PERANCANGAN
ROBOT PEMINDAH BARANG DENGAN SISTEM KONTROL BERBASIS MIKROKONTROLER
Rancangan
Robot berbasis mikrokontroler dirancang untuk proyek Kontes Robot Cerdas
Indonesia (KRI-KRCI) di departemen mekanik. Sistem dapat otomatis mengangkut
barang secara efektif atau untuk memindahkan materi dari tempat lain. Proses
desain mencakup desain konseptual dan
robot dikembangkan dengan mekanisme yang tepat baik statis maupun
dinamis, melalui analisis dan struktur sistem, Pemilihan bahan dan lain-nya,
telah mematuhi kriteria desain sebelum rancangan dimulai. Hasil penelitian
robot berbasis mikrokontroler ini juga untuk mengenalkan mikrokontroler khususnya
jurusan teknik informatika.
Kata
Kunci : robot, mikrokontroller, otomatis
PENDAHULUAN
Pada
saat ini, robot memang telah hadir di dalam kehidupan manusia dalam bentuk yang
bermacam-macam. Ada robot sederhana untuk mengerjakan kegiatan yang mudah atau
berulang-ulang. Ada pula robot yang dirancang untuk "berperilaku"
sangat komplek dan sampai batas tertentu dapat mengontrol dirinya sendiri. Di
kalangan umum pengertian robot selalu dikaitkan dengan "makhluk hidup"
berbentuk orang maupun binatang yang terbuat dari logam dan bertenaga listrik.
Sementara itu dalam arti luas robot berarti suatu sistem yang terdiri dari
mekanisme mekanik yang memiliki suatu kontrol elektris untuk melaksanakan suatu
tugas tertentu. Dengan pengertian ini sangat erat hubungan antara robot dan
otomatisasi sehingga dapat dipahami bahwa hampir setiap aktivitas kehidupan
modern makin tergantung pada robot dan otomatisasi. Semakin ketatnya persaingan
antar dunia usaha dewasa ini membutuhkan unjuk kerja mesin-mesin industri yang
kompak dan efisien, yang berdampak pada peremajaan alat-alat industri dan
perbaikan secara terus-menerus (continous improvement), sehingga
dibutuhkan SDM yang handal dalam menangani permasalahan tersebut. Dunia
pendidikan dewasa ini semakin memahami permasalahan yang terjadi dalam dunia
industri tersebut. Hal ini dapat dibuktikan dengan semakin berkembangnya mata
kuliah yang berhubungan dengan sistem otomasi, robotika, dsb. Serta banyak pula
diselenggarakan lomba-lomba robot baik tingkat pelajar maupun mahasiswa yang
bertujuan untuk semakin meningkatkan kualitas dan pemahaman lulusan dunia pendidikan
terhadap dunia otomasi dan robotika. Sebagaimana rancang bangun ini merupakan
salah satu persiapan menuju lomba robot
tingkat mahasiswa di Indonesia yang diselenggarakan oleh kementrian pendidikan
tinggi adalah “ Kontes Robot Indonesia-Kontes Robot Cerdas Indonesia
(KRI-KRCI)”. Kontes robot ini diselenggarakan tiap tahun dengan peserta seluruh
universitas dan politeknik di Indonesia.
METODE
PENELITIAN
Dalam
melakukan penyusunan dan memperoleh data serta informasi menggunakan beberapa
metode diantaranya sebagai berikut
·
Observasi Lapangan
Pada
penelitia ini telah melakukan beberapa survey di lapangan antara lain dengan
cara mencari informasi tentang jenis-jenis komponen yang diperlukan dalam
pembuatan robot ini beserta harganya.
·
Studi Literatur
Metode
ini dilakukan dengan cara membaca dan mempelajari buku-buku serta mencari
informasi dari internet dan mencari beberapa buku referensi dari perpustakaan
yang berhubungan dengan hal-hal yang akan dibahas dalam tugas akhir ini.
·
Metode Perancangan
Merancang
robot kemudian menggambar mekanisme dan komponen yang dibutuhkan untuk
mempermudah
dalam perakitan ataupun pembuatannya.
·
Metode Pembuatan
Setelah
menggambar mekanisme dan komponen lalu dimulai proses pembuatan robot. Pada
tahap ini dimulai dengan persiapan alat dan bahan yang dibutuhkan pada proses
pembuatan serta mempersiapkan mesin-mesin apa saja yang dibutuhkan dalam proses
pembuatan setelah itu
dimulai
proses pembuatan robot pemindah barang tersebut.
