ROBOT PARALEL 2 SUMBU TUGAS AKHIR

(1)

i

ROBOT PARALEL 2 SUMBU

TUGAS AKHIR

Disusun Oleh :

1. Nama : Atanasius Bagus Laksono NIM : 181113028

2. Nama : Bonaventura Herendy Widjaya NIM : 181113039

PROGRAM STUDI MEKATRONIKA FAKULTAS VOKASI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2021

(2)

ii

ROBOT PARALEL 2 SUMBU

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu syarat Memperoleh Gelar Ahli Madya

Program Studi Mekatronika

Disusun Oleh :

1. Nama : Atanasius Bagus Laksono NIM : 181113028

2. Nama : Bonaventura Herendy Widjaya NIM : 181113039

PROGRAM STUDI MEKATRONIKA FAKULTAS VOKASI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2021

(3)

iii

HALAMAN PERSETUJ UAN

TUGAS AKHIR

ROBOT PARALEL 2 SUMBU

Disusun oleh:

1. Nama: Atanasius Bagus Laksono NIM: 181113028

2. Nama: Bonaventur a Her endy Widjaya NIM: 181113039

Telah disetujui oleh:

Pembimbing Tanggal : 29 J uni 2021

Pippie Ar biyanti, S.T., M. Eng.

(4)

iv

HALAMAN PENGESAHAN TUGAS AKHIR

ROBOT PARALEL 2 SUMBU

Diper siapkan dan ditulis oleh:

1. Nama: Atanasius Bagus Laksono NIM: 181113028

2. Nama: Bonaventur a Her endy Widjaya NIM: 181113039

Telah diper tahankan di depan Dewan Penguji pada tanggal 6 J uli 2021

dan dinyatakan memenuhi syar at Susunan Dewan Penguji:

Ketua : Agus Siswoyo, S.T., M.T. ………

Sekr etar is : Dian Ar tanto, S.T., M.Eng. ………

Anggota : Pippie Ar biyanti, S.T., M. Eng. ………

Yogyakar ta, 6 J uli 2021 Fakultas Vokasi Univer sitas Sanata Dharma

Dekan

Eko Ar is Budi Cahyono, S.T., M.Eng.

(5)

v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir yang saya tulis ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.

Yogyakarta, 27 Februari 2022 Penulis

(Atanasius Bagus Laksono)

(6)

vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : Atanasius Bagus Laksono

Nomor Mahasiswa : 181113028

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

“ROBOT PARALEL 2 SUMBU / 2-AXIS PARALLEL ROBOT”

beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Atas kemajuan teknologi informasi, saya tidak berkeberatan jika nama, tanda tangan, gambar atau image yang ada di dalam karya ilmiah saya ter indeks oleh mesin pencari (search engine), misalnya Google.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di Yogyakarta Pada tanggal : 27 Februari 2022

Yang menyatakan

(Atanasius Bagus Laksono)

(7)

vii ABSTRAK

ROBOT PARALEL 2 SUMBU / 2-AXIS PARALLEL ROBOT

Atanasius Bagus Laksono Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta 2021

Robot yang kami buat ini merupakan purwarupa dari robot yang ada di Industri.

Kami membuatnya dengan ukuran yang lebih kecil dan compact bertujuan untuk memindahkan barang dari satu titik ke titik lainnya. Robot Paralel 2 Sumbu kami dikendalikan menggunakan Arduino UNO sebagai PLC dan Arduino Mega sebagai Controller. Terdapat Remote yang berfungsi untuk Menjalankan, Memberhentikan,

dan Me-reset lengan robot, juga terdapat Keypad yang berfungsi untuk Mengatur Posisi Lengan dan Hidup-Matinya Elektromagnet. Robot kami telah terpasang Switch untuk membatasi pergerakan robot sehingga robot tidak mengalami posisi mengunci. Jika pada robot kami terjadi malfungsi, kami sudah memprogram 1 tombol di remote yang berfungsi sebagai Emergency.

