ABSTRAK
Paper ini menjelaskan perancangan dan pembuatan lengan robot pemindah barang dengan pengendali joystick. Pada proyek ini digunakan beberapa obyek. Penentuan posisi obyek dilakukan dengan pembacaan joystick modul, dimana hasil pembacaan joystick akan langsung terlihat pada pergerakan lengan robot. Sistem kendali robot terdiri dari mikrokontroler ATMEGA 328 (Arduino UNO) sebagai pengolah data dan antarmuka komputer dengan system mekanisme robot. Sebagai penggerak digunakan motor servo dengan pengendalian proporsional dengan metode PWM. Pada perancangan Lengan Robot Pemindah Barang Dengan Pengendali Joystik ini, difungsikan sebagai sistem gerak yang berfungsi untuk memegang, mengambil, mengangkat, memindahkan objek dari satu posisi ke posisi yang lain. Untuk melakukan pengambilan objek, lengan robot ini dilengkapi dengan griper (pemegang). Prinsip kerja gerak lengan robot ini menggunakan prinsip pengendalian dengan 2 buah modul joystick, dimana setiap joystick memiliki 3 arah pergerakan X,Y,Z. Untuk joystick yang pertama arah X(vertikal) difungsikan untuk menggerakan ‘shoulder servo’ yang bergerak vertikal , arah Y (horisontal) difungsikan untuk menggerakan ‘base servo’ yang bergerak horisontal , sedangkan Z (knob) untuk membuka gripper. Untuk joystick yang kedua arah X(vertikal) difungsikan untuk menggerakan ‘Elbow servo’ yang bergerak vertikal , arah Y (horisontal) difungsikan untuk menggerakan ‘Wrist servo’ yang bergerak vertikal , sedangkan Z (knob) untuk menutup gripper.
This paper describes the design and manufacture of robotic arm transfer of goods with a joystick controller. In this project used several objects. Determination of the position of the object is done by reading the joystick module, where the joystick readings will be immediately visible on the movement of the robot arm. Robot control system consists of an ATMEGA 328 (Arduino UNO) microcontroller as a data processor and a computer interface with the system robot mechanism. As used servo motor drive with proportional control with PWM method. In the design of Goods Movers Robot Arm With this joystick controller, functioned as a motion system that serves to hold, take, lift, move objects from one position to another. To perform object retrieval, this robot arm equipped with griper (holder). The working principle of motion of the robot arm using the principle of control with 2 joystick module, wherein each of the joystick has a 3-way movement of the X, Y, Z. For the first joystick X direction (vertical) is intended to move the 'shoulder servo' which moves vertically, the Y direction (horizontal) is intended to move the 'base servo' which moves horizontally, while Z (knob) to open the gripper. For the second joystick X direction (vertical) is intended to move the 'Elbow servo' which moves vertically, the Y direction (horizontal) is intended to move the 'Wrist servo' that move vertically, whereas Z (knob) to close the gripper.
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Teknologi mengalami suatu kemajuan yang sangat pesat pada masa sekarang ini. Teknologi yang canggih telah menggantikan peralatan-peralatan manual yang membutuhkan banyak tenaga manusia untuk dioperasikan, salah satunya yaitu penggunaan robot. Perkembangan teknologi robotika telah membuat kualitas kehidupan manusia semakin tinggi. Saat ini perkembangan teknologi robotika telah mampu meningkatkan kualitas maupun kuantitas produksi berbagai industri. Teknologi robotika juga telah menjangkau sisi hiburan dan pendidikan bagi manusia. Salah satu cara menambah tingkat kecerdasan sebuah robot adalah dengan menambah sensor pada robot tersebut.
Salah satu robot yang memiliki sistem gerak seperti manusia adalah lengan robot. Lengan robot tersebut dirancang agar dapat mempermudah Pemindahan barang dengan pengendali joystick.
1.2 Tujuan
Membuat lengan robot dengan pengendali joystick untuk memindahkan barang-barang berdasarkan batasan-batasan yang telah ditentukan,menggunakan mikrokontroler ATMEGA 328 (Arduino UNO) sebagai kontrolnya.
1.3 Rumusan Masalah
1. Apakah lengan robot ini dapat membantu proses pemindahan barang ?
2. Bagaimana membuat sistem lengan robot yang dapat mendeteksi objek kemudian memindahkan ke titik-titik yang telah ditentukan sebelumnya ?
