RANCANG BANGUN ROBOT HUMANOID SENI TARI INDONESIA DENGAN PENGENDALI SERVO DRIVER 21 BERBASIS ARDUINO
LAPORAN AKHIR
Disusun Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi
Teknik Telekomunikasi
OLEH
BOGA PRAYOGA (0613 3033 0962)
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG
2016
ii
RANCANG BANGUN ROBOT HUMANOID SENI TARI INDONESIA DENGAN PENGENDALI SERVO DRIVER 21 BERBASIS ARDUINO
Oleh :
BOGA PRAYOGA (0613 3033 0962)
Menyetujui,
Pembimbing I Pembimbing II
Sholihin, S.T.,M.T. Hj. Lindawati, S.T.,M.TI NIP. 197404252001121001 NIP. 197105282006042001
Mengetahui,
Ketua Jurusan Ketua Program Studi
Teknik Elektro, Teknik Telekomunikasi,
Yudi Wijanarko, S.T.,M.T. Ciksadan, S.T.,M.Kom NIP. 196705111992031003 NIP. 196809071993031003
iii Motto
1. MAN JADDA WAJADA ( siapa yang bersungguh – sungguh pasti berhasil ).
2. MAN SHABARA ZHAFIRA ( siapa yang sabar pasti beruntung ).
3. MAN SARA ALA DARBI WASHALA ( siapa yang menapaki jalannya pasti akan sampai tujuan ).
4. Kita hendaknya tidak usah takut akan sesuatu karena ingatlah selalu ada allah yang melindungi dan membantu kita.
kupersembahkan untuk :
Allah SWT
Nabi Muhhammad SAW
Kedua Orang Tuaku yang tercinta
Kakak dan Adikku yang selalu memberi Motifasi dan semangat
Keluarga – keluarga ku
Team Robot Polsri
Teman – teman ku Seperjuanagan Teknik Telekomunikasi D3 angkatan 2013
iv ABSTRAK
RANCANG BANGUN ROBOT HUMANOID SENI TARI INDONESIA DENGAN PENGENDALI SERVO DRIVER 21 BERBASIS ARDUINO.
(2016: xiv : 68 Halaman + 54 Gambar + 7 Tabel + 12 Lampiran)
BOGA PRAYOGA
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA
Sistem kontrol adalah proses pengaturan ataupun pengendalian terhadap sesuatu hal baik satu atau pun beberapa besaran (variabel, parameter) sehingga berada pada suatu harga atau dalam suatu rangkuman harga (range) tertentu.
Servo Controller adalah suatu alat yang digunakan sebagai pengkontrol Motor Servo, dimana Servo Controller ini akan dipadukan dengan Microcontroller guna proses penggerakkan Motor Servo. Bluetooth adalah suatu salah satu alat yang digunakan untuk jaringan kawasan pribadi (personal area networks atau PAN) tanpa kabel. Dalam pembuatan Robot Humanoid Seni Tari Indonesia digunakanlah Servo controller, Microcontroller dan Headset Bluetooth serta Sensor suara yang berfungsi untuk menggerakkan Motor Servo pada tiap sendi dari robot dan untuk keperluan mengikuti kontes robot Indonesia juga diperlukan koneksi Bluetooth guna proses pengerakkan Motor Servo saat lagu dimainkan.
Pada laporan akhir ini menjelaskan tentang cara pengkontrollan Motor Servo menggunakan Servo Controller (SD 21) yang dipadukan dengan Microcontroller berbasis Arduino, serta cara pengkontrollan Robot Humanoid dengan menggunakan Bluetooth dari HP menuju Robot.
