RANCANG BANGUN LENGAN ROBOT (ROBOTIC ARM ) DENGAN PENGENDALIAN SECARA MANUAL. Oleh Annur Solichin C

RANCANG BANGUN LENGAN ROBOT (ROBOTIC ARM ) DENGAN PENGENDALIAN SECARA MANUAL

Oleh Annur Solichin C6410404045

PROGRAM STUDI ILMU D AN TEKNOLOGI KELAUTA N FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi yang berjudul RANCANG BANGUN LENGAN ROBOT ( ROBOTIC ARM ) DENGAN PENGENDALIAN SECARA MANUAL adalah benar merupakan hasil karya sendiri dan belum diajukan dalam b entuk apa pun kepada perguruan tinggi manapun. Semua sumber data dan informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka dibagian akhir skripsi ini.

Bogor, Juli 2009

Annur Solichin C64104045

RINGKASAN ANNUR SOLICHIN. Rancang Bangun Lengan Robot ( Robotic Arm) dengan Pengendalian Secara Manual. Dibimbing oleh SRI PUJIYATI dan INDRA JAYA. Negara Indonesia merupakan negara kepulauan yang memiliki bentangan lautan dari Sabang hingga Merauke. Kondisi ini menuntut kita untuk bisa menciptakan wahana laut yang mampu menggantikan manusia dalam melakukan kegiatan eksplorasi bawah laut. Mikrokontroler merupakan teknol ogi terbaru yang mempermudah pengendalian rumit menjadi lebih sederhana. Saat ini teknologi berukuran mikro telah mengeser penggunaan perangkat konvensional yang membutuhkan biaya tinggi. Pemanfaatan mikrokontroler ini akan menghemat bahan, biaya dan memiliki fungsi yang banyak dibandingkan alat konvensional. Pelaksanaan penelitian ini dilakukan dengan 2 tahap, yaitu pembuatan alat dan pengujian alat. Pada tahap pembuatan alat, penulis menggunakan bahan arkilik sebagai bahan utama rancang bangun lengan robot. Bahan ini digunakan karena bahannya mudah didapat, memiliki kekakuan dan mudah dipotong. Tahap pengujian alat dilakukan 2 jenis pengujian, yaitu pada sensor gerak dan motorik lengan robot. Pengujian dilakukan dengan kondisi yang berbeda untuk me ncatat perubahan yang terjadi. Desain lengan robot yang dibuat harus memenuhi fungsi dari lengan robot, yaitu mampu mengambil obyek dalam ruang tiga dimensi (panjang lebar dan tinggi). Gaya grafitasi bumi yang mengenai robot di seimbangkan dengan pemberian pemberat penyeimbang. Penyatuan bagian -bagian arkrilik penulis menggunakan lem alteco dan arkrilik siku. Deteksi gerakan sendi -sendi tangan manusia digunakan perangkat sensor gerak yang terbuat dari potensio meter putar. Penulis melakukan penelitian in i bertujuan untuk menciptakan alat instrument untuk keperluan pengambilan obyek benda yang dikendalikan secara manual melalui sensor lengan manusia. Alat ini berguna untuk menggantikan fungsi tangan manusia dalam mengambil obyek benda berbahaya sehingga t idak beresiko bagi keselamatan penggunanya. Pada pengujian potensio meter dengan pemberian sudut tertentu menghasilkan nilai rasio tegangan per satuan derajat yang berbeda -beda disetiap sensor gerak. Perbedaan nilai ini terjadi karena menggunakan gear penghubung yang berbeda di setiap sendi putar. Masalah ini dapat diatasi dengan melakukan kalibrasi nilai dalam program. Pengujian sensor motorik lengan robot dilakukan dengan memberikan lebar pulsa yang berbeda dan mengukur besarnya sudut putar serta arah gerakan servo. Hasil pengukuran diperoleh hasil servo fingger dan arm akan berputar dengan besar sudut positif apabila diberikan lebar pulsa yang besar sedangkan untuk servo wrist, elbow, dan shoulder melakukan kondisi sebaliknya. Pengujian kemampuan cengkraman dan gerakan lengan robot dilakukan sebanyak sepuluh kali. Pengujian ini dilakukan dengan cara mengambil obyek yang berbeda ukuran, bentuk, dan bobotnya. Hasil percobaan ini diketahui bahwa lengan robot mampu mengambil obyek dengan permukaan data r dengan baik dan stabil.

RANCANG BANGUN LENGAN ROBOT ( ROBOTIC ARM ) DENGAN PENGENDALIAN SECARA MANUAL

Skripsi

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana perikanan Pada Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Institut Pertanian Bogor

Oleh: Annur Solichin C64104045

PROGRAM STUDI ILMU D AN TEKNOLOGI KELAUTA N FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009

© Hak cipta milik Annur Solichin tahun 2009 Hak cipta dilindungi Dilarang mangutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari Institut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam bentuk apa pun, baik cetak, fotocopy, microfilm, dan sebagainya

SKRIPSI Judul

: RANCANG BANGUN LENGAN ROBO T (ROBOTIC ARM) DENGAN PENGENDALIAN SECARA MANUAL : Annur Solichin : C64104045 : Ilmu dan Teknologi Kelautan

Nama NRP Departemen

Disetujui Pembimbing 1

Pembimbing 2

Dr. Ir. Sri Pujiyati NIP. 19671021.199203.2.002

Prof. Dr. Indra Jaya NIP. 19610410.198601.1.002

Mengetahui Dekan Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan

Prof. Dr. Indra Jaya NIP. 19610410.198601.1.002

Tanggal Lulus: 5 Juni 2009

KATA PENGANTAR Penulis mengucapkan syukur alhamdulillah kehadirat Illahi Robbi atas semua rahmat dan karunia -Nya yang telah memberikan jalan kemudahan kepada penulis sehingga tugas akhir penelitian ini dapat terselesaikan. Penelitian yang berjudul Rancang Bangun Lengan Robot ( Robotic Arm) dengan Pengendalian Secara Manual dilakukan oleh penulis sebagai salah satu syarat untuk dapat gelar sarjana S1. Dalam kesempatan ini penulis me ngucapkan terima kasih yang sebesar besarnya kepada Ibu Dr. Ir. Sri Pujiyati, M.Si, selaku dosen Pembimbing Utama, Bapak Prof. Dr. Indra Jaya, M.Sc, selaku dosen Pembimbing Anggota dan yang telah membantu sebagian dana untuk melakukan penelitian ini. Tak lupa saya ucapkan terimakasih kepada Abang Iqbal yang telah bersedia membantu memberikan bimbingan dalam ilmu program pada alat yang dibuat oleh penulis. Tak lupa ucapan terima kasih ditujukan kepada Bapak Sukirno dan Ibu Kundrini selaku orang tua penulis yang selalu memberi nasehat terbaik bagi anaknya serta kepada semua dosen dan teman -teman yang telah memberikan dorongan dan bantuan dalam penyusunan tugas akhir penelitian ini. Penulis menyadari setiap insan manusia selalu diliputi dengan kesalahan dan kekurangan maka dari itu penulis memohon maaf yang besar apabila terdapat perbuatan yang kurang berkenan. Penulis berharap tugas akhir ini dapat memperkaya wawasan akan terknologi robotika untuk bidang kelautan baik bagi mahasiswa kelautan maupun orang lai n.

Bogor, Juli 2009

Annur Solichin

DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL

............................................................................

DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN

x

........................................................................ xi .................................................................... xiii

1. PENDAHULUAN ....................................................................... 1 1.1. ................................ ................................ ................................ .. Latar Belakang .................................................................... 1 1.2. Tujuan Penelitian ............................................................. 2 2. TINJAUAN PUSTAKA ............................................................. 2.1. Model lengan robot (robotic arm) .......................................... 2.2. Mikrokoprosesor ................................................................... 2.3. Mikrokontroler ATMEL ........................................................ 2.4. Mikrokontroler ATMega8535 ................................................ 2.5. Board mikrokontroler ATMega8535 ..................................... 2.6. ADC ...................................................................................... 2.7. PWM (Pulse Width Modulation) ............................................ 2.8. Motor servo lengan robot ( robotic arm) ................................. 2.9. Program lengan robot (robotic arm) ....................................... 2.10. Bahasa program lengan robot ( robotic arm) ......................... 2.11. Perangkat penginderaan (sensor) .......................................... 2.12. Sejarah perkembangan lengan robot .....................................

3 3 3 4 5 7 7 9 10 11 11 12 13

3. METODE PENELITIAN ........................................................... 3.1. Tempat dan waktu penelitian ................................................. 3.2. Alat bantu .............................................................................. 3.2.1. Alat ukur dan peralatan pembuatan lengan robot ............ 3.2.2. Software pembuatan lengan robot .................................. 3.3. Bahan untuk membuat lengan robot, kontroler, dan sensor .... 3.4. Proses pembuatan lengan robot (robotic arm) ......................... 3.5. Unit motor servo lengan robot ( robotic arm) .......................... 3.6. Unit motor sensor lengan robot ( robotic arm) ......................... 3.7. Unit catu daya mikrokontroler lengan robot ( robotic arm) ...... 3.8. Unit catu daya motor servo lengan robot (robotic arm) .......... 3.9. Mikrokontroler lengan robot (robotic arm) ............................ 3.10. Proses berjalannnya program lengan robot (robotic arm) ..... 3.11. Pengunjian lengan robot (robotic arm) ................................. 3.11.1. Pengujian sensor lengan robot (robotic arm) ............... 3.11.2. Pengujian besar sudut servo dengan perbedaan

15 15 15 15 15 15 16 16 18 18 19 19 20 22 22

lebar pulsa ................................................................... 23 3.11.3. Pengujian daya cengkram gripper lengan robot (robotic arm) ..................................................... 23 4. HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................... 4.1. Hasil rangkaian lengan robot ( robotic arm) ............................ 4.2. Desain pelindung motor servo RAMCES -5 ........................... 4.2.1. Desain motor servo fingger ............................................ 4.2.2. Desain motor servo wrist dan arm .................................. 4.2.3. Desain motor servo elbow .............................................. 4.2.4. Desain motor servo shoulder .......................................... 4.2.5. Desain persambungan sendi RAMCES -5 ....................... 4.3. Desain beban penyeimbang motor servo RAMCES -5 ............ 4.3.1. Desain penyeimbang servo 1 .......................................... 4.3.2. Desain penyeimbang servo 2 .......................................... 4.3.3. Desain penyeimbang servo 3 .......................................... 4.3.4. Desain penyeimbang servo 4 .......................................... 4.4. Desain sensor pengendali RAMCES -5 ................................... 4.4.1. Desain sensor fingger ..................................................... 4.4.2. Desain sensor wrist ....................................................... 4.4.3. Desain sensor arm .......................................................... 4.4.4. Desain motor servo elbow .............................................. 4.4.5. Desain motor servo shoulder .......................................... 4.5. Rangkaian kontroler RAMCES -5 .......................................... 4.6. Hasil perhitungan perangkat keras RAMCES -5 ..................... 4.6.1. Tegangan keluaran sensor RAMCES -5 .......................... 4.6.2. Besar sudut servo RAMCES -5 dengan perbedaan lebar pulsa ..................................................................... 4.6.3. Daya cengkram gripper ................................................. 4.7. Perangkat lunak pengendali RAMCES -5 ...............................

24 24 25 25 27 27 29 31 31 31 33 34 35 36 36 37 38 39 41 42 43 43 44 45 46

5. KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................... 48 5.1. Kesimpulan ........................................................................... 48 5.2. Saran ..................................................................................... 48 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

....................................................................... 49

..................................................................................... 52

RIWAYAT HIDUP

.......................................................................... 81

DAFTAR TABEL

Halaman 1.