3. Bagaimana solusi secara elektronikanya ?
1.4 Pembatasan Masalah
1. Lengan robot dapat mengangkat, memindah dan meletakkan barang berdasarkan kapasitas lebar regangan gripper dan torsi motor servo (Servo Futaba s3003).
2. Konstruksi lengan robot terdiri daribase,shoulder,elbow,,wrist,gripper.
3. Lengan robot yang dibangun menggunakan 5 buah servo ini akan diujikan untuk memindahkan barang menggunakan pengendali joystick dengan berat maksimal sebesar 250 gram.
4. Modul joystick yang digunakan sebanyak 2 buah dan setiap modul joystick mempunyai 3 axis yaitu x,y,z
1.5 Metodologi
Target proyek ini menjalankan program yang dapat diimplementasikan langsung terhadap alat. Langkah - langkah pembuatan Proyek Arm dapat didefinisikan sebagai berikut :
1. Studi pustaka alat dan bahan
2. Perancangan perangkat lunak dan program
3. Implementasi program
4. Pengujian perangkat lunak dan perangkat keras
5. Analisa
6. Laporan
- Tinjauan Pustaka
Motor Servo
Motor servo dikendalikan dengan memberikan sinyal modulasi lebar pulsa (Pulse Wide Modulation / PWM) melalui kabel kontrol. Lebar pulsa sinyal kontrol yang diberikan akan menentukan posisi sudut putaran dari poros motor servo. Sebagai contoh, lebar pulsa dengan waktu 1,5 ms (mili detik) akan memutar poros motor servo ke posisi sudut 90⁰. Bila pulsa lebih pendek dari 1,5 ms maka akan berputar ke arah posisi 0⁰ atau ke kiri (berlawanan dengan arah jarum jam), sedangkan bila pulsa yang diberikan lebih lama dari 1,5 ms maka poros motor servo akan berputar ke arah posisi 180⁰ atau ke kanan (searah jarum jam). Lebih jelasnya perhatikan gambar dibawah ini.
2.a Gambar Pulsa Motor Servo
Ketika lebar pulsa kendali telah diberikan, maka poros motor servo akan bergerak atau berputar ke posisi yang telah diperintahkan, dan berhenti pada posisi tersebut dan akan tetap bertahan pada posisi tersebut. Jika ada kekuatan eksternal yang mencoba memutar atau mengubah posisi tersebut, maka motor servo akan mencoba menahan atau melawan dengan besarnya kekuatan torsi yang dimilikinya (rating torsi servo). Namun motor servo tidak akan mempertahankan posisinya untuk selamanya, sinyal lebar pulsa kendali harus diulang setiap 20 ms (mili detik) untuk menginstruksikan agar posisi poros motor servo tetap bertahan pada posisinya.
2.a Gambar Servo FUTABA
b. Joystick Modul
2.b Gambar Joystick
c. Mikrokontroller ATMEGA 328 (Arduino UNO) mikrokontroler berbasis ATmega328. Uno memiliki 14 pin digital input / output (dimana 6 dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, resonator keramik 16 MHz, koneksi USB, jack listrik, header ICSP, dan tombol reset. Uno dibangun berdasarkan apa yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, sumber daya bisa menggunakan power USB (jika terhubung ke komputer dengan kabel USB) dan juga dengan adaptor atau baterai.
Arduino Uno berbeda dari semua papan sebelumnya dalam hal tidak menggunakan FTDI chip driver USB-to-serial. Sebaliknya, fitur Atmega16U2 (Atmega8U2 sampai versi R2) diprogram sebagai konverter USB-to-serial. Revisi 2 dari Uno memiliki resistor pulling 8U2 HWB yang terhubung ke tanah, sehingga lebih mudah untuk menggunakan mode DFU.
Arduino Uno berbeda dari semua papan sebelumnya dalam hal tidak menggunakan FTDI chip driver USB-to-serial. Sebaliknya, fitur Atmega16U2 (Atmega8U2 sampai versi R2) diprogram sebagai konverter USB-to-serial. Revisi 2 dari Uno memiliki resistor pulling 8U2 HWB yang terhubung ke tanah, sehingga lebih mudah untuk menggunakan mode DFU.