Kata Kunci : Servo Controller, Microcontroller, Bluetooth
v ABSTRAK
DESIGN OF HUMANOID ROBOT DANCE INDONESIAN WITH CONTROLLER SERVO DRIVER 21 BASED ARDUINO
(2016: xiv : 68 pages + 54 Picture + 7 Table + 12 attachment)
BOGA PRAYOGA
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA
The control system is the process of setting or control of something either one or several quantities (variables, parameters) so it will be on a price or a summary of the price (range) specific. Servo Controller is a tool that is used as a servo motor controller, servo controller which will be combined with microcontroller to the process of mobilizing Motor Servo. Bluetooth is a one of the tools used for personal area networks (personal area networks, or PAN) without wires. In the manufacture of Humanoid Robot Dance Indonesia is used servo controller, microcontroller and Bluetooth headset and sound sensors that serve to drive the servo motor on each joint of the robot and for the purposes of the contest robot Indonesia also needed a Bluetooth connection to the Servo Motor moving when the song is played. In this final report describes how control system using the Servo Motor Controller (SD 21) combined with microcontroller based Arduino, and how controlling Humanoid Robot using Bluetooth from the HP to the robot.
Keyword : Servo Controller, Microcontroller, Bluetooth
vi
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kehadirat Allah SWT karena berkat rahmat dan karunia- Nya-lah penulis dapat menyelesaikan Laporan Akhir ini dengan judul
“RANCANG BANGUN ROBOT HUMANOID SENI TARI INDONESIA DENGAN PENGENDALI SERVO DRIVER 21 BERBASIS ARDUINO”.
Penyusunan Laporan Akhir ini dibuat untuk memenuhi syarat menyelesaikan program pendidikan Diploma III (D3) pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Sriwijaya.
Dalam menyelesaikan Laporan Akhir ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada dosen pembimbing yang telah membimbing, mengarahkan dan memberi masukan sehingga dalam penyelesaian Laporan Akhir ini dapat berjalan dengan baik, yaitu kepada :
1. Bapak Sholihin, S.T.,M.T. selaku Dosen Pembimbing I.
2. Ibu Hj. Lindawati, S.T.,M.TI. selaku Dosen Pembimbing II.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada pihak – pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan Laporan Akhir ini.
1. Bapak Dr. Ing. Ahmad Taqwa, M.T., selaku direktur Politeknik Negeri Sriwijaya.
2. Bapak Yudi Wijanarko, S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya.
3. Bapak Herman Yani, S.T., M.Eng., selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya.
4. Bapak Ciksadan, S.T., M.T, selaku Ketua Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Sriwijaya.
5. Seluruh dosen, instruktur, teknisi dan staf Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Sriwijaya.
vii
6. Kepada seluruh keluarga, terutama orang tua, kakak dan adikku, yang selalu mendo’akan, memberi motivasi, semangat, dan memberikan moril serta materil.
7. Rekan Kerja Laporan Akhir, Ghalib Uharza Tanjung yang berjuang bersama untuk menyelesaikan Laporan Akhir ini.
8. Seluruh tim robot polsri khususnya divisi KRSI, saudara, Sakti, Alfian, Deni dan Imam serta Rekan seperjuangan Teknik Telekomunikasi Angkatan 2013 khususnya kelas 6 TC.
9. Semua Pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu, yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan laporan akhir ini
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan. Semoga laporan ini dapat berguna bagi kita semua. Amin.
