12

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1 Definsi Robot

Robot, kata “robot” berasal dari bahasa Czech yaitu “robota”, yang berarti

“kerja”. Kamus besar Webster memberikan definisi mengenai robot, yaitu “sebuah

peralatan otomatis yang melakukan pekerjaan seperti apa yang dilakukan manusia”.

Jenis Robot industrial ini cukup banyak. Salah satunya adalah robot yang

menyerupai manusia. contohnya lengan robot yang dibuat berdasarkan fungsi kerja

lengan manusia walaupun dapat diubah untuk kerja yang berlainan. namun konsep

pergerakannya mirip dengan lengan manusia. Karena dari hal ini dapat membuat robot

dapat lebih mudah dan fleksibel untuk berbagai jenis kerja. Berikut gambar dari

klasiifikasi industrial robot dilihat dari struktur mechanicanya.

Gambar 2.1 Klassifikasi industrial robot dilihat dari struktur mechanical

13

Sumber: World Robotics 2004, IPA Stuttgart, ISO 8373

Beberapa aplikasi robot pada proses manufakturing :

• Perakitan

Perakitan komponen pesawat terbang dan bagian bagian lainnya.

• Permesinan

Penghalusan plat logam, pembuatan sayap rudal.

• Pengelasan

Pengelasan titik dan pengelasan bentuk lain.

• Pengecatan

Pengecatan semprot untuk badan mobil dan bagian mobil lainnya.

• Penanganan material

14

Penumpukan suku cadang mobil dan penghantarannya.

• Lain - lain

Inspeksi produk, suku cadang dan ketahanan produk

Keuntungan nyata :

• Penghematan tenaga kerja.

• Meningkatkan kinerja produksi

• Kemampuan untuk diprogram ulang (re-program) membuat robot lebih fleksibel.

• Dapat membuat produksi kecil ditengah-tengah pekerjaan besar rutin.

• Produk baru dapat dikeluarkan dalam persiapan yang singkat.

2.1.1 Sekilas Tentang Spesisikasi Robot, Obyek, Focus dan Target Penelitian

Menurut Endra Pitowarno. 2005 Untuk mengetahui dalam tema apa saja robotik

dapat diteliti maka sebelumnya dapat mengilustrasikannya dahulu. Pada gambar 2.2

dijelaskan tentang keterkaitan seluruh komponen atau sub-domain dalam ruang lingkup

penelitian di bidang robotik. Secara garis besar penelitian di bidang robotik dapat

dilakukan dengan memilih tema berdasarkan alur dalam 4 tahapan, yaitu klasifikasi,

obyek penelitian, fokus penelitian dan target penelitian. Dari blok klarifikasi, struktur

robot dapat diketahui berada dalam kelompok mana. Dari sini, obyek penelitian dapat

ditentukan dan dijabarkan secara detil parameter-parameternya. Bisa dilihat pemaparan

gambar dibawah ini

15

Gambar 2.2 klasifikasi, obyek penelitian, fokus penelitian dan target penelitian

Sumber : Robotika, desain, kontrol dan kecerdasan buatan. Endra Pitowarno. 2005

16

2.1.2 Robot Berdasarkan Fungsi dan Sifat Mobolitasnya

Menurut International Federation of Robotics (IFR) fungsi robot dapat

diklasifikasikan ke dalam 2 bagian besar, yaitu :

a. Industrial Robot (robot industri) digunakan pada sektor industri seperti,

membantu dalam proses perakitan kendaraan, mengelas, dan sebagainya.

b. Service Robot berfungsi membantu manusia dalam membersihkan rumah,

membantu dokter melakukan operasi, menjadi pemandu wisata, dan lain-lain.

Definisi Robot Industri Menurut ISO

Organisasi standarisasi dunia melalui ISO 8373 mendefinisikan robot industry

sebagai “sebuah manipulator dengan tiga atau lebih sumbu, yang dikontrol secara

otomatis, yang dapat diprogram ulang, dengan banyak tujuan, di mana diletakkan

pada tempat yang tetap atau dapat bergerak untuk keperluan dan aplikasi-aplikasi

otomasi industri”.