Perkembangan lengan robot di dunia

2.

Spesifikasi jenis motor servo finger yang dipakai

3.

Spesifikasi jenis motor servo wrist dan arm yang dipakai

4.

Spesifikasi jenis motor servo elbow dan shoulder yang dipakai

.

17

5.

Hasil pengukuran tegangan yang dikeluarkan sensor pada sudut maksimum dan minimum ..........................................................

22

6.

Hasil pengukuran lebar pulsa dan sud ut yang dapat dibuat

........

23

7.

Hasil pengujian daya cengkram gripper pada berbagai macam bentuk obyek .............................................................................

26

Hasil pengukuran tegangan yang dikeluarkan sensor pada sudut maksimum dan minimum ..........................................................

43

9.

Hasil pengukuran lebar pulsa dan sudut yang dapat dibuat

........

44

10.

Hasil pengujian daya cengkram gripper pada berbagai macam bentuk obyek .............................................................................

45

8.

........................................ ...................... ..........

13 17 17

DAFTAR GAMBAR

Halaman 1.

Bagian dasar konverer analog ke digital

.....................................

8

2.

Potensio meter sebagai sensor posisi

..........................................

12

3.

Penampang potensio meter bagian dalam

4.

Tahapan pembuatan lengan robot

5.

Rangkaian pengatur tegagan pada sensor lengan robot

6.

Rangkaian power supply kontroler lengan robot

7.

Rangkaian power supply motor servo lengan robot

8.

Rangkaian mikrokontroler lengan robot

9.

..................................

13

...............................................

16

...............

18

.........................

18

.....................

19

......................................

20

Flowchart program pada rangkaian lengan robot (robotic arm) ..............................................................................

21

10. Tampak samping desain RAMCES-5

.........................................

25

11a. Tampak atas desain pelindung motor servo 1

..............................

26

11b. Tampak depan desain pelindung motor servo

.............................

26

12. Tampak atas desain gripper dari servo 1

.....................................

26

13a. Tampak atas desain motor servo 2 dan 3

.....................................

37

.................................

37

.....................................

28

................................

28

.......................................

29

..............................................

29

...........................................

30

13b. Tampak depan desain motor servo 2 dan 3 14a. Tampak atas desain motor servo 2 dan 3 14b. Tampak samping desain pelindung motor 4 15. Tampak atas desain pelindung motor 4 16. Tampak atas desain motor servo 5 17. Tampak depan desain motor servo 5

18. Tampak atas desain motor servo 5

..............................................

19. Tampak samping desain penyeimbang servo 1

...........................

20. Tampak samping bentuk jadi penyeimbang servo 1 21. Tampak samping desain penyeimbang servo 2

32

...........................

33

....................

34

...........................

34

........................

35

...........................

35

24. Tampak depan bentuk jadi penyeimbang servo 3 25. Tampak samping desain penyeimbang servo 4

32

....................

22. Tampak samping bentuk jadi penyeimbang servo 1 23. Tampak belakang desain penyeimbang servo 3

31

26. Tampak samping bentuk jadi penyeimbang servo 1

....................

36

....................................................

37

........................................................

38

.............................................................

38

30. Tampak bawah sensor arm

.........................................................

39

31. Tampak bawah sensor arm

.........................................................

39

......................................................

40

27. Tampak bawah sensor fingger 28. Tampak bawah sensor wrist 29. Tampak atas servo wrist

32. Tampak bawah sensor elbow

33. Tampak Tampak depan sensor shoulder

.....................................

34. Tampak atas kontroler RAMCES -5 beserta bagian-bagiannya

....

41 42

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman 1.

Referensi capit untuk RAMCES-5

2.

Bentuk mikrokontroler dan IC ATMega853 5

3.

Data sheet ATMega8535

4.

Bentuk board DT-AVR Low Cost Micro System

5.

Ilustrasi duty cycle dan lebar pulsa

6.

Bentuk dan bagian-bagian motor servo

7.

Ilustrasi pemberian lebar pulsa pada motor servo

8.

Sejarah perkembangan lengan robot

9.

Bentuk lengkap dan bagian -bagian RAMCES-5

10. Sensor RAMCES-5

..............................................

53

.............................

54

............................................................

55

.......................

57

.............................................

58

.......................................

59

........................

61

...........................................

63

........................

68

....................................................................

70

11. Bentuk sensor RAMCES-5 saat digunakan 12. Data sheet regulator kontroler

.................................

71

....................................................

72

13. Keadaan gripper saat membuka dan menutup capit 14. Listing program RAMCES-5

....................

76

.....................................................

77

1. PENDAHULUAN 1.1. Latar belakang Perkembangan teknologi berbasis mikrokontroler pada abad -21 terjadi dengan sangat cepat. Kemajuan ini dapat dirasakan dengan munculnya banyaknya peralatan mutakhir yang bisa dioperasikan dengan mengguna kan komputer maupun beberapa tombol sederhana. Hampir keseluruhan peralatan elektronik yang berada disekitar kita telah dikendalikan dengan adanya mikrochip dan mikrokontroler, bahkan dalam skala kecil seperti pabrik pembuatan mobil dan motor. Kemajuan teknologi secara langsung telah membantu umat manusia lebih mudah melakukan hal yang dianggap sulit. Hadirnya produsen-produsen elektronika di Indonesia dan dunia telah mendorong terciptanya persaingan harga yang kompetitif sehingga mikrokontroler dan alat pendukungnya menjadi lebih murah. Mikrokontroler saat ini telah dapat melakukan banyak hal tanpa membutuhkan banyak peralatan elektronik oleh sebab itu pada penelitian ini penulis lebih fokus pada penggunaan mikrokontroler sebagai sarana pengendali lengan robot. Hal ini untuk mengatasi kekurangan tubuh manusia bila berada di dalam air. Tubuh manusia akan mendapatkan tekanan yang besarnya sama dengan volume air yang dipindahkan. Semakin dalam manusia menyelam maka akan semakin tinggi tekanan yan g diterima oleh tubuh sehingga dalam menyelam manusia hanya terbatas pada kedalam tertentu. Penelitian ini dilakukan sebagai salah satu jalan untuk memberikan cara yang lebih mudah bagi manusia mengeksplorasi lingkungan bawah laut terutama di perairan Indonesia.

1.2. Tujuan penelitian 1.

Merancang alat yang mampu melakukan pengambilan obyek tertentu yang dapat dikendalikan secara manual melalui sensor lengan tangan manusia.

2.

Pengujian terhadap kinerja Robotic Arm.

2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Model lengan robot (robotic arm) Penulis membuat lengan robot menggunakan sistem kontrol gerak holomonic. Gerak holomonic merupakan sistem gerak yang serupa dengan gerak ujung pensil atau pulpen ke segala arah di permukaan kertas sesuai de ngan keinginan (Pitowarno, 2006). Penerapan sistem gerak holomonic memungkinkan lengan robot dapat menjangkau segala arah dengan mudah. Lengan robot yang dibuat oleh penulis lebih menitik beratkan pada jenis kontrol kinematika dengan memanfaatkan program pada mikrokontroler karena memiliki struktur dinamika yang rumit. Pitowarno (2006) menjelaskan bahwa untuk robot yang memiliki struktur dinamika yang rumit sering kali model matematika dinamiknya tidak mungkin dideskripsikan secara rinci dan ideal. Menu rut Pitowarno (2006) pada kenyataannya dalam aplikasi para enginer lebih suka menghindari analisis dinamik yang rumit dan lebih memfokuskan kajiannya dalam mempercanggih kontrol kinematik. Bagian tangan robot dikenal sebagai manipulator tangan, yaitu sistem gerak yang berfungsi untuk memanipulasi (memegang, mengambil, mengangkat, memindah atau mengolah) obyek (Pitowarno, 2006). Untuk melakukan pengambilan obyek lengan robot ini dilengkapi dengan gripper (pemegang). Gripper jenis capit telah teruji pada robot Lynx5 dalam mencengkram obyek bulat yang ditampilkan pada Lampiran 1.

2.2. Mikrokoprosesor. Mikroprosesor merupakan chip dengan fungsi sebagai pemroses data dari

input yang diterima dari sebuah sistem digital (Budiharto, 2005). Winoto (2008) menjelaskan bahwa mikrokontroler adalah sebuah sistem mikroprosesor dimana di dalamnya sudah terdapat CPU, ROM, RAM, I/O, Clock dan peralatan internal lainya yang sudah saling terhubung dan terorganisasi (teralamati) dengan baik oleh pabrik pembuatnya dan dikemas dalam satu chip yang siap dipakai. Winoto (2008) menjelaskan ALU adalah Processor yang bertugas mengeksekusi (eksekutor) kode program yang ditunjuk oleh program counter. Program counter (PC) merupakan komponen yang bertugas menu njukkan ke ALU alamat program memori yang harus diterjemahkan kode programnya dan dieksekusi (Winoto, 2008). Hampir semua pemrosesan data dilakukan di dalam ALU di dalam CPU.

2.3. Mikrokontroler ATMEL ATMEL merupakan pemimpin global dalam desain dan manufaktur dari mikrokontroler, dan komplementer produk seperti capacitive touch sensing ICS, ASICs, nonvolatil memori dan komponen frekuensi radio. Ada beberapa vendor yang membuat mikrokontroler diantaranya Intel, Microchip, Winbond, Atmel, Philips, Xemics dan lain - lain. Beberapa vendor tersebut, yang paling populer digunakan adalah mikrokontroler buatan Atmel (RIZKALINDO, 2008). Penggunaan mikrokontroler jenis ATMEL telah menyebar luas didunia sebab memiliki keunggulan dari segi kemampua n dan harga. Mikrokontroler ini memiliki kemampuan yang sama dengan mikrokontroler yang lain dengan perangkat pendukung yang tidak terlalu banyak, seperti kristal, resistor dan kapasitor (Budiharto, 2006).

Budiharto (2005) menjelaskan bahwa di dala m mikrokontroler terdapat bagian-bagian pendukung proses pengolahan data yang diterima, diantaranya: 1. CPU (Central Processing Unit) Tempat terjadinya proses pengolahan data yang diterima. 2. RAM (Random Access Memory) Tempat menyimpan data sementara sebelum di proses oleh CPU. 3. EPROM (Eraseable Programmable Read Only Memory ) Tempat menyimpan program secara permanen yang dapat dirubah. 4. I/O (Input/Output) Tempat berkomunikasinya dengan perangkat keras yang terhubung diluar. 5. Timer Tempat unit pencacahan dan delay un tuk mengatur pewaktuan. 6. Intrup Controler Tempat mengatur dan menampung permintaan mendadak saat running.

