i
SISTEM KENDALI JOYSTIK PS2 WIRELESS PADA ROBOT BERODA PEMINDAH BARANG BERBASIS ARDUINO
LAPORAN AKHIR
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika
Oleh: EEN SUTRA 0612 3032 0920
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA
PALEMBANG
ii
SISTEM KENDALI JOYSTIK PS2 WIRELESS PADA ROBOT BERODA PEMINDAH BARANG BERBASIS ARDUINO
LAPORAN AKHIR
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika
Oleh: EEN SUTRA 0612 3032 0920
Menyetujui,
Pembimbing I, Pembimbing II,
Ir.Iskandar Lutfi, M.T., Evelina,S.T.,M.Kom., NIP. 19650129 199103 1 002 NIP. 19641113 198903 2 001
Mengetahui,
Ketua Jurusan Ketua Program Studi
Teknik Elektro, Teknik Elektronika,
Ir. Ali Nurdin,M.T., Yudi Wijanarko,S.T,M.T., NIP. 19621207 199103 1 001 NIP. 19670511 199203 1 003
iii
HALAMAN PERSETUJUAN
SISTEM KENDALI JOYSTIK PS2 WIRELESS PADA ROBOT BERODA PEMINDAH BARANG BERBASIS ARDUINO
Laporan Akhir ini disusun oleh : EEN SUTRA
0612 3032 0920
Telah diseminarkan di depan dewan penguji Pada hari Selasa tanggal 30 Juni 2015
Susunan Dewan Penguji
Ketua : Ir. Iskandar Lutfi, M.T. Anggota : 1. Ir. A. Rahman, M.T.
2. Ir. Faisal Damsi, M.T. 3. Sabilal Rasyad, S.T., M.Kom. 4. Destra Andika Pratama, S.T.,M.T. 5. Yeni Irdayanti, S.T.,M.Kom
Laporan Akhir ini telah diterima Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik
Elektronika Palembang, Juli 2015
Yudi Wijanarko, S.T., M.T. NIP. 19670511 199203 1 003
Ketua Program Studi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro
iv
HALAMAN PERSEMBAHAN
Karya Sederhana Ini Kupersembahkan Untuk ...
Robbku “Allah SWT”, Tempatku mengadu, meminta danmenyandarkan diri dalam mengarungi hidup yang sebentar ini Wanita paling berharga dalam hidupku yang telah melahirkan ku
dan dengan sabar menuntun setiap langkah ku yaitu Ibunda tercinta Idarna, terima kasih atas do’a restu dan dukungannya
Ayah terhebatku yaitu Rusli, yang memberikan didikan sangat luar biasa hingga membentuk diriku menjadi orang yang tegar
menghadapi hidup ini
Keluarga ku ( Hermansyah, Azhari, Suryana ), terima kasih atas do’a dan dukungannya
Teman – teman angkakatan 2012 dan almamaterku tercinta terima kasih telah mewarnai dan menorehkan cerita dalam hidupku
Motto :
Berenanglah seperti ikan dilaut, sekuat apapun gelombang
ia akan tetap berenang dengan senang menuju tujuannya. Berjuanglah dengan penuh semangat, seberat apapun ujian-Nya hadapi dengan penuh syukur dan mengharap ridho-Nya.
v
HALAMAN PERNYATAAN Saya yang bertanda tangan dibawah ini:
Nama : Een Sutra NIm : 061230320920 Program Studi : Teknik Elektronika Jurusan : Teknik Elektro
Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Laporan Akhir yang telah saya buat dengan judul “SISTEM KENDALI JOYSTIK PS2 WIRELESS PADA ROBOT BERODA PEMINDAH BARANG BERBASIS ARDUINO” adalah benar hasil karya saya sendiri dan bukan merupakan duplikasi, serta tidak mengutip sebagian atau seluruhnya dari karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan sumbernya.