Komponen Robot Industri

Berdasarkan Arthur J. Critchlow (1985, p19-22) komponen robot industri antara

lain:

a. Link dan Joint

Joint merupakan sumbu perputaran robot. Fungsi joint ini untuk

menghubungkin link – link yang terdapat pada robot industri. Link merupakan

salah satu bagian dari robot industri yang berfungsi untuk menjangkau area

robot. Panjnag link ditentukan sesuai fiungsi robot itu.

17

b. Wrist

Wrist merupakan sebuah penghubung antara end effector (hand) dan lengan

(arm) pada robot.

Wrist memiliki tiga pergerakan, antara lain:

• Pitch, pergerakan joint untuk naik dan turun.

• Yaw, pergerakan joint untuk menyamping kiri dan kanan.

• Roll, pergerakan joint untuk memutar.

c. End effector

End effector merupakan peralatan mekanik yang bisa digerakkan dan

dilekatkan pada ujung manipulator. End effector ini bisa berfungsi untuk

memegang dan memindahkan objek serta bisa juga melakukan proses

manufaktur seperti: mengecat mengelas, dan sebagainya.

d. Drive

Bagian ini merupakan sebagai media penggerak lengan robot. Bisa berupa

motor listrik, hidraulik motor, hidraulik silinder, pneumatic motor dan

sebagainya.

e. Controller merupakan bagian dari sistem yang berfungsi untuk mengatur

semua kegiatan yang terjadi pada robot. Bagian controller ini menggunakan

mikrokontroler atau mikroprosesor dan berisi control program dan task

program.

18

f. Sensor

Sensor berguna sebagai inputan robot untuk melihat atau mengukur posisi joint

sesuai posisi referensinya.

g. Interface

Interface berfungsi sebagai media komunikasi antara komputer dan robot.

Biasanya media komunikasi yang sering digunakan seperti RS-232.

2.2 Kinematika Dasar

Berdasarkan Fu, Gonzales dan Lee (1987, p6-13) adalah terdapat dua

permasalahan dalam mempelajari kinematika, yaitu adalah forward kinematic dam

inverse kinematic. Forward kinematics bertujuan mencari solusi untuk mendapatkan

posisi dan orientasi dari end effector yang relatif terhadap base dengan memberikan

sudut-sudut dari joint (θi). Inverse kinematics bertujuan mencari solusi untuk

menemukan besarnya sudut-sudut joint (θi) dengan memberikan posisi dari end effector

berupa koordinat posisi X,Y,Z. Pada gambar 2.3 menggambarkan hugungan antara

inverse dan forward kinematik.

Gambar 2.3 Direct kinematics dan inverse kinematics

19

2.2.1 Forward Kinematics

Bagian ini menjelaskan hubungan mencari solusi untuk mendapatkan posisi dan

orientasi dari tool frame dalam hal ini end effector yang relatif terhadap base frame

dengan memberikan sudut-sudut dari joint (θi). Maksud dari Posisi ini merupakan titik

kedudukan relatif suatu benda terhadap suatu titik acuan dan Orientasi merupakan arah

suatu benda relatif terhadap suatu titik acuan. Sedangkan Frame merupakan sekumpulan

vektor yang memberikan informasi tentang posisi dan orientasi.

Untuk mendapatkan posisi dan orientasi tersebut bisa menggunakan matrix

transformasi homogeneous, dan konsep Denavit-Hartenberg. Untuk memahami konsep

Denavit-Hartenberg memerlukan pembahasan tentang transformasi homogeneous di

mana untuk memahaminya hal tersebut memerlukan pembahasan tentang pergerakan

rotasi dan translasi dalam tiga dimensi. Gerak translasi merupakan gerak perpindahan

dari suatu titik ke titik lain secara lurus. Gerak rotasi merupakan gerak perpindahan

suatu titik ke titik lain secara melingkar. Sedangkan transformasi merupakan gabungan

dari gerak translasi dan gerak rotasi.

