PENGEMBANGAN KIT PEMBELAJARAN KONTROL ROBOTIKA TINGKAT DASAR.

(1)

PENGEMBANGAN KIT PEMBELAJARAN KONTROL ROBOTIKA TINGKAT DASAR

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Sebagian dari SyaratMemperoleh Gelar SarjanaPendidikan

Program Studi Pendidikan Ilmu Komputer

RULY ANGGRIAWAN 0808537

Program Studi Pendidikan Ilmu Komputer

Fakultas Pendidikan Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

(2)

Ruly Anggriawan, 2013

Pengembangan KIT Pembelajaran Kontrol Robotika Tingkat Dasar

HALAMAN PENGESAHAN

PENGEMBANGAN KIT PEMBELAJARAN KONTROL ROBOTIKA TINGKAT DASAR

RULY ANGGRIAWAN 0808537

Disetujui dan Disahkan oleh Pembimbing :

Pembimbing I

Dr. Enjang A Nurdin, M.Kom. NIP.196711211991011001

Pembimbing II

Drs. Waslaluddin, M.T. NIP. 196302071991031002

Mengetahui

Ketua Prodi Program Studi Ilmu Komputer FPMIPA UPI

(3)

PENGEMBANGAN KIT

PEMBELAJARAN KONTROL

ROBOTIKA TINGKAT DASAR

Oleh Ruly Anggriawan

Sebuah skripsi yang diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana pada Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Mei 2013

Hak Cipta dilindungi undang-undang.

(4)

Pengembangan Kit Pembelajaran Kontrol Robotika Tingkat Dasar

Development of Basic Level Robotic Control Learning Kits

Enjang A Nurdin, Waslaluddin, Ruly Anggriawan

Program Studi Pendidikan Ilmu Komputer FPMIPA Universitas Pendidikan Indonesia

Jl. Dr. Setiabudhi No. 229 Bandung 40154 Jawa Barat-Indonesia

Abstrak

Bidang pendidikan robotika harus terus dikembangkan untuk mengejar ketertinggalan dibidang robotika itu sendiri. Penelitian dengan judul pengembangan kit pembelajaran kontrol robotika tingkat dasar ini bertujuan untuk memudahkan pembelajaran kontrol robotika khususnya dilingkungan prodi pendidikan ilmu komputer UPI. Desain Kit pembelajaran ini berbasis standard arduino. Penelitian dan pengembangan kit pembelajaran ini terdiri dari tahap studi pendahuluan, analisis kebutuhan, pembuatan, uji spesifikasi alat dan tahap terakhir adalah evaluasi produk dengan pendapat ahli. Hasil uji ahli, kit pembelajaran ini sudah layak untuk digunakan.

Kata Kunci : Kontrol Robotika, Kit Pembelajaran, Arduino

Abstrack

Research in robotic of education need to be improvement. This research with title development of basic level robotic control learning kit have porpose to make student more easy to learn robotic control, specialy student in computer science of education department, indonesian university of education. This robotic learning kit base of arduino standart. This research process is preliminary study, analysis, make prototype, testing, and evaluation. Final result from expert juggement is this learning kits have good enought point.

(5)

DAFTAR ISI

(6)

(7)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Resistor tetap ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.2 Lambang Resistor tetap ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.3 Resistor variable (trimpot) ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.4 Lambang Resistor variable... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.5 Kapasitor Polar ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.6 Lambang Kapasitor Polar ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.7 Kapasitor Non Polar ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.8 Lambang Kapasitor Non Polar ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.9 Diode ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.10 Lambang Diode ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.11 LED ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.12 Lambang LED ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.13 Lambang Photodiode ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.14 Transistor ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.15 Lambang Transistor PNP ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.16 Lambang Transistor NPN... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.17 Block Proses Power Supply Unit . Error! Bookmark not defined. Gambar 2.18 Tranformator ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.19 Dioda bridge ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.20 Konfigurasi pin IC Regulator 78xxError! Bookmark not defined. Gambar 2.21 Rangkaian PSU 5 volt dan 12 voltError! Bookmark not defined. Gambar 2.22 Konfigurasi Pin Atmega 8 ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.23 Skematik Arduino Severino ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.24 Rangkaian Sensor Garis dengan photodiodeError! Bookmark not defined. Gambar 2.25 74HC14/74HCT14 ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.26 Sensor PING))) ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.27 Rangkaian Driver Motor DC menggunakan IC L293DError! Bookmark not defined.