Palembang, Juni 2015 Penulis
vi ABSTRAK
SISTEM KENDALI JOYSTIK PS2 WIRELESS PADA ROBOT BERODA PEMINDAH BARANG BERBASIS ARDUINO
( 2015 : xvi + 73 Halaman + 51 Gambar + 11 Tabel + Lampiran ) Een Sutra
061230320920
Jurusan Teknik Elektro
Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya
Robot wireless beroda pemindah benda ini dikendalikan dari jarak jauh tanpa menggunakan kabel yang dilengkapi dengan kamera sebagai fungsi pengamatan serta manipulator lengan untuk mencapit benda dan menggunakan dasar robot beroda tank serta menggunakan sensor yang berfungsi untuk melindungi robot dari halangan atau tabrakan. Pada penggerak manipulator lengan robot menggunakan 2 buah motor servo dan pada penggerak roda tank menggunakan 2 buah motor DC yang dilengkapi dengan gearbox agar memperkuat torsi motor tersebut. Robot ini dapat dikendalikan menggunakan joystik PS2 dengan jarak terjauh 8 meter. Dalam pembuatan robot ini menggunakan mikrokontroler Arduino Uno karena Arduino merupakan mikrokontroler yang memiliki program yang sedang populer dalam dunia pemrograman elektro. Arduino lebih mudah diterima karena kesederhanaan tampilan program dan penulisan source code
sehingga pemograman dengan Arduino sangat mudah dipelajari oleh pemula. Kata kunci : Arduino, Motor, Robot, Sensor, Joystik PS2.
vii ABSTRACT
CONTROL SYSTEM JOYSTICK PS2 WIRELESS ON WHEELED ROBOT MOVER OBJECT BASED OF ARDUINO
( 2015 : xvi + 73 Page + 51 Picture + 11 Table + Appendix ) Een Sutra
061230320920
Department of Electrical Engineering Electronics Engineering Program State Polytechnic Sriwijaya
Wireless robot wheeled transfer these objects controlled remotely without using the cable that comes with the camera as well as the observation function manipulator arm to clamp objects and basic use of tanks and wheeled robot using a sensor that works to protect the robot from obstruction or collision. On the drive robotic manipulator arm using two servo motors and the tank using the 2 - wheel drive DC motors equipped with gearbox in order to strengthen the motor torque. This robot can be controlled using the joystick PS2 with the furthest distance of 8 meters. In the manufacture of this robot using the Arduino microcontroller Arduino Uno as a microcontroller that has a program that is on the rise in the world of electro programming. Arduino is more easily accepted because of the simplicity of the display and writing program source code so that programming with Arduino very easily learned by beginners .
viii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan nikmat kesehatan dan kekuatan serta berkat rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan Laporan Akhir ini dengan baik. Laporan Akhir ini dibuat untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan Diploma III pada jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya. Selama penyusunan laporan akhir ini penulis mendapat beberapa hambatan dan kesulitan, namun berkat dorongan dan bimbingan dari berbagai pihak, segala hambatan dan kesulitan tersebut dapat terselesaikan. Untuk itu penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Ir.Iskandar Lutfi, M.T., selaku pembimbing I 2. Ibu Evelina, S.T.,M.Kom., selaku pembimbing II
yang telah memberikan bimbingan, pengarahan dan nasehatnya kepada penulis dalam menyelesaikan laporan akhir ini.
Penulis juga mengucapkan terima kasih atas bantuan dan kesempatan yang telah diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan akhir ini Politeknik Negeri Sriwijaya, kepada :
1. Bapak RD. Kusumanto, S.T.,M.M., selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang.
2. Bapak Ir. Ali Nurdin, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang.
3. Bapak Ir. Siswandi, M.T., selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang.
4. Bapak Yudi Wijanarko, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Sriwijaya.
5. Semua dosen dan seluruh staff serta karyawan administrasi di Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya.
ix
7. Kepala Perpustakaan beserta staff adminstrasi perpustakaan pusat dan perpustakaan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya.
8. Rekan-rekan seperjuangan Teknik Elektronika khususnya kelas EEA yang selalu saling memberikan semangat dan motivasi.
9. Kepada keluarga, khususnya Ibu, Bapak dan saudara yang selama ini selalu memberikan semangat dan dukungan moril serta materil.
10. Semua pihak yang telah membantu yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu dalam pembuatan Laporan Akhir ini.
Dalam penulisan Laporan Akhir Ini, penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini masih terdapat kekurangan dan kekeliruan, baik mengenai isi maupun cara penulisan. Untuk itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun.
Akhir kata penulis mengharapkan semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi semua dan semoga segala bantuan serta bimbingan yang penulis dapatkanselama ini mendapat rahmat dan ridho dari Allah SWT, Amin.