2.4. Mikrokontroler ATMega8535 Mikrokontroler ATMega 8535 merupakan jenis mikrokontroler AVR produk Atmel yang memiliki banyak macam dan jenisn ya. Mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc prosesor) memiliki arsitektur RISC 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit (16-bits word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 (satu) siklus clock, berbeda dengan instruksi MCS 51 ya ng membutuhkan 12 siklus clock (RIZKALINDO, 2008). Kedua jenis mikrokontroler ini memiliki arsitektur yang berbeda. Wardhana (2006) menjelaskan bahwa AVR berteknologi RISC ( Reduced Instruction Set Computing), sedangkan seri MCS 51 berteknologi CI SC (Complex Instruction Set

Computing). RIZKALINDO (2008) menjelaskan secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Bentuk ATMega8535 ditampilkan pada Lampiran 2. Menurut Wardhana (2006) keunggulan pemakaian ATMega 8535 disebabkan karena memiliki fasilitasnya yang lengkap. Konfigurasi pin yang ada pada ATMega 8535 sebagai berik ut: 1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan dari catu daya. 2. GND adalah pin dari ground 3. Port A (PA0..PA7) adalah pin I/O dua arah dan sebagai pin masukan ADC. 4. Port B (PB0..PB7) adalah pin I/O dua arah dan sebagai pin dengan fungsi khusus yaitu timer/counter, komparator analog, dan SPI. 5. Port C (PC0..PC7) adalah pin I/O dua arah dan pin dengan fungsi khusus berupa TWI, komparator analog, dan Timer Osilator. 6. Port D (PD0..PD7) adalah pin I/O dua arah dan pin dengan fungsi khusus berupa komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial. 7. RESET merupakan pin yang berguna untuk menset ulang mikrokontroler. 8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal. 9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC. 10. AREF merupakan pin masukan tegangan refe rensi ADC. Susunan kaki dan karakteristik ATMega8535 secara lengkap ditampilkan pada Lampiran 3.

2.5. Board mikrokontroler ATMega8535 Board yang digunakan penulis adalah jenis DT-AVR Low Cost Micro System keluaran pabrikan Innovative Electronics ya ng berada di Surabaya, Indonesia. Fitur ADC pada mikrokontroler ATMega 8535 terdapat pada Port A (PA0 –PA7) (ATMEL, 2003). DT-AVR Low Cost Micro System juga memiliki ADC hingga 8 channel single -ended A/D converter dengan resolusi 10 bit (Innovative Electronics, 2007). Bentuk board DT-AVR Low Cost Micro System didominasi warna merah dengan dimensi panjang 8,6 cm, lebar 7,2 cm dan tinggi 1,8 cm (Innovative Electronics, 2007). Bentuk dan penempatan pin -pin dari board DT-AVR Low Cost Micro System ditampil kan pada Lampiran 4.

2.6. ADC ADC adalah suatu prosedur yang dilakukan dalam memproses sinyal analog dengan alat digital dimana sinyal analog di konversi menjadi suatu deret angka yang mempunyai presisi terbatas (Proakis dan Manolakis, 1997). Pros es inisialisasi ADC meliputi proses penentuan clok, tegangan referensi, format output data, dan metode pembacaan (Budiharto, 2008). Proakis dan Manolakis (1995) menyebutkan dalam memandang konversi Analog ke Digital (A/D) ada 3 proses yang terjadi (Gambar 1), yaitu: 1. Pencuplikan. Ini merupakan konversi suatu sinyal waktu kontinu menjadi suatu sinyal waktu diskrit yang diperoleh dengan mengambil “cuplikan” sinyal waktu-kontinu pada saat waktu diskrit. 2. Kuantisasi. Ini adalah konversi sinyal yang bernilai -kontinu waktu-diskrit menjadi sinyal (digital) bernilai -diskrit, waktu diskrit.

3. Pengkodean. Dalam proses pengkodean setiap nilai diskrit digambarkan dengan barisan bilangan biner

Pencuplikan

Sinyal analog

Sinyal waktu diskrit

Pengkuantisa si

Sinyal terkuantisasi

Pengkode an

Bit 01011101.. Sinyal digital Sumber : Proakis dan Manolakis (1995) Gambar 1. Bagian dasar konver ter analog ke digital (Proakis dan Manolakis, 1995)

Input pada mikrokontroler dihubungkan dengan sebuah 8 channel analog multiplexer yang digunakan untuk singgle ended input channels (Budiharto, 2008). Menurut Wardhana (2006) masukan ana log ADC tegangan harus lebih besar dari 0 Volt dan lebih kecil daripada tegangan referansi yang dipakai. Pada penelitian ini digunakan tegangan tegangan referensi internal sebesar 2,56 Volt. Tegangan referensi ADC dapat dipilih antara lain pada pin AREF pin AVCC, atau menggunakan tegangan referensi internal sebesar 2,56 Volt (Budiharto, 2008). Dalam penelitian ini penulis menggunakan 10 bit ADC untuk mencacah tegangan sebesar 2,56 Volt. Nilai bit tergantung dengan kemampuan mikrokontroler yang digunakan. Menurut Wardhana (2006) apabila

menggunakan 10 bit ADC maka rentang output yang dihasilkan adalah dari 0 sampai 1023. Penggunaan ADC pada lengan robot ditentukan menggunakan channel mode single conversion melalui program yang ada pada mikro kontroler. Mode Single conversion adalah mode yang biasa digunakan apabila ingin menggunakan banyak kanal (Wardhana, 2006). Mode single conversion sama dengan penghubungan input ADC dengan dua buah input ADC. Menurut Budiharto (2008) jika menggunakan differensial channel hasil dari nilai 41 menjadi 40,96 yang apabila digenapkan bisa berkisar 39, 40, 41 karena ketelitian ATMega8535 sebesar +/- 2 LSB (Least Significant Bit).

2.7. PWM (Pulse Width Modulation) Pulse Width Modulation adalah suatu tehnik manipulasi dalam mengemudikan motor (alat perangkat elektronik berarus besar lainnya) yang menggunakan prisip cut-off dan saturasi (Pitowarno, 2006). Winoto (2008) menjelaskan bahwa PWM sendiri adalah bentuk gelombang digital (pulsa) yang bisa kita atur duty cycle-nya. Pulse With Modulation atau PWM adalah metode canggih untuk mengatur kecepatan motor dan menghindarkan rangkaian mengkonsumsi daya yang berlebih (Budiharto, 2006). Dengan pengaturan konsumsi daya akan membuat alat elektronik yang dibuat lebih efisien dan hemat energi dalam bekerja. Saklar pada rangkaian PWM bukanlah saklar mekanik, tetapi biasanya berupa komponen MOSFET atau Power Transistor karena Rangkaian chopping pada PWM tidak dimungkinkan memakai relay yang memiliki reaksi y ang kurang cepat (Duclin, 2008). Duty Cycle adalah perbandingan antara lama waktu pada

saat kondisi on/ high (logika 1) dan lama periode satu gelombang pulsa (Winoto, 2008). Perbandingan dari perioda ON dan perioda T disebut dengan duty cycle (Duclin, 2008). Secara umum duty cycle merupakan lebar pulsa PWM. Gambar perbandingan perioda duty cycle dapat dilihat pada Lampiran 5. Dengan prinsip ini maka akan mudah mengatur lebar pulsa untuk mendapatkan kecepatan motor DC yang diinginkan. PWM bekerja denga n pembuatan gelombang kotak (persegi) yang merupakan variabel antara perbandingan on -off, dimana rata-rata lamanya waktu berkisar antara 0 sampai 100 persen (Cook, 1999).

2.8. Motor servo lengan robot ( robotic arm) Motor servo merupakan sebuah motor DC kecil yang diberi sistem gear dan potensiometer sehingga dia dapat menempatkan “horn” servo pada posisi yang dikehendaki (Malik, 2007). Motor servo ini jelas menggunakan sistim “close loop” sehingga posisi “horn” yang dikehendaki bisa dipertahanka n. Menurut Budiharto (2006) motor servo adalah motor DC kualitas tinggi yang memenuhi syarat untuk digunakan pada aplikasi servo seperti close control loop, yaitu harus dapat menangani perubahan yang cepat pada posisi, kecepatan, dan percepatan. Secara umum terdapat 2 jenis motor servo, yaitu motor servo standard dan motor servo continous. Motor servo standard dapat berputar hingga 180 0 sedangkan motor servo continous dapat berputar hingga 360 0 (Budiharto, 2006). Jika dibandingkan dengan motor DC dan motor stepper motor servo memiliki kecepatan putar yang rendah tapi memiliki kekuatan yang besar. Bentuk dari motor servo dapat dilihat pada Lampiran 6.

Dalam motor servo sistem kontrol untuk motor relatif sedikit (diperlukan hanya 1 jalur data saja), hal ini tentu berbeda misalnya jika menggunakan motor stepper yang memerlukan jalur kontrol lebih dari 1 jalur (Malik, 2007). Untuk dapat membelokkan motor servo kekanan atau kekiri maka harus diberikan lebar pulsa kepada motor servo secara berula ng-ulang. Ilustrasi pemberian lebar pulsa pada motor servo dapat dilihat pada Lampiran 7.

2.9. Bahasa program lengan robot ( robotic arm) Program yang kita buat harus disesuaikan dengan mikrokontroler yang kita pakai atau sesuai dengan fasilitas y ang diberikan mikrokontroler. Wahyudi (2007) menuliskan beberapa dasar dari BASCOM 8051 diantaranya adalah karakter dalam BASCOM, tipe data, variable, alias, konstanta, array, operasi operasi dalam BASCOM dan kontrol program.

2.10. Program lengan robot (robotic arm) Pemrograman lengan robot menggunakan software BASCOM-AVR dengan bahasa tingkat tinggi BASIC. Wahyudi (2007) menjelaskan penggunaan bahasa tingkat tinggi BASIC lebih mudah dimengerti dan dipahami dibandingkan bahasa tingkat tinggi lainnya. Bahasa BASIC merupakan jalan keluar dari sulitnya memahami bahasa tingkat rendah assembly. Alberts (2008) menjelaskan bahwa BASCOM AVR merupakan hasil dari pengembangan lebih lanjut dari kompiler BASCOM 8051 dengan kelebihan dapat mendukung penggunaan mikrokontroler jenis AVR yang dikeluarkan ATMEL.

2.11. Perangkat penginderaan (sensor) Dalam instrument ini digunakan beberapa alat elektronika yang berfungsi sebagai sensor pada persendian tangan manusia, yaitu potensio meter. Menurut Pitowarno (2006) potensio meter adalah sensor analog yang paling sederhana namun sangat berguna untuk mendeteksi posisi putaran, misalnya kedudukan sudut poros aktuator berdasarkan nilai resistansi pada putaran porosnya. Bentuk perangkat sensor lengan robot dapat dilihat pada Gambar 2.

Sumber : Pitowarno (2006) Gambar 2. Potensio meter sebagai sensor posisi

Potensio meter poros merupakan hambatan variable yang dapat dirubah nilai hambatannya dengan cara memutar batang porosnya. Perputaran ini akan menggeser kedudukan hambatannya sehingga hambatan yang terbaca berbeda beda. Potensio meter memiliki 3 kaki dan sebuah pemutar yang berguna untuk

merubah hambatan yang ada didalamnya. Bentuk dan bagian potensio met er poros dapat dilihat pada Gambar 3.

