i
ROBOT PEMBERSIH KOLAM TUGAS AKHIR
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Ahli Madya
Program Studi Mekatronika
Disusun oleh:
1. Nama: Vincensius Widhi Windrawanto NIM: 181113034
2. Nama: Rb Wahyu Aji Werbowo NIM: 181113037
PROGRAM STUDI MEKATRONIKA FAKULTAS VOKASI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
2021
ii
POOL CLEANING ROBOT FINAL PROJECT
Presented as partial fulfilment of the requirements to obtain the Ahli Madya
degree
in Mechatronic Engineering
By:
1. Name: Vincensius Widhi Windrawanto NIM: 181113034
2. Name: Rb Wahyu Aji Werbowo NIM: 181113037
MECHATRONICS STUDY PROGRAM VOCATIONAL FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA
2021
iii
HALAMAN PERSETUJUAN
TUGAS AKHIR
ROBOT PEMBERSIH KOLAM
Disusun oleh:
1. Nama: Vincensius Widhi Windrawanto NIM: 181113034
2. Nama: Rb Wahyu Aji Werbowo NIM: 181113037
Telah disetujui oleh:
Pembimbing Tanggal : 1 Juli 2021
Agus Siswoyo, S.T., M.T.
iv
HALAMAN PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
ROBOT PEMBERSIH KOLAM
Dipersiapkan dan ditulis oleh:
1. Nama: Vincensius Widhi Windrawanto NIM: 181113034
2. Nama: Rb Wahyu Aji Werbowo NIM: 181113037
Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji pada tanggal 8 Juli 2021
dan dinyatakan memenuhi syarat Susunan Dewan Penguji:
Ketua : Dian Artanto, S.T., M.Eng. ………
Sekretaris : Pippie Arbiyanti, S.T., M. Eng. ………
Anggota : Agus Siswoyo, S.T., M.T. ………
Yogyakarta, 8 Juli 2021 Fakultas Vokasi
Universitas Sanata Dharma Dekan
Eko Aris Budi Cahyono, S.T., M.Eng.
v
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi 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, 18 Februari 2022 Penuilis
Vincensius Widhi Windrawanto
vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : Vincensius Widhi Windrawanto
Nomor Mahasiswa : 181113034
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul : Robot Pembersih Kolam / Pool Cleaning Robot beserta perangkat yang diperlukan (bila ada).
Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, me-ngalihkan 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 terindeks oleh mesin pencari (search engine), misalnya google.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di Yogyakarta Pada tanggal : 18 Februari 2022 Yang menyatakan
(Vincensius Widhi Windrawanto )
vii
INTISARI
Robot Pembersih Kolam ini merupakan sebuah inovasi kami dalam memudahkan manusia untuk membersihkan kolam secara otomatis dan terkendali. Robot pembersih sampah ini dikendalikan oleh mikrokontroler Node MCU ESP 8266.
Cara kerja dari alat ini sebagai berikut: robot terlebih dahulu telah dihubungkan dengan smartphone baik melalui wifi maupun Bluetooth. Setelah terhubung robot dapat digerakkan menggunakan smartphone tersebut untuk mengambil sampah yang terdapat pada kolam. Robot ini dilengkapi dengan sensor ultrasonic untuk mendeteksi jarak agar tidak menabrak dinding kolam. Robot ini juga telah diprogram untuk gagal aman sehingga jika terjadi putus konektivitas maka robot akan kembali ke tepi kolam dengan aman.
Kata Kunci : Robot, NODE MCU, ESP 8266, Sensor Ultrasonik, Wifi, Bluetooth.
viii
ABSTRACT
This Pool Cleaning Robot is our innovation in making it easier for humans to clean the pool automatically and under control. This pool cleaning robot is controlled by the Node MCU ESP 8266 microcontroller. The workings of this tool are as follows:
the robot has first been connected to a smartphone via wifi or Bluetooth. Once connected, the robot can be moved using the smartphone to pick up the trash on the pool. This robot is equipped with an ultrasonic sensor to detect the distance so as not to hit the pool wall. This robot has also been programmed to be failsafe so that in the event of a disconnection the robot will return to the edge of the pool safely.
