ROBOT PENYELAM PENGAMBIL OBJEK DASAR KOLAM Oleh
Ernanda Ariwirawan Widodo NIM: 612008009
Skripsi
Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
i
INTISARI
Robot merupakan teknologi yang terus berkembang dewasa ini. Termasuk salah
satunya robot yang beroperasi di dalam air. Robot yang ada sebelumnya jarang dilengkapi dengan lengan robot. Sebagian besar robot yang beroperasi di dalam air hanya digunakan untuk mengamati keadaan di dalam air. Maka pada skripsi ini, dibuatlah sebuah robot penyelam yang tidak hanya berfungsi untuk mengamati saja tapi juga dilengkapa dengan lengan robot untuk mengambil sebuah objek di dalam air.
Alat ini terbagi menjadi dua bagian utama, yaitu bagian mekanik dan bagian elektronik. Bagian mekanik terdiri dari pelampung, baling-baling, tempat kamera, dan lengan robot. Dan bagian elektronik terdiri dari sensor tekanan, sensor kemiringan, kamera, motor DC, mikrokontroler, dan driver motor. Pengontrol robot ini menggunakan mikrokontroler ATmega 2560, mikrokontroler ini mengendalikan empat buah motor DC dan mengirimkan data sensor melalui komunikasi serial dan ditampilkan pada user interdace.
ii
ABSTRACT
Robot is a technology that continuously-improved nowadays. One of these
categories is robot which operates underwater. The previous robots were rarely equipped with robotic arm. Most of the underwater robots were only used to observe the situation underwater. Therefore, this paper designed a diving robot which not only be used to observe but also equipped with robotic arm to pick up an object underwater.
The robot is separated into two main parts, i.e. mechanical and electronic parts. The mechanical part consists of a float, a propeller, camera box, and robotic arm. And the electronic part consists of a pressure sensor, tilt sensor, camera, DC motors, microcontroller, and motor driver. The robot is controlled by Atmega 2560 microcontroller, which will control four DC motors and transmit sensor data via serial communication and display onto the user interface.
iii
KATA PENGANTAR
Pertama-tama penulis panjatkan segala puji syukur kepada Tuhan Yesus atas semua berkat yang selalu mengiringi penulis disaat perancangan, pembuatan, serta penulisan skripsi ini, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini tepat pada waktunya. Penulis juga berterima kasih kepada Universitas Kristen Satya Wacana (UKSW), Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer, karena telah memberikan pendidikan yang baik hingga akhirnya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
Penulis juga berterima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan dukungan kepada penulis dalam bentuk apapun. Tanpa semua dukungan itu usaha penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini akan percuma. Maka pada kesempatan ini penulis hendak mengucapkan banyak terima kasih pada:
1. Segenap keluarga yang saya kasihi, ibu Eksi Dharmadjanti, adik Andhika Widi Setyawan Widodo, dan kepada semua Bulek dan Om. Terima kasih atas segala dukungan dalam bentuk materi, doa, dan semangatnya.
2. Bapak Gunawan D, M.Sc, dan Bapak Eng Ir. F. Dalu Setiaji, M.T selaku pembimbing I dan II, terima kasih atas bimbingan, nasehat, dan kesediaan waktu dalam membimbing penulis selama pengerjaan skripsi ini.
3. Staff, dosen, karyawan, dan laboran FTEK atas pelayanannya kepada penulis selama berkuliah di FTEK.
4. Sahabat-sahabatku , Andreas Kristianto, Henry Sutanto, Kristian Visi Subekti, dan Edwin C. Mone. Atas semua curahan kasih kalian saat membantu penulis dalam bentuk suntikan semangat, moral, dan arahan. Dan juga karena telah setia
menemani penulis baik dalam suka maupun duka, baik dalam canda maupun tawa, dan baik dalam kondisi pahit maupun manis. Penulis tidak akan bisa menyelesaikan skripsi ini tanpa bantuan kalian.
5. Teman-teman seangkatan 2008, Eka, Yudha, Ricky, Monica, Febe, Sukra, Rudi, Riyo, Yahya, Ditya, Catur, Dirham dan teman-teman seangkatan lainnya yang tidak saya sebutkan satu persatu. Terima kasih karena sudah berbagi suka dan duka bersama penulis selama kuliah di FTEK.
iv
7. Mantan kekasihku Febe Adhita Citraningrum, karena sudah menemani penulis
dalam mengerjakan skripsi ini walau hanya sebentar. Terima kasih atas pengertianmu, kesabaranmu, dan perhatianmu saat menemani penulis mengerjakan skripsi ini.
8. Mas Mihradityo Panji Nugroho, atas arahanya kepada penulis dalam mengerjakan skripsi ini.
9. Semua pihak yang telah membantu dalam pengerjaan skripsi ini, toko Gloria, Digital, Bina Jaya, Metro, Toko besi T, toko-toko online: Sadewa Electronics, Indo-Ware, dan toko-toko lainnya.
10. Serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu. Terima kasih atas bantuannya baik langsung maupun tidak langsung.
Penulis sadar bahwa skripsi ini tidaklah sempurna, maka penulis berharap saran dan juga kritik dari pembaca agar skripsi ini bisa lebih berguna kedepannya. Akhir kata, penulis berharap berharap skripsi ini bisa berguna bagi semua orang yang membacanya.