Sumber : Etisystems (2009) Gambar 3. Penampang potensio meter bagian dalam

2.12. Sejarah perkembangan lengan robot (robotic arm) Pengembangan robot di dunia ternyata telah ada pada jaman Le onardo da Vinci, hingga saat ini dengan robot yang paling maju bernama ASIMO buatan perusahaan raksasa mobil Honda negara Jepang. Ilustrasi perkembangan lengan robot ditampilkan pada Lampiran 8. Secara singkat perkembangan teknologi lengan robot di dunia dapat dilihat pada Tabel 1 (Jaeger, 2007): Tabel 1. Perkembangan lengan robot di dunia. Tahun 250 S.M

Penemu Ctesibius Alexandria

1495

Leonardo da Vinci

1564

Pare Ambroise

1865

John Brainerd

Karya yang dibuat Membangun bagian tubuh dan jam air dengan menggunakan papan yang dapat bergerak Merancang gambar robot manusia yang pertama kali yang mampu duduk, memutar tangan, dan menggerakkan kepala dengan leluasa Rancangan tangan robot mekanik dengan otot -otot mesin yang menggerakkan tangan Membuat manusia mesin uap yang digunakan untuk mendorong benda apapun

1885

Frank Reade Jr

1937/38

Westinghouse

1942 1951 1961

1963

1965

Willard Pollard dan Harold Roselund Raymond Goertz Perusahaan General Motors Rumah sakit Rancho Los Amigos Victor Scheinman dan Larry Leifer

1968

Marvin Minsky

1969

Victor Scheinman

1974

David Silver

1975 1996

Victor Scheinman Perusahaan mobil Honda

1997

Perusahaan mobil Honda

1997

Ilmuan dari Salt Lake City

1997

Tim film The Lost World

1998

Kedokteran amerika

2001

MD Robotics of Canada

2003

Steven Ashley

2007

Steven Ashley

Membuat manusia listrik yang merupakan pengembangan dari manusia mesin uap yang telah dibuat sebelumnya Membuat robot bernama ELEKTRO, ini merupakan ro bot dengan bentuk menyerupai manusia yang dapat berbicara, berjalan dan merokok Merancang lengan mekanik untuk menyemprot cat secara terprogram Merancang lengan robot yang dapat dikendalikan me lalui transmisi radio Mengembangkan dan memakai teknologi lengan robot bernama UNIMATE Pembuatan lengan robot dengan nama Rancho Arm dimana untuk pertama kalinya Robotic Arm dapat dikendalikan melalui komputer Membuat lengan robot yang menggunakan penggerak udara dinamakan Orm Membuat lengan robot tentakel yang memiliki kemampuan untuk dapat mengangkat manusia Lengan robot Stanford yang sepenuhnya bergerak menggunakan listrik dan dapat dikendalikan melalui computer Lengan robot Silver, robot ini dibuat dengan komponen terkecil dan dilengkapi dengan sensor tekanan yang mampu merasakan sentuh an Membangun Programmable Universal Manipulation untuk lengan robot yang dapat digunakan pada industri robot Robot manusia bernama P2 yang sudah memiliki kaki dan lengan yang dapat bergerak dengan baik Robot manusia P3 yang merupakan pengembangan kedua untuk mencapai tujuan pembuatan robot ASIMO yang pintar SARCOS dengan pengendali robot secara manual Pembuatan kerangka pengandali (Telemetri Suit) robot dimana kerangka ini menyerupai pergerakan lengan manusia Membangun lengan robot bionik yang disebut dengan Edinburg Modular Arm System (EMAS) Membangun lengan robot tercanggih untuk membantu pekerjaan menyiapkan stasiun ruang angkasa dengan nama Space Station Remote Manipulator System (SSRMS) Artificial Muscle dibuat dari bahan polymer khusus yang dapat berubah bentuk apabila dialiri listrik melal ui bahan ini Robot lengan dengan otot tiruan ( Artificial Muscle) generasi terbaru dengan penggerak serat polymer yang bentuknya telah mirip dengan anatomi tangan manusia

3. METODE PENELITIAN 3.1. Tempat dan waktu penelitian Penelitian dilakukan di Laboratorium Akustik dan Instrumentasi Kelautan IPB. Waktu penelitian dilaksanakan secara efektif selama 4 bulan terhitung dari bulan Desember 2008 sampai Maret 2009.

3.2. Alat bantu 3.2.1. Alat ukur dan peralatan pembuatan l engan robot Digital Multi Meter (DMM), project board, downloader ISP, kabel serial, Personal Computer (PC) dengan spesifikasi Prosesor Pentium III 700 MHz, solder, gergaji U, gergaji besi, kikir dan amplas, standing bor, pinset, penggaris, penggaris siku, mesin gerinda, mesin jigsaw, tang, dan obeng.

3.2.2. Software pembuatan lengan robot 1. BASCOM-AVR 2. AutoCAD 2004

3.3. Bahan untuk membuat lengan robot, kontroler, dan sensor IC ATMega 8535, DT-AVR Low Cost Micro System, t rafo CT 1 ampere, kabel pita komputer, fuse 5 ampere, pin header singgle, b oard sircuit, eject serial dan pararel, fan PC 12 Volt, heat sink, IC regulator, kapasitor, dioda bridge, saklar, arkrilik 2, 3, dan 5 mm, arkrilik siku, Parallax Standard Servo, GWS Servo SO3T STD, GWS Servo SO4 BBM, potensio meter, batang stainles steel 5 mm, o-ring karet, greese, resin, strach, bearing, gear, papan tic block, klem besi ukuran 3 ½ Inci, dan kabel ciut.

3.4. Proses pembuatan lengan robot (robotic arm) Proses pembuatan lengan ro bot dibagi menjadi beberapa tahapan yang saling melengkapi satu sama lain. Bagian -bagian ini dapat dilihat pada Gambar 3.

Tahap Pembuatan Cassing

Tahap Pemberian Pemberat Pengeimbang

Tahap Pemodelan Tahap Pemotong Tahap Penyatuan

Proses Berjalannya Program Lengan Robot (Robotic Arm)

Tahap Penyambungan Sendi

Tahap Pemasangan Motor Servo Lengan Robot (Robotic Arm)

Proses Kerja Lengan Robot (Robotic Arm)

Proses Pembuatan Kontroler Lengan Robot (Robotic Arm)

Tahap Interkoneksi Kabel

Proses Pembuatan Sensor Pengendali Lengan Robot (Robotic Arm)

Pengujian Lengan Robot (Robotic Arm) di Laboratorium.

Gambar 4. Tahapan pembuatan lengan robot

3.5. Unit motor servo lengan robot (robotic arm) Pada lengan robot ini kita menggunakan 3 buah motor servo yang memiliki perbedaan spesifikasinya. Servo 2 dan 3 menggunakan motor servo jenis SO3T STD. Servo 4 dan 5 menggunakan servo ukuran besar jenis SO 4 BBM. Pada bagian penggerak gripper kita menggunakan servo jenis Parallax Standard servo yang memiliki bentuk hampir sama dengan SO3T STD. Semua spesifikasi motor servo dapat dilihat pada Tabel 2, 3, dan 4.

Tabel 2. Spesifikasi jenis motor servo fingger yang dipakai.

Jenis Servo

Servo Fingger Parallax Standard

Berat

Tegangan

Kecepatan

Torsi yang

Servo

Maksimum

Sudut

dihasilkan

Gram)

(Volt)

(Sec / 180 0)

(Kg/ Cm)

45

6

1,5

3,4

Sumber : Parallax Inc, 2004

Tabel 3. Spesifikasi jenis motor servo wrist dan arm yang dipakai.

Jenis Servo

Servo Wrist dan Arm SO3T STD

Berat

Tegangan

Kecepatan

Torsi yang

Servo

Maksimum

Sudut

dihasilkan

(gram)

(Volt)

(sec / 60 0)

(Kg/ Cm)

48

4,8

0,33

7,2

Sumber : Robot Shop, 2009

Tabel 4. Spesifikasi jenis motor servo elbow dan shoulder yang dipakai.

Jenis Servo

Berat

Tegangan

Kecepatan

Torsi yang

Servo

Maksimum

Sudut

dihasilkan

(gram)

(Volt)

(sec / 60 0)

(Kg/ Cm)

110

6

0,20

13

Servo Elbow dan Shoulder SO4 BBM Sumber : Servo Hunt, 2009

3.6. Unit sensor lengan robot (robotic arm) Lengan robot yang dibuat membutuhkan sensor yang dapat mendeteksi gerakan sendi lengan pengguna. Sensor ini dirancang sesuai dengan masukan nilai ADC mikrokontroler sehingga dapat dengan mudah dibaca oleh IC ATMega8535. Sumber tegangan untuk sensor diambil dari mikrokontroler sebesar 5 Volt. Rangkaian sensor ini dapat dilihat pada Gambar 5.

Gambar 5. Rangkaian pengatur tegangan pada sensor lengan robot

3.7. Unit catu daya mikrokontroler lengan robot (robotic arm) Mikrokontroler yang dibuat membutuhkan sumber tegangan searah yang dihasilkan dari penyearahan arus bolak -balik listrik PLN. Proses penyearahan ini membutuhkan rangkaian elektronik penyearah dengan tegangan keluaran 9 Volt. Rangkaian elektronik catu daya ini dapat diliha t pada Gambar 6.

Gambar 6. Rangkaian catu daya kontroler lengan robot

3.8. Unit catu daya motor servo lengan robot (robotic arm) Motor servo yang digunakan memiliki tegangan kerja yang berbeda dengan mikrokontroler sehingga dibutuhkan unit catu daya terpisah. Motor servo dapat bekerja secara maksimal jika keluaran power supply untuk jenis Parallax dan GWS SO3T sebesar 5 Volt sedangkan servo jenis GWS SO4 BBM sebesar 6 Volt. Rangkaian catu daya ini dapat dilihat pada G ambar 7.

Gambar 7. Rangkaian catu daya motor servo lengan robot

3.9. Mikrokontroler lengan robot (robotic arm) Mikrokontroler ATMega8535 memiliki rangkaian pendukung yang membantu kerja dari operasi program. Rangkaian sensor akan dihubungkan dengan mikrokontroler pada Port A sedangkan untuk motor servo ada pada Port B. Rangkain ini dapat dilihat pada Gambar 8.

Gambar 8. Rangkaian mikrokontroler lengan robot

3.10. Proses berjalannya program lengan robot (robotic arm) Tahapan kerja ini di buat dalam bentuk flowchart sebagai langkah awal dalam pembuatan struktur program. Flowchart ini dibuat untuk mengetahui apa yang harus dikerjakan sebelum memulai merancang program. Keuntungan pengg unaan flowchart adalah apabila terjadi kesalahan dalam pembuatan program akan lebih mudah ditelusuri dari diagram yang dibuat sebelumnya. Flowchart program yang dibuat dapat dilihat pada Gambar 9.

Start aktifkan Interupsi dan Configurasi ADC Start ADC

Lakukan pembacaan nilai ADC pada Port A

Salin nilai ADC Di Port A

Baca nilai ADC Port A.0





Masukkan kedalam Rumus pulsa





Apakah Ya Pulsa melebihi Batas Tidak

Kembalikan Menjadi nilai Batas yang Ditentukan








Pulsa keluar Dari Port B.0





Servo fingger Bergerak

Servo wrist Bergerak

Servo arm Bergerak

Servo elbow Bergerak

Servo shoulder Bergerak

Gambar 9. Flowchart program pada rangkaian lengan robot (robotic arm).


Pada bagian flowchart program di atas dapat dilihat bahwa algoritma program yang pertama kali dilakukan adalah pengaktifan fungsi fitur interupsi dan ADC. Tanpa ada pengaktifan fitur ADC maka perhit ungan lebar pulsa tidak dapat dilakukan. Data yang telah disalin pada Port A akan dilakukan perhitungan sesuai dengan rumus yang ditentukan untuk lebar pulsa. Besaran lebar pulsa yang keluar kita tentukan dengan menentukan rumus awal didalam program mik rokontroler.

3.11. Pengujian lengan robot (robotic arm) Pengujian dilakukan di Laboratorium Akustik dan Instrumentasi Kelautan IPB. Pengujian yang dilakukan berada di luar air untuk mengetes apakah bagian tangan robot dapat bergerak kesemua sudut yang diinginkan dan mampu menjepit benda dengan baik.

3.11.1. Pengujian sensor lengan robot (robotic arm) Pengujian dilakukan dengan mengukur keluaran tegangan yang ada pada kaki 2 sensor menggunakan Digital Multi Meter. Hasil pengujian akan dicatat pada Tabel 5.