·
Metode Pengujian
Setelah
tahap pembuatan komponen dan perakitan selesai, dilakukan pengujian robot
dengan tujuan untuk mengetahui apakah robot tersebut sesuai dengan apa yang
diinginkan dan apabila masih terjadi kerusakan atau kekurangan dari robot yang telah
dibuat dan apabila tidak sesuai dengan yang diharapkan maka perlu diperbaiki
dan disempurnakan kembali sehingga tujuan dari pembuatan mesin dapat tercapai.
·
Metode Analisis
Pada
tahap yang terakhir dilakukan analisis penelitian, analisis terkait dengan pengamatan,perhitungan
dan fungsi dari robot tersebut.
Gambar
1. Robot pemindah bahan
HASIL
DAN PEMBAHASAN
Untuk
mendapat hasil yang sesuai dengan tujuan penelitian maka pengujian robot harus
memenuhi kriteria sbb :
·
Dimensi robot pada area start zone tidak boleh melebihi 1000 mm x 1000 mm x
1400 mm.
·
Dimensi robot maksimum tidak boleh melebihi area dalam silinder berdiameter
2000 mm.
·
Catu daya maksimum 24 V DC.
·
Berat robot tidak boleh melebihi 50 kg.
·
Robot harus mampu melaksanakan semua tugas robot manual pada Kontes Robot
Indonesia
Gambar
2. Rangkaian sistem kendali robot pemindah bahan
Bagian
Elektrik
Komponen-komponen
listrik yang digunakan pada robot pemindah barang ini menggunakan dua buah batere
sebagai sumber arus DC yang dibutuhkan.Sistem kelistrikan pada robot pemindah
barang
ini menggunakan dua macam arus dan tegangan listrik.Aliran arus listrik pada
sistem kelistrikan robot dapat dilihat melalui skema di bawah ini :
Rangkaian
mikrokontroller membutuhkan tegangan 5,5 V DC dengan arus berkisar 20 mA. Kebutuhan
tegangan dan arus listrik tersebut disuplai oleh batere yang sebelumnya
diturunkan dan distabilkan oleh sebuah stabilizer.Kebutuhan arus dan tegangan listrik
yang besar pada motor dipenuhi oleh batere yang dialirkan melalui rangkaian driver
motor. Besarnya arus listrik yang mengalir pada rangkaian driver motor dapat
dihitung dari besarnya arus listrik maksimal yang dibutuhkan motor pada pembebanan
maksimum.Pembebanan maksimum ini terjadi pada saat gaya gesek roda maksimum (pada
saat robot diam sebelum mulai bergerak) Pada perhitungan gaya gesek sebelumnya
dikutahui besarnya gaya gesek maksimal yang terjadi (Fg maks) = 23,57 N. Sesaat
sebelum robot mulai bergerak dari keadaan diam,gaya yang dibutuhkan pada roda
(F)
= Fg maks
=
23,57 N
Torsi
motor yang dibutuhkan = F x jari-jari roda
=
23,57 N x 0,06 m
=
1,414 Nm
Motor
yang digunakan mempunyai perbandingan gigi reduksi 1:6,maka jika pada saat itu
motor berputar dengan kecepatan 3000 rpm,maka kecepatan putar poros motor
menjadi
n
poros = n motor : 6
=
3000 rpm : 6
=
500 rpm rad/s
Kecepatan
Sudut (w) = 2.π.n/60
=
2.3,14.500
=52.33
rad/s
Daya
motor yang dibutuhkan (P) = T x ω
=
1,414 Nm x 52,33 rad/s
=
73,99 Watt
Besarnya
arus listrik yang mengalir pada rangkaian driver motor (I) dapat dihitung
menggunakan rumus :
I
= P/V
=73,99/24
= 3,08 A
Sebagai
pengaman rangkaian driver motor dari arus yang besar atau hubungan singkat,maka
diperlukan sekering (fuse) untuk tiap-tiap motor,besarnya sekering yang
digunakan dapat dihitung dengan rumus :
I
= I maks x 150 %(faktor keamanan)
=
3,08 x 150 %
=
4,62 A
Sekering
ukuran 4,62 A di pasaran tidak ada,maka sekering yang digunakan sebesar 5A
Bagian
Program
Sebuah
robot yang telah terdiri dari bagian mekanik dan elektrik belum dapat berfungsi
dengan baik, untuk itu perlu ditambahkan program ke dalam mikrokontroller,sehingga
mikrokontroller dapat memproses data yang dihasilkan oleh joystick PS2. Untuk
mempermudah pemrograman,maka perlu dibuat logika urutan proses atau biasa
disebut dengan algoritma. Pengertian dari algoritma adalah urutan langkah yang
jelas dan tidak rancu untuk memecahkan suatu masalah. Urutan langkah-langkah
tersebut harus sesuai dengan urutan langkah penyelesaian masalah tertentu
dikerjakan berurutan tidak boleh melompat lompat dalam penyelesaiannya. Syarat
/ ketentuan pembuatan algoritma :
·
Algoritma harus tidak ambigu (tidak berarti dua makna), deskripsi
langkah-langkah dalam algoritma harus dan hanya mempunyai tafsiran tunggal atau
bermakna satu.
