robotika aktuator

8/15/2019 Robotika Aktuator

1/13

PERANCANGAN LENGAN ROBOT PENGAMBIL DAN

PENYUSUN KOTAK OTOMATIS BERDASARKAN WARNA

MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER ATMEGA 32

Ditulis sebagai satu syarat untuk menyelesaikan Pendidikan Diploma III

(Diploma Tiga) Program Studi Teknik Elektronika

Disusun oleh :

IBNU FAUZI NURLAILLI

NIM. 1105041017 NIM. 1105041030

MUHAMMAD RIDWAN HARAHAPNIM. 1105041025

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA

POLITEKNIK NEGERI MEDAN

2014


2/13

ABSTRAK

Teknologi lengan robot dapat digunakan sebagai alat bantu manusia yang

memiliki beberapa kelebihan. Kelebihan tersebut adalah selain mempunyai

tingkat ketelitian yang tinggi dibandingkan dengan manusia, lengan robot juga

dapat digunakan pada tempat-tempat yang tidak memungkinkan untuk dijangkau

atau berbahaya bagi manusia. Pada tugas akhir sebelumnya, mahasiswa telah

membuat lengan robot dengan 2 derajat kebebasan dengan gripper (penjepit)

sebagai Effectornya. Sebagai dasar serta pertimbangan utama dalam pembuatan

tugas akhir yang penulis ajukan ini adalah membuktikan hasil nyata dari uji coba

langsung secara mandiri atau kelompok. Secara keseluruhan sistem otomatis ini

terdiri dari lengan robot, dan kotak objek sebagai benda. Sistem ini terdiri dari 5

(Lima) buah motor servo. Untuk merancang perangkat lunak lengan robot

digunakan pemrograman Bahasa C yang kemudian hasil program tersebut di

Compile dan di download ke mikrokontroler ATMega 32. Hasil akhir dari

perancangan ini adalah menghasilkan robot yang dapat melakukan pengambilan

kotak yang membedakan warnanya (merah, hijau, biru) kemudian dilanjutkan

dengan penyusunannya secara otomatis dengan jumlah sampel uji 18 buah kotak.

Waktu yang dibutuhkan Lengan robot untuk mengangkat, menyusun serta kembali

ke posisi awal dalam menyusun 18 kotak dengan berat beban kotak 0-50 gram

membutuhkan waktu total 1 Menit 16 Detik dengan rata-rata waktu penyusunan

per-kotak 4,18 detik. Lengan robot dapat mengangkat beban dengan maksimal

beban 150 gram. Analisa hasil sensor warna dilakukan pada ruangan gelap agar

dapat menghasilkan data yang tepat.

Keyword : Mikrokontroler ATMega32, Lengan Robot, Pengambil dan Penyusun

kotak


3/13

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur Penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang

memberikan rahmat dan kesehatan serta kemudahan sehingga penulis dapat

menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik sampai batas waktu yang telah

ditentukan.

Laporan Tugas Akhir yang berjudul “Perancangan Lengan Robot

Pengambil dan Penyusun Kotak Otomatis berdasarkan Warna

menggunakan Mikrokontroller Atmega32” yang disusun untuk memenuhi

syarat kelulusan akademik dan untuk menyelesaikan pendidikan Program

Diploma 3 Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika Politeknik

Negeri Medan.

Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, penulis banyak mengalami

hambatan dan kesulitan, namun berkat bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak

maka tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Oleh karena itu penulis

banyak mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak M. Syahruddin, S.T., M.T., selaku Direktur Polikteknik Negeri

Medan.

2. Bapak Junaidi, S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro

Politeknik Negeri Medan.

3.

Bapak Berman Panjaitan, S.T., M.T., selaku Kepala Program Studi

Teknik Elektronika Politeknik Negeri Medan.

4.

Bapak Ir. Akhiruddin, M.T., selaku Penguji I Penulis.5.