Tabel 5. Hasil pengukuran tegangan yang dikeluarkan sensor pada sudut maksimum dan minimum. No

Jenis Sensor

1

Sensor Fingger

2 3

Sensor Wrist Sensor Arm

4

Sensor Elbow

5

Sensor Shoulder

Sudut Sensor yang dapat dibentuk (derajat) Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min

100 0 120 0 122 0 120 0 90 0

Tegangan Vinput (kaki 1) (mili Volt)

Tegangan yang Keluar Pada Kaki 2 Sensor (mili Volt)

Hasil Pengamatan Kondisi Sensor Tangan

3.11.2. Pengujian besar sudut servo dengan perbedaan lebar pulsa Motor servo yang digunakan memiliki batas lebar pulsa untuk melakukan gerakan memutar dengan sudut tertentu. Mengetahui lebar pulsa ini maka kita dapat menyesuaikan lebar pulsa maksimum dan minimum dengan sintak program yang dibuat. Cara ini untuk mencegah kerusakan gear motor servo pada beroperasi . Hasil dari pengukuran ini dicatat pada Tabel 6.

Tabel 6. Hasil pengukuran lebar pulsa dan sudut yang dapat dibuat. No 1

Jenis Servo Servo Fingger

2

Servo Wrist

3

Servo Arm

4

Servo Elbow

5

Servo Shoulder

Besar Lebar Pulsa Maksimum dan Minimum

Sudut Putaran Pada Servo

Keterangan

3.11.3. Pengujian daya cengkram gripper lengan robot (robotic arm) Pengujian dilakukan dengan mencoba mengambil sepuluh obyek benda dengan ukuran dan bobot yang berbeda menggunakan gripper lengan robot. Hasil pengamatan dicatat pada Tabel 7.

Ulangan

Tabel 7. Hasil pengujian daya cengkram gripper pada berbagai macam bentuk obyek.

1 2 10

Bentuk Obyek yang Dicengkram

Dimensi Obyek (cm)

Bobot Obyek (gram)

Kondisi Pemukaan Obyek

Hasil Pengamatan Cengkraman Gripper

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil rangkaian lengan robot (robotic arm) Lengan robot yang dibuat penulis diberi nama RAMCES -5 singkatan dari Robotic Arm with Manual Control sErvoS – 5. Pengujian di Laboratorium Akustik dan Ilmu Kelautan IPB menunjukkan RAMCES -5 dapat bekerja dengan baik saat mengambil obyek yang berbeda. Pergerakan menjepit dan memindahkan obyek dapat dilakukan dengan baik dan terarah. Respon dari RAMCES-5 terhadap pergerakan sensor tangan terjadi sangat cepat dan tidak mengalami hambatan. Lengan robot ini memiliki beberap a keunggulan diantaranya: mampu mengambil berbagai macam benda dengan batas ukuran dan berat tertentu, mampu melakukan gerakan seperti manusia, dan pengendali robot menggunakan sensor yang ada pada tangan manusia. Pengendalian yang dilakukan menggunakan tangan akan memberi kemudahan dalam mengarahkan gerakan RAMCES-5 sesuai gerakan tangan. Alat khusus yang ditempatkan pada RAMCES -5 adalah gripper yang berguna dalam mencengkram benda yang diinginkan. Bentuk gripper yang dipilih menyerupai capit karena bentuk ini mudah untuk dibuat dan memiliki gerakan yang serempak antara kedua bagian capit. Sepasang capit akan memberikan hasil cengkraman yang seimbang pada obyek yang diambil. Bentuk seperti capit mempermudah RAMCES-5 mencengkram obyek secara baik saat kondisi vertikal. Desain keseluruhan RAMCES -5 ditampilkan pada Gambar 10.

Gambar 10. Tampak samping desain RAMCES -5

4.2. Desain pelindung motor servo RAMCES -5 4.2.1. Desain motor servo fingger Desain motor servo fingger (servo 1) memiliki bagian yang berbeda dengan servo lainnya karena memiliki gripper yang menempel dibagian atas pelindung servo 1. Gripper ini berguna untuk mencengkram obyek yang diinginkan. Skala untuk ukuran desain ini dipakai satuan mili meter (mm). Lebar bukaan yang mampu dilakukan gripper adalah sebesar 5,6 cm. Hal ini membuat RAMCES -5 hanya mampu mencengkram obyek dengan ukuran dibawah 5,6 mm. Desain dari servo 1 ditampilkan pada Gambar 11a,b sedangkan desain gripper ditampilkan pada Gambar 12.

Satuan= mili meter Satuan= mili meter

(a)

(b)

Gambar 11. (a). Tampak atas desain pelindung motor servo 1, (b). Tampak depan desain pelindung motor servo 1

Satuan= mili meter

Gambar 12. Tampak atas desain gripper dari servo 1

4.2.2. Desain motor servo wrist dan arm Motor servo wrist (servo 2) dan arm (servo 3) memiliki desain pelindung servo yang hampir sama dengan servo 1 hanya saja tidak memiliki perangkat tambahan seperti gripper. Desain dari servo 2 dan 3 ditampilkan pada Gambar 13a,b.

Satuan= mili meter Satuan= mili meter

(a)

(b)

Gambar 13. (a). Tampak atas desain motor servo 2 dan 3, (b). Tampak depan desain motor servo 2 dan 3

4.2.3. Desain motor servo elbow Desain pelindung servo elbow (servo 4) memiliki bentuk yang lebih panjang dari servo lainnya. Dengan ukuran yang penjang maka servo ini akan membantu servo didepannya lebih mudah menjangkau obyek -obyek yang jauh. Desain panjang dipilih untuk menyamakan bagian ini dengan fungsi lengan ma nusia. Hal ini akan membuat RAMCES-5 lebih mudah dikendalikan dan identik dengan

gerakan lengan manusia. Desain dari servo 4 ditampilkan pada Gambar 14a,b dan Gambar 15.

Satuan= mili meter

(a)

(b)

Gambar 14. (a). Tampak depan desain pelindung motor servo 4, (b). Tampak samping desain pelindung motor servo 4

Satuan= mili meter

Gambar 15. Tampak atas desain pelindung motor servo 4

4.2.4. Desain motor servo shoulder Desain servo shoulder (servo 5) dirancang lebih ko koh dan besar dari pada servo yang lain agar mampu menahan beban berat lebih besar. Desain dari servo 5 ditampilkan pada Gambar 1 6 dan 17.

Satuan= mili meter

Gambar 16. Tampak atas desain motor servo 5

Satuan= mili meter

Gambar 17. Tampak depan desain motor servo 5

Bentuk servo 5 seperti kotak dengan bagian bawah terpotong sebagian berfungsi sebagai tempat menaruh RAMCES -5 pada dudukan wahana tetap atau mobile yang membawanya. Khusus untuk servo 5 dipasangkan 2 buah bearing pada poros perputaran stainles steel agar mengurangi b esarnya gesekan saat berputar. Arkrilik yang tebal digunakan agar servo 5 mampu menahan bobot RAMCES-5 secara keseluruhan dengan baik. Gear penghubung yang lebih besar digunakan pada servo 5 karena bobot keseluruhan dari RAMCES -5 bertumpu pada bagian servo ini sehingga dibutuhkan daya cengkram yang tinggi saat berputar. Pemasangan kedua gear ini harus diposisikan sedikit longgar agar saat berputar tidak macet dan mengganggu pergerakan RAMCES -5.

4.2.5. Desain persambungan sendi RAMCES -5 Desain cekungan ini dibuat untuk memberikan kekuatan persambungan sendi servo sehingga tidak terjadi pergeseran saat servo bekerja. Dengan memberikan cekungan selain memberi kekuatan persambungan sekaligus mengurangi jeda yang terjadi saat servo bergerak. Desain persambungan sendi RAMCES -5 ditampilkan pada Gambar 18.

Satuan= mili meter

Gambar 18. tampak samping desain persambungan sendi RAMCES -5

4.3. Desain beban penyeimbang motor servo RAMCES -5 4.3.1. Desain penyeimbang servo 1 Pada RAMCES-5 dipakai banyak bahan arkrilik untuk pelindung servo sehingga menimbulkan berat pada bagian servo penopangnya. Untuk mengurangi beban yang diterima oleh servo saat berputar maka diberikan beban penyeimbang. Desain penyeimbang untuk servo 1 tidak digunakan beban tambahan melainkan menggunakan bobot servo ini sendiri. Hal ini akan mengurangi bobot total dibagian servo selanjutnya. Desain penyeimbang servo 1 ditampilkan pada Gambar 19.

Satuan= mili meter

Gambar 19. Tampak samping desain penyeimb ang servo 1

Dengan desain ini maka torsi putaran pada servo 2 tidak mengalami pengurangan sehingga mampu memberikan memutar yang baik. Letak posisi dari poros servo 2 berada dekat dengan sumbu horizontal gripper agar gerakan memutar servo 2 tidak mempengaruhi posisi cengkraman gripper. Bentuk sebenarnya dari desain penyeimbang servo 1 ditampilkan pada Gambar 20.

Gambar 20. Tampak samping bentuk jadi penyeimbang servo 1

Bagian dalam servo diberikan pencahayaan ya ng cukup dari nyala lampu LED. Cahaya LED selain berguna menerangi bagian dalam servo juga berfungsi sebagai indikator motor servo sedang bekerja. Saat motor servo bergerak maka lampu LED akan berkedip dengan cepat yang menandakan sedang menerima sinyal pulsa dari mikrokontroler. Dengan terlihatnya bagian dalam servo maka dapat dengan mudah memantau pergerakan gear penghubung servo.

4.3.2. Desain penyeimbang servo 2 Desain penyeimbang servo 2 berbeda dengan penyeimbang servo 1 agar didapatkan bobot seimbang dari servo 1 dan 2. Berat yang ada pada servo 1 dan 2 akan diseimbangkan dengan beban penyeimbang yang terletak berlawanan dari servo ini. Hal ini akan membantu perputaran servo 3 dan menambah torsi yang dihasilkan. Beban penyeimbang ini te rbuat dari timah padat yang telah dibentuk seperti tabung. Desain penyeimbang servo 2 ditampilkan pada Gambar 21 sedangkan Gambar 22 menampilkan bentuk sebenarnya penyeimbang servo 2.

Satuan= mili meter

Gambar 21. Tampak samping desain penyeim bang servo 2.


4.3.3. Desain penyeimbang servo 3 Desain penyeimbang pada servo 3 berbeda dengan penyeimbang servo 1 dan 2 karena perbedaan fungsi beban ini. Beba n penyeimbang servo 3 tidak akan berpengaruh banyak saat posisi servo 4 tepat pada posisi vertikal. Saat servo 4 bergerak dari posisi vertikalnya maka penyeimbang servo 3 akan membantu gerakan memutar servo 4. Desain penyeimbang servo 3 ditampilkan pada Gambar 23 sedangkan bentuk sebenarnya ditampilkan pada Gambar 24

Satuan= mili meter

Gambar 23. Tampak belakang desain penyeimbang servo 3

Gambar 24. Tampak depan bentuk jadi penyeimbang servo 3

4.3.4. Desain penyeimbang servo 4 Bagian servo 4 merupakan servo terakhir yang diberi beban penyeimbang sedangkan bagian servo 5 akan menempel pada wahana yang membawa RAMCES-5. Pada bagian servo 4 memiliki desain beban penyeimbang yang lebih besar dibandingkan dengan servo yang lainnya karena servo ini berperan utama menyeimbangkan seluruh bobot servo didepannya (sevo 1,2, dan 3). Desain penyeimbang servo 4 ditampilkan pada Gambar 25 sedangkan Gambar 26 menampilkan bentuk sebenarnya penyeimbang servo 4.