Gambar 2.28 Rangkaian Driver Motor Stepper Unipolar Menggunakan IC ULN2004A ... Error! Bookmark not defined.

(8)

Gambar 2.32 Line Follower Robot ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.33 Wall Follower Robot ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.34 Arm Robot ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.35 kit pembelajaran mikrokontroler yang dibuat oleh kompor upiError! Bookmark not defined.

Gambar 3.1 Tahapan Penelitian dan Pengembangan Kit pembelajaranError! Bookmark not defined.

Gambar 4.1 Diagram Blok Hardware Kit PembelajaranError! Bookmark not defined. Gambar 4.2 Pin Arduino ... Error! Bookmark not defined.

Gambar 4.3 Skematik Arduino Board ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.4 Layout PCB Arduino Board ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.5 Diagram Block LCD 16x2 Shield .. Error! Bookmark not defined. Gambar 4.6 Skematik LCD Shield ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.7 Layout LCD Shield ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.8 Diagram Block Sensor Shield ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.9 Skematik Sensor Shield ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.10 Desain Layout Sensor Shield ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.11 Skematik Sensor Garis ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.12 Layout Sensor Garis ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.13 Diagram Blok Motor Shield ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.14 Skematik Motor Shield ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.15 Layout PCB Motor Shield... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.16 Hasil Jadi Arduino Board ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.17 Hasil Jadi LCD 16x2 Shield... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.18 Hasil Jadi Sensor Shield ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.19 Hasil Jadi Motor Shield... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.20 Hasil Jadi Mama Shield ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.21 Hasil Jadi Kit Pembelajaran Kontrol Robotika Tingkat DasarError! Bookmark not defined.

(9)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Nilai warna gelang pada resistor ... Error! Bookmark not defined. Tabel 2.2 Deskripsi Pin Atmega 8 ... Error! Bookmark not defined. Tabel 2.3 Deskripsi Pin 74HC14/74HCT14 ... Error! Bookmark not defined. Tabel 2.4 Deskripsi Pin LCD 16x2 Character ... Error! Bookmark not defined. Tabel 4.1 Mapping Pin Arduino Dengan Pin Atmega8Error! Bookmark not defined. Tabel 4.2 Pin Configuration LCD 16x2 Shield .. Error! Bookmark not defined. Table 4.3 Pin Configuration Sensor Shield ... Error! Bookmark not defined. Table 4.4 Pin Configuration Motor Shield ... Error! Bookmark not defined. Tabel 4.5 Hasil Uji Coba LCD 16x2 Shield ... Error! Bookmark not defined. Tabel 4.6 Data Tegangan Output Sensor Garis .. Error! Bookmark not defined. Tabel 4.7 Hasil pengukuran nilai resistansi ujung-ujung kabel motor stepperError! Bookmark not defined.

Tabel 4.8 Urutan Continuous Step Motor StepperError! Bookmark not defined. Tabel 4.9 Hasil Uji Coba Kontrol Arah Motor DCError! Bookmark not defined. Tabel 4.10 Hasil Uji Coba Kontrol Kecepatan Motor DCError! Bookmark not defined. Tabel 4.11 Penilaian Aspek Umum ... Error! Bookmark not defined.

(10)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Keunggulan dalam teknologi robotik tak dapat dipungkiri telah lama dijadikan ikon kebanggaan negara-negara maju di dunia. Kecanggihan teknologi yang dimiliki, gedung-gedung tinggi yang mencakar langit, tingkat kesejahteraan rakyatnya yang tinggi, kota-kotanya yang modern, belumlah lengkap tanpa popularitas kepiawaian dalam dunia robotik (Pitowarno, 2006:1). Penggunaan robot didalam dunia perindustrian semakin luas, hal ini terjadi seiring dengan meningkatnya kebutuhan masyarakat akan barang – barang yang berkualitas. Hal ini disebabkan karena kelebihan dari robot yang mampu bekerja lebih banyak dan lebih konsisten dibandingkan manusia. Perkembangan dunia robotika didukung dengan kemajuan teknologi didalam bidang mekanikal, elektronika dan teknologi informasi/ilmu komputer. Teknologi tersebut kemudian diaplikasi pada berbagai macam tipe robot untuk meningkatkan kecerdasan, daya tahan, dan akurasi dari robot – robot tersebut. Selain didunia industri, robot juga berperan di dunia kesehatan, militer, bahkan dunia hiburan.

