Realisasi Robot Wireless Beroda Pemindah Barang.

(1)

i

REALISASI ROBOT WIRELESS BERODA

PEMINDAH BARANG

ABSTRAK

Zulfigar Haedar (0822101)

Jurusan Teknik Elektro Universitas Kristen Maranatha Email : zulfigar.haedar@yahoo.com

Kecenderungan teknologi pada masa mendatang adalah penggunaan perangkat keras yang dapat menggantikan fungsi tenaga manusia secara penuh. Hal ini tentu dapat memudahkan pekerjaan manusia secara efektif dan efisien, baik dalam hal waktu pelaksanaan maupun cara pengoperasian. Aplikasi penggunaan perangkat keras ini mulai dari fungsi yang sederhana hingga fungsi kegiatan beresiko tinggi, maka dibutuhkan sebuah perangkat yang dapat membantu manusia dengan fungsi memindahkan benda yang dikendalikan dari jarak jauh secara realtime.

Pada Tugas Akhir ini direalisasikan sebuah robot beroda yang memiliki lengan sebagai pencapit yang berguna sebagai pengganti lengan manusia untuk memindahkan barang serta mampu menampilkan gambar sebagai fungsi pengamatan melalui program flowstone secara nirkabel

Robot wireless beroda pemindah barang ini berhasil direalisasikan dengan enam roda sebagai penggerak utama yang dilengkapi dengan kamera dan manipulator lima sudut kebebasan yang dikendalikan menggunakan joystick PS2. Robot dapat memindahkan benda berupa tabung berukuran tinggi 20cm, diameter 7cm, berat maksimal 2kg dengan presentase keberhasilan 90% saat diam dan 60% saat berjalan dengan kecepatan rata-rata 1,616 m/s, jarak kontrol maksimum 28,8m dengan jangkauan lengan 1,2m.

(2)

REALIZATION WIRELESS ROBOT FOR

OBJECT SHIFTER

ABSTRACT

Zulfigar Haedar (0822101)

Department of Electrical Engineering Maranatha Christian University Email : zulfigar.haedar@yahoo.com

The trend of technology in the future is using hardware that can replace the function of human labor. This course can facilitate human work effectively and efficiently, both in terms of execution time as well as how the operation independently and even has its challenges and risks. The implementation of this hardware start from simple device until high risk function, then needed a device that can help people move objects with functions that controlled remotely in realtime.

In this final project realized a wheeled robot with an arm as a useful object claws instead of a human arm capable for displaying images as a function of the observation through the flowstone wirelessly.

Wireless robot for object shifter was successfully realized with six wheels as the prime mover equipped by cameras and five degree of freedom manipulator controlled by joystick PS2. The robot can move object a tube 20cm high, 7cm diameter, weight 2kg with 90% success percentage when stationary and 60% when running at an average speed of 1.616 m, maximum control distance of 28.8 m with 1.2 m arm's reach.

Keywords: Robot, Wireless, Mobile, Object Shifter, Manipulator, Flowstone,

(3)

iii

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN

KATA PENGANTAR

PERNYATAAN ORISINALITAS LAPORAN PENELITIAN

PERNYATAAN PUBLIKASI LAPORAN TUGAS AKHIR

ABSTRAK ... i

1.6 Spesifikasi alat ... 2

1.7 Sistematika Penulisan ... 3

BAB II DASAR TEORI... 5

2.1 Pengantar robot wireless beroda pemindah barang ... 5

2.2 Prinsip dasar pemodelan sistem mobile robot ... 7

2.3 Kriteria robot wireless beroda pemindah barang ... 8

2.4 Manipulator ... 10

2.5 FIT-PC ... 11

2.6 Pengontrol servo SSC-32... 12

2.7 Komunikasi serial ... 13

2.8 Spesifikasi SSC-32 ... 15

(4)

2.10 Motor DC ... 18

2.11 Flowstone... 19

2.12 Joystick PS2 ... 22

2.13 Input Kamera Web ... 23

2.14 Jenis sistem kontrol ... 25

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI ... 27

3.1 Perancangan Sistem robot wireless beroda pemindah barang ... 27

3.1.1 Komponen robot ... 28

3.1.2 Frame dasar robot ... 29

3.1.3 Frame Manipulator ... 32

3.1.4 Spesifikasi Manipulator ... 34

3.2 Perancangan dan Realisasi GUI program Flowstone ... 35

3.2.1 Motor driver ... 35

3.2.2 Pengontrol servo ... 36

3.2.3 Kamera web ... 37

3.2.4 Input Joystick ... 38

BAB IV DATA PENGAMATAN DAN ANALISIS ... 40

4.1 Pengujian sudut manipulatorterhadap pulsa input FlowStone ... 40

4.2 Pengujian arus motor terhadap pulsa input Flowstone ... 46

4.3 Pengujian keandalan robot... 47

4.4 Pengujian kamera pada Flowstone ... 49

4.5 Pengujian robot memindahkan benda... 49

(5)

v

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Disposal wireless robot Indonesian Police ... 6