Keywords : Robot, NODE MCU, ESP 8266, Ultrasonic Sensor, Wifi, Bluetooth.
ix
DAFTAR ISI
COVER ... ix
HALAMAN JUDUL ... ix
HALAMAN PERSETUJUAN ... ix
HALAMAN PENGESAHAN ... iix
LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... ix
LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI ... ix
INTISARI ... ixi
ABSTRACT ... ixii
DAFTAR ISI... ix
DAFTAR GAMBAR ... xi
DAFTAR TABEL ... xii
BAB I ... 1
PENDAHULUAN ... 1
I.1. LATAR BELAKANG ... 1
I.2. RUMUSAN MASALAH ... 1
I.3. BATASAN MASALAH ... 2
I.4. REFERENSI RANCANGAN ... 2
I.5. SOLUSI TERPILIH ... 3
BAB II ... 4
PERANCANGAN ALAT ... 4
II.1. DESKRIPSI ALAT ... 4
II.2. PERANCANGAN MEKANIK... 4
II.3. PERANCANGAN ELEKTRIK ... 5
II.4. PERANCANGAN KENDALI ... 5
BAB III ... 7
HASIL ALAT ... 7
III.1. SPESIFIKASI ALAT ... 7
III.2. KOMPONEN-KOMPONEN ALAT ... 10
III.3. CARA KERJA ALAT ... 14
BAB IV ... 15
PENUTUP ... 15
IV.1. KESIMPULAN ... 15
IV.2. PROSPEK PENGEMBANGAN ALAT ... 15
x
DAFTAR PUSTAKA ... 16 DAFTAR LAMPIRAN ... 17
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. BETTA Pool Skimmer ...2
Gambar 1.2. Camio SX-15 robot pool skimmer ...3
Gambar 2.1 Rancangan Mekanik ...4
Gambar 2.2 Wiring Elektrik ...5
Gambar 2.3 Flowchart Pemrosesan data Via Wifi ...5
Gambar 2.4 Flowchart Pemrosesan data Via Wifi ...5
Gambar 2.5 Flowchart Sistem ...6
Gambar 3.1 Desain 2D ...7
Gambar 3.2 Sensor Ultrasonik ...8
Gambar 3.3 Propeller depan pengumpul sampah ...8
Gambar 3.4 Keranjang Sampah ...9
Gambar 3.4 Propeller belakang robot ...9
Gambar 3.4 Panel kontrol robot ...10
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Daftar Komponen Mekanik ... 10 Tabel 3.2. Daftar Komponen Elektrik ... 12 Tabel 3.3 Perbedaan konektivitas Wifi dan Bluetooth... 14
1
BAB I PENDAHULUAN
I.1. LATAR BELAKANG
Perkembangan teknologi yang semakin berkembang pesat pada saat ini telah mampu menyentuh seluruh aspek kehidupan masyarakat. Salah satunya mendorong pengembangan teknologi tepat guna di berbagai bidang, seperti pengadaan sarana dan prasarana untuk kepentingan masyarakat dan demi terciptanya lingkungan yang bersih. Pada umumnya penanganan sampah di kolam dilakukan oleh manusia menggunakan tongkat jaring yang mana hal tersebut hanya bisa menjangkau area yang sangat terbatas jaraknya.
Adanya inovasi untuk merancang robot pembersih sampah, seperti perancangan alat pembersih sampah pada kolam yang dirancang untuk mengambil sampah yang ada di kolam dengan kontrol melalui smartphone.
Robot pembersih sampah ini menggunakan mikrokontroler NodeMCU ESP8266 yang mana dapat dikontrol dengan smartphone via wifi maupun bluetooth dengan menggunakan aplikasi “Blynk” dan “Robot Controler”.