Satuan= mili meter

Gambar 25. Tampak samping desain penyeimbang servo 4


Letak dari beban penyeimbang yang miring berguna untuk mendapatkan titik grafitasi yang berubah-ubah saat bergerak karena RAMCES -5 memiliki kemampuan menjauh dan mendekatkan posisi servo 2. Hal ini disebabkan karena RAMCES-5 memiliki servo 3 yang berperan sebagai sendi engsel tangan manusia. Dengan menjauhnya posisi servo 2 maka bobot yang dite rima servo 5 akan bertambah. Pada saat inilah penyeimbang servo 4 melakukan fungsinya yaitu mengurangi gaya grafitasi yang diterima servo 1,2,3 sehingga membantu pergerakan servo 5 dalam memutar. Bentuk lengkap dan bagian -bagian RAMCES-5 dapat dilihat pada Lampiran 9.

4.4. Desain sensor pengendali RAMCES -5 4.4.1. Desain sensor fingger Lengan robot ini dilengkapi dengan 5 buah sensor pada tangan yang berfungsi menjadi pengendali gerakan robot. Untuk mengendalikan gerakan servo fingger diperlukan sensor fingger. Sensor fingger kita buat dari cassing yang mampu menempel pada bagian tangan. Semua bagian sensor ini di tempatkan pada jari

manusia dengan cara tertentu kita buat agar sensor dapat bergerak mengikuti gerakan jemari tangan. Sensor yang dibuat harus dapat dipasang dan dilepaskan dengan mudah dari jari manusia. Bentuk sensor fingger secara lengkap ditampilkan pada Gambar 27.

Gear penghubung Bagian aktif sensor fingger Bagian aktif sensor fingger

Potensio meter

Gambar 27. Tampak bawah sensor fingger

4.4.2. Desain sensor wrist Sensor wrist merupakan yang paling rumit dari segi desain dibandingkan dengan sensor lainnya. Hal ini disebabkan oleh bentuk sendi putar pergelangan tangan yang memiliki poros putar di bagian tengah tulang sehingga membutuhkan mekanisme khusus untuk mendeteksi gerakan putar sendi ini . Sensor terpasang menempel dengan kuat pada bagian pergelangan tangan manusia sehingga saat sendi berputar sensor tidak ikut bergerak. Bentuk sensor wrist ditampilkan pada Gambar 28 dan 29.

Bagian aktif sensor wrist

Bagian pasif sensor wrist

Perekat kain

Gambar 28. Tampak bawah sensor wrist

Bagian aktif sensor wrist

Potensio meter

Poros penggerak sensor

Poros sensor

Bagian pasif sensor wrist

Gambar 29. Tampak atas sensor wrist

4.4.3. Desain sensor arm Sensor arm diletakkan pada bagian sendi engsel tangan manusia. Sendi engsel ini memiliki sumbu putar di luar sendi sehingga mudah untuk membuat desain sensor arm. Sensor arm akan mendeteksi secar langsung gerakan naik turunnya tangan manusia. Untuk menjaga agar sensor ini tidak bergerak kekanan

dan kekiri maka bagian aktif sensor dihubungkan dengan bagian pasif sensor wrist. Potensio meter untuk sensor arm dipasangkan di sebelah luar ba dan sensor. Bentuk sensor arm ditampilkan pada Gambar 30 dan 31.

Bagian pasif sensor arm

Gear penghubung

Potensio meter Perekat kain Bagian aktif sensor arm

Gambar 30. Tampak bawah sensor arm

Gear penghubung Bagian aktif sensor arm

Bagian pasif sensor arm

Gambar 31. Tampak samping kanan sensor arm

4.4.4. Desain sensor elbow Sensor elbow merupakan sensor yang dirancang untuk dapat mendeteksi pergerakan putar lengan manusia. Lengan manusia memiliki sumbu putar yang

berada didalam tulang sehingga dibutuhkan desain seperti tabung agar mampu menghitung besarnya sudut yang dibentuk. Desain seperti tabung dipilih karena untuk bagian lengan tidak dimungkinkan penggunaan sistem sensor wrist atau sensor yang lain Bentuk yang seperti tabung akan membuat sensor elbow bergerak serupa dengan lengan manusia. Bentuk tabung ini membuat sensor elbow lebih ringkas dan terlindung. Untuk menguatkan dudukan sensor elbow maka bagian aktif sensor direkatkan dengan bagian pasif sensor arm sedangkan bagian pasif akan direkatkan pada bagian aktif sensor shoulder. Sensor elbow diberi penguat tambahan berupa dua buah perekat kain yang berada di bagian akti f dan pasif sensor. Bentuk sensor elbow ditampilkan pada Gambar 32.

Bagian aktif sensor elbow

Poros sensor wrist

Bagian pasif sensor elbow

Gambar 32. Tampak bawah sensor elbow

Potensio meter

Perekat kain

4.4.5. Desain sensor shoulder Desain sensor shoulder harus memenuhi kriteria seperti sensor arm sedangkan bahu manusia merupa kan bagian tangan yang memiliki sendi omni (berputar kesegala arah). Khusus untuk sensor shoulder dipakai desain dengan sistem yang berbeda dengan sensor lainnya. Hal ini disebabkan karena sendi bahu yang semula memiliki banyak sudut putar harus dijadika n menjadi satu sendi engsel. Bentuk sensor shoulder ditampilkan pada Gambar 33.

Poros sensor wrist

Perekat kain Potensio meter

Bagian aktif sensor shoulder

Bagian pasif sensor shoulder

Gambar 33. Tampak depan sensor shoulder

Bagian pasif sensor shoulder merupakan tempat bertumpunya semua beban sensor shoulder. Untuk mencegah bergesernya sensor maka bagian aktif sensor shoulder dipasangkan dua buah perekat kain. Perekat kain ini selain untuk menguattkan sensor shoulder juga sebagai tempat merekatnya bagian pasif sensor elbow. Bentuk seluruh sensor RAMCES -5 ditampilkan pada Lampiran 10 d an sensor yang telah terpasang di tangan ditampilkan pada Lampiran 11.

4.5. Rangkaian kontroler RAMCES -5 Rangkaian kontroler RAMCES -5 terdiri dari tiga bagian penting, yaitu: bagian trafo, regulator, dan mikrokontroler. Bagian trafo dipasangkan s ejajar dan berpasangan sehingga panas yang dihasilkan dapat terbuang dengan baik. Untuk menurunkan tegangan yang dihasilkan trafo digunakan regulator yang dilengkapi dengan heat sink sebagai pembuang panas. Karakteristik regulator yang dipakai ditampilkan pada Lampiran 12. Bagian mikrokontroler diletakkan berdekatan dengan kipas kecil agar tidak terkena panas dari trafo dan regulator. Untuk mengurangi panas yang ada didalam kotak maka dipasangkan kipas pendingin pada bagian sisi depan kontroler. Soket kabel sensor dan servo dijadikan tempat persambungan kabel motor servo dan sensor RAMCES. Bentuk kontroler RAMCES-5 ditampilkan pada Gambar 34.

Kipas pendingin

soket kabel servo

soket kabel sensor

Bagian Mikrokontroler

Bagian penyearah tegangan AC

Lubang keluaran angin

Sekring Saklar

Kabel power

Gambar 34. Tampak atas kontroler RAMCES -5 beserta bagian-bagiannya,

4.6. Hasil perhitungan perangkat keras RAMCES -5 4.6.1. Tegangan keluaran sensor RAMCES -5 Sensor RAMCES-5 memiliki 3 buah kaki berbeda yaitu kaki 1,2, dan 3. Sensor ini terpisah satu sama lainnya sehingga dapat bergerak bebas dan memiliki sudut putar yang berbeda. Hasil uji pengukuran tegangan keluaran sensor ditampilkan pada Tabel 8. Tabel 8. Hasil pengukuran tegangan yang dikeluarkan sensor pada sudut maksimum dan minimum. No

Jenis Sensor

1

Sensor Fingger Sensor Wrist Sensor Arm Sensor Elbow Sensor Shoulder

2 3 4 5

Sudut Sensor yang dapat dibentuk (derajat)

Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min

100 0 120 0 122 0 120 0 90 0

Tegangan Vinput (kaki 1) (mili Volt)

Tegangan yang Keluar Pada Kaki 2 Sensor (mili Volt)

Hasil Pengamatan Kondisi Sensor Tangan

1288

350 950 298 920 83 676 230 700 260 1030

Membuka Menutup Berputar Normal Menekuk Lurus Menekuk kedada Membuka Mengangkat Normal

1288 1288 1288 1288

Data ini menunjukkan bahwa tegangan maksimum untuk kaki 1 sa at kondisi maksimum dan minimum sebesar 1288 mili Volt. Tegangan input semua sensor memiliki nilai yang sama karena tegangan semua masukan potensi meter dihubungkan secara pararel. Rangkaian pararel ini akan membuat arus yang masuk untuk setiap kaki 3 ak an dibagi menjadi 5 bagian sehingga tidak perlu memakai banyak resistor dan kabel untuk sensor. Jika melihat keluaran kaki 2 sensor saat kondisi sudut maksimum maka tegangan terbesar ada pada sensor fingger dengan nilai sebesar 350 mili Volt. Nilai terendah ada pada sensor arm dengan nilai sebesar 83 mili Volt. Hal ini terjasi karena sudut putar maksimum sensor fingger lebih kecil dibandingkan

dengan sensor arm. Tegangan terendah saat sudut minimum terdapat pada sensor arm dengan nilai 676 mili Volt sedangkan yang terbesar ada pada sensor shoulder sebesar 1030 mili Volt. Keluaran tegangan terendah ini disebabkan oleh desain gear penghubung pada sensor shoulder yang mampu menghasilkan putaran lebih banyak dibandingkan sensor yang lain. Semua hasil pengukuran tegangan kaki 2 tidak ada nilai yang melebihi batas maksimum Vref. Budiharto (2008) menjelaskan bahwa tegangan referensi internal sebesar 2,56 Volt. Tegangan yang dipakai pada sensor RAMCES -5 kurang dari 2,56 sehingga kita yakin dapat menggunakan tegangan keluaran sensor sebagai input dari ADC tanpa resiko terjadi kerusakan.

4.6.2. Besar sudut servo RAMCES -5 dengan perbedaan lebar pulsa Setiap servo RAMCES-5 memiliki batas lebar pulsa untuk melakukan gerakan memutar dengan sudut tertentu. Lebar pulsa yang diberikan tidak boleh melebihi apa yang sudah ditentukan dari pabrik pembuatnya. Untuk mendapatkan lebar pulsa maksimum dan minimum pada program maka kita lakukan pengukuran saat motor servo RAMCES -5 terpasang. Hasil dari pengukuran lebar pulsa maksimum dan sudut yang dibentuk diperoleh Tabel 9.

Tabel 9. Hasil pengukuran lebar pulsa dan sudut yang dapat dibuat. No 1 2 3

Jenis Servo Servo Fingger Servo Wrist Servo Arm

4

Servo Elbow

5

Servo Shoulder

Besar Lebar Pulsa Maksimum dan Minimum 550 1350 450 1500 600 2000 800 2300 600 1850

Sudut Putaran Pada Servo 0 67 90 0 0 120 0 160 100 0

Keterangan Keadaan tertutup Keadaan terbuka Memutar kekanan Normal Normal Mengangkat Berputar kekiri Berputar kekanan Mengangkat Normal

Data ini menunjukkan bahwa semua karakteristik gerakan servo berbeda satu sama lainnya. Lebar pulsa yang berbeda untuk setiap servo karena disesuaikan dengan bentuk dan besarnya pergerakan RAMCES -5. Hal ini disebabkan karena perbedaan jenis servo yang dipakai pada RAMCES -5. Hasil perhitungan lebar pulsa yang diberikan terhadap besar sudut putar memperlihatkan terdapat perbedaan antara servo arm dan servo shoulder dimana nilainya berkebalikan saat melakukan gerakan men gangkat. Untuk servo arm membutuhkan lebar pulsa maksimum untuk mengangkat sedangkan servo shoulder membutuhkan lebar pulsa minimum. Hal ini terjadi karena posisi motor servo yang tidak sama sehingga membutuhkan lebar pulsa yang berbeda.