Walau Indonesia belum menjadi negara maju, Indonesia pun tidak mau ketinggalan dalam pengembangan robot. Salah satu trigger kemajuan robot di Indonesia adalah kontes robot. Indonesia telah mengadakan beberapa kali Kontes Robot Indonesia (KRI), dimana pemenangnya sebagai wakil Indonesia untuk mengikuti kontes robot tingkat internasional yang diselenggarakan di beberapa negara Asia seperti Jepang, Thailand, Korea Selatan, Cina, Malaysia, Vietnam dan lain-lain. Bahkan salah satu peserta yang mewakili Indonesia pada tahun 2001 yaitu tim B-Cak dari PENS (Politeknik Elektronika Negeri Surabaya) pernah memenangkan Juara Pertama pada Asia-Pacific Broadcasting Union (ABU) Robocon yang diselenggarakan di Koriyama, Fukushima–Jepang (Panduan Kontes Robot Cerdas Indonesia, 2011:3).

(11)

oleh Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi cq. Direktorat Pembinaan Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat terutama guna mendorong penguasaan teknologi maju bagi para mahasiswa teknik di Indonesia. Pada tahun 2004 diselenggarakanlah Kontes Robot Cerdas Indonesia (KRCI) untuk yang pertamakalinya guna mendorong peningkatan kualitas robot terutama pada sistem kontrolnya. Keberhasilan penyelenggaraan KRCI selama ini dapat dibuktikan dengan perolehan medali Emas untuk kategori Fire Fighting Robot Contest pada kontes robot Internasional ROBOGAMES di San Francisco, Amerika Serikat, Juni 2009 yang lalu yang disumbangkan oleh Tim KRCI dari Universitas Komputer Indonesia (UNIKOM) Bandung (Panduan Kontes Robot Cerdas Indonesia, 2011:3). Semakin tahun perkembangan tim robot di Indonesia semakin maju. Tahun 2012 ini UNIKOM, ITB dan IT Telkom telah mengharumkan nama Indonesia dengan menjadi juara dunia di Trinity College Fire-Fighting Home Robot Contest (TCFFHRC), yang berlangsung di Trinity College, Hartford, Connecticut, Amerika Serikat.

Banyaknya inovasi-inovasi dibidang robotika menunjukkan betapa cepatnya perkembangan dunia robotika. Pihak perguruan tinggi pun harus mengimbangi perkembangan dunia robotika ini. Pihak perguruan tinggi menyadari mereka harus mengajarkan materi robotika kepada generasi muda agar Indonesia bisa mengejar ketinggalan teknologi robotika dari negara maju. Walaupun di Indonesia belum ada jurusan di perguruan tinggi yang khusus mempelajari robot, tetapi jurusan-jurusan yang berhubungan dengan bidang ini telah mengadakan mata kuliah yang berhubungan dengan robotika. Salah satunya adalah program studi Ilmu Komputer Universitas Pendidikan Indonesia yang mengadakan mata kuliah kontrol dan robotika dengan kode IK560 dengan bobot 3 SKS (Kurikulum Universitas Pendidikan Indonesia, 2011).

(12)

1.2 Perumusan Masalah

Bagaimana mengembangkan kit pembelajaran untuk mata kuliah kontrol dan robotika?

1.3 Tujuan Penelitian

Membuat kit pembelajaran kontrol robotika tingkat dasar.

1.4 Batasan Penelitian

Agar penelitian ini lebih terarah maka ditetapkan beberapa batasan sebagai berikut:

1. Materiyang akan digunakan dalam kit pembelajaran ini adalah materi pada mata kuliah kontrol dan robotika di program studi ilmu komputer, Universitas Pendidikan Indonesia.