Dengan menggunakan konektivitas wifi, robot ini dapat menjangkau tempat yang lebih jauh yang tidak dapat dijangkau oleh manusia dari pinggir kolam.
Berdasarkan uraian diatas penulis merancang alat yang akan direalisasikan dalam tugas akhir dengan judul “Robot Pembersih Sampah Kolam dengan Kontrol Menggunakan Smartphone” yang diharapkan dapat mempermudah manusia dalam urusan membersihkan sampah yang ada di kolam baik itu kolam renang, kolam ikan, maupun empang.
I.2. RUMUSAN MASALAH
Adapun rumusan masalah dari tugas akhir ini yaitu:
1. Bagaimana membuat robot yang dapat berjalan di air ?
2. Bagaimana membuat robot yang dapat mengambil sampah pada permukaan air ?
3. Bagaimana membuat robot yang dapat dikontrol melalui smartphone ?
2 I.3. BATASAN MASALAH
Adapun batasan masalah pada tugas akhir ini adalah :
1. Sampah yang dapat dibersihkan yaitu sampah yang terapung di permukaan kolam.
2. Kapasitas penampungan sampah alat tersebut adalah 5 kg dengan volume maksimal 8860 cm3.
3. Kendali robot menggunakan smartphone.
I.4. REFERENSI RANCANGAN
Kami mengumpulkan dua buah referensi tugas akhir kami sebagai berikut :
1. BETTA Robot Pool Skimmer
Gambar 1.1 BETTA pool skimmer
Gambar diatas merupakan referensi kami dalam merancang robot pembersih kolam renang. Menggunakan dua buah baling-baling pada belakang kapal dan sebuah baling-baling lebar di depan sebagai penangkap sampahnya.
3 2. Camio SX15 Robot Pool Skimmer
Gambar 1.2 Camio SX-15 robot pool skimmer
Gambar diatas merupakan referensi kedua dari tugas akhir kami.
Robot tersebut dibekali dua buah baling-baling pada bagian samping yang digunakan untuk berjalan. Proses pengambilan sampah pada robot tersebut hanya dengan menabraknya hingga sampah tersebut terperangkap pada jaring-jaring penangkap sampahnya. Robot tersebut dilengkapi sensor pendeteksi agar robot tersebut dapat mendeteksi halangan yang ada didepannya.
I.5. SOLUSI TERPILIH
Berdasarkan referensi diatas kami menggunakan rancangan pada referensi yang pertama yaitu mekanisme gerak robot dan pengambilan sampahnya. Kami menggunakan baling-baling depan sebagai penangkap sampah agar masuk ke penampungan sampah. Mekanisme gerak robotnya menggunakan dua buah baling-baling pada bagian belakang robot untuk gerak maju, kanan, kiri, dan mundur.
Pada referensi kedua, kami mengadopsi penggunakan sensor depan pada rancangan robot kami yang mana hal tersebut juga ada pada robot referensi kedua.
4
BAB II
PERANCANGAN ALAT
II.1. DESKRIPSI ALAT
Robot pembersih sampah ini berfungsi untuk membersihkan sampah yang mengapung pada permukaan kolam. Robot ini mempunyai bodi yang terbuat dari fiber dengan panjang 900mm dan lebar 800mm. Pada bagian depan dilengkapi dengan dua buah sensor ultrasonik sebagai pendeteksi halangan. Terdapat dua buah propeller pada bagian belakang robot sebagai penggeraknya. Pada bagian tengah kapal terdapat propeller lebar yang berfungsi untuk menangkap sampah agar masuk ke bagian penampungan sampah yang ada pada belakang propellernya.
Robot pembersih sampah ini dibekali mikrokontroler Node MCU sebagai pengatur robotnya. Robot ini dikendalikan menggunakan smartphone menggunakan konektivitas wifi ataupun bluetooth.