2.2.1.1 Pergerakan Rotasi Dalam 3 Dimensi

Berdasarkan Fu, Gonzales dan Lee (1987, p14-19) Pada Gambar 2.4

menggambarkan sistem koordinat OUVW berotasi terhadap sistem koordinat referensi

OXYZ. Titik P dapat direpresentasikan melalui tiap-tiap koordinatnya dengan mengacu

kepada sistem koordinat OUVW dan OXYZ.

20

Gambar 2.4 Koordinat OUVW relatif terhadap sistem koordinat OXYZ

Pada gambar 2.5 merupakan matriks rotasi dalam 3 dimensi berukuran 3 x 3.

Sistem koordinat OUVW tersebut berotasi terhadap sumbu OX dengan sudut sebesar α,

maka koordinat arah sumbu OX tidak berubah, yang berubah koordinat pada arah OY

dan OZ .

Pers.....(2-1)

Gambar 2.5 Koordinat OUVW berotasi terhadap sumbu OX

21

Pada Gambar 2.6 menggambarkan sistem koordinat OUVW berotasi terhadap

sumbu OY dengan sudut sebesar Φ, koordinat arah sumbu OY tidak berubah, yang

berubah koordinat pada arah OX dan OZ , jadi hasil matriksnya mirip dengan komponen

Y-nya tetap, hasilnya adalah,

Gambar 2.6 Koordinat OUVW berotasi terhadap sumbu OY

Pada Gambar 2.7 menggambarkan sistem koordinat OUVW berotasi terhadap

sumbu OZ dengan sudut sebesar θ, koordinat arah sumbu OZ tidak berubah, yang

berubah koordinat pada arah OX dan OY , jadi hasil matriksnya dimensi dengan

komponen Z-nya tetap, hasilnya adalah,

Gambar 2.7 Koordinat OUVW berotasi terhadap sumbu OZ

Pers.......(2-2)

Pers...... (2-3)

22

Pada gambar 2.8 Arah rotasi positif berlawanan jarum jam tanda α, θ, dan Φ

sedangkan arah rotasi negatif searah dengan gerak jarum jam tanda α, θ, dan Φ. Matriks-

matriks Rx,α persamaan (2-1), Ry,Φ persamaan (2-2) dan Rz,θ persamaan (2-3) di atas

dapat disebut sebagai matriks rotasi dasar.

Gambar 2.8 Sistem-sistem koordinat yang berputar

2.2.1.2 Translasi Dalam 3 Dimensi

Untuk translasi 3 dimensi hanya, ada memiliki 3 buah komponen yaitu x,y,z

sehingga persamaan (2-4) menjadi,

Pers.......(2-4)

23

2.2.1.3 Matriks Transformasi Homogeneous

Berdasarkan Fu, Gonzales dan Lee (1987, p27-29) berikut bagian-bagian yang

penting tentang transformasi homogeneous. Matriks rotasi 3x3 yang sebelumnya tidak

dapat digunakan untuk menunjukkan pergeseran dari suatu posisi (translasi) dan

penskalaan, untuk itu dibutuhkan sebuah matriks baru yang bisa merepresentasikan

pergeseran sekaligus penskalaan. Matriks transformasi homogeneous merupakan sebuah

matriks 4x4 di mana matriks ini dapat memetakan sebuah vektor posisi yang

diekspresikan dalam koordinat homogeneous dari suatu sistem koordinat ke sistem

koordinat lainnya. Sebuah matriks transformasi homogeneous terdiri dari 4 submatriks:

Submatriks 3x3 yang terletak di kiri atas merepresentasikan matriks rotasi,

submatriks 3x1 di bagian kanan atas merepresentasikan vektor posisi dari system

koordinat asal yang dirotasi mengacu pada sistem koordinat referensi. Submatriks 1x3 di

bagian bawah kiri merepresentasikan transformasi perspektif, dan terakhir submatriks

1x1 yang terletak di bagian kanan bawah adalah matriks yang merepresentasikan factor

penskalaan. Selanjutnya sebuah matriks rotasi 3x3 bisa diperluas menjadi matriks

transformasi homogeneous 4x4 yang dilambangkan dengan Trot.