·
Algoritma langkah-langkahnya harus efektif, setiap langkah harus sederhana
sehingga dapat
dikerjakan
dalam waktu yang masuk akal.
·
Algoritma harus pasti (definite), maksudnya adalah jika serangkaian
langkah-langkah yang
sama
dilakukan 2 kali maka hasilnya harus sama.
·
Algoritma harus berhingga (finite), selesai dalam rentang waktu tertentu. Salah
satu penulisan algoritma adalah menggunakan bagan alir atau flowchart adalah sebagai
berikut :
Gambar
3. Flowchart program
Pemrograman
Microcontroller ATmega16
Rancang
bangun robot pemindah barang dengan sistem kontrol berbasis microcontroller ini
menggunakan
microcontroller atmega 16,yaitu suatu mikrokontroller AVR yang dikembangkan oleh
perusahaan mikrochip “ATMEL”. Mikrokontroller AVR dari atmel dapat
diprogram dengan menggunakan software Code-Vision AVR(CV-AVR).software CV-AVR
ini banyak digunakan di kalangan mahasiswa dan umum untuk pemrograman
mikrokontroller AVR dar atmel.Software CV-AVR ini menggunakan bahasa C sebagai
bahasa pemrogramannya.
KESIMPULAN
Dari
keseluruhan proses rancang bangun “Rancang bangun robot pemindah baran
dengan sistem kontrol berbasis microcontroller”. Maka dapat disimpulkan
beberapa hal diantaranya :
microcontroller”,
dengan
spesifikasi umum sebagai berikut :
Dimensi
minimum
_
Panjang = 800 (mm)
_
Lebar = 900 (mm)
_
Tinggi = 1380 (mm)
Dimensi
maksimum
_
Panjang = 1640 (mm)
_
Lebar = 1300 (mm)
_
Tinggi = 1380 (mm)
_
Berat = 19,739 (kg)
_
Tegangan = 24 (V)
·
Robot pemindah barang ini berhasil menjalankan semua fungsi robot manual,sesuai
aturan Kontes Robot Indonesia (KRI) 2011.
·
Rancang bangun robot pemindah barang dengan
sistem
kontrol berbasis microcontroller ini dapat dijadikan sebagai simulator suatu
bentuk sistem mekatronika, dan memberikan gambaran umum tentang mekanisme
mekatronika baik dari aspek mekanis, elektrik maupun program yang digunakan.
DAFTAR
PUSTAKA
ATMEL
8-bit AVR , microcontroller, 2003, datasheet.
BBF
, Hydraulics Vocational Training Course, 1973, Bundersinstitut, fur
Berufsbildungforschung, Berlin.
Gadre,
Dhananjay V , Programming and Customizing The AVR Microcontroller, 2000,
McGraw Hill, New York, Histand, Michael B , Mechatronics,
1999, McGraw Hill, Singapore.
Kissel
, Modern Industrial-Electrical Motor Controls, 1990, Prentice Hall, New
Jersey.
Klafter,
Richard D, Robotic Engineering An Integrated Approach, 1989, Prentice
Hall, New Jersey.
Meriam,
JL , Mekanika Teknik Dinamika, 1993, Erlangga, Jakarta.
Muljowidodo
, Mekatronika, 1996, HEDS, ITB.
Ogata,
Katsuhiko , Teknik Kontrol Automatik, 1996, Erlangga, Jakarta.
Putro,
Agfianto Eko , Belajar Mikrokontroler AT89C51, 2002, Gava Media, Yogyakarta.
Schuler,
McNamee , Industrial Electronic and Robotics, 1986, McGraw Hill, New York.
.................
, Electro Pneumatics, 1991, FESTO
Tidak ada komentar:
Posting Komentar