Palembang, Juni 2015
x DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
HALAMAN PERSEMBAHAN ... iv
HALAMAN PERNYATAAN ... v
ABSTRAK ... vi
ABSTRACT ... vii
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI ... x
DAFTAR GAMBAR ... xiii
DAFTAR TABEL ... xv
DAFTAR LAMPIRAN ... xvi
BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Perumusan Masalah ... 2 1.3 Batasan Masalah ... 2 1.4 Tujuan ... 2 1.5 Manfaat ... 3 1.6 Metodelogi Penulisan ... 3 1.7 Sistematika Penulisan ... 4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Robot... 5
2.2 Sistem Kendali Robot ... 7
2.2.1 Joystik PS2 Wireless ... 7
2.2.1.1 Komunikasi Serial Peripheral Interface (SPI) ... 12
2.3 Perangakat Keras (Hardware) ... 15
2.3.1 Arduino Uno ... 15
xi
2.3.1.2 Memory ... 18
2.3.1.3 Input & Output ... 18
2.3.1.4 Komunikasi ... 20 2.3.1.5 Programing ... 21 2.3.1.5.1 Struktur ... 21 2.3.1.5.2 Syntax ... 21 2.3.1.5.3 Variabel ... 22 2.3.1.5.4 Operator Matematika ... 23 2.3.1.5.5 Operator Pembanding ... 23 2.3.1.5.6 Operator Pengaturan ... 24 2.3.1.5.7 Digital ... 24 2.3.1.5.8 Analog ... 25
2.4 Perangkat Lunak (Software) ... 25
2.4.1 Arduino IDE 1.0.6 ... 25
2.4.2 IP Webcam APK ... 26
2.5 Penggerak Roda Robot ... 27
2.5.1 Motor DC ... 28
2.5.2 L298 ... 31
2.6 Penggerak Lengan Robot ... 31
2.6.1 Motor Servo ... 32
2.7 Sistem Pengereman Otomatis ... 35
2.7.1 Sensor HC-SR04 ... 35
BAB III. RANCANG BANGUN 3.1 Metodelogi Perancangan ... 38
3.2 Blok Diagram ... 38
3.3 Perancangan Elektronik ... 40
3.3.1 Rangkaian Catu Daya ... 40
3.3.2 Rangkaian Motor Servo ... 42
3.3.3 Rangkaian Joystik ... 43
3.3.4 Rangkaian Sensor HC-Sr04 ... 43
xii
3.3.6 Rangakaian Arduino Uno ... 45
3.3.7 Rangkaian Keseluruhan ... 47
3.4 Perancangan Program ... 49
3.4.1 Diagram Alir (Flowchart) ... 49
3.5 Perancangan Mekanik ... 51
3.5.1 Desain Mekanik Robot ... 51
3.6 Prinsip Kerja Alat ... 53
3.7 Spesifikasi Alat ... 54
BAB IV. PEMBAHASAN 4.1 Pembahasan ... 55
4.2 Pengoperasian Alat ... 58
4.2.1 Langkah-langkah Pengoperasian Alat ... 58
4.3 Pengujian Alat ... 62
4.3.1 Pengujian Jarak Transmisi Data ... 62
4.3.2 Peralatan Pengujian ... 62
4.3.3 Langkah-langkah Pengujian Alat ... 62
4.3.4 Hasil Pengujian ... 63
4.3.4.1 Pengujian Tanpa Halangan ... 63
4.3.4.2 Pengujian Dengan Halangan ... 64
4.4 Pengukuran Alat ... 66
4.4.1 Peralatan Pengukuran ... 66
4.4.2 Langkah-langkah Pengukuran ... 67
4.4.3 Titik Pengukuran ... 67
4.4.3.1 Keluaran Catu Daya +5V dan +12V ... 67
4.4.3.2 Pengiriman Data Joystik Ke Arduino ... 68
4.4.3.3 Pergerakkan Robot ... 68
4.4.4 Hasil Pengukuran ... 70
4.5 Analisa ... 75
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 77
xiii DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Contoh Bentuk Robot ... 5
Gambar 2.2 Tahap-tahap Pembangunan Sebuah Robot ... 6
Gambar 2.3 Joystik PS2 Wireless ... 7
Gambar 2.4 Rangkaian Antarmuka Joystik PS dengan Mikrokontroler ... 11
Gambar 2.5 Tampilan Osiloskop pada Pertukaran data Joystik ... 12
Gambar 2.6 Komunikasi Serial Pheriperal Interface (SPI) ... 13
