TUGAS AKHIR – RE1599
TELEROBOTIK MENGGUNAKAN EMBEDDED WEB SERVER UNTUK MEMONITOR DAN MENGGERAKKAN LENGAN ROBOT MENTOR Adib Logys NRP 2206100554 Dosen Pembimbing Ahmad Zaini, S.T., M.T. Diah Puspito Wulandari, S.T., M.Sc. JURUSAN TEKNIK ELEKTRO Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2009
UNDERGRADUATE THESIS – RE1599
TELEROBOTIC USING EMBEDDED WEB SERVER TO CONTLROLLING AND MONITORING MENTOR ROBOT ARM Adib Logys NRP 2206100554 Supervisor Ahmad Zaini, S.T., M.T. Diah Puspito Wulandari, S.T., M.Sc. ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTEMENT Faculty of Industrial Technology Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2009
TUGAS AKHIR – RE 1599
TELEROBOTIK MENGGUNAKAN EMBEDDED WEB SERVER UNTUK MEMONITOR DAN MENGGERAKKAN LENGAN ROBOT MENTOR
Adib Logys NRP. 2206100554
Dosen Pembimbing Ahmad Zaini, ST. Diah Puspito Wulandari, ST., MSc.
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2009
TELEROBOTIK MENGGUNAKAN EMBEDDED WEB SERVER UNTUK MEMONITOR DAN MENGGERAKKAN LENGAN ROBOT MENTOR
TUGAS AKHIR Diajukan Guna Memenuhi Sebagian Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Bidang Studi Teknik Sistem Komputer Jurusan Teknik Elektro Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Menyetujui : Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Ahmad Zaini, ST. NIP. 132 301 042
Diah Puspito Wulandari, ST., MSc. NIP. 132 309 753
SURABAYA Agustus, 2009
ABSTRAK Sistem telerobotika merupakan sistem pengendalian robot jarak jauh yang menggunakan jaringan komunikasi data (jaringan internet) sebagai sarana pengiriman paket data dari server ke client. Pada Tugas Akhir ini dijelaskan penggunaan embedded web server sebagai alternatif kontrol pada sistem telerobotika. embedded web server digunakan dalam riset ini sebagai satu solusi untuk mengurangi biaya dan daya yang dipakai seperti pada sistem komputer non embedded. Pengiriman paket data dilakukan menggunakan TCP/IP, sehingga sistem dapat mendekati kondisi real-time yang diharapkan. Parameter yang dipakai dalam implementasi ini adalah waktu tunda pengiriman paket data. Sedangkan ruang lingkup pengiriman data adalah 2 buah Local Area Network (LAN) dalam lingkungan Jurusan Teknik Elektro FTI, Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Dari pengujian didapatkan nilai waktu tunda rata-rata 50 ms. Sedangkan dari hasil invers dan forward kinematics didapatkan error pengukuran 0 – 2 derajat.
iii
[Halaman ini sengaja dikosong]
iv
ABSTRACT Telerobotic system is a system controlling a robot remotely using a data communication network (the Internet) as a means of sending data packets from the server to the client. On this Final Project described the use of embedded web server as an alternative to the control system telerobotic. Embedded web server used in this research as a solution to reduce cost and power that is used as in the nonembedded computer system. Transmission of packet data is done using TCP / IP, so the system can approximate real-time conditions expected. Parameters used in the implementation of this is the time delay of data packets. While the scope of data is the 2 Local Area Network (LAN) environment in the Department of Electrical Engineering FTI, Sepuluh Nopember Institute of Technology.
iv
[Halaman ini sengaja dikosong]
v
KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan segala rahmat serta hidayah-Nya, serta shalawat serta salam kepada junjungan Nabi Muhammad SAW, sehingga tugas akhir dengan judul TELEROBOTIK MENGGUNAKAN EMBEDDED WEB SERVER UNTUK MEMONITOR DAN MENGGERAKKAN LENGAN ROBOT MENTOR dapat diselesaikan dengan baik. Selama penyelesaian tugas akhir ini, penulis telah banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak, baik secara langsung maupun tidak langsung, secara moral maupun spiritual. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Keluarga tercinta. Bapak, ibu, kakak yang telah memberikan bantuan baik berupa materi maupun do’a. 2. Ahmad Zaini, ST., dan Diah Puspito Wulandari, ST., MSc., selaku dosen pembimbing dari penulis yang memberikan petunjuk, ilmu serta bimbingan dan bantuan dalam penyusunan tugas akhir ini. 3. Seluruh bapak dan ibu dosen serta karyawan Jurusan Teknik Elektro, FTI-ITS Surabaya. 4. Bpk Djoko. P, yang senantiasa selalu memberi arahan robotik. Penulis menyadari bahwa terdapat kesalahan dan kekurangan dalam penyusunan laporan tugas akhir ini. Karena itu sangat diharapkan kritik dan saran yang membangun dari semua pihak sehingga mencapai sesuatu yang lebih baik. Semoga laporan ini berguna bagi penulis pada khususnya serta bagi pihak yang berkepentingan dan kita semua dalam pengembangan ilmu pengetahuan. Semoga Allah meridhoi segala usaha kita semua, amin...
Surabaya, Agustus 2009 Penulis
v
[Halaman ini sengaja dikosong]
vi
DAFTAR ISI BAB ....................................................................................Halaman HALAMAN JUDUL .................................................................... ..i LEMBAR PENGESAHAN ......................................................... .ii ABSTRAK ................................................................................... iii ABSTRACT ................................................................................... iv KATA PENGANTAR ................................................................. .v DAFTAR ISI ................................................................................ vii DAFTAR GAMBAR ................................................................... .ix DAFTAR TABEL ........................................................................ .xi 1.