Kata Kunci : Robot, Arduino UNO, Arduino Mega.

(8)

viii ABSTRACT

ROBOT PARALEL 2 SUMBU / 2-AXIS PARALLEL ROBOT

Atanasius Bagus Laksono Sanata Dharma University

Yogyakarta 2021

The robot that we made is a prototype of the Robots in the Industry. We made it smaller and more compact in order to move things from one point to another. Our 2 Axis Parallel Robot is controlled using Arduino UNO as PLC and Arduino Mega as Controller. There is a remote that functions to run, stop, and reset the robot arm, there is also a keypad that functions to adjust the position of the arm and turn on and off the electromagnet. Our robot has been installed with a Switch to limit the movement of the robot so that the robot does not experience a locking position. If our robot malfunctions, we have programmed 1 button on the remote that functions as Emergency.

Keywords: Robot, Arduino UNO, Arduino Mega.

(9)

ix DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

HALAMAN PERSETUJUAN ... ii

HALAMAN PENGESAHAN ... iii

LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... iv

LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI ... v

ABSTRACK ... vi

ABSTRACT ... vii

DAFTAR ISI ... viii

DAFTAR TABEL ... ix

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR LAMPIRAN ... xi

BAB I ... 1

PENDAHULUAN ... 1

I.1 LATAR BELAKANG ... 1

I.2 RUMUSAN MASALAH ... 1

I.3 BATASAN MASALAH ... 1

I.4 REFRENSI RANCANGAN ... 2

I.1 SOLUSI TERPILIH ... 3

BAB II ... 4

PERANCANGAN ALAT ... 4

II.1 DISKRIPSI ALAT ... 4

II.2 PERANCANGAN MEKANIK ... 4

II.3 PERANCANGAN ELEKTRIK ... 5

II.1 PERANCANGAN PENGENDALI ... 6

BAB III ... 8

HASIL ALAT ... 8

III.1 SPESIFIKASI ALAT ... 8

III.2 KOMPONEN-KOMPONEN ALAT ... 11

III.1 CARA KERJA ALAT ... 16

BAB IV ... 18

PENUTUP ... 18

IV.1 KESIMPULAN ... 18

IV.2 PROSPEK PENGEMBANGAN ALAT ... 19

DAFTAR PUSTAKA ... 20

DAFTAR LAMPIRAN ... 21

(10)

x

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Daftar Komponen Mekanik ... 11 Tabel 3.2 Daftar Komponen Elektrik ... 14 Tabel 4.1 Reliabilitas Pengujian ... 18

(11)

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Dextar Five Bar Parallel Robot ... 2

Gambar 1.2 Codian Robotics Delta Robot D2-500-S020 ... 3

Gambar 2.1 Gambar Rancangan Mekanik ... 4

Gambar 2.2 Skema Perancangan Elektrik ... 5

Gambar 2.3 Remote ... 6

Gambar 2.4 Diagram Alir Pengoperasian Alat ... 7

Gambar 3.1 Gambar 3D ... 8

Gambar 3.2 Elektromagnet ... 9

Gambar 3.3 Timming Gear & Belt Tampak Depan ... 10

Gambar 3.4 Robot Paralel 2 Sumbu Tampak Belakang Bagian Penggerak ... 10

Gambar 3.5 Box Controller ... 11

(12)

xii

DAFTAR LAMPIRAN

Gambar 5.1 Rangkaian Relay 1 Channel ... 22

Gambar 5.2 Rangkaian Mega ... 22

Gambar 5.3 Rangkaian Button 4 Channel... 23

Gambar 5.4 Rangkaian Magnet... 23

Gambar 5.5 Rangkaian UNO ... 24

Gambar 5.6 Rangkaian Limit Switch ... 24

Gambar 5.7 Datasheet Motor Stepper NEMA17 ... 25

Gambar 5.8 Datasheet Driver Motor TB6600 ... 26

Gambar 5.9 Datasheet Relay 12 VDC ... 27

Gambar 5.10 Datasheet LM78M05 ... 28

Gambar 5.11 Datasheet Elektromagnet ... 29

(13)

1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. LATAR BELAKANG

Di Industri sekarang ini, untuk memindahkan barang dapat diterapkan dengan berbagai cara. Ada yang mudah dan murah dengan menggunakan Silinder, ada juga yang kompleks dengan menggunakan robot. Salah satu alasan menggunakan robot adalah keterbatasan tempat dan tuntutan waktu yang cepat.