Ibu Yuvina, S.T., M.T., selaku Penguji II Penulis

6. Ibu Dra. Ranitha Sinulingga, M.Si., selaku Koordinator Sidang Penulis.

7. Bapak Drs. Imnadir, M.T., selaku Dosen Pembimbing Penulis.

8.

Bapak Harris Aminuddin, SST., M.T., selaku Kepala Bengkel Program

Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Medan.

9. Bapak Ir. Akhiruddin, M.T., selaku Kepala Laboratorium Program Studi

Teknik Elektronika Politeknik Negeri Medan.


4/13

10. Ir. Mawan Ginting, M.T., selaku Dosen Wali Penulis.

11. Kepada seluruh staf Pengajar dan Pegawai, khususnya Bapak Mulyono,

Bapak Susaidin, Bapak Surya dan Bapak Somat.

12.

Teristimewa Kepada Kedua Orang Tua serta sanak saudara yang telah

memberi dukungan material dan moril yang tidak henti-hentinya sehingga

kami dapat menyelesaikan studi di Politeknik Negeri Medan.

13. Seluruh Teman-teman mahasiswa/i Program Studi Teknik Elektronika

Jurusan Elektro yang turut membantu dalam penyelesaian Tugas Akhir ini,

khususnya EK-6A/EK-6B Tahun 2014.

14. Dan Semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian tugas akhir

ini.

Penulis menyadari bahwa penulisan Tugas Akhir ini masih jauh dari

kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun

dari pembaca. Semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi siapapun yang

membacanya dan berguna di kemudian hari.

Medan, 28 Agustus 2014

Hormat Kami,

Penulis


5/13

DAFTAR ISI

LEMBAR PERSETUJUAN .......................................................................... i

LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... ii

ABSTRAK ...................................................................................................... iii

KATA PENGANTAR .................................................................................... iv

DAFTAR ISI ................................................................................................... vi

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... ix

DAFTAR TABEL .......................................................................................... x

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang Masalah ................................................................ 1

1.2 Batasan Masalah ............................................................................ 2

1.3 Tujuan Penulisan ........................................................................... 2

1.4

Manfaat Penulisan ......................................................................... 3

1.5 Metodologi Penulisan .................................................................... 3

1.6 Sistematika Penulisan .................................................................... 4

BAB 2 LANDASAN TEORI

2.1 Mekatronika .................................................................................. 5

2.2 Robot ........................................................................................... 6

2.2.1 Robot Lengan .................................................................... 6

2.2.2 Komponen Dasar Robot Lengan ....................................... 7

2.3 Motor Servo................................................................................... 9

2.3.1 Jenis-jenis Motor Servo ..................................................... 10

2.3.2 Konfigurasi PIN Motor Servo ........................................... 11

2.3.3 Prinsip Kerja Motor Servo ................................................ 11

2.4 Mikrokontroller ATMega 32 ......................................................... 12

2.4.1 Arsitektur MikrokontrollerATMega 32 ............................. 13

2.4.2 Konfigurasi PIN Mikrokontroller ATMega 32 ................ 15

2.4.3 Input/Output ...................................................................... 18

2.4.4 Timer ................................................................................. 19

2.5 Catu Daya ..................................................................................... 20

2.6 Warna ........................................................................................... 21


6/13

2.7 Sensor Warna ............................................................................... 22

2.7.1 Fitur .................................................................................. 23

2.7.2 Blog Diagram Fungsional, Fungsi Pin dan Karakteristik

Tipikal ................................................................................ 24

