int sensor2= A3; 13. int val1; // variable to read the value from the analog pin 14. int val2; 15. int val3; 16. int val4; 17. 18. int a = 0; 19. 20. void setup() 21. { 22. Serial.begin(9600); 23. pinMode(sensor1, INPUT_PULLUP); 24. pinMode(sensor2, INPUT_PULLUP); 25. servo1.attach(9); // attaches the servo on pin 9 to the servo object 26. servo2.attach(10); 27. 28. } 29. 30. void loop() 31. { 32. int r1 = analogRead(pot1); // reads the value of the potentiometer (value between 0 and 1023) 33. int r2 = analogRead(pot2); 34. val3 = analogRead(sensor1); 35. val4 = analogRead(sensor2); 36. 37. val1 = map(r1, 0, 1023, 0, 180); // scale it to use it with the servo (value between 0 and 180) 38. val2 = map(r2, 0, 1023, 0, 51);


39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 47. 48. 49. 50. 51. 52. 53. 54. 55. 56. 57. 58. 59. 60. 61. 62. 63. 64. 65.

Serial.print(val1); Serial.print(" , "); Serial.print(val2); Serial.print(" , "); Serial.print(val3); Serial.print(" , "); Serial.print(val4); Serial.print(" , "); Serial.println(a); if(val2 == 0){ a = 0;} // untuk membuka gripper, potensio menunjukkan nilai 0 if (a >= 4){ servo2.detach();} // untuk mematikan servo if (a < 4){ servo2.attach(10);} // untuk menyalakan servo kembali servo1.write(val1); servo2.write(val2);

// mengirim data pwm dari val1 hasil maping dari potensio

if(val4 < 900 || val3 < 900) // pembacaan sensor { // delay(1000); a = a + 1; // menghitung mulai mengunci } if(a > 5) { a = 5;} // untuk membatasi counter delay(50); }


Lampiran Data Sheet Komponen

Motor Servo Fitec FS5109M

Specifications:

Power Speed Torque

4.8V 0.18sec/60degree 9.0kg.cm/125.21oz.in

Weight Size

56g(1.41oz) 40.8*20.1*38.0mm

Features: - Standard analog metal gears servo 2BB - Operating Voltage:4.8-6Volts - Interface: (like JR) - Wire length: 30cm - Rotation 180° Pulse Width:500-2500 µs

6V 0.16sec/60degree 10.2kg.cm/141.9oz.in

GRIPPER ADAPTIF UNTUK ROBOT

Recommend Documents