II.2. PERANCANGAN MEKANIK
Gambar 2.1 Rancangan Mekanik
Alat ini dirancang sedemikian rupa supaya mendapatkan
keseimbangan yang sempurna sekaligus aerodinamis. Dengan rancangan seperti diatas robot ini mampu menopang beban sekitar 5kg.
5 II.3. PERANCANGAN ELEKTRIK
Robot ini menggunakan NodeMCU sebagai mikrokontrolernya sehingga memungkinkan dikontrol melalui smartphone. Sensor yang digunakan robot ini yaitu dua buah sensor ultrasonik sebagai pendeteksi halangan.
II.4. PERANCANGAN KENDALI
II.4.1. Flowchart Pemrosesan data Robot Via Wifi
Gambar 2.3 Flowchart Pemrosesan data via Wifi Gambar 2.2 Wiring Elektrik
6
II.4.2. Flowchart Pemrosesan data Robot Via Bluetooth
Gambar 2.4 Flowchart Pemrosesan data Robot Via Bluetooth II.4.3. Flowchart Sistem
Gambar 2.5 Flowchart Sistem
7
BAB III HASIL ALAT
III.1. SPESIFIKASI ALAT
Robot ini memiliki panjang 900mm dan lebar 800mm yang ditenagai oleh dua buah motor dc 12 volt 400 rpm untuk penggeraknya. Pada bagian depan robot dilengkapi dengan dua buah sensor ultrasonik sebagai pendeteksi halangan depan.
Gambar 3.1 Desain 2D
Gambar diatas merupakan desain 2D dari robot kami. Dengan desain yang sedemikia rupa sehinga robot kami dapat berjalan di air dan dapat mengambil sambah dengan berat 5 kg dan volume maksimal yaitu 8860 cm3.
8
Gambar 3.2 Sensor Ultrasonik
Gambar diatas merupakan sensor ultrasonik pada robot kami. Sensor ultrasonik tipe HC-SR04 yang terdapat pada robot kami ini mampu mendeteksi jarak maksimal yaitu 300 cm, namun disini kami menggunakan jarak 40 cm sebagai acuan halangan didepan robot agar robot berhenti.
Gambar 3.3 Propeller depan pengumpul sampah
Gambar diatas merupakan propeller depan yang fungsinya yaitu untuk penangkap sampah yang mengapung pada permukaan air agar bisa masuk ke penampungan sampah. Propeller depan ini tersambung dengan motor dc 12v 100 rpm yang sangat cukup untuk menangkap sampah yang ada pada kolam.
9
Gambar 3.4 Keranjang Sampah
Diatas merupakan keranjang sampah yang berfungsi untuk menyimpan sampah yang telah dikumpulkan oleh robot ini. Sampah yang dapat diangkut yaitu 5 kg dan volume maksimal yang dapat dimuat yaitu 8860 cm3.
Gambar 3.4 Propeller belakang robot
Propeller belakang pada robot ini berfungsi sebagai penggerak robotnya agar bisa maju, belok kanan, kiri, dan mundur. Propeller ini digerakkan oleh motor dc 12 volt 400 rpm.
10
Gambar 3.4 Panel kontrol robot
Panel robot ini mempunyai dua buah tombol dan satu indikator battery. Rocker switch tersebut berfungsi sebagai on/off robot. Tombol toogle swith berfungsi sebagai pemilih kontrol via bluetooth atau wifi. Dan indikator battery untuk menunjukkan daya battery robot yang tersisa.