Oleh karena itu, robot yang kami buat yaitu 2-Axis Parallel Robot adalah salah satu robot dengan fungsi memindahkan barang.

I.2 RUMUSAN MASALAH

Masalah yang terjadi adalah:

1. Bagaimana membuat motor dapat sinkron untuk memindahkan barang?

2. Apakah robot bisa membawa benda dari titik pengambilan ke titik peletakan?

3. Apakah posisi robot presisi jika dilakukan pengulangan?

I.3 BATASAN MASALAH

Batasan masalah yang ada pada robot kami adalah:

1. Area yang dapat dijangkau berkisar 160x120mm.

2. Posisi bisa diatur dengan program.

(14)

2

3. Dapat mengangkat benda bermassa maksimal 500gr dengan luas maksimal 40x40mm.

I.4 REFRENSI RANCANGAN

Kami mengumpilkan dua buah referensi tugas akhir kami sebagai berikut :

1. Dextar Five Bar Parallel Robot

Gambar 1.1 Dextar Five Bar Parallel Robot

(Sumber: Assemblymag.com. Diakses pada tanggal 3 Mei 2021)

Gambar di atas merupakan referensi pertama kami dalam merancang robot paralel 2 sumbu. Robot tersebut dibekali dengan mekanisme untuk naik turun dari End Effector.

(15)

3

2. Codian Robotics Delta Robot D2-500-S020

Gambar 1.2 Codian Robotics Delta Robot D2-500-S020 (Sumber: Directindustry.com. Diakses pada tanggal 3 Mei 2021)

Gambar di atas merupakan referensi kedua kami dalam merancang robot paralel 2 sumbu. Robot tersebut dibekali dengan dua motor stepper dan posisi lengan yang vertikal. Dilengkapi End Effector yang penempatannya sudah sejajar dengan lengan robot tersebut sehingga lebih fleksibel dalam memindahkan barang.

I.5 SOLUSI TERPILIH

Berdasarkan referensi di atas kami menggunakan rancangan referensi yang kedua yaitu robot dengan posisi lengan vertikal dikarenakan untuk pemrograman lebih mudah untuk diterapkan dan posisi vertikal lebih memungkinkan untuk memindahkan barang lebih fleksibel.

(16)

4

BAB II

PERANCANGAN ALAT

II.1 DESKRIPSI ALAT

Robot ini digunakan untuk mendistribusikan benda dari satu tempat ke tempat lain. Untuk rangka dari robot keseluruhan terbuat dari Aluminium sedangkan alas dari robot ini menggunakan akrilik bening tebal. Actuator dari robot ini menggunakan Motor Stepper NEMA17 yang ditransmisikan dengan roda gigi rasio 1:4 sehingga gerakan motor bisa lebih halus. Putaran dari motor menghasilkan gerakan lengan yang disambungkan dengan elektromagnet sebagai gripper untuk memindahkan barang dari titik satu ke titik lain.

II.2 PERANCANG MEKANIK

Gambar 2.1 Gambar Rancangan Mekanik

(17)

5

Alat ini dilengkapi dengan mekanik yang sangat memperhatikan perhitungan di antara kedua lengan tersebut. Dengan rancangan seperti di atas robot ini bisa bergerak sangat fleksibel tetapi tetap masih memperhatikan tingkat kekuatan rangka di kedua lengan tersebut.