Pada Persamaan (2-1) sampai dengan persamaan (2-3) dapat diekspresikan

sebagai matriks transformasi homogeneous,

Pers.......(2-5)

24

Matriks-matriks rotasi 4x4 di atas disebut juga matriks rotasi homogeneous

dasar. Pada matriks rotasi homogeneous faktor penskalaan di set 1, karena diasumsikan

tidak terjadi pembesaran pada objek jika tidak menggunakan kamera.

2.2.1.4 Konsep Denavit Hartenberg

Manipulator mekanik terdiri dari sejumlah bagian tubuh yang dinamakan link

dan joint. joint digunakan untuk menghubungkan setiap link-link yang ada. Setiap joint

mewakili satu derajat kebebasan. Untuk mendeskripsikan hubungan translasional dan

rotasional antara link-link yang berdekatan digunakanlah konsep Denavit dan Hartenberg

sebagai sebuah metode matriks yang secara sistematis membangun sebuah sistem

koordinat dari masing-masing link. Berdasarkan Andreas Bischo et al(1999.p20-21)

Dalam mencari sebuah transformasi dari sebuah ujung alat hingga basis dari sebuah

manipulator, ditentukan frame dari link-link dan mendapatkan teknik yang sistematikal,

yang dapat menjabarkan kinematika dari sebuah robot dengan n derajat kebebasan dalam

cara yang unik.

Pers (2-6)

Pers (2-7)

Pers (2-8)

25

Gambar 2.9 menunjukkan link pertama dari rantai kinematika.

Pada basis dan tiap link i dari rantai tersebut menggambarkan sebuah frame Ki

yang pesifik, yang mana merupakan link. Jadi posisi dan orientasi dari sebuah frame

link berubah dengan berdasarkan frame link yang sebelahnya menurut pergerakkan dari

penggabungan joint. Maka dari itu koordinat frame Ki dapat dijabarkan dari frame Ki-1

link sebelumnya. Transformasi homogeneous meliputi sudut joint (untuk joint putar)

atau offset joint (untuk prismatic joint). Pada akhirnya frame Kn dapat ditransformasikan

ke frame base dengan mengalikan semua transformasi link dengan rantai kinematik dari

matrik trasnfomasi homogeneus. Untuk membuat suatu posisi/orientasi tergantung dari

frame alat yang mendekati frame basis dari manipulator (biasanya berada di lantai

bersifat permanen), urutan dari transformasi homogeneous diurut dari atas(ujung akhir)

hingga bawah(basis) dengan urutan Kn-1,Kn-2,….,K0. Tugas yang tersisa adalah

mengatur semua matriks transformasi homogeneous untuk sebuah tipe rantai kinematik,

mengingat sudut dari link dan tipe dari joint.

26

Gambar 2.10 Parameter kinematik menurut konsep Denavit Hartenberg

Berdasarkan Andreas Bischo et al(1999.p22-23) Pada Gambar 2.10

menunjukkan rantai kinematik, dimana dua buah link yang terhubung lewat sebuah joint

putar. Ini digunakan untuk menunjukkan bagaimana parameter-parameter didapat

dengan penjabaran link. i dan i-1 adalah joint yang merepresentasikan joint yang satu

dengan yang sebelumnya. Pada joint yang ke i, perpotongan garis tegak pada titik Ui

dengan garis lurus ai merupakan frame Ki , dimana i = 0, 1, 2, 3, 4,…, n (dimana n

merupakan jumlah derajat kebebasan). Sumbu x didapat dari garis normal pada frame

base dan searah dengan link jika bukan base. Sumbu Z merupakan garis lurus yang

searah dengan sumbu putar joint, sehingga berdasarkan kaedah tangan kanan sumbu y

bisa didapatkan. Kaedah tangan kanan didefinisikan sebagai perluasan ibu jari, jari

27

telunjuk, dan jari tengah tangan kanan. pergerakan dari x (jari telunjuk) ke +y (jari

tengah) menunjukkan hasil vektor z (ibu jari).