III.2. KOMPONEN-KOMPONEN ALAT Daftar komponen mekanik :
No Komponen Mekanik Spesifikasi
1 Bearing - Fungsi: sebagai mounting
shaft propeller - Diameter dalam 4mm - Diameter luar 13mm - Jumlah 4 buah
2 Baling-baling Depan - Fungsi : Sebagai Pengumpul
sampah
- Diameter 12mm - Panjang 300mm - Jumlah 1 buah
3 Baling-baling belakang - Fungsi : Sebagai penggerak
robot
11
- Tipe 3052
- Ukuran 30mm × 52mm - Jumlah 2 buah
4 Keranjang Sampah - Fungsi : Sebagai tempat
penampungan sampah - Panjang 26,5 cm - Lebar 22 cm - Tinggi 45 cm - Kapasitas 8860 cm3 - Jumlah 1 buah
5 Shaft stainless steel - Fungsi : Sebagai penopang
propeller - Diameter 4mm - Jumlah 3 buah
6 Couple - Fungsi : Sebagai penghubung
shaft dengan motor listrik - Diameter dalam 4mm - Diameter luar 20mm Tabel 3.1 Daftar Komponen Mekanik
12 Daftar komponen elektrik :
No Komponen Elektrik Spesifikasi
1 Sensor ultrasonik - Fungsi: pendeteksi halangan didepan robot
- Tipe: HC-SR04 - Jumlah 2 buah
2 Motor DC 12V - Fungsi : penggerak propeller belakang
- Tipe: DC 12V 400 RPM - Jumlah 2 buah
3 Motor DC 12V - Fungsi : penggerak propeller depan
- Tipe : DC 12V 100RPM - Jumlah 1 Buah
4 Node MCU - Fungsi : Sebagai kontroler
robot
- Tipe : NodeMCU ESP8266 - Jumlah 1 buah
5 Driver Motor - Fungsi : Sebagai pengatur putaran motor belakang
- Tipe : L298N - Jumlah 1 buah
6 Relay 1 Channel - Fungsi : Sebagai Saklar motor
propeller depan
- Tipe : Relay 1 Channel - Jumlah 1 buah
13
7 Toogle Switch - Fungsi : Sebagai saklar pemilih
konektivitas wifi / bluetooth - Tipe : Toogle Switch 2 posisi - Jumlah 1 Buah
8 Saklar ON/OFF - Fungsi : Sebagai saklar
ON/OFF robot - Jumlah 1 Buah
9 Bluetooth Modul - Fungsi : Sebagai komunikasi
via bluetooth - Jumlah : 1 buah - Tipe : HC-05
10 Battery 18650 with BMS 3S - Fungsi : Sebagai sumber
tegangan pada robot
- Keterangan : Terdiri dari 15 Buah battery 18650 yang disusun 3 seri 5 paralel yang
terhubung Battery
Management System sebagai pengaman battery
Tabel 3.2 Daftar Komponen Elektrik
14 III.3. CARA KERJA ALAT
Konektivitas Wifi
1. Ketika robot hidup dengan menekan tombol ON pada panel box.
2. Selanjutnya, memilih saklar pilihan konektivitas wifi.
3. Lalu, buka aplikasi blynk pada smartphone.
4. Setelah itu kapal akan bergerak ketika kita menekan tombol arah pada aplikasi blynk.
Konektivitas Bluetooth
1. Ketika robot hidup dengan menekan tombol ON pada panel box.
2. Selanjutnya, memilih saklar pilihan konektivitas bluetooth.
3. Lalu, buka smartphone kita lalu connect bluetooth dengan nama “HC-05”
masukkan kode 1234 jika diminta.
4. Setelah itu buka aplikasi “Robot Controller” dan tekan “connect Bluetooth” lalu pilih device “HC-05”
5. Setelah itu robot bisa digerakkan dengan menekan tombol arah pada smartphone.
Perbedaan Konektivitas Wifi dan Bluetooth
Aspek Wifi Bluetooth
Aplikasi Blynk Robot Controller
Jarak Sampai dengan 100 meter Maksimal 10 meter Tabel 3.3 Perbedaan konektivitas Wifi dan Bluetooth
15
BAB IV PENUTUP
IV.1. KESIMPULAN
Berdasarkan perancangan, pembuatan, dan pengujian robot pembersih sampah ini dapat diambil kesimpulan yaitu :
1. Robot sudah bisa dikendali menggunakan smartphone menggunakan konektivitas wifi. Namun ada sedikit kendala yaitu respon robot tergantung dengan bagus tidaknya jaringan internet pada saat itu.