II.3 PERANCANG ELEKTRIK

Gambar 2.2 Skema Perancangan Elektrik

Robot ini menggunakan driver motor tipe TB6600 sehingga motor dapat dikontrol mulai dari kecepatan hingga putaran motor untuk menggerakkan kedua lengan.

(18)

6

II.4 PERANCANGAN KENDALI

II.4.1 Keterangan Remote

Gambar 2.3 Remote

1. Tombol Merah Besar:

Menjeda sequential pemindahan benda 2. Tombol Putih:

Menuju posisi home 3. Tombol Biru:

Melaksanakan sequential pemindahan benda 4. Tombol Merah Kecil:

Menonaktifkan/mengaktifkan motor

(19)

7 II.4.2 Diagram Alir Sistem

Gambar 2.4 Diagram Alir Pengoperasian Alat

(20)

8

BAB III HASIL ALAT

III.1 SPESIFIKASI ALAT

Robot ini mempunyai lebar 350 mm dan tinggi 428 mm dengan dua motor stepper sebagai penggerak lengan robot yang masing-masing dipasang limit switch sebagai pendeteksi posisi awal lengan robot. Pada bagian ujung

lengan ada sebuah elektromagnet untuk mengangkat benda logam.

Gambar 3.1 Gambar 3D

Di atas merupakan gambar desain dari robot kami dengan desain tersebut robot kami mempunyai spesifikasi sebagai berikut :

Berat : 4 Kg

Daya Masukan : 220 VAC dan 12VDC

Berat yang dapat diangkat : 500 gram

(21)

9

Fitur : Kendali berbentuk Hand-Console, Bisa

diposisikan secara manual Kecepatan pemindahan : ± 6 detik

Gambar 3.2 Elektromagnet

Di atas merupakan gambar elektromagnet dari robot kami.

Elektromagnet ini dapat mengangkat benda logam dengan berat 2.5 kg, tetapi di sini kami membatasi berat yang mampu diangkat oleh robot kami yaitu 500 gram.

(22)

10

Gambar 3.3 Timming Gear & Belt Tampak Depan

Gambar di atas merupakan Timming Gear & Belt sebagai penyalur gerak motor ke poros lengan robot dengan ukuran 15T (As motor) 60T (As lengan) dan rasio 1:4 sehingga memungkinkan lengan robot bergerak lebih halus dan motor akan lebih kuat berputar waktu mengangkat benda logam.

Gambar 3.4 Robot Paralel 2 Sumbu Tampak Belakang Bagian Penggerak

(23)

11

Berikut merupakan gambar robot tampak belakang dengan sumber penggerak 2 motor stepper Nema17.

Gambar 3.5 Box Controller

Box Controller terdapat 1 buah Arduino UNO dan 1 buah Arduino MEGA sebagai micro-controller driver motor robot.

III.2 KOMPONEN-KOMPONEN ALAT Tabel 3.1

Daftar Komponen Mekanik

NO Komponen Mekanik Spesifikasi

1 Aluminium Profile − Fungsi: Sebagai rangka robot

− Ukuran 30x30mm

− Jumlah 2 buah

(24)

12

2 Bantalan Poros − Fungsi : Mengurangi

gesekan lengan robot

− Tipe: 6001 2RS, 676ZZ, 678ZZ

− Jumlah total 6 buah

3 Mur dan Baut − Fungsi: Mengurangi

gesekan

− lengan robot

− Tipe: 6001 2RS, 676ZZ, 678ZZ

− Jumlah total 6 buah

4 Mur T − Fungsi: Menggabungkan

Aluminium profil dengan komponen

− Ukuran M6

− Jumlah 6 buah

5 Pelat Aluminium − Fungsi: Sebagai lengan

robot

− Ukuran 100x20x2mm, 200x20x2mm

6 As Aluminium − Fungsi: Sebagai sumbu

lengan robot

− Ukuran: Ø12mm, Ø8mm, Ø6mm

− Total 6 buah

(25)