2. Materi mata kuliah kontrol dan robotika meliputi sistem mikrokontoler, sensor garis/warna, sensor jarak, kontrol aktuator motor DC, motor servo, motor stepper sampai line follower robot.

3. Dalam penelitian ini aspek pedagogik tidak akan dibahas lebih dalam tetapi lebih ke aspek pengembangannya.

1.5 Manfaat Penelitian Manfaat Hasil Penelitian

1. Diharapkan kitpembelajaran yang dikembangkan ini bisa membantu dalam proses pembelajaran pada mata kuliah kontrol dan robotika sehingga bisa menghasilkan lulusan yang lebih baik. kitpembelajaran ini juga diharapkan bisa digunakan dalampembelajaran robot untuksiswa SMK.

1.6 Definisi Operasional

Beberapa istilah yang umum digunakan di dalam penelitian ini

1. kit pembelajaran kontrol robotika adalah alat peraga dan alat praktikum yang

(13)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Metode Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah merancang dan membangun kit pembelajaran untuk mata kuliah kontrol dan robotika. Kit pembelajaran kontrol dan robotika ini termasuk kategori pengembangan perangkat keras. Berdasarkan tujuan penelitian tersebut, metode penelitian yang paling tepat adalah metode penelitian dan pengembangan (research and

development). Sebagaimana pendapat Borg dan Gall dalam buku yang ditulis Arifin (arifin,

2011:127) yaitu “research and development is a powerfull strategy for improving practice. It is a process used to develop and validate educational products.”

3. 2 Desain dan Prosedur Penelitian 3.2.1 Tahap Studi Pendahuluan

Studi pendahuluan pengembangan kit pembelajaran ini dilakukan peneliti dengan membaca buku dan browsing internet yang berhubungan dengan kontrol dan robotika.

Setelah melakukan studi pendahuluan, peneliti melakukan studi lapangan. Studi lapangan dilakukan dengan mempelajari kit pembelajaran yang sudah dikembangkan sebelumnya. Kit pembelajaran yang dipelajari peneliti antara lain kit pembelajaran yang dikembangkan oleh UKM KOMPOR UPI dan kit pembelajaran yang dikembangkan oleh jurusan pendidikan teknik elektro UPI.

3.2.2 Tahap Pengembangan a. Analisis kebutuhan

(14)

kontrol dan robotika. b. Desain Produk

Setelah menganalisis kebutuhan apa saja yang diperlukan dilanjutkan dengan mendesain produk yang akan dihasilkan. Output dari desain produk adalah spesifikasi desain yang meliputi spesifikasi desain umum yang menerangkan desain kit pembelajaran.Dua desain utama pada penelitian ini adalah desain skematik dan desain layout masing-masing modul.

c. Pembuatan Kit pembelajaran

Pada tahap ini, desain layout yang sudah jadi akan diantar ke tempat percetakan PCB. Dilanjutkan dengan pembelian kebutuhan komponen. Setelah PCB jadi dilakukan tahap penyolderan komponen ke PCB.

d. Uji Coba Alat

Tahap ini adalah memeriksa apakah hardware yang dibuat berfungsi dengan baik. Cara mengeceknya adalah dengan mengukur tegangan input dan output dari komponen elektronika. Tahap selanjutnya adalah uji coba pemrograman alat. Kesalahan yang ditemukan pada tahap ini akan menjadi masukan buat revisi desain produk selanjutnya.

3.3 Evaluasi

Tahap evaluasi dilakukan dengan uji ahli(expert judgement) yaitu meminta pendapat ahli yang relevan terhadap produk untuk menguatkan dan meninjau ulang produk awal serta memberikan masukan perbaikan.