Gambar 2.2 sistem mekanik gerak robot... 7

Gambar 2.10 Konfigurasi pin port serial... 14

Gambar 2.11 Port SSC-32 untuk komunikasi pada FIT-PC ... 15

Gambar 2.12 Mini USB motor driver ... 16

Gambar 2.13 duty cycle PWM ... 17

Gambar 2.14 Port 18V15 ... 17

Gambar 2.15 Mekanik motor DC... 19

Gambar 2.16 Beberapa Simbol Connectors pada FlowStone ... 20

Gambar 2.17 Input dan Output Connector ... 20

Gambar 2.18 Link yang Menghubungkan Komponen ... 21

Gambar 2.19 Multiple Link pada Connector Input dan Output ... 21

Gambar 2.20 Tampilan Software FlowStone ... 21

(6)

Gambar 3.8 Diagram alir pengontrol servo SSC-32 ... 35

Gambar 3.9 GUI SSC-32 pada Flowstone ... 36

Gambar 3.10 GUI webcam ... 37

Gambar 3.11 GUI joystick ... 38

Gambar 4.1 Pengambilan data perubahan sudut servo terhadap pulsa ... 40

Gambar 4.2 Cara pengambilan data motor ... 46

Gambar 4.3 Proses pengujian keandalan robot ... 48

Gambar 4.4 GUI Flowstone menampilkan gambar dari kamera ... 49

Gambar 4.5 Proses pengambilan data pemindahan benda ... 50

Gambar 4.6 Proses pengambilan data pemindahan benda dengan berjalan... 50

Gambar 4.7 Grafik tegangan servo terhadap waktu pergelangan (180o-0o)... 53

Gambar 4.13 Grafik tegangan servo terhadap waktu siku (180o-0o) ... 57

Gambar 4.19 Grafik tegangan servo terhadap waktu lengan kiri (180o-0o) ... 61

Gambar 4.25 Grafik tegangan servo terhadap waktu lengan kanan (180o-0o) ... 65

(7)

vii

Gambar 4.29 Grafik tegangan servo terhadap waktu lengan kanan (180o-140o) .... 67

Gambar 4.31 Grafik tegangan servo terhadap waktu base (180o-0o) ... 69

(8)

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Tabel data perubahan sudut servo base ... 40

Tabel 4.2 Tabel data perubahan sudut servo lengan utama kiri ... 41

Tabel 4.3 Tabel data perubahan sudut servo lengan utama kanan ... 42

Tabel 4.4 Tabel data perubahan sudut servo siku ... 43

Tabel 4.5 Tabel data perubahan sudut servo pergelangan ... 43

Tabel 4.6 Arus roda kanan ... 44

Tabel 4.7 Arus roda kiri ... 46

Tabel 4.8 Kecepatan dan percepatan ... 46

Tabel 4.9 Daya jangkau lengan ... 47

Tabel 4.10 Berat robot... 47

Tabel 4.11 Jarak kontrol maksimal ... 47

Tabel 4.12 Data manipulator memindahkan benda... 49

Tabel 4.13 Data manipulator memindahkan benda dengan berjalan ... 49

Tabel 4.14 Data manipulator memindahkan benda melewati rintangan ... 49

Tabel 4.15 Tabel tegangan servo pergelangan ... 52

Tabel 4.16 Tabel tegangan servo siku ... 52

Tabel 4.17 Tabel tegangan servo lengan utama kiri ... 52

Tabel 4.18 Tabel tegangan servo lengan utama kanan ... 52

(9)

ix

DAFTAR RUMUS

(10)

LAMPIRAN A

(11)

(12)

BAB I

PENDAHULUAN

Bab ini menjelaskan latar belakang penulisan laporan Tugas Akhir, identifikasi masalah, tujuan dari topik yang diangkat, memberikan batasan masalah yang akan diteliti, dan menguraikan sistematika penulisan laporan Tugas Akhir. I.1 Latar Belakang

Kecenderungan teknologi pada masa mendatang adalah penggunaan perangkat keras yang dapat menggantikan fungsi tenaga manusia secara penuh. Hal ini tentu dapat memudahkan pekerjaan manusia secara efektif dan efisien, baik dalam hal waktu pelaksanaan maupun cara pengoperasian. Aplikasi penggunaan perangkat keras ini mulai dari fungsi yang sederhana hingga fungsi kegiatan beresiko tinggi, maka dibutuhkan sebuah perangkat yang dapat membantu manusia dengan fungsi memindahkan benda yang dikendalikan dari jarak jauh secara realtime.