4.6.3. Daya cengkram gripper. Pengujian daya cengkram gripper RAMCES-5 hanya dilakukan sebanyak sepuluh kali dengan obyek yang berbeda. Pengulangan pengambilan obyek sebanyak tiga kali lalu diambil kesimpulan hasil pengamatannya. Hasil dari pengujian ini ditampilkan pada Tabel 10.

Ulangan

Tabel 10. Hasil pengujian daya cengkram gripper pada berbagai macam bentuk obyek. Bentuk Obyek yang Dicengkram

Dimensi Obyek (cm)

Bobot Obyek (gram)

Kondisi Pemukaan Obyek

Hasil Pengamatan Cengkraman Gripper

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Kotak DMM Kotak arkrilik Kotak putih Kotak baterai Spidol Silinder besi Silinder besi padat Tabung obat Obeng besar Obeng sedang

12,5 x 6,8 x 2,4 10 x 4,3 x 10,3 6,5 x 5 x 4 10 x 5 x 3,2 14 x 1 6,2 x 3 3,5 x 4 10,5 x 2,2 4,5 x 3 8,5 x 2

109 61,7 126,3 84,5 6 57,4 168,7 17,7 60,9 29,3

Kasar Licin Kasar Kasar Licin Kasar Kasar Kasar Bergelombang kasar

Baik Agak bergeser Butuh torsi besar Baik Baik Baik Butuh torsi besar Baik Sedikit goyang Baik

Keterangan: - kasar, memiliki permukaan yang t idak rata - bergelombang, memiliki permukaan zigzag - licin, memiliki permukaan halus dan rata

Data ini kita dapat melihat bahwa gripper akan mengalami kegagalan dalam pencengkraman obyek apabila permukaan obyek licin dan bobotnya cukup besar. Dengan permukaan obyek yang licin akan mengurangi daya cengkram gripper. Saat gripper mencengkram kotak arkrilik terjadi pergeseran posisi cengkraman saat diangkat. Pergeseran yang terjadi tidak sampai membuat benda yang dicengkram jatuh karena permukaan gripper dilengkapi dengan bantalan karet. Bantalan karet ternyata mampu menambah grip pada saat menjepit obyek. Tanpa adanya bantalan karet kemungkinan kotak arkrilik yang licin akan langsung jatuh. Keadaan gripper saat membuka dan menutup capit ditampilkan pada Lampiran 13.

4.7. Perangkat lunak pengendali RAMCES -5 Pembuatan perangkat lunak berupa program kendali gerak mikrokontroler menggunakan software BASCOM-AVR dengan bahasa BASIC. Program yang telah dibuat akan didownload kedalam mikrokontroler menggunakan downlo ader ISP. Program ini akan mengukur besaran tegangan dari sensor lalu akan memberikan respon berupa lebar pulsa yang berbeda kepada motor servo. Kualitas penerimaan data dari sensor ke dala m mikrokontroler secara umum berjalan cukup baik. Hal ini ditunjukkan reaksi gerak motor servo yang sesuai dengan arah gerak sensor. Sintaksis (perintah) yang ada didalam program ini ditampilkan pada Lampiran 14. RAMCES-5 memiliki prinsip kerja robot sama dengan seperti robot buatan Victor Scheinman tahun 1969 yang dikendalikan menggunakan komputer. Lengan robot RAMCES-5 dikendalikan menggunakan prinsip pengendalian yang berbeda karena menggunakan hubungan langsung antara tangan manusia. Prinsip

pengendalian robot ini sama seperti metode yang digunakan oleh ilmuan Salt Lake City dan tim peraga film The Lost World tahun 1997 yang menggunakan bagian tubuh manusia untuk mengendalikan robot. RAMCES-5 merupakan robot tangan yang memiliki level pergerakan sebanyak 5 buah (5 Degree Of Freedom). Level pergerakan ini yang memudahkan gerakan RAMCES -5 dalam mengambil obyek benda yang terletak secara horizontal atau vertikal. Pitowarno (2006) menjelaskan gerakan holomonic merupakan sistem gerak yang serupa dengan gerak ujung pensil atau pulpen ke segala arah di permukaan kertas sesuai dengan keinginan. Dengan Degree Of Freedom (DOF) sebanyak 5 buah membuat RAMCES -5 dapat bergerak dan menjangkau ke segala arah tanpa ada halangan. Hal ini sama dengan gerakan holomonic pada sebuah pensil di atas kertas. RAMCES-5 dapat bergerak kesegala arah dirancang agar mampu mengikuti gerakan tangan manusia yang dapat menjangkau ke semua sudut dimensi. Kelebihan ini membuat RAMCES -5 bergerak sesuai dengan kemauan kita dengan perantara sensor yang terpasang pada tangan manusia. Penggunaan motor servo sebagai alat penggerak memberikan hasil gerakan yang halus dan memiliki sudut yang sama dengan tangan manusia.

5. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa RAMCES -5 dapat berputar dengan baik dan mampu mengangkat berbagai macam obyek benda. Gripper pada RAMCES-5 hanya dapat mencengkram obyek yang memiliki ukuran kurang dari 5,5 cm. Hasil pengamatan struk tur RAMCES-5 menunjukkan bahwa penggunaan bahan arkrilik 5 mm yang didukung dengan penggunaan mur 2 mm dan arkrilik siku mampu menopang berat RAMCES -5 dengan baik. Penggunaan mikrokontroler ATMega8535 dengan fasilitas ADC 8 buah dan pencacahan 10 bit dapat berjalan dengan baik mengontrol gerakan RAMCES -5. Penggunaan pemberat penyeimbang bisa mengurangi pengaruh gravitasi bumi pada RAMCES-5 sehingga dapat bergerak lebih bertenaga mengangkat benda yang diinginkan dengan batasan berat sebesar +/ - 170 gram.

5.2. Saran Penelitian selanjutnya mengenai lengan robot sebaiknya gunakan model servo dan desain yang lebih ramping lagi untuk mengurangi beban keseluruhan lengan robot. Gunakan penghalus tegangan DC yang lebih baik dalam rangkaian power supply untuk mengurangi getaran pada motor servo. Desain sensor wrist dan elbow harus lebih baik lagi agar mendapatkan mendeteksi gerakan memutar tangan dengan sempurna.

DAFTAR PUSTAKA

Active Robots. 2009. Lynxmotion Robot Arms -Lynx5. www.active-robots.com/products/robots/lynx5 -details.shtml [Diakses tanggal 1 April 2009] Alberts, M. 2008. BASCOM AVR http://avrhelp.mcselec.com/ [Diakses tanggal 2 April 2009] Ashley, S. 2003. Artificial Muscles. Scientific American http:// www.gearlog.com/images/Scientific American/Article/Oct03,Artificial Muscle. pdf [Diakses tanggal 10 September 2007] ATMEL. 2003. 8-bit AVR Microcontroller With 8K Bytes in -System Programmable Flash. http://www.atmel.com/ [Diakses tanggal 10 September 2007] Budiharto, W. 2005. Perancangan Sistem dan Aplikasi Mikrokontroler. PT. Elex Media Komputindo. Jakarta. Budiharto, W. 2006. Belajar Sendiri Membuat Robot Cerdas. PT. Elex Media Komputindo. Jakarta. Budiharto, W. 2008. Panduan Praktikum Mikrokontroler AVR ATMega16. PT. Elex Media Komputinda. Jakarta. Budiharto, W. Sistem alarm kebakaran dengan sensor suhu dan asap berbasis mikrokontroler AVR 8535. http://www.tokoelektronika.com/tutorial/alarm.htm [Diakses tanggal 1 April 2009] Cook, G. F. 1999. Pulse Width Modulator for 12 and 24 Volt appli cations. Artikel dalam Home Power Magazine. Duclin, U. 2008. Dasar Pulse Width Modulation (PWM) . http://awasnyetrum.blogspot.com/2008/08/dasarpulse -width-modulationpwm.html [Diakses tanggal 23 April 2009] Etisystems. Single Turn Potentiometer Design Guide http://www.etisystems.com/singledesign.asp [Diakses tanggal 23 April 2009] Fairchild Semiconductor. 2001. KA78xx/KA78xxA, 3 -Terminal 1A Positive Voltage Regulator. http://www.fairchildsemi.com [Diakses pada 30 Maret 2009]

Iklanmax. 2009. Atmega8535-16PU. http://elektronik.iklanmax.com/2009/02/03/atmega8535 -16pu.html [Diakses tanggal 23 April 2009] Innovative Electronics. 2007. DT -AVR Low Cost Micro System. http://www.innovativeelectronics.com/innovative_electronics/pro_dtavrlc m.htm [Diakses tanggal 3 April 2009] Jaeger. History of Robotics http://72.14.235.104/search?q=cache:fcc16uVYjuwJ:pages.cpsc.ucalgary. c a/~jaeger/visualMedia/robotHistory.html+robotic+arm+history&hl=id&ct =clnk&cd=6&gl=id [Diakses tanggal 10 September 2007] Malik, I. 2007. Microcontroller and robotics: Mengontrol Motor Servo. http://microrobotics.blogspot.com/search/label/Mengontrol%20Motor%20 Servo [Diakses tanggal 2 April 2009] Parallax Inc. 2004. Standard Servo (#900-00005). http://www.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Detail&name=900 00005-ND [Diakses tanggal 4 April 2009] Pitowarno, E. 2006. ROBOTIKA: Desain, Kont rol, dan Kecerdasan Buatan. CV. ANDI. Yogyakarta. Proakis, J. G. dan Manolakis, D. G. 1995. DIGITAL SIGNAL PROCESSING. Diterjemahkan oleh Drs. Rudy P, Gultom M. T, Dra. Nunik Nurida, Ir. Yohannes Dewanto M. T. PT. Prehallindo. Jakarta. RIZKALINDO. 2008. Mikrokontroler ATMega 8535 http://rizkalindo.blogspot.com/2008/03/mikrokontroler -atmega8535.html [Diakses tanggal 3 April 2009] Robot Shop. 2009. GWS Standard SO3T STD Servo Motor http://www.robotshop.us/home/products/robot -parts/motors/servomotors/gws-servo-en/gws-standard-s03t-std-servo-motor.html [Diakses tanggal 4 April 2009] Servo Hunt. 2009. GWS Heavy Duty Servo: SO4 BBM. http://www.servohut.com/A%20A%20front%20page%20so4%20servo.ht m [Diakses tanggal 4 April 2009] Suplee, C. 1997. Robot Revolution. National Geographic. New York. Wahyudin, D. 2007. Belajar mudah AT89S 52 dengan Bahasa Basic Menggunakan BASCOM-8051. C.V. Andi Offset. Yogyakarta Wardhana, L. 2006. Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR seri ATMega 8535. C.V. Andi Offset. Yogyakarta.

Winoto, A. 2008. Mikrokontroler AVR ATmega8/16/32/8535 dan Pemrogramannya dengan Bahasa C pada WinAVR. Informatika. Bandung.