Sebuah transformasi homogeneous i-1Ai pencerminkan frame Ki terhadap Ki-

1melalui link terbaru, dapat diturunkan dengan transformasi geometrikal melalui link

dengan pertimbangan sebagai berikut:

1. Rotasi terhadap Zi-1 dengan sudut θ.

2. Translasi sepanjang Zi-1 dengan perpindahan di.

3. Translasi sepanjang Xi-1 dengan perpindahan ai.

4. Rotasi terhadap Xi dengan sudut αi.

Berdasarkan Fu, Gonzales dan Lee (1987, p36) setiap koordinat dibuat

berdasarkan tiga buah aturan di bawah ini:

1. Sumbu Zi-1 berada di sepanjang poros pergerakan dari joint ke-i

2. Sumbu Xi tegak lurus terhadap sumbu Zi-1 dan menunjuk menjauh darinya

3. Sumbu Yi melengkapi sistem koordinat yang diperlukan berdasarkan aturan

tangan kanan

Berikutnya juga perlu diperhatikan adalah konvensi Denavit-Hartenberg, dikutip

dari Fu, K. S. et al., page 37:

• θi adalah sudut pandang pada joint dari sumbu xi − 1 dengan sumbu zi – 1

sebagai porosnya (perputarannya menggunakan aturan tangan kanan).

28

• di adalah jarak dari pusat koordinat kerangka/sumbu koordinat ke-(i – 1) ke

perpotongan sumbu zi – 1 dengan sumbu zi – 1 dengan sumbu xi sepanjang

sumbu zi – 1.

• ai adalah jarak/panjang perpotongan sumbu zi – 1 dengan sumbu xi ke pusat

kerangka/sumbu koordinat ke-i sepanjang sumbu xi (atau jarak terpendek

antara sumbu zi – 1dan sumbu zi).

• αi (alpha) adalah sumbu dari sumbu zi –1 ke sumbu zi dengan poros sumbu

xi (perputarannya dengan menggunakan aturan tangan kanan).

Masing-masing dari keempat pertimbangan di atas dapat dilakukan perhitungan

dengan cara matriks homogeneous rotasi-translasi dan hasil dari keempat matriks

tersebut adalah matriks transformasi berdasarkan konsep Denavit Hartenberg untuk

sistem koordinat berdekatan i-1Ai, yaitu sistem koordinat i dan sistem koordinat i-1,

untuk joint putar adalah:

i-1Ai = TZ,d . TZ,θ . TX,a . TX,α

Pers (2-10)

29

2.2.2 Inverse Kinematics

Inverse Kinematics merupakan pengendalian posisi dan orientasi dari end effector

robot untuk mencapai suatu objek di dalam sistem koordinat. Berdasarkan posisi dan

orientasi yang ingin dicapai, inverse kinematics digunakan untuk mencari besarnya sudut

(θi) yang harus diberikan pada setiap joint (i) manipulator untuk mendapatkan posisi dan

orientasi tersebut (Fu, Gonzales dan Lee, 1987, p52).

Berdasarkan Craig (1989, p114-118), kemungkinan adanya solusi perlu diketahui

dahulu sebelum melakukan pencarian nilai θi. Kemungkinan untuk mendapatkan solusi

sangat penting untuk diketahui, hingga perhitungan untuk mencari solusi tidak perlu

dilakukan apabila tidak ada jaminan bisa mendapatkan solusi. Ada tidaknya solusi

berhubungan erat dengan area jangkauan (workspace) robot. Area jangkauan adalah

volum ruang yang dapat dicapai oleh end