Salatiga, Januari2013
DAFTAR ISI
2.1. Mikrokontroler ATMega 2560 ... 4
2.2. Sensor kemiringan ADXL345... 5
2.3. Sensor Tekanan MPX5500 ... 7
2.4. Driver Motor EMS 30A H-bridge ... 8
2.5. Motor DC Bilge Pump ... 9
2.6. Motor Servo ... 9
2.7. Komunikasi Serial RS232 ... 11
2.8. Komunikasi I2C ... 11
2.9. Massa jenis ... 12
2.10. Prinsip Pascal dan Prinsip Archimedes ... 12
BAB III PERANCANGAN ALAT ... 14
3.1. Gambaran Alat ... 14
3.2. Perancangan Mekanik ... 15
3.2.1. Modul Pelampung ... 16
3.2.3. Modul Lengan Robot ... 17
3.2.4. Modul Dome Kamera ... 18
3.3. Perancangan Elektronik ... 19
3.3.1. Modul Mikrokontroler ... 19
3.3.2. Modul Sensor Tekanan ... 21
3.3.3. Modul Regulator ... 24
3.3.4. Modul Sensor Kemiringan ... 25
3.3.5. Modul Kamera ... 25
3.3.6. Modul Catu Daya ... 26
3.3.7. Modul Kabel ... 26
3.3.8. Modul Servo ... 27
3.3.9. Motor DC ... 28
3.4. Perancangan User Interface... 29
3.5. Flow Chart Pengoperasian Robot ... 30
3.6. Perhitungan Matematis Metode Penyelaman, Sensor Kemiringan, Sensor Kedalaman... 31
3.6.1. Perhitungan Metode Penyelaman ... 31
3.6.2. Perhitungan Sudut Pitch dan Roll ... 32
3.6.3. Perhitungan Kedalaman dan Tekanan ... 33
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ... 35
4.1. Pengujian Massa Jenis ... 35
4.2. Pengujian Gerak Robot ... 36
4.4. Pengujian Kedalaman... 38
4.5. Pengujian Kemiringan ... 39
4.6. Pengujian Kecepatan ... 41
4.7. Pengujian Pengiriman Data ... 41
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 43
5.1. Kesimpulan ... 43
5.2. Saran Pengembangan ... 43
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Konfigurasi pin ATMega 2560 ... 5
Gambar 2.2 Blok diagram accelerometer ADXL345[3] ... 6
Gambar 2.3 Orientasi Accelerometer Terhadap Ketiga Sumbu ... 6
Gambar 2.4 Output Accelerometer Terhadap Ketiga Sumbu ... 7
Gambar 2.5 Konfigurasi pin Accelerometer ADXL345 ... 7
Gambar 2.6 Skema rangkaian sensor tekanan MPX5500 [4] ... 9
Gambar 2.7 Skema rangkaian driver EMS 30A H-bridge [5] ... 9
Gambar 2.8 Motor DC anti air (Bilge Pump) ... 10
Gambar 2.9 Blok Diagram Motor Servo [6] ... 11
Gambar 2.10 Sudut Putaran Motor Servo Terkendali Oleh PWM [6] ... 12
Gambar 2.10 Ilustrasi Pemasangan R pull-up pada I2C bus [6] ... 13
Gambar 3.1 Blok Diagram Robot ... 14
Gambar 3.2 Robot Penyelam keseluruhan ... 15
Gambar 3.3 Pelampung utama ... 16
Gambar 3.4 Propeller ... 17
Gambar 3.5 Lengan robot ... 18
Gambar 3.6 Dome ... 18
Gambar 3.7 Board Atmega 2560 ... 19
Gambar 3.8 Schematic Atmega 2560 ... 20
Gambar 3.9 Sensor tekanan MPX550... 21
Gambar 3.10 Skema rangkaian sensor tekanan MPX5500... 22
Gambar 3.12 ADXL345 ... 25
Gambar 3.13 webcam ... 26
Gambar 3.14 baterai LiPo ... 26
Gambar 3.15 Kabel Penghubung Robot dan User Interface ... 27
Gambar 3.16 Servo yang terpasang pada lengan robot ... 28
Gambar 3.17 Motor DC anti air Bilge Pump ... 28
Gambar 3.18 Tampilan User Interface ... 29
Gambar 3.19 Flow Chart pengoperasian robot ... 30
Gambar 3.20 Berbagai Posisi Kemiringan Sudut Dari Sensor Accelerometer ... 32
Gambar 4.1 Massa Robot... 35
Gambar 4.2 Gerak maju robot penyelam ... 37
Gambar 4.3 Gerak ke kanan robot penyelam ... 38
Gambar 4.4 Robot berada di dasar kolam pada kedalaman 3 meter ... 39
Gambar 4.5 Perbandingan sensor kemiringan dengan waterpass smartphone ... 40
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Perbandingan Robot Penyelam ... 2
Tabel 2.2 Deskripsi pin ADXL345 ... 7
Tabel 3.1 Konfigurasi Atmega 2560 ... 20
Tabel 3.2 Konfigurasi sensor kemiringan ADXL345 ... 25
Tabel 3.3 PWM gerak robot ... 31
Tabel 4.1 Pengujian Gerak ... 37
Tabel 4.2 Pengujian kedalaman robot ... 38
Tabel 4.3 Perbandingan sudut pitch waterpass digital dengan sensor kemiringan ... 40
Tabel 4.4 Perbandingan sudut roll waterpass digital dengan sensor kemiringan ... 40
xii
DAFTAR SINGKATAN
ADC Analog to Digital Converter AVR Advance Versatile Risc CW Clockwise
CCW Counter Clockwise DC Direct Current
EMS Embedded Module Series IC Integrated Circuit
I2C Inter-Integrated Circuit I/O Input-Output
LIPO Lithium Polymer
PWM Pulse Width Modulation R/W Read-Write
SCL Serial Clock SDA Serial Data