Gambar 2.7 Konfigurasi SPI Slave Independent ... 13
Gambar 2.8 Konfigurasi SPI Daisy Chain ... 14
Gambar 2.9 Transmisi data SPI ... 15
Gambar 2.10 Tampilan Arduino Uno ... 16
Gambar 2.11 Pemetaan Pin ATMega 328 ... 20
Gambar 2.12 Tampilan Software Arduino IDE ... 26
Gambar 2.13 Tampilan Apilkasi IP Webcam ... 27
Gambar 2.14 Perbandingan Gear Ratio Motor DC ... 28
Gambar 2.15 Motor DC dan Gearbox Motor ... 29
Gambar 2.16 IC L298 ... 31
Gambar 2.17 Lengan Robot ... 32
Gambar 2.18 Motor Servo ... 33
Gambar 2.19 Konfigurasi Pin Motor Servo ... 34
Gambar 2.20 Kendali Pulsa Motor Servo ... 34
Gambar 2.21 Sensor HC-SR04 ... 35
Gambar 2.22 Timing Diagram Sensor HC-SR04 ... 36
Gambar 3.1 Blok Diagram Rangkaian ... 39
Gambar 3.2 Skema Rangakaian Power Supply ... 41
Gambar 3.3 Layout Rangkaian Power Supply ... 42
Gambar 3.4 Skema Rangkaian Motor Servo ... 42
xiv
Gambar 3.6 Skema Rangkaian Sensor ... 43
Gambar 3.7 Skema Rangkaian Driver Motor DC L298 ... 44
Gambar 3.8 Layout Rangkaian Driver Motor L298 ... 45
Gambar 3.9 Skema Rangkaian Modul Arduino ... 46
Gambar 3.10 Layout Rangkaian Modul Arduino ... 47
Gambar 3.11 Rangkaian Robot Secara Keseluruhan ... 48
Gambar 3.12 Diagram Alir Program Aplikasi Joystik PS2 ke Arduino... 49
Gambar 3.13 Diagram Alir Program Pergerakkan Robot ... 50
Gambar 3.14 Tampak Samping Robot ... 52
Gambar 3.15 Tampak Atas Robot ... 52
Gambar 4.1 Konfigurasi Rangkaian Joystik ... 55
Gambar 4.2 Ilustrasi Awal Komunikasi Joystik dan Mikrokontroler ... 57
Gambar 4.3 Ilustrasi Pengiriman Data Tombol Joystick PS2 ... 57
Gambar 4.4 Tampilan Menu Aplikasi IP Webcam ... 58
Gambar 4.5 Tampilan Aplikasi IP Webcam saat dijalankan ... 59
Gambar 4.6 Tombol Up ... 59
Gambar 4.7 Tombol Down ... 60
Gambar 4.8 Tombol Right ... 60
Gambar 4.9 Tombol Left ... 60
Gambar 4.10 Tombol R1 ... 61
Gambar 4.11 Tombol R2 ... 61
Gambar 4.12 Tombol Cross ... 61
Gambar 4.13 Tombol Square ... 62
Gambar 4.14 (a). Ilustrasi Pengujian Alat Tanpa Halangan ... 63
Gambar 4.14 (b). Ilustrai Pengujian Alat dengan Halangan ... 63
Gambar 4.15 Titik Pengukuran Pada Rangkaian ... 69
Gambar 4.16 (a). Pengukuran Tegangan Keluaran 7805 ... 70
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Pertukaran Data Untuk Joystick Digital ... 9
Tabel 2.2 Pertukaran Data Untuk Joystik Analog ... 10
Tabel 2.3 Spesifikasi Arduino Uno ... 17
Tabel 2.4 Spesifikasi Sensor Ultrasonik ... 37
Tabel 4.1 Pertukaran Data Joystick ... 56
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Jarak Transmisi Tanpa Halangan ... 64
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Jarak Transmisi Dengan Halangan ... 65
Tabel 4.4 Hasil Pengukuran pada Rangkaian Catu Daya ... 70
Tabel 4.5 Hasil Pengukuran Pengiriman Data Tombol Joystick PS2 ... 71
Tabel 4.6 Hasil Pengukuran Pada Titik Pergerakan Roda Robot ... 73
xvi
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Listing Program
Lampiran 2 Data Sheet Komponen
Lampiran 3 Berkas Bimbingan / Konsultasi, Rekomendasi, dan Revisi. Lampiran 4 Foto Alat