Ringkasan
Mikrokontroler
|
ATmega328
|
Tegangan pengoperasian
|
5V
|
Tegangan input yang disarankan
|
7-12V
|
Batas tegangan input
|
6-20V
|
Jumlah pin I/O digital
|
14 (6 di antaranya menyediakan keluaran PWM)
|
Jumlah pin input analog
|
6
|
Arus DC tiap pin I/O
|
40 mA
|
Arus DC untuk pin 3.3V
|
50 mA
|
Memori Flash
|
32 KB (ATmega328), sekitar 0.5 KB digunakan oleh bootloader
|
SRAM
|
2 KB (ATmega328)
|
EEPROM
|
1 KB (ATmega328)
|
Clock Speed
|
16 MHz
|
d.
2.d Gambar Arduino
e. Regulator 7805
7805 mempunyai keluaran 5 volt dan 7812 memberikan 12 volt. Keluarga 78xx adalah regulator tegangan positif, yaitu regulator yang didesain untuk memberikan tegangan keluaran yang relatif positif terhadap ground bersama.
3. Perancangan Alat
III. Perancangan Alat
a. Diagram Alir
3.a Gambar Diagram Alir
Diagram alir diatas menjelaskan tentang sub rutin jalanya proyek lengan robot pemindah barang dengan pengendali joystick, jika tombol switch ditekan, joystick 1 dan 2 siap bekerja. Untuk joystick yang pertama arah X(vertikal) difungsikan untuk menggerakan ‘shoulder servo’ yang bergerak vertikal , arah Y (horisontal) difungsikan untuk menggerakan ‘base servo’ yang bergerak horisontal , sedangkan Z (knob) untuk membuka gripper. Untuk joystick yang kedua arah X(vertikal) difungsikan untuk menggerakan ‘Elbow servo’ yang bergerak vertikal , arah Y (horisontal) difungsikan untuk menggerakan ‘Wrist servo’ yang bergerak vertikal , sedangkan Z (knob) untuk menutup gripper.
b. Digram Blok
3.b Gambar Diagram Blok
Dalam diagram blok lengan robot pemindah barang dengan joystick ini memiliki 2 input yaitu switch dan joystick yang kemudian diolah oleh mikrokontroler dan keluaranya berupa gerakan motor servo.
c. Gambar Alat
3.c Gambar Alat
Lengan robot ini memiliki pergerakan sebanyak 5 DOF (Degree Of Freedom). Lengan robot dapat bergerak kesegala arah dirancang agar mampu mengikuti gerak tangan manusia yang dapat menjangkau ke beberapa sudut dimensi. Sebagai kontrol lengan robot ini memerlukan 5 buah motor servo. Penggunaan motor servo sebagai alat penggerak memberikan hasil gerakan yang halus dan memliki sudut yang hampir sama dengan gerakan lengan manusia. Fungsi dari kelima motor servo tersebut diantaranya :
Base, Shoulder, Elbow, Wrist dan Grip. Jadi kita perlu lima pin Arduino yang dihubungkan ke masing masing servo.
4. Pengujian Alat
Pada perancangan ‘Lengan Robot Pemindah Barang Dengan Pengendali Joystik’ ini, difungsikan sebagai sistem gerak yang berfungsi untuk memegang, mengambil, mengangkat, memindahkan objek dari satu posisi ke posisi yang lain. Untuk melakukan pengambilan objek, lengan robot ini dilengkapi dengan griper (pemegang). Prinsip kerja gerak lengan robot ini menggunakan prinsip pengendalian dengan 2 buah modul joystick, dimana setiap joystick memiliki 3 arah pergerakan X,Y,Z. Untuk joystick yang pertama arah X(vertikal) difungsikan untuk menggerakan ‘shoulder servo’ yang bergerak vertikal , arah Y (horisontal) difungsikan untuk menggerakan ‘base servo’ yang bergerak horisontal , sedangkan Z (knob) untuk membuka gripper. Untuk joystick yang kedua arah X(vertikal) difungsikan untuk menggerakan ‘Elbow servo’ yang bergerak vertikal , arah Y (horisontal) difungsikan untuk menggerakan ‘Wrist servo’ yang bergerak vertikal , sedangkan Z (knob) untuk menutup gripper.
5. Kesimpulan
Robot dapat bergerak mengikuti benda dengan baik untuk arah gerakan benda mendatar. Sedangkan untuk arah gerakan vertikal, robot masih belum dapat bergerak mengikuti gerakan benda dengan baik.
Lengan robot yang dikendalikan oleh joystick dapat mengikuti benda jika jarak benda kurang dari ±10 cm dan dapat mengankat benda yang mempunyai berat maksimal 400 gram.
makasih sudah share
BalasHapuspower supply hp