2.8 LCD ........................................................................................... 26

2.9 Perangkat Lunak (Bahasa C) ......................................................... 27

2.9.1 Proses Kompilasi dan Linking dalam Bahasa C ............... 28

2.9.2 CodeVisionAVR ............................................................... 30

BAB 3 PERANCANGAN SISTEM

3.1 Perancangan Hardware .................................................................. 32

3.1.1 Spesifikasi Sistem .............................................................. 32

3.2 Perancangan Blok Diagram Sistem ............................................... 33

3.2.1 Fungsi Masing-Masing Blok Diagram .............................. 34

3.3 Cara Kerja Sistem.......................................................................... 35

3.4 Lengan robot ................................................................................. 36

3.5 Rangkaian Catu daya ..................................................................... 38

3.6 Mikrokontroller ATMega 32 ......................................................... 42

3.7 Sensor Warna TCS3200YL-64 ..................................................... 44

3.8 LCD ........................................................................................... 45

3.9 Perancangan Perangkat Lunak ...................................................... 46

3.9.1 Program untuk Menu LCD ................................................. 52

3.9.2 Program untuk Sensor Warna ............................................ 53

3.9.3 Program untuk Motor Servo ............................................... 55

3.9.4 Program Utama Lengan Robot ........................................... 57

BAB 4 ANALISA DAN PENGUJIAN SISTEM

4.1 Pengukuran Sensor Warna TCS3200 ............................................ 58

4.2 Pengukuran dan Pengujian Lengan Robot ................................... 60

4.3 Pengukuran Output Sistem Minimum Mikrokontroller ................ 64

4.4 Pengukuran Catu Daya .................................................................. 65

4.5 Pengujian LCD .............................................................................. 65


7/13


8/13

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Manipulator pada robot lengan .............................................. 7

Gambar 2.2. End Effector berupa pencekam objek ..................................... 8

Gambar 2.3. Aktuator jenis motor DC .............................................. .......... 8

Gambar 2.4. Robot dan kontroler ............................................................... 9

Gambar 2.5. Motor Servo Standard Hitec HS-311 ..................................... 10

Gambar 2.6. Konfigurasi pin pada motor servo .......................................... 11

Gambar 2.7. Bentuk sinyal pengontrolan motor servo ................................ 11

Gambar 2.8. Skematis pengiriman pulsa .................................................... 12

Gambar 2.9. Blok diagram AVR ATMega32 .............................................. 14

Gambar 2.10. Pin-pin Mikrokontroler Atmega32 ........................................ 15

Gambar 2.11. Rangkaian catu daya menggunakan regulator ....................... 20

Gambar 2.12. Panjang Gelombang Warna ................................................... 21

Gambar 2.13. Array 8x8 ............................................................................... 23

Gambar 2.14. Konfigurasi Pin TCS3200 .................................................... 24

Gambar 2.15. Blog diagram Fungsional TCS3200 ..................................... 24

Gambar 2.16. Grafik Karakteristik TCS3200 .............................................. 25

Gambar 2.17. LCD (Liquid Crystal Display) .............................................. 27

Gambar 2.18. Tampilan awal program CodeVisionAVR .............................. 31

Gambar 3.1. Diagram Blok Sistem ............................................................... 33

Gambar 3.2. Benda yang akan disortir.......................................................... 35

Gambar 3.3. Rangkaian Catu Daya Sistem .................................................. 39

Gambar 3.4. Rangkaian Catu Daya Motor Servo ........................................ 39

Gambar 3.5. Tampak atas Layout PCB Catu Daya Sistem .......................... 40

Gambar 3.6. Layout PCB Catu Daya Sistem ............................................... 41

Gambar 3.7. Rangkaian minimum mikrokontroler ATMega32 ................... 42

Gambar 3.8. Layout PCB Rangkaian Sistem Minimum ATMega32 ........ 43

Gambar 3.9. Rangkaian Sensor Warna TCS3200YL-64 ............................. 45

Gambar 3.10. Rangkaian minimum LCD .................................................... 45

Gambar 4.1. Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroller ATMega32 .... 64

Gambar 4.2. Hasil Pengujian Tampilan LCD .............................................. 66


9/13

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Fungsi khusus port

Tabel 2.2. Fungsi khusus

A ................................................................... 16

port


B ................................................................... 16

port


C ................................................................... 17

port

Tabel 2.5. Frekuensi pengisian pulsa pada timer .......................................... 19