13

7 Pelat Akrilik − Fungsi: Sebagai alas robot

dan ujung lengan robot (tempat menempatkan Elektromagnet)

− Ukuran: 350x150x10mm, 150x25x10mm

− Total 3 buah

8 Timming Gear & Belt − Fungsi: Menaikkan torsi motor, Memperhalus gerakan

− Tipe: GT212

− Ukuran: 15T & 60T

− Rasio: 1:4

− Total 4 buah

9 Snap Ring − Fungsi: Mencegah as lepas

− Ukuran: untuk Ø8mm

− Total 4 buah

10 Ring − Fungsi: Menghindari

gesekan antar lengan

− Ukuran: Untuk Ø8mm

− Total 6 buah

(26)

14 Tabel 3.2

Daftar Komponen Elektrik

NO Komponen Mekanik Spesifikasi

1 Limit Switch − Fungsi: Kalibrasi posisi

lengan robot

− Tipe: Micro Limit Switch

− Jumlah 2 buah

2 Motor Stepper − Fungsi: Penggerak lengan

robot

− Tipe: NEMA17

− Jumlah 2 buah

3 Microcontroller − Fungsi: Pengendali gerakan motor & sebagai PLC13

− Tipe: Arduino UNO &

Arduino MEGA

− Jumlah 2 buah

4 Driver Motor − Fungsi: Pengendali Gerakan

motor

− Tipe: TB6600

− Jumlah 2 buah

(27)

15

5 Power Supply − Fungsi: Memasok sumber

daya ke komponen elektrik

− Spesifikasi: 12V 20A

− Jumlah 1 buah

6 Elektromagnet − Fungsi: Mengangkat benda

magnetis

− Spesifikasi: 12V 0.35A 2.5Kg

− Ukuran: 20x14.5mm

− Jumlah 1 buah

7 Integrated Circuit − Fungsi: Menstabilkan tegangan

− Tipe: LM78m05

− Jumlah 1 buah

8 LCD Display − Fungsi: Indikator keadaan

robot

− Ukuran: 16x2

− Jumlah 1 buah

(28)

16

9 Tombol − Fungsi: Memulai,

menghentikan sementara, me-reset, dan

mengaktifkan/menonaktifkan gerakan lengan

− Jumlah 4 buah

10 Relay − Fungsi: Sebagai saklar untuk

Elektromagnet

− Spesifikasi: 12VDC 1Channel

− Jumlah 1 buah

11 Keypad 4x4 − Fungsi: Mengatur posisi tiap

motor, menyimpan data posisi motor, dan saklar Elektromagnet

− Jumlah 1 buah

III.3 CARA KERJA ALAT

Robot memiliki 2 motor Stepper untuk menggerakkan lengan dan Elektromagnet. Pada saat pertama kali dinyalakan, robot otomatis kalibrasi menggunakan Limit Switch. Setelah proses kalibrasi selesai, benda bisa diletakkan di area kerja robot. Lalu tekan tombol Start untuk memulai sequential pemindahan benda.

(29)

17

Jika dirasa perlu menghentikan sequential, tekan tombol Stop. Setelah robot berhenti bergerak, tekan tombol Home untuk mengalibrasi ulang posisi robot. Namun kalau robot tidak dihentikan, tidak perlu menekan Home untuk mengalibrasi dikarenakan setelah proses pemindahan barang selesai, otomatis akan melakukan kalibrasi.

Untuk mengatur posisi robot, Hand-Console harus disambung terlebih dahulu. Jika sudah, bisa melihat Menu yang ada di layar. Tekan tombol C untuk mengatur posisi motor. Masukkan posisi untuk motor 1, jika sudah tekan tombol B untuk memasukkan posisi motor 2. Jika sudah dimasukkan 15 semua, tekan tombol A untuk mencoba apakah posisi motor sudah sesuai. Jika sudah sesuai, tekan * untuk kembali ke menu utama dan tekan tombol D untuk menyimpan. Jika sudah memasukkan posisi minimal 5, maka sequential sudah jadi dan untuk menjalankan robot, hand-console harus dilepas terlebih dahulu.