Palembang, Agustus 2016
Penulis
viii DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
MOTTO ... iii
ABSTRAK ... iv
KATA PENGANTAR ... vi
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR TABEL ... xi
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR LAMPIRAN ... xiv
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan dan Manfaat ... 2
1.3.1 Tujuan ... 2
1.3.2 Manfaat ... 3
1.4 Metodologi Penulisan ... 3
1.4.1 Metodologi Studi Pustaka ... 3
1.4.2 Metodologi Perancangan ... 3
1.5 Pembatasan Masalah ... 3
1.6 Sistematika Penulisan ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Definisi Robot ... 5
2.2 Definisi Sensor ... 7
2.2.1 Sensor Suara ... 8
2.2.2 Sensor Gyroscope dan Accelerometer ... 8
2.2.1.1 MPU 6050 Axis Gyroscope + Accelerometer Module ... 10
2.3 Definisi Mikrokontroler ... 12
2.3.1 Microcontroller Arduino... 15
2.4 Definisi Servo Controller ... 18
2.4.1 Servo Controller SD 21 ... 19
2.4.1 SPC (Smart Peripheral Controller) ... 19
2.5 Motor Servo….. ... 21
2.5.1 Motor Servo HS 7954 SH ... 22
2.5.2 Motor Servo Turnigy Transcar 910 ... 23
2.6 Definisi Bluetooth ... 24
2.6.1 Bluetooth HC 05 dan Headset Bluetooth ... 25
ix BAB III RANCANG BANGUN ALAT
3.1 Blok Diagram Robot ... 26
3.2 Perancangan Robot Humanoid Seni Tari Indonesia ... 27
3.2.1 Perancangan Mekanik ... 28
3.2.1.1 Perancangan Kerangka Motor Servo ... 28
3.2.1.2 Perancangan Kerangka Badan Robot ... 30
3.2.1.3 Perancangan Tangan Robot ... 30
3.2.1.4 Perancangan Kaki Robot ... 31
3.2.1.5 Gambar Lengkap Perancangan Mekanik Robot ... 32
3.2.2 Komponen Elektronika Pendukung ... 33
3.2.2.1 Headset Bluetooth ... 33
3.2.2.2 Sensor Suara ... 34
3.2.2.3 Gyroscope dan Accelerometer ... 34
3.2.2.4 Microcontroller Arduino ... 35
3.2.2.5 Servo Controller SD 21 ... 36
3.2.2.6 Motor Servo ... 37
3.2.3 Pemrograman Robot Humanoid Seni Tari Indonesia ... 38
3.2.3.1 Sistem Komunikasi (Inter Integrated Circuit) ... 38
3.2.3.2 Software Arduino ... 40
BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Prinsip Kerja Program ... 44
4.2 Flowchart Prinsip Kerja Program ... 47
4.3 Cara kerja Robot Humanoid Seni Tari Indonesia Secara Umum ... 48
4.4 Cara Pengendali Robot Humanoid dengan Servo Controller SD 21 yang Dipadukan dengan Microcontroller Berbasis Arduino ... 48
4.5 Cara Pengkontrollan Robot Humanoid Menggunakan Modul Bluetooth ... 54
4.6 Pengukuran Alat ... 55
4.6.1 Peralatan Pengukuran... 55
4.6.2 Diagram Pengukuran Rangkain ... 55
4.6.3 Langkah – langkah Pengukuran ... 55
4.7 Data Pengkuran ... 56
4.7.1 Hasil Pengukuran dari Headset Bluetooth Dan Sensor Suara ... 57
4.7.2 Hasil Pengukuran pada Servo Controller SD 21... 61
4.7.3 Hasil Pengukuran pada Microcontroler Arduino ... 64
4.8 Analisa Hasil Pengukuran ... 66
x BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ... 67 5.2 Saran ... 67 DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
2.1 Sensor Suara ... 8
2.2 Prinsip Kerja Gyroscope ... 9
2.3 Gambar Fisik MPU – 6050 Axis Gyroscope + Accelerometer Module ... 10
2.4 Diagram Modul MPU 6050 Gyroscope dan Accelerometer ... 10