Robot wireless beroda pemindah barang diperlukan memindahkan benda yang biasa maupun beresiko tinggi secara nirkabel, dikomunikasikan dengan jarak jauh yang dilengkapi dengan kamera sebagai fungsi pengamatan serta manipulator lima derajat kebebasan untuk mencapit benda (pick and place) menggunakan dasar robot beroda 6x6 all wheel drive dengan suspensi independen. Pemanfaatan robot wireless pemindah barang ini dapat dijadikan sebagai pembantu tim gegana memindahkan bom ke tempat yang aman, maupun memindahkan barang berbahaya lain untuk menggantikan fungsi dari tenaga manusia.

I.2 Deskripsi Masalah

(13)

2 Universitas Kristen Maranatha I.3 Rumusan Masalah

1. Bagaimana merealisasikan robot beroda sebagai wahana pemindah barang? 2. Bagaimana mengimplementasikan desain manipulator lima derajat kebebasan

pada badan robot yang dapat dikendalikan melalui joystick?

3. Bagaimana menampilkan gambar secara real time sebagai fungsi pengamatan melalui program flowstone?

I.4 Tujuan

Pada Tugas Akhir ini direalisasikan sebuah robot beroda yang digunakan untuk misi pemindahan barang menggunakan program flowstone yang dikontrol dari jarak jauh.

I.5 Pembatasan Masalah

Pembatasan masalah pada tugas akhir ini meliputi:

1. Pengendalian jarak jauh menggunakan frekuensi 2.4Ghz meliputi kendali gerak robot dan gerak manipulator 5 DOF.

2. Kamera menggunakan webcam sebagai fungsi pengamatan yang ditampilkan secara nirkabel melalui router menggunakan remote desktop.

3. Robot dikontrol menggunakan FIT-PC melalui program flowstone. 4. Berat beban manipulator tidak lebih dari 2kg.

5. Objek yang dipindahkan berupa tabung, tinggi 20cm dan diameter 7cm.

I.6 Spesifikasi Alat

1. Pengendali utama gerak robot menggunakan joystick Logitech F710 wireless. 2. Kendali roda robot menggunakan dua buah motor driver 18v15 dengan

spesifikasi maksimal tegangan 30volt arus 15ampere menggunakan supply batterai lithium polymer 2cells 2200mAh.

(14)

3 menggunakan motor driver 18v7 mengandalkan supply batterai lithium polymer 2cells 2200mAh.

4. Menampilkan video melalui kamera web sebagai fungsi pengamatan.

5. Pengontrol utama menggunakan FIT-PC intel atom 1,6 GHz dengan program flowstone, menggunakan supply batterai lithium polymer 4 cells 2200mAh.

I.7 Sistematika Penulisan

Laporan Tugas Akhir ini terbagi menjadi lima bab utama. Untuk memudahkan dalam membaca laporan ini, akan diuraikan secara singkat sistematika beserta uraian dari masing – masing bab, yaitu:

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini menjelaskan latar belakang penulisan laporan Tugas Akhir, identifikasi masalah yang akan diselesaikan dalam Tugas Akhir, tujuan dari topik yang diangkat, memberikan batasan masalah yang akan diteliti, dan menguraikan sistematika penulisan laporan Tugas Akhir.

BAB II DASAR TEORI

Pada bab ini dijelaskan teori – teori penunjang yang diperlukan dalam merancang dan merealisasikan robot wireless beroda pemindah barang diantaranya pengantar robotika, dasar sistem manipulator, hardware yang digunakan seperti mikroprosesor FIT-PC intel atom 1,6GHz, pengontrol servo SSC-32, motor driver 18v15 dan 18v7, program Flowstone, input kamera dan joystick hingga regulated supply FIT-PC. BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI

Pembahasan materi pada bab ini meliputi perancangan dan realisasi hardware dan software, seperti perancangan sistem robot wireless pemindah barang, perancangan

(15)

4 Universitas Kristen Maranatha BAB IV DATA PENGAMATAN DAN ANALISIS

Pada bab ini ditampilkan data - data hasil pengamatan dan analisis terhadap pengujian kinerja robot dari gerak dasar robot, manipulator hingga proses pemindahan benda dari suatu koordinat ke koordinat lain dalam blok diagram.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

(16)

74

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1 KESIMPULAN

Robot wireless beroda pemindah barang pada tugas akhir ini telah berhasil direalisasikan untuk melakukan misi pemindahan benda dengan dasar mobile robot yang dilengkapi dengan manipulator dan kamera dikontrol melalui joystick menggunakan software flowstone. Robot ini dapat memindahkan benda dengan berat beban maksimum manipulator 2000 gram, presentase 90% saat diam, sedangkan saat berjalan presentase keberhasilan 60% dengan kecepatan rata-rata 1,616 m/s pada jarak kontrol maksimum 28,8.