Pendahuluan 1.1 Latar Belakang ................................................................ .1 1.2 Permasalahan .................................................................. .2 1.3 Tujuan ............................................................................. .2 1.4 Batasan Masalah ............................................................. .3 1.5 Metodologi ....................................................................... .3 1.6 Sistematika Penulisan ..................................................... .4
2.
Dasar Teori 5 2.1 Telerobotic ....................................................................... 5 2.1.1 Komponen dasar telerobotic .................................. 6 2.1.2 Klasifikasi Sistem Telerobotic ............................... 7 2.2 Robot manipulator ........................................................... 8 2.3 Lengan Robot Mentor ...................................................... 9 2.4 Pulse Wafe Modulation (PWM) ..................................... 10 2.5 Driver Motor IC L293D................................................. 11 2.6 TCP/IP ........................................................................... 12 2.7 Protokol HTTP (Hyper Text Transfer Protokol) ............ 13 2.8 Wiznet Embedded Web Server ....................................... 15 2.9 Hypertext Markup Language (HTML) .......................... 16 2.10 Kinematic Robot............................................................. 17 2.10.1 Forward Kinematics ......................................... 17 2.10.2 Inverse Kinematics ........................................... 18 2.10.3 Persamaan invers kinematics untuk manipulator kinematics ....................................... 19
3.
Desain Sistem 21 3.1 Perancangan sistem ......................................................... 21 3.2 Perangkat keras ............................................................... 22
vii
3.3 Perangkat lunak .............................................................. 23 4.
Implementasi Sistem 25 4.1 Microcontroller Atmega 128 ........................................ 25 4.2 Driver motor DC .......................................................... 26 4.3 Ouptocoupler ................................................................ 27 4.4 Pulse Width Modulation (PWM) .................................. 28 4.5 Komunikasi Serial ........................................................ 29 4.6 Embedded web server ................................................... 30 4.7 Perancangan TCP/IP Server ......................................... 30 4.8 Protocol http ................................................................. 33 4.9 Desain web HTML ....................................................... 35 4.10 Deteksi Posisi Lengan Robot ........................................ 37 4.11 Penulisan File HTML pada Memori ............................. 39 4.12 Forward dan Invers Kinematik Lengan Robot ............. 40
5.
Pengujian dan Analisa 43 5.1 Pengujian Pergerakan Motor DC Servo .......................... 43 5.2 Pengujian Rangkain Driver Motor DC ........................... 44 5.3 Pengujian Komunikasi serial .......................................... 44 5.4 Pengujian Web Forward Kinematic................................ 45 5.5 Pengujian Web Invers Kinematic .................................... 47 5.6 Pengujian Web Kontrol .................................................. 49 5.7 Pengujian Pengoprasian Lengan Robot .......................... 51
6.
Penutup 53 6.1 Kesimpulan ..................................................................... 53 6.2 Saran ............................................................................... 53
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
55
viii
DAFTAR GAMBAR GAMBAR Halaman 2.1 Diagram Telerobotic .......................................................... 5 2.2 Komponen Dasar Manipulator Robot ............................... 8 2.3 Lengan Robot Mentor ........................................................ 10 2.4 Prinsip Modulasi Lebar Pulsa pada Pengaturan Tegangan .......................................................................... 11 2.5 Komponen-komponen dalam Rantai Request/Response HTTP .................................................... 14 2.6 Skema PHP ........................................................................ 16 2.7 Forward Kinematics ......................................................... 17 2.8 Inverse Kinematics ............................................................ 18 3.1 Blok Digram Sistem ............................................................ 21 3.2 Flowchart Sistem ................................................................ 24 4.1 Rangkaian Atmega 128 ....................................................... 25 4.2 L293D Driver Motor DC .................................................... 26 4.3 Optocoupler ........................................................................ 27 4.4 Rangkaian RS 233 ............................................................... 29 4.5 Wiznet TCP Server mode .................................................... 30 4.6 Mode TCP Server Type WIZ110SR Board .......................... 31 4.7 Flowchart TCP Server Type WIZ110SR Board .................. 32 4.8 Tampilan Web Kontrol ....................................................... 35 4.9 Tampilan Web Forward kinematic ..................................... 36 4.10 Tampilan Web Invers kinematic ......................................... 37 4.11 Blok diagram deteksi posisi Lengan Robot......................... 38 5.1 Hasil Pengujian Komunikasi Serial.................................... 44 5.2 Grafik Waktu Transmisi Frame Web Forward Kinematic.................................................... 46 5.3 Grafik Paket TCP Web Forward Kinematic ...................... 46 5.4 Grafik Waktu Transmisi Frame Web Invers Kinematic ........................................................ 48 5.5 Grafik Paket TCP Web Invers Kinematic .......................... 48 5.6 Grafik Waktu Transmisi Frame Web Kontrol....................................................................... 50 5.7 Grafik Paket TCP Web Kontrol ......................................... 50
ix
[Halaman ini sengaja dikosong]
x
DAFTAR TABEL TABEL Halaman 2.1 Spesifikasi Lengan Robot Mentor ........................................ 9 2.2 Spesifikasi Wiznet Type WIZ110SR Board .......................... 15 4.1 4.2 4.3 4.4
Port kontrol Joint lengan robot ............................................ 27 PWM Timer Register ........................................................... 28 Antar muka Port Atmega128 dan Axis Mentor ................... 28 Proses Komunikasi antara Server dan Client ...................... 35
5.1 Hasil Pengukuran Motor DC Servo ...................................... 43 5.2 Waktu Transmisi HTTP Request Forward Kinematic .............................................................. 45 5.3 Waktu Transmisi HTTP Request Invers Kinematic .................................................................. 47 5.4 Waktu Transmisi HTTP Request Web Kontrol......................................................................... 49
xi
[Halaman ini sengaja dikosong]
xii