2.5 Struktur dari Microcontroller ... 13
2.6 Arduino Uno ... 16
2.8 Arduino DUE ... 17
2.9 Arduino Mega 2560 ... 18
2.10 Servo Controller SD 21 ... 19
2.11 Tata Letak SPC Servo Motor Controller ... 21
2.12 Bentuk Motor Servo,Komponen Internal Motor Servo ... 22
2.13 Bentuk Fisik Servo Hitec HS – 7954 SH ... 23
2.14 Servo Transcar Turnigy 30,6 Kg ... 24
2.15 Bluetooth HC 05 dan Headset Bluetooth ... 25
3.1 Blok Diagram ... 26
3.2 Gambar wadah atau tempat Motor Servo,Gambar wadah atau tempat Motor Servo yang sudah terhubung penyangga ... 29
3.3 Gambar wadah Motor Servo dengan Servo ... 29
3.4 Gambar Kerangka Badan Robot ... 30
3.5 Tangan Kanan Robot,Tangan Kiri,Tangan Kanan ... 31
3.6 Kaki Kanan dan Kaki Kiri Robot ... 31
3.7 Bentuk fisik Mekanik Robot ... 32
3.8 Bentuk Fisik Mekanik Robot dengan Atribut Lomba ... 32
3.9 Headset Bluetooth ... 33
3.10 Sensor Suara ... 34
3.11 Sensor Gyroscope dan Accelerometer ... 34
3.12 Microcontroller Arduino Mega 2560 ... 35
3.13 Servo Controller SD 21 ... 37
3.14 Motor Servo Turnigy,Motor Servo HItec ... 38
3.15 Kondisi sinyal Start dan Loop ... 39
3.16 Sinyal ACK dan NACK ... 39
3.17 Tranfer Bit pada I2C bus ... 40
3.18 Tampilan Software Arduino ... 41
3.19 Program Robot Humanoid PolSri ... 42
3.20 Program Robot Humanoid PolSri ... 43
4.1 Program Sensor Suara ... 45
4.2 Program Interrupt ... 46
xii
4.3 Program Gerak Robot Inti ... 46
4.4 Flowchart Prinsip Kerja Program ... 47
4.5 Rumus Kode – kode Register untuk penggerakkan Sendi Robot ... 45
4.6 Arduino, Servo Controller SD 21 dan Motor Servo ... 50
4.7 Program Gerak Sendi pada Robot Humanoid ... 50
4.8 Gerak Sembah ... 51
4.9 Gerak Adeg - adeg ... 52
4.10 Gerak kewer ... 52
4.11 Gerak Selancar ... 53
4.12 Gerak Cendol Hijau ... 53
4.13 Gerak Pak Blang ... 54
4.14 Blok Diagram Pengukuran ... 55
4.15 Headset Bluetooth, Sensor Suara ... 57
4.16 Tampilan Serial Monitor Keadaan LOW ... 58
4.17 Tampilan Serial Monitor Keadaan HIGH ... 58
4.18 Tampilan Servo Controller SD 21 pada Robot ... 61
4.19 Tampilan Sistem Minimum pada Robot ... 64
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
3.1 Nomor – nomor Register pada Port Servo di Servo
Controller SD 21 ... 36
4.1 Tabel Daftar Peralatan Pengukuran ... 55
4.2 Hasil Pengukuran dengan Multimeter Digital ... 59
4.3 Tampilan Gelombang pada Osiloskop ... 60
4.4 Data Hasil Pengukuran dengan Osiloskop ... 62
4.5 Hasil Pengukuran dengan Multimeter Digital ... 63
4.6 Data Hasil Pengukuran dengan Osiloskop ... 65
xiv
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran
1 Surat Kesepakatan Bimbingan Laporan Akhir Pembimbing I 2 Surat Kesepakatan Bimbingan Laporan Akhir Pembimbing II 3 Lembar Konsultasi Laporan Akhir Pembimbing I
4 Lembar Konsultasi Laporan Akhir Pembimbing II
5 Surat Permohonan Meminjam Alat
6 Surat Rekomendasi Mengikuti Sidang LA
7 Lembar Revisi Laporan Akhir
8 Program Robot Humanoid Seni Tari (PolSri)
9 Datasheet Bluetooth Module
10 Datasheet Sensor Suara
11 Datasheet Microcontroller Arduino 12 Datasheet Servo Controller SD 21