(15)

mengutarakan pendapatnya sesuai dengan bidang keahlian masing-masing. Teknik delphi adalah suatu cara untuk mendapatkan konsensus di antara para pakar melalui pendekatan intuitif. Langkah-langkah penerapan teknik delphi untuk uji ahli dalam penelitan dan pengembangan adalah problem identification and specification, personal indentification and

selection, questionaire design, sending questioner and analisis responded for first round,

development of sebsequent questionaires, Organization of group meetings. (Arifin, 2011:134)

Instrumen yang digunakan untuk mengumpulkan pendapat ahli pada penelitian ini adalah angket atau kuesioner. Skala yang yang digunakan adalah rating scale. Analisis data dilakukan dengan pendekatan kualitatif yang hasilnya digunakan untuk bahan revisi produk selanjutnya.

Mulai

Studi Pendahuluan

Menentukan Spesifikasi

Desain

(16)

(17)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengamatan dan hasil penelitian terhadap masalah yang dibahas dalam skripsi ini, penulis dapat menarik kesimpulan bahwa kit pembelajaran kontrol robotika tingkat dasar yang dikembangkan sudah layak digunakan untuk pembelajaran mata kuliah kontrol dan robotika. Pengembangan kit pembelajaran ini dilakukan dengan metode penelitian dan pengembangan.

5.2 SARAN

Berdasarkan kekurangan, masalah dan kesimpulan yang didapatkan selama proses pengembangan kit pembelajaran ini, penulis menyarankan agar kit pembelajaran kontrol dan robotika ini dapat diujicobakan kepada mahasiswa dan siswa baik SMK maupun SMA agar bisa diketahui apakah kit pembelajaran ini bisa meningkatkan minat belajar siswa. Kit pembelajaran ini juga seharusnya dilengkapi dengan modul siswa, modul guru, dan bahan ajar.

(18)

DAFTAR PUSTAKA

Arifin, Z. (2011). Penelitian Pendidikan: Metode dan Paradigma Baru. Bandung: Remaja Rosdakarya.

Direktorar Jenderal Pendidikan Tinggi. (2011). Panduan Kontes Robot Cerdas Indonesia 2011. Jakarta:Dikti.

Igoe, T. (2007). Stepper Motors[Online]. Tersedia:

http://www.tigoe.net/pcomp/code/circuits/motors/stepper-motors/ [8 Februari 2013] Marshal, V(2009). Build a Simple DC Power Supply. [Online]. Tersedia:

http://www.popsci.com/diy/article/2009-12/build-simple-dc-power-supply [8 Februari 2013]

Pitowarno, E. (2006). Robotika: Disain, Kontrol, dan Kecerdasan Buatan. Yogyakarta: Andi. Suryadhi, T D S. (2010). Buku Pintar Robotika: Bagaimana Merancang &

Membuat Robot Sendiri. Yogyakarta: Andi.

______. (2006). Ultrasonic Distance Sensor. [Online].

Tersedia: http://www.parallax.com/dl/docs/prod/acc/28015-PING-v1.3.pdf [8 Februari 2013]

______. (2011). Atmega8. [Online]. Tersedia:

http://www.atmel.com/images/doc2486.pdf [8 Februari 2013] ______. (2012). LM78XX/LM78XXA

3-Terminal 1A Positive Voltage Regulator. [Online]. Tersedia:

http://www.fairchildsemi.com/ds/LM/LM7805.pdf [8 Februari 2013]

______. (2012). 74HC14, 74HCT14:Hex inverting Schmitt trigger. [Online]. Tersedia: http://www.nxp.com/documents/data_sheet/74HC_HCT14.pdf [8 Februari 2013] ______. (2004). L293, L293D

: QUADRUPLE HALF-H DRIVERS. [Online]. Tersedia: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/l293d.pdf [8 Februari 2013] ______. (2012). ULN2002A, ULN2003A, ULN2003AI, ULN2004A

ULQ2003A, ULQ2004A: HIGH-VOLTAGE, HIGH-CURRENT DARLINGTON TRANSISTOR ARRAYS. [Online]. Tersedia:

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/uln2003a.pdf [8 Februari 2013] ______. (2008). 16 x 2 Character LCD.[Online]. Tersedia:

http://www.vishay.com/docs/37297/37297.pdf [8 Februari 2013]

______. (2008). Sweep. [Online]. Tersedia: http://arduino.cc/en/Tutorial/Sweep[8 Februari 2013]