PERANCANGAN SISTEM
3.1 Perancangan Alat
3.1.1 Diagram Blok Rangkaian
MOTOR CONVEYOR LCD DISPLAY 16 X 2 SENSOR TCS3200 Benda MIKROKON TROLER AVR ATMEGA 8535 Lengan Robot (SERVO 4 BUAH) INFRA RED FOTO DIODA LED PUTIH Switch Sensor DFRobot Adjustable Infrared Tombol (3 buah) Penguat
Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian Sistem
Dari gambar diagram blok diatas dapat di jelaskan cara kerja rangkaian secara singkat. Blok diagram yang ditunjukkan pada gambar 3.1 merupakan gambaran umum perancangan hardwarerancangan robot penyortir barang secara keseluruhan. Setiap diagram blok mempunyai fungsi masing-masing cara kerja rangkaian. Sensor warna
yang digunakan adalah sensor warna jenis DT Sense Color yang merupakan modul sensor warna berbasis sensor TAOSTM TCS3200D yang dapat mengenali/mendeteksi warna melakukan pengukuran komponen warna RGB(Red/Green/Blue) dari sebuah benda/obyek sampai 25 warna.
Prinsip kerja dari sensor warna ini adalah ketika suatu benda/obyek tepat berada dibawah lensa sensor warna maka warna akan dibaca oleh sensor dan setelah itu akan disimpan pada EEPROM mikrokontroler. Tombol berfungsi untuk mengkalibrasi warna sensor, tombol penyimpanan dan menghapus data yang disimpan pada EEPROM. Konvoyer yang digunakan yaitu bidang datar yang digerakkan oleh motor agar benda/obyek yang akan disortir dapat berjalan menuju ruang baca warna obyek. Motor konveyor yang digunakan adalah motor servo yang sebelumnya telah diatur sedemikian rupa sehinga pergerakan atau derajat kebebasan motor servo sampai 3600. Ketika benda/obyek mengenai infra red yang berada di dalam ruang baca sensor maka infra red akan mengintruksikan agar motor konveyor berhenti. Sehingga posisi benda/obyek berada tepat di bawah sensor warna. LCD ((Liquid Cristal Display)digunakan untuk menampilkan data warna yang telah disimpan sebelumnya (Red/Green/Blue) dan nomor warna benda/obyek, serta tampilan instruksi-instruksi yang akan dilakukan ketika mengkalibrasi sensor warna pada obyek/benda. Switch Sensor DFRobot Adjustable Infrared adalah sensor yang sering digunakan pada robotika yang digunakan sebagai mengetahui penghalang yang ada di depan. Tapi disini sensor ini digunakan untuk mengetahui apakah benda/obyek yang telah keluar dari ruang baca warna siap untuk mengintruksikan pada robot lengan untuk mengangkat benda/obyek lalu memindahkan ke tempatnya. Mikrokontroler AVR ATMega8535 yang digunakan untuk sebagai pusat kontrol dan proses input output dari motor, lengan robot atau dengan kata lain, mokrokontroler merupakan penggerak dan pengendali dari semua mekanik yang ada pada sistem.
Lengan robot yang terdiri dari 4 buah servo, yang masing2 digunakan pada fungsi kegunaan yang berbeda. Lengan robot terdiri dari:
1. Jari/Penjepit(Gripper) 2. Siku
3. Bahu 4. Tapak
3.1.2 Sistem Kontrol Robot Mikrokontroler Robot Lengan Sensor Warna + - y(t) e(t) u(t) Referensi Gerak
Error = Gerak referensi – Gerak aktual
Hasil Gerak (dibaca oleh
sensor)
Gerak Aktual
Gambar 3.2. Sistem Kontrol Robot Loop Tertutup
Dari blok diagram diatas terlihat bahwa sistem kontrol robot bekerja dengan mengumpan balikkan gerak yang terbaca oleh sensor dan membandingkan dengan referensi gerak robot yang diinginkan. Berdasarkan error antara kecepatan yang di baca oleh sensor dengan refrensi gerak melalui mikrokontroler akan melakukan perbandingan untuk meminimalisir nilai error sehingga mencapai set point.
3.1.2.1 Cara Kerja Alat
Benda yang berwarna digunakan pada pembacaan sensor untuk men-set nilai awal (set-point)/referensi untuk gerak yang diinginkan. Lalu mikrokonkontroler akan mengontrol gerak posisi robot. Jika hasil gerak actual telah sama dengan refrensi maka input kontroler akan nol. Artinya kontroler lagi tidak lagi memberikan sinyal aktuasi kepada robot karena target akhir perintah telah diperoleh. Makin kecil error terhitung maka makin kecil pula sinyal terhadap robot, sampai akhirnya mencapai kondisi tenang (steady state). Referensi gerak dan gerak actual dapat berupa posisi. Kontrol bersifat konvergen jika dalam rentang waktu pengontrolan nilai error menuju nol, dan keadaan dikatakan stabil jika setelah konvergen kontroler mampu menjaga agar error selalu nol. Stabil dan konvergen diukur dari sifat refrensinya. Posisi akhir dianggap konvergen bila makin lama gerakan makin perlahan dan akhirnya diam pada posisi seperti yang dikehendaki referensi, dan dikatakan stabil jika posisi akhir yang diam ini dapat dipertahankan dalam masa-masa berikutnya.
3.1.3 Perancangan keseluruhan rangkaian, konveyor dan lengan robot
Perancangan alat ini adalah mencakup cara pembuatan/perancangan konveyor statis bidang datar dan pembuatan/perancangan lengan robot untuk mengambil benda/obyek dan ukuran benda yang digunakan. Dalam hal ini sistim perancangan yang ingin dibuat adalah seperti gambar 3.2 di bawah.
1 2 4 3 5 6 7 8 9 11 12 13 14 15 16 10 1 Keterangan gambar : Konveyor bidang datar
Ruang baca sensor
Lengan robot
Tempat benda telah disortir
4,5
cm 4,5 cm
4,5 cm
Benda yang disortir
Gambar 3.3 Perancangan Sistem Pemetaan
Pada konveyor statis bidang datar terdapat motor pembawa yang digerakkan motor oleh servo. Digunakannya motor servo sebagai motor konveyor pembawa barang karena motor servo dapat bergerak dengan teratur/konstan sehingga dapat mempengaruhi jalannya benda/barang. Pada konveyor dipasang ruang baca warna. Di dalam ruang baca warna terdapat sensor TCS3200D, infra red dan fotodioda serta penguatnya. Fungsi daripada infra red adalah ketika benda/obyek tepat mengenai IR maka secara otomatis akan memberhentikan motor pembawa, serta memposisikan benda tepat dibawah sensor warna yang digunakan. Setelah benda/obyek tepat berada di bawah sensor warna maka sensor akan membaca dan sekaligus menyimpan warna yang telah di baca pada EEPROM mikrokontroler. Lalu akan ditampilakan data(Red/Green/Blue) dan data warna pada LCD yang digunakan. Setelah warna selesai dibaca oleh sensor maka motor konveyor akan kembali berjalan. Selanjutnya konveyor akan membawa sampai pada lengan robot. Untuk lebih jelasnya, perancangan ini dapat dibagi menjadi tiga bahagian, yaitu perancangan motor pembawa/konveyor, perancangan lengan robot dan perancangan sensor warna.
3.1.3.1 Perancangan konveyor
Dalam perancangan konveyor ini digunakan konveyor statis bidang datar dibuat berbentu balok memanjang tidak beruang dan padat yang di gerakkan oleh motor servo. Motor servo yang digunakan adalah sebenarnya motor servo yang umum dipakai orang hanya saja motor servo yang digunakan pada konveyor sudah diatur sedemikian rupa atau pembatas derajat kebebasan servo sudah dilepaskan. Dengan kata lain motor servo yang seharusnya bergerak dengan hanya maksimum sampai 1800 maka sekarang derajat kebebasan gerak dari servo sampai 3600, sehingga motor servo akan bergerak terus memutar ke kiri atau ke kanan dengan hanya memberikan pulsa pada servo. Konveyor statis bidang datar yang dirancang terbuat dari bahan kayu dan sudah dilapisi belt diputar oleh gir belt berbentuk bulat yang terhubung pada motor servo agar dapat diputar. Untuk melihat hasil perancangan dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
Gambar 3.4 Konveyor statis bidang datar
Gambar 3.3 merupakan perancangan konveyor statis bidang datar yang dilengkapi dengan motor servo dan dihubungkan pada belt sehingga dapat menggerakkan atau memutar beltnya.
3.1.3.2 Perancangan lengan robot
Lengan robot menggunakan empat buah motor servo yang diletakkan pada akrilik yang dibentuk dan dirancang sesuai bentuk lengan yang diinginkan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini:
J1 J2 J3 L1 L2 L3 1. Tapak 2. Bahu 3. Siku