Misi pemindahan benda dikontrol secara wireless, sehingga terdapat beberapa faktor lingkungan yang harus diperhatikan seperti tembok penghalang yang mengurangi daya jelajah dari robot wireless pemindah barang ini. Pada saat pergerakan servo, overshoot yang paling tinggi yaitu pada lengan utama kanan sebesar 66.67% hal ini dikarenakan beban paling berat pada sendi ini. Adanya osilasi disebabkan efek gear dalam (backlash) servo dan servo yang mempertahankan posisi ketika mendapat beban berlebih..

V.2 SARAN

Saran yang dapat dikembangkan dalam Tugas Akhir ini untuk mencapai hasil yang lebih baik adalah sebagai berikut:

1. Menggunakan mikroprosesor dengan clock yang lebih tinggi dari intel atom 1,6GHz agar proses yang dijalankan yang dapat mengacaukan respon robot. 2. Menggunakan kamera yang dapat bergerak agar fungsi pengamatan lebih akurat

(17)

DAFTAR PUSTAKA

1. Bratanov, Daniel. 2009. “PROTOTYPE OF A RESCUE AND BOMB

DISPOSAL ROBOT RESCUER”. The development of a dexterous robot and

intelligent information technologies for EOD/IEDD/rescue missions, Russia. 2. Nguyen G. Hoa. “Robotics for law enforcement applications beyond explosive

ordnance disposal”. Space and Naval Warfare Systems Center San Diego. United States of Amerika.

3. J. Y. C. Chen, E. C. Haas, and M. J. Barnes, "Human Performance Issues and User Interface Design for Teleoperated Robots," Systems, Man, and Cybernetics, Part C: Applications and Reviews, IEEE Transactions on, vol.37, pp. 1231-1245, 2007.

4. Fakkharudin. “Rancang bangun mekanik rescue robot kendali wireless” Teknik Mesin, Universitas Hasanuddin. 2011.

5. Ensiklopedia Wikipedia. Disposal wireless robot. (online)

(http://en.wikipedia.org/wiki/Disposal wireless robot, diakses 15 maret 2013) 6. Mansoor, Shamyl. ”Wireless Bomb Disposal Robot”. Sir Syed University Of

Engineering & Technology : Pakistan.

7. Ensiklopedia Wikipedia. manipulator. (online)

(http://en.wikipedia.org/wiki/manipulator. diakses 15 maret 2013) 8. FIT-PC. FIT-PC2i (online)

(http:// www.fit-pc.com/web/fit-pc/fit-pc2i-specifications/, diakses 15 maret 2013)

9. Italian Robot. SSC-32 (online)

(18)

http://www.sena.com/download/tutorial/tech_Serial_v1r0c0.pdf, diakses 15 maret 2013)

11.Pololu. 18v15 (online)

(http:// www.pololu.com › ... › Pololu Simple Motor Controllers, diakses 15 maret 2013)

12.Pololu. 18v7 (online)

(http://www.pololu.com/docs/pdf/0J44/simple_motor_controllers.pdf, diakses 15 maret 2013)

13.Ensiklopedia Wikipedia. Disposal wireless robot. (online)

(http://en.wikipedia.org/wiki/Pulse-width_modulation, diakses 15 maret 2013) 14.Universitas Indonesia. Motor DC (online)

(http://staff.ui.ac.id/internal/.../DCMotorPaperandQA.pdf, diakses 15 maret 2013) 15.Dsp Robotics. Flowstone (online)

(http://www.dsprobotics.com/flowstone.html, diakses 15 maret 2013) 16.Dsp Robotics. Flowstone (online)

(http://www.dsprobotics.com/tutorials.html, diakses 15 maret 2013) 17.Dsp Robotics. Flowstone (online)

(http://www.dsprobotics.com/Files/V3/User%20Guide.pdf, diakses 15 maret 2013)

18.Logitech. Gamepad (online)

(http:// www.logitech.com/en-us/.../wireless-gamepad-f710 - United States, diakses 15 maret 2013)

19.Logitech. Webcam (online)

(http:// www.logitech.com/en-us/webcam.../webcams - United States, diakses 15 maret 2013)

20.Ensiklopedia Wikipedia. sistem kontrol. (online)

(19)