2. Robot sudah bisa mengambil sampah yang mengapung di kolam.
3. Untuk konektivitas bluetooth sudah dapat berjalan dengan normal namun ada kendala yaitu aplikasi “Robot Controller” kadang- kadang terjadi crash.
IV.2. PROSPEK PENGEMBANGAN ALAT
Untuk menyempurnakan robot pembersih sampah ini dapat dilakukan beberapa pengembangan antara lain mengatasi delay yang terjadi akibat jaringan internet yang buruk. Delay yang terjadi pada kendali robot ini sangat mengganggu proses pembersihan sampah.
Penyempurnaan aplikasi kontrol robot ini yang menggunakan konektivitas bluetooth. Aplikasi kontrol robot via bluetooth ini masih sering terjadi crash ketika beberapa kali menekan tombol.
Prospek pengembangan alat selanjutnya yaitu mengupgrade motor yang digunakan menjadi brushless. Robot ini masih menggunakan motor dc 12v sehingga tidak memungkinkan untuk melawan arus air. Dengan mengupgrade motor menggunakan brushless maka robot ini nantinya mampu membersihkan sampah yang berada disungai.
Masih banyaknya ruang kosong pada robot ini memungkinkan untuk menambah fitur lagi misalnya pakan ikan otomatis untuk di kolam ikan, Penyebar kaporit otomatis jika alat ini digunakan pada kolam renang.
16
DAFTAR PUSTAKA
Pramudyo, Anggoro Suryo. 2018. Pengantar Mikrokontroler dan Aplikasi Pada Arduino.
Yogyakarta: Teknosain.
Sihombing, Yuni.(2021). Kontrol Robot Menggunakan Smartphone Android Melalui Wifi Berbasis NodeMCU ESP8266. Jurnal Intra Tech, 5(1),16.
https://medium.com/@andreanewgate/menggunakan-sensor-ultrasonik-hcsr04-dengan- node-mcu-d23a005f5b48. Diakses tanggal 26 Maret 2021.
https://www.nyebarilmu.com/tutorial-arduino-mengakses-sensor-ultrasonic-hc-sr04/
Diakses tanggal 25 Maret 2021.
https://symask.blogspot.com/2018/10/cara-kontrol-led-menggunakan-blynk.html. Diakses tanggal 5 Juni 2021.
https://www.youtube.com/watch?v=NdHdkczTIic&list=PLJ__9IrWZC41GQRgMulHHi YXd8q6IZKsp&index=1. Diakses tanggal 1 Juni 2021.
https://www.youtube.com/watch?v=SYtFCyF44h0&list=PLJ__9IrWZC41GQRgMulHHi YXd8q6IZKsp&index=8. Diakses tanggal 5 Juni 2021.
17
DAFTAR LAMPIRAN
1. Gambar 5.1 Rancangan 2D robot ... 18
2. Gambar 5.2 Gambar Robot Tampak Depan Samping ... 18
3. Gambar 5.3 Gambar Robot Tampak Belakang Samping ... 18
4. Gambar 5.4 Tampak Atas Panel Box Robot ... 19
5. Gambar 5.5 Wiring Diagram Robot ... 19
6. Gambar 5.6 NodeMCU Pin Out ... 20
7. Gambar 5.7 Datasheet Driver L298N ... 20
8. Gambar 5.8 Datasheet Relay 5v 1 Channel ... 21
18
Gambar 5.1 Rancangan 2D robot
Gambar 5.3 Gambar Robot Tampak Belakang Samping Gambar 5.2 Gambar Robot Tampak Depan Samping
19
Gambar 5.4 Tampak Atas Panel Box Robot
Gambar 5.5 Wiring Diagram Robot
20
Gambar 5.6 NodeMCU Pin Out
Gambar 5.7 Datasheet Driver L298N
21
Gambar 5.8 Datasheet Relay 5v 1 Channel