Untuk memulai sequential, tekan tombol Start (Biru) untuk memulai sequential. Robot akan mengeksekusi tiap-tiap posisi secara urut dari posisi 1

hingga posisi terakhir. Jika robot sudah sampai di posisi terakhir, robot akan mengalibrasi ulang.

(30)

18

BAB IV PENUTUP

IV.1 KESIMPULAN

Tabel kepresisian robot dalam memindahkan benda dengan percobaan pertama menjadi acuan:

Tabel 4.1 Reliabilitas Pengujian

Adapun kelebihan dari 2-Axis Parallel Robot ini adalah sebagai berikut:

1. Dapat diposisikan secara manual dengan keypad.

2. Pengoperasian mudah.

Adapun kekurangan dari 2-Axis Parallel Robot ini adalah sebagai berikut:

1. Kurang presisi dikarenakan posisi home selalu baru tiap sequential.

2. Material yang kurang kuat sehingga beban yang dapat diangkat hanya 500gr saja.

(31)

19

Robot sudah sesuai dengan target dikarenakan pemindahan benda hanya bergeser di bawah 5 mm dan proses pemindahan hanya memerlukan waktu 6 detik saja.

IV.2 PROSPEK PENGEMBANGAN ALAT

Kemungkinan pengembangan yang bisa ditambahkan pada 2-Axis Parallel Robot adalah:

1. Penambahan mekanik untuk menyejajarkan elektromagnet dengan lantai.

2. End Effector bisa diganti-ganti sesuai kebutuhan.

(32)

20

DAFTAR PUSTAKA

Arduino.cc. 2021. Serial. www.arduino.cc. Diakses pada tanggal 3 Mei 2021.

Assembly Mag. 2013. “Researchers Create Double-SCARA Parallel Robot”.

Assemblymag.com. Diakses pada tanggal 3 Mei 2021.

Directindustry. 2021. Delta Robot D2-500-S020. www.directindustry.com. Diakses pada tanggal 3 Mei 2021.

Lifetech. 2021. Belajar Arduino (Video). YouTube. Diakses pada tanggal 28 Mei 2021.

www.youtube.com/channel/UCLwrpGTUYJLJaVg0Bkqbyrw.

Quanser. 2021. quanser.com. QNET Mechatronic Systems Board. Diakses pada tanggal 3 Mei 2021.

Scientist, Curious. 2021. Arduino with AccelStepper library and TB6600 Stepper Motor Controller (Video). YouTube. Diakses pada tanggal 28 Mei 2021.

www.youtube.com/watch?v=CC4nBDcz6Xs&ab_channel=CuriousScientist.

Zibu. 2020, 15 Mei. Parallel SCARA Plotter (Video). YouTube. Diakses pada tanggal 28 Mei 2021. www.youtube.com/watch?v=a46DMy_3xc4&ab_channel=Zibu.

Zibu. 2020, 15 Mei. Parallel SCARA Plotter v2 (Video). YouTube. Diakses pada tanggal 28 Mei 2021. https://www.youtube.com/watch?v=a46DMy_3xc4&ab _channel=Zibu.

Zibu. 2021, 1 Februari. Parallel SCARA Plotter v3 (Video). YouTube. Diakses pada tanggal 28 Mei 2021. https://www.youtube.com/watch?v=4yyozFsPI_I.

Zibula, Andres. 2017. Parallel SCARA Stylus. github.com. Diakses pada tanggal 3 Mei 2021.

Zibula, Andres. 2020. Parallel SCARA Plotter. github.com. Diakses pada tanggal 3 Mei 2021.

Zibula, Andres. 2021. Parallel SCARA Plotter v3. github.com. Diakses pada tanggal 3 Mei 2021.

(33)

21