LAMPIRAN

Lampiran 1. Referensi capit untuk RAMCES-5

Sumber : Active Robots (2009) Struktur Lengan Robot dari Lynxmotion Robot Arms-Lynx5

Sumber : Active Robots (2009) Struktur Lengan Robot dari Lynxmotion Robot Arms-Lynx5

Lampiran 2. Bentuk mikrokontroler dan IC ATMega8535

Sumber : Iklanmax (2009) Penampang luar ATMega8535

Lampiran 3. Data sheet ATMega8535 (ATMEL, 2007)

Lanjutan lampiran 3

Lampiran 4. Bentuk board DT-AVR Low Cost Micro System

Sumber : Innovative Electronics (2007) Tampak atas DT-AVR Low Cost Micro System

Sumber : Innovative Electronics (2007) Tata letak penempatan komponen elektronika DT-AVR Low Cost Micro System

Lampiran 5. Ilustrasi duty cycle dan lebar pulsa

Sumber : Duclin (2008) Macam-macam periode duty cycle

Lampiran 6. Bentuk dan bagian-bagian motor servo

Control horn Phillips screw Label should read

Case contains motor, circuit, and gears

Cable for power and control signal

Mounting flange

Sumber : Malik (2007) Tampak atas bagian-bagian motor servo

Sumber : Parallax Inc (2004) Tampak atas motor servo Paralla x Standard

Lanjutan lampiran 6

Sumber : Robot Shop (2009) Tampak atas motor servo GWS SO3T STD

Sumber : Servo Hunt (2009) Tampak atas motor servo GWS SO4 BBM

Lampiran 7. Ilustrasi pemberian lebar pulsa pada motor servo

Lebar Pulsa

Sumber : Microcontroller and robotics (2007) Lebar pulsa 2 ms menggerakkan horn servo ke kiri

Lebar Pulsa

Sumber : Microcontroller and robotics (2007) Lebar pulsa 1,5 ms menggerakkan horn servo ke tengah

Lanjutan lampiran 7.

Lebar Pulsa

Sumber : Microcontroller and robotics (2007) Lebar pulsa 1 ms menggerakkan horn servo ke kanan

Lampiran 8. Sejarah perkembangan lengan robot (Jaeger, 2007) 250 S.M Ctesibius Alexandria

1495 Leonardo da Vinci

1564 Pare Ambroise

1865 John Brainerd

1885 Frank Reade Jr

1937/38 Westinghouse

Lanjutan lampiran 8 1942 Willard Pollard dan Harold Roselund

1961 General Motors California

1965 Victor Scheinman dan Larry Leifer

1951 Raymond Goertz

1963 Rancho Los Amigos,

1968 Marvin Minsky

Lanjutan lampiran 8 1969 Victor Scheinman

1975 Victor Schenman

1997 Perusahaan mobil Honda

1974 David Silver

1996 Perusahaan mobil Honda

1997 SARCOS (Suplee, 1997)

Lanjutan lampiran 8 1997 Telemetri Suit

Sumber: Suplee (1997)

1998 Edinburg Modular Arm System (EMAS).

2001 MD Robotics of Canada

Lanjutan lampiran 8 2003 Artificial Muscle

Sumber: Ashley (2003)

2007 Artificial Muscle

Sumber: www.gearlog.com/ images/ 22420.jpg

Lampiran 9. Bentuk lengkap dan bagian -bagian RAMCES-5

RAMCES-5 tampak samping kanan

Tampak samping kanan servo 1,2, dan 3 saat menyala

Lanjutan lampiran 9

Tampak depan RAMCES-5 saat menyala

Lampiran 10. Sensor RAMCES-5

Tampak bawah sensor finger, wrist, arm, dan elbow RAMCES-5

Tampak depan sensor shoulder RAMCES-5

Lampiran 11. Bentuk sensor RAMCES-5 saat digunakan

Tampak samping kanan seluruh sensor RAMCES -5 saat terpasang ditangan

Tampak belakang seluruh sensor RAMCES -5 saat terpasang ditangan

Lampiran 12. Data sheet regulator kontroler (Fairchild Semiconductor, 2001)

Lanjutan lampiran 12



Lampiran 13. Keadaan gripper saat membuka dan menutup capit

Tampak atas saat gripper terbuka

Tampak atas saat gripper tertutup

Lampiran 14. Listing program RAMCES-5 '-------------------------------------------------------------------------------------------------- ' '=====Program RAMCES-5 (Robotic Arm with Manual Control sErvoS-5)==== ' 'Creator: Annur.S (DOSTOROX) '=========================Isi Program========================= $regfile = "m8535.dat" ‘ Jenis Mikrokontroler yang digunakan $crystal = 4000000 ‘ Kristal yang digunakan $baud = 9600 ‘ Besaran Baud Rate yang digunakan $hwstack = 32 ‘ Banyaknya pin yang diaktifkan $swstack = 10 ‘ Penggunaan 10 Bit pencacah pada ADC $framesize = 40 ‘ Jumlah kaki mikrokontroler '=========Konfigurasi Pin yang digunakan pada Mikrokontroler=========== Config Adc = Single , Prescaler = Auto , Reference = Inte rnal Config Portb = Output Config Porta.0 = Input Config Porta.1 = Input Config Porta.2 = Input Config Porta.3 = Input Config Porta.4 = Input

' menset semua pin pada Port B sebagai Output keluaran ' menset semua pin 0 pada Port A sebagai Input ' menset semua pin 1 pada Port A sebagai Input ' menset semua pin 2 pada Port A sebagai Input ' menset semua pin 3 pada Port A sebagai Input ' menset semua pin 4 pada Port A sebagai Input

Enable Interrupts

' Meng aktifkan semua Interupsi

'Melakukan pengaktifan fungsi ADC dalam mikro kontroler================ Start Adc 'Penginisialan jenis tipe data pada inisialisasi yang digunakan=============== Dim A As Word ' memili ki range nilai 0-65535 Dim B As Word Dim C As Word Dim D As Word Dim E As Word Dim Servo_fingger As Word Dim Servo_wrist As Word Dim Servo_arm As Word Dim Servo_rolling_arm As Word Dim Servo_elbow As Word Do 'Penetapan nilai awal ADC sebesar 0 A=0 B=0

' Menjalankan program utama

Lanjutan lampiran 14 C=0 D=0 E=0 'Ambil nilai yang terdeteksi di ADC (berasal dari Potensiometer pada sendi arm robot) A = Getadc(0) ' nilai ADC pada Port A.0 sebagai nilai A B = Getadc(1) ' nilai ADC pada Port A.0 sebagai nilai B C = Getadc(2) ' nilai ADC pada Port A.0 sebagai nilai C D = Getadc(3) ' nilai ADC pada Port A.0 sebagai nilai D E = Getadc(4) ' nilai ADC pada Port A.0 sebagai nilai E '=============Batasan Keluaran Pulsa tiap Servo==================== 'Memakai Servo Jenis "PARALLAX" Rentang Pulsa yang harus digunakan 0 1500 Untuk Pemakaian Aman Servo_fingger = A * 9 Servo_fingger = Servo_fingger / 2.3 Servo_fingger = 1900 - Servo_fingger If Servo_fingger < 550 Then Servo_fingger = 550 Elseif Servo_fingger > 1350 Then Servo_fingger = 1350 Else Servo_fingger = Servo_fingger End If '========================================================== 'Memakai Servo Jenis "GWS SO3T STD" Rentang Pulsa yang harus digunakan 500 - 2100 Untuk Pemakaian Aman Servo_wrist = B * 15 Servo_wrist = Servo_wrist / 2.3 Servo_wrist = Servo_wrist - 700 If Servo_wrist < 500 Then Servo_wrist = 500 Elseif Servo_wrist > 1300 Then Servo_wrist = 1460 Else Servo_wrist = Servo_wrist End If '========================================================== 'Memakai Servo Jenis "GWS SO3T STD" Rentang Pulsa yang harus digunakan 500 - 2100 Untuk Pemakaian Aman

Lanjutan lampiran 14 Servo_arm = C * 9 Servo_arm = Servo_arm / 2.25 Servo_arm = 2000 - Servo_arm If Servo_arm < 600 Then Servo_arm = 600 Elseif Servo_arm > 2000 Then Servo_arm = 2000 Else Servo_arm = Servo_arm End If '========================================================== 'Memakai Servo Jenis "GWS SO4 BBM" Rentang Pulsa yang harus dig unakan 600 - 2200 Untuk Pemakaian Aman Servo_rolling_arm = D * 13 Servo_rolling_arm = Servo_rolling_arm / 2.25 Servo_rolling_arm = Servo_rolling_arm + 200 If Servo_rolling_arm < 800 Then Servo_rolling_arm = 800 Elseif Servo_rolling_arm > 2200 The n Servo_rolling_arm = 2200 Else Servo_rolling_arm = Servo_rolling_arm End If '========================================================== 'Memakai Servo Jenis "GWS SO4 BBM" Rentang Pulsa yang harus digunakan 600 - 2200 Untuk Pemakaian Aman Servo_elbow = E * 3.2 Servo_elbow = Servo_elbow / 1.2 Servo_elbow = Servo_elbow + 100 If Servo_elbow < 600 Then Servo_elbow = 600 Elseif Servo_elbow > 1650 Then Servo_elbow = 1650 Else Servo_elbow = Servo_elbow End If

Disable Interrupts Pulseout Portb , 0 , Servo_fingger Enable Interrupts Waitus 1

'mematikan semua intrupsi yang belaku 'mengeluarkan pulsa pada servo 'mengaktifkan kembali intrupsi 'memnberi waktu jeda 1 mili detik

Lanjutan lampiran 14 Disable Interrupts Pulseout Portb , 1 , Servo_wrist Enable Interrupts Waitus 1 Disable Interrupts Pulseout Portb , 2 , Servo_arm Enable Interrupts Waitms 1 Disable Interrupts Pulseout Portb , 3 , Servo_rolling_arm Enable Interrupts Waitms 1 Disable Interrupts Pulseout Portb , 4 , Servo_elbow Enable Interrupts Waitms 10 Loop End

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Jakarta 30 Maret 1986 dari pasangan Bapak Sukirno dan Ibu Kundrini. Penulis adalah anak pertama dari tiga bersaudara. Penulis menyelesaikan pendidikan SLTA pada tahun 2004 di SMU Negeri 3 Bogor, kota Bogor. Pada tahun 2004 penulis diterima sebaga i mahasiswa Institut Pertanian Bogor melalui jalur USMI (Undangan Seleksi Masuk IPB) di Departement Ilmu dan Teknologi Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan. Selama manjadi mahasiswa penulis pernah menjadi Asisten Mata Kuliah Instrumentasi Kelautan (INKEL) periode 2006 -2009 dan Dasar-dasar Instrumentasi Kelautan (DASINKEL) periode 2007 -2009. Penulis juga aktif sebagai pengurus dalam organisasi Himpunan Mahasiswa Ilmu dan Teknologi Kelautan (HIMITEKA) periode 2006 -2007 sebagai Ketua Panitia dalam acara Pelatihan Komputer (PELKOM), pengurus Forum Keluarga Muslim Perikanan (FKM-C) periode 2005-2006, anggota Paduan Suara Endeavour Fisheries and Marine Choir periode 2006-2007, dan anggota tim pameran PIMNAS XXII 2009 di Universitas Brawijawa, Malang. Penulis menyelesaikan studi di Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan IPB, dengan melakukan penelitian di Bagian Akustik dan Instrumentasi Kelautan yang berjudul : “Rancang Bangun Lengan Robot ( Robotic Arm) dengan Pengendalian Secara Manual”.

RANCANG BANGUN LENGAN ROBOT (ROBOTIC ARM ) DENGAN PENGENDALIAN SECARA MANUAL. Oleh Annur Solichin C

Recommend Documents