D ................................................................... 18

Tabel 2.6. Konfigurasi S2 Dan S3 Sensor Warna TCS3200 ........................ 22

Tabel 2.7. Penskalaan Output Sensor Warna TCS3200 ............................... 23

Tabel 2.8. Fungsi Pin TCS3200 ................................................................... 24Tabel 2.9. PIN dan Fungsi LCD ................................................................... 26

Tabel 2.10. Bentuk Tipe Data ....................................................................... 30

Tabel 4.1. Data Warna RGB menggunakan Lapisan Acrelyc ..................... 58

Tabel 4.2. Data Warna RGB Tidak menggunakan Lapisan Acrelyc ........... 59

Tabel 4.3. Pengukuran Tegangan dan arus pada Output Power Supply

dari berbagai Berat Kotak yang dapat Diangkat Lengan Robot... 60

Tabel 4.4. Pengukuran Besar sudut Lengan Robot Memindah Kotak .......... 61

Tabel 4.5. Waktu yang dibutuhkan lengan robot untuk memindahkan

Kotak 0-50 gram ........................................................................... 62


Kotak 51-100 gram ....................................................................... 62


Kotak 101-150 gram ..................................................................... 63

Tabel 4.8. Hasil Pengukuran Output Mikrokontroller ATMega 32 ..............65

Tabel 4.9. Hasil Pengukuran pada Catu Daya .............................................. 65


10/13

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Seiring perkembangan teknologi yang semakin modern pada masa

sekarang, terutama pada bidang elektronika yang dapat mempermudah

dalam pengoperasian suatu alat, sehingga manusia sangat dimudahkan

dengan adanya berbagai peralatan yang diciptakan dan dapat dioperasikan

serta digunakan secara otomatis. Perkembangan teknologi tersebut

menyebabkan banyak perubahan dalam pemakaian sistem peralatan

diseluruh bidang kehidupan baik dunia industri, jasa, kesehatan dan

sebagainya. Pekerjaan – pekerjaan yang dulu dikerjakan secara manual

oleh tanaga manusia, sekarang ini cenderung sudah dilakukan oleh sistem

peralatan yang serba otomatis. Peralatan dengan prinsip kerja otomatis itu

tidak lepas dari sistem kontrol sebagai pengendalinya. Teknik kontrol yang

dapat digunakan sangat beragam, sehingga mampu diterapkan pada

peralatan elektronik dengan tingkat keamanan dan keakuratan yang tinggi.

Teknik kontrol merupakan aspek yang tidak dapat ditinggalkan

dalam bidang industri atau produksi. Dengan adanya teknik kontrol,

pekerjaan yang awalnya dikerjakan dengan menggunakan tenaga manusia,

maka dengan adanya teknologi dapat digantikan oleh tenaga mesin dengan

teknik kendali sebagai pengontrolnya. Dengan demikian dapat

memberikan keuntungan dan kemudahan dalam usaha peningkatan mutu

kerja atau produksi.

Melihat kondisi ini, maka dirancang sebuah alat yang dapat

digunakan untuk mengontrol sistem industri yaitu “Perancangan lengan

robot pengambil dan penyusun kotak otomatis berdasarkan warna

menggunakan Mikrokontroler ATMega 32”.


11/13

1.2. Batasan Masalah

Agar permasalahan yang dibahas dalam laporan Tugas Akhir ini

tidak menyimpang jauh dari pokok pembahasan, maka dalam penulisan

laporan Tugas Akhir dengan judul “Perancangan Lengan Robot

Pengambil Dan Penyusun Kotak Otomatis Berdasarkan Warna

Menggunakan Mikrokontroller ATMega 32” ini, ditetapkan pokok-

pokok permasalahan yang akan dibahas sebagai berikut:

1. Landasan teori yang digunakan sebagai acuan dalam penulisan ini.

2. Perancangan dan pembuatan sistem kendali menggunakan

mikrokontroler ATMega 32 sebagai pusat kontrol seperti komunikasi

antar muka dengan LCD, dan memerintahkan lengan robot untuk

bekerja.

3.

Dalam pembuatan alat ini, jenis motor servo yang digunakan adalah 3

buah Motor Servo Tipe MG946R dan 2 buah MG996R dengan range

putaran 180o

4.

Sensor Warna yang digunakan TCS3200YL-64 dengan kotak yang

diseleksi warna RGB (Red, Green, Blue).

.

5.

Ukuran kotak yang diangkat lengan robot 9 cm x 9 cm x 5 cm.

6.

Jumlah kotak yang digunakan sebagai sampel sebanyak 18 kotak.

7. Lengan robot menyusun kotak secara bertingkat 3 sesuai dengan warna

kotak.

8.

Prinsip kerja secara menyeluruh dari masing-masing komponen

pendukung sampai tercipta Lengan robot pemindah dan penyusun

barang berbasis Mikrokontroler.

1.3. Tujuan Penulisan

Adapun tujuan dari pembuatan Tugas Akhir ini ini adalah :

1. Merancang lengan robot yang dapat mengambil kotak berdasarkan kode

warna (merah, hijau, biru) serta melakukan penyusunan bertingkat pada

tempat yang disediakan dengan jumlah sampel kotak sebanyak 18 buah.

2. Menganalisa sistem lengan robot pada saat mengambil dan menyusun

kotak secara otomatis.


12/13

1.4 Manfaat Penulisan

Manfaat dari tugas akhir “Perancangan dan pembuatan lengan robot

pemindah dan penyusun kotak otomatis berdasarkan warna menggunakan

mikrokontroller Atmega32” adalah sebagai berikut :

1. Lengan robot yang dibuat ini menjadi bahan kajian dalam pembuatan

tugas akhir mahasiswa, serta

2.

Agar dapat memberikan bahan praktikum untuk aplikasi

mikrokontroller sesuai dengan kompetensi lulusan dalam bidang

robotik pada program studi elektronika di Politeknik Negeri Medan.

1.5 Metodologi Penulisan

Metode adalah suatu sistem atau cara yang digunakan untuk memperoleh

data yang baik dalam pelaksanaan Tugas Akhir. Dalam penyusunan

laporan Tugas Akhir, diperlukan banyak referensi yang berasal dari

berbagai sumber untuk dijadikan data. Data tersebut diperoleh dengan

cara:

1.

Pengumpulan data dengan cara melakukan studi kepustakaan dengan

mencari buku – buku atau informasi yang berhubungan dengan alat

ini.

2. Mengadakan konsultasi dan arahan/bimbingan dari dosen pembimbing

serta sumber – sumber lain yang dapat dijadikan sebagai acuan dan

perbandingan dalam merancang alat ini.

3. Mencari data – data yang diperlukan dalam pembuatan proyek ini

dengan menggunakan fasilitas internet.

1.6 Sistematika Laporan

Sistematika laporan yang digunakan dalam penyusunan laporan tugas

akhir ini antara lain :

1.

BAB I PENDAHULUAN yang berisi tentang latarbelakang,

perumusan masalah, batasan masalah, tujuan dan manfaat penelitian,

metodelogi penelitian dan sistematika laporan.


13/13

2. BAB II TEORI DASAR berisi tentang teori-teori pendukung

perancangan dan pembuatan sistem kerja alat ini.

3.

BAB III PERANCANGAN SISTEM berisi tentang penjelasan dasar-

dasar perancangan dan fungsi dari setiap peralatan.

4. BAB IV ANALISA DATA berisi tentang analisa hasil sensor warna,

sistem perputaran motor servo, analisa sistem minimum

Mikrokontroller Atmega 32 dan analisa catu daya beserta

pembahasannya.

5. BAB V PENUTUP berisi tentang beberapa kesimpulan yang

diperoleh dari perancangan, pembuatan dan pengoperasian peralatan

beserta saran untuk pengembangan alat agar lebih baik lagi.

robotika aktuator

Documents