SISTEM KONTROL KESEIMBANGAN ROBOT BERBASIS LOGIKA FUZZY (HARDWARE)

(1)

SISTEM KONTROL KESEIMBANGAN ROBOT

BERBASIS LOGIKA FUZZY (HARDWARE)

TUGAS AKHIR

Disusun Oleh :

MUCHAMMAD WAHYU ROMADHON

NIM: 06.530.054

JURUSAN ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

(2)

SISTEM KONTROL KESEIMBANGAN ROBOT BERBASIS

LOGIKA FUZZY (HARDWARE)

TUGAS AKHIR

Diajukan kepada

Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan

Akademik dalam Menyelesaikan Program Sarjana (S-1) Teknik

Disusun Oleh :

MUCHAMMAD WAHYU ROMADHON

NIM: 06.530.054

JURUSAN ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

(3)

(4)

(5)

(6)

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang Maha Esa, yang Maha Bijaksana

atas segala kasih sayang, rahmat dan hidayahNya, sehingga penulis bisa

menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul:

Sistem Kontrol Keseimbangan Robot Berbasis Logika Fuzzy

(Hardware)

Tugas Akhir ini merupakan perpaduan teori yang didapat selama kuliah

dengan penelitian dibidang robotika. Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi

salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Elektro

Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna,

untuk itu kritik dan saran dari dari semua pihak sangat kami butuhkan guna

melengkapi Tugas Akhir ini.

Akhir kata penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat

bagi pembacanya. Amin yaa robbal ‘aalamiin.

Malang, 18 April 2011

(7)

Ucapan Terimakasih

Dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini tidak lepas dari peran banyak

pihak, untuk itu dalam kesempatan ini saya menyampaikan terimakasih yang tulus

kepada:

1. Allah S.W.T yang telah memberikan kepandaian dan kesehatan untuk

menyelesaikan skripsi ini.

2. Kedua Orang Tua, Ayah dan Ibu ku yang ku cinta, yang telah memberi

dukungan baik moral, material dan do’anya, adik – adik ku Santi dan Emy

serta seluruh keluarga besar tercinta.

3. Ibu Ir. Nur alif M, MT. selaku dosen wali serta seorang ibu yang telah

banyak membantu memberi saran, dukungan moral maupun semangat

serta setia menemani dari semester 1 hingga akhir.

4. Bapak Dr. Ir. H. Ermanu AH, MT. selaku pembimbing I.

5. Bapak. Ir. Diding S, MT. selaku pembimbing II.

6. Bapak. M. Chasrun H. ST, MT selaku Penguji I.

7. Bu. Ir. Nur Alif M. MT. Selaku Penguji II.

8. Bu Nana yang selalu membantu ngurusin berkas- berkasku serta seluruh

Dosen maupun Staff Administrasi di lingkungan Jurusan Elektro

Universitas Muhammadiyah Malang.

9. Untuk Santi R. I. yang tak bosan-bosannya mendengar semua keluh

kesah, setia menunggu dalam hari-hari penentuanku, selalu memberi do’a,

(8)

10.Teman- teman seperjuanganku, Rodik yang selalu memberikan inspirasi

dan semangat, serta teman- teman. proud of you’re all jangan pernah lupa

ya ama perjuangan kita ini, akhirnya kita bisa lulus bareng rek hehehehe..

11.Mas Yudi, Mas Julon, Om Bayu selaku para staff ahli dari Sekolah SSB

yang telah memberikan curahan pikiran dan dorongan moral maupun

fasilitas yang telah membantu proses terlaksananya tugas akhir ini, dari

kalian aku bisa belajar banyak tidak hanya ilmu tapi juga persaudaraan

suwun banget.

12.Teman- teman sekelas angkatan 2006, Monyonk as Yachsa, Onta as Herta,

Monyet as Rico, Rodi, Bojez, Ucup, Suud, Bodong, Gober, Bajul, Vindi,

Endra, Mbah, Desi, Diah, Rahma, serta seluruh teman- teman yang kenal

sama aku dan seluruh pihak- pihak yang turut membantu menyelesaikan

Tugas Akhir ini yang namanya tidak bisa disebutkan satu- persatu, seneng

bisa kenal kalian semuanya.

Demikian ucapan terimakasih ini saya buat, atas segala dukungan

dan bantuannya semoga Allah membalas ketulusan kita semua, amin

Wassalam

(9)

MOTTO DAN PERSEMBAHAN

“

Apabila di dalam diri seseorang masih ada rasa malu

dan takut untuk berbuat suatu kebaikan, maka jaminan

bagi orang tersebut adalah tidak akan bertemunya ia

dengan kemajuan selangkah pun

”

Tugas akhir ini kupersembahkan kepada orang-orang terdekat di hidupku :

Ayah dan Ibu serta seluruh keluarga besar

Orang Terdekatku Santi R. I. dan keluarga

Teman- teman seperjuanganku

(10)

DAFTAR ISI

1.6 Sistematika Pembahasan ... 5

BAB II TEORI PENUNJANG 2.1Robot ... 6

2.2 Klasifikasi metode kendali ... 7

2.3 Mikrokontroler AT89S51 ... 8

2.3.1 Blok Diagram AT89S51 ... 9

2.3.2 Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89S5 ... 10

2.3.3 Struktur Memory ... .13

2.4 Sensor Accelerometer ... 14

2.4.1MX2125 Dual Axis Accelerometer ... 16

2.4.2 Karakteristik Operasional MX2125 ... 16

2.4.3 Cara Kerja Sensor MX2125 ... .17

(11)

2.5.1 Pensinyalan Motor Servo ... .19

BAB III PERENCANAAN DAN PEMBUATAN 3.1Perencanaan Robot keseimbangan Beroda Dua ... 31

3.1.1 Perencanaan Penggerak Robot ... .33

3.2Sistem Robot ... 35

3.3Perancangan Rangkaian Elektronika Robot ... 57

BAB IV PENGUJIAN ALAT 4.1Pengujian Rangkaian Catu Daya ... 46

4.1.1 Langkah- langkah pengujian ... 46

4.1.2 Analisa ... 47

4.2Pengujian Rangkaian DTMF MT8870 ... .48

4.2.1 Langkah- langkah Pengujian ... 48

4.2.2 Analisa ... 49

4.3 Pengujian Sensor Accelerometer (MX2125) ... 50

4.3.1 Langkah- langkah Pengujian ... 50

4.3.2 Analisa ... 59

4.4 Pengujian Motor Servo Futaba S3003 ... .60

4.4.1 Langkah langkah Pengujian ... .60

(12)

BAB V PENUTUP

5.1 KESIMPULAN ... 68

5.2 SARAN ... 68

(13)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Blok Diagram MC AT89S51 ... 10

Gambar 2.2 Konfigurasi pin MC AT89S51 ... 11

Gambar 2.3 Prinsip Kerja Accelerometer ... 15

Gambar 2.4 MX2125 ... 16

Gambar 2.5 Konfigurasi Pin MX2125 ... 17

Gambar 2.6 Sinyal Modulasi Motor Servo ... 19

Gambar 2.7 Motor Servo Futaba S3003 ... 22

Gambar 2.8 Konfigurasi DTMF MT8870 ... 23

Gambar 2.9 LCD dan Konfigurasi Pinnya ... 25

Gambar 2.10 Headset Bluetooth ... 28

Gambar 2.11 Susunan Baterai ... 29

Gambar 3.1 Rancangan Robot Keseimbangan (Depan) ... 32

Gambar 3.2 Rancangan Robot Keseimbangan (Belakang) ... 33

Gambar 3.3 Rancangan Penggerak Robot ... 34

Gambar 3.4 Diagram Blok Sistem Kerja Robot Keseimbangan ... 35

Gambar 3.5 Diagram Blok Dasar Sistem Elektronika Robot ... 37

Gambar 3.6 Schematic Rangkaian Power Supply ... .38

Gambar 3.7 Schematic Rangkaian Mikrokontoller AT89S51 ... .38

Gambar 3.8 Schematic Rangkaian Motor (servo futaba S3003) ... 43

Gambar 3.9 Schematic Rangkaian DTMF MT8870 ... 44

Gambar 3.10 Schematic Rangkaian Sensor MX2125 ... 45

Gambar 4.1 Pengukuran Rangkaian Power Supply ... 47

Gambar 4.2 Pengukuran Rangkaian DTMF ... 49

Gambar 4.3 Pengukuran Rangkaian sensor accelerometer ... .50

Gambar 4.4. Lebar Pulsa Pada Saat Kemiringan -300...51

Gambar 4.7. Lebar Pulsa Pada Saat Kemiringan 00...52

(14)

Gambar 4.9. Lebar Pulsa Pada Saat Kemiringan +200...53

Gambar 4.10. Lebar Pulsa Pada Saat Kemiringan +300...54

Gambar 4.11. Pengujian sudut kemiringan...59

Gambar 4.12 Pengukuran Rangkaian motor servo...61

Gambar 4.13. Lebar Pulsa Motor Servo Pada Saat ton = 4,6 ms...61

(15)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Fungsi Fungsi Khusus Port 3 MC AT89S51 ... 12

Tabel 2.2 Fungsi Penyemat LCD ... 26

Tabel 4.1 Hasil Pengukuran pada Rangkaian Catu Daya ... 47

Tabel 4.2 Data keluaran pada DTMF MT8870 ... 49

Table 4.3 Hasil Pengukuran Sensor Accelerometer MEMSIC 2125...59

(16)

DAFTAR PUSTAKA

[1] ATMEL, Data sheet mikrokontroller AT89S51, 2001

[2] PARALLAX, Data sheet Memsic 2125 Dual-Axis Accelerometer, 2009

[3] MITEL, Data sheet DTMF MT8870, 2001

[4] FUTABA, Data sheet S3003, 2008

[5] Budiharto, Widodo. 2006. Belajar Sendiri Membuat Robot Cerdas.

Jakarta: PT. Elex Media Komputindo.

[6] Tanumiharjo, Widyanto. 2006. Digital Inclinometer. Surabaya:

Universitas Kristen Petra.

[7] Willa, Lukas. 2007. Teknik Digital, Mikroprosessor, dan Mikrokomputer.

Bandung: Penerbit Informatika.

[8] www.google.com

(17)

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Perkembangan teknik kendali dan otomatisasi yang didukung oleh

teknologi informatika dan mikroelektronika telah melahirkan robot sebagai suatu

perangkat industri yang dapat meningkatkan produktivitas, standar mutu, efisiensi

dan dapat membantu pekerjaan manusia bahkan melakukan pekerjaan yang tidak

mampu dilakukan oleh manusia seperti robot untuk dekontaminasi radiasi atau

robot untuk menjelajah permukaan planet Mars (Rover). Dengan keadaan tersebut

maka memang sudah seharusnya penelitian tentang teknologi elektronika harus

terus dilakukan untuk dapat bermanfaat dalam segala bidang yang membutuhkan

sistem otomatisasi ataupun sebagai awal untuk menemukan solusi-solusi baru

untuk mengatasi permasalahan yang akan dihadapi oleh manusia nanti.

dalam beberapa perancangan robot yang selama ini dilakukan, salah satu

permasalahan dari alat yang dibuat adalah sistem keseimbangan yang dimiliki

robot seringkali kurang stabil, sehingga fungsi yang diharapkan kurang efektif, ini

merupakan permasalahan yang seharusnya diperhatikan mengingat kebanyakan

robot yang dirancang adalah berupa robot humanoid atau robot yang seharusnya

(18)

2

Dengan keadaan tersebut, dalam tugas akhir ini akan dirancang sebuah

robot sederhana yang memiliki sistem keseimbangan yang berusaha

mempertahankan keseimbangan dengan batasan kemiringan tertentu.

Untuk merealisasikan system keseimbangan robot yang di harapkan pada

system ini akan diterapkan penggabungan anatara rangkaian elektronika berupa

sensor dan hardware motor dengan system control berbasis logika fuzzy.

1.2 PERUMUSAN MASALAH

Berdasarkan latar belakang yang telah disebutkan di atas maka dapat

dirumuskan beberapa masalah antara lain :

1.Bagaimana proses atau mekanisme penyeimbangan robot?

2.Bagaimana menggunakan sensor Accelerometer sebagai sensor posisi

pada robot?

3.Bagaimana merancang hardware robot?

1.3 TUJUAN

Tujuan dari pembuatan tugas akhir ini adalah untuk mengaplikasikan ilmu

elektronika dengan system control pada sebuah robot keseimbangan yang

(19)

3

1.2 BATASAN MASALAH

Agar permasalahan terfokus pada suatu permasalahan diatas, maka perlu

adanya batasan masalah antara lain :

1. Perencanaan dan pembuatan hanya membahas mekanik dan rangkaian

elektronika (hardware).

2. Perencanaan dan pembuatan robot bertujuan untuk tugas akhir.

3. Pergerakan roda robot bergerak maju dan mundur.

4. Robot menggunakan 1 buah sensor Accelerometer sebagai pendeteksi

posisi robot.

5. Remote sebagai masukan manual robot untuk dapat bergerak maju dan

(20)

4

1.3 METODOLOGI PENULISAN

Untuk menyelesaikan penyusunan Tugas Akhir ini, maka digunakan

berbagai metodologi diantaranya :

 Studi Pustaka

Yaitu melakukan kajian dengan cara mengumpulkan dan membaca dan

memahami literature yang ada yaitu berupa buku referensi dan buku

petunjuk operasional maupun browsing internet.

 Perencanaan dan pembuatan sistem mekanik robot dan sistem elektronik.

 Pengujian Robot

Yaitu pengujian keseimbangan robot.

 Kesimpulan

Yaitu menyimpulkan dari hasil yang telah diperoleh, dari perencanaan dan

(21)

5

1.4 SISTEMATIKA BAHASAN

Penulisan Tugas Akhir ini terbagi dalam beberapa bab, yaitu :

BAB I : PENDAHULUAN

Meliputi latar belakang, rumusan masalah, tujuan, batasan masalah, dan

sistematika penulisan.

BAB II : TEORI PENUNJANG

Berisi tentang mikrokontroller, sensor-sensor yang dipergunakan, motor

DC dan komponen-komponen elektronika yang mendukung.

BAB III: PERANCANGAN DAN PEMBUATAN

Berisi tentang proses perancangan dan pembuatan robot.

BAB IV: PENGUJIAN ALAT

Berisi tentang hasil pengujian catu daya, pengujian sensor, pengujian

motor, pengujian DTMF.

BAB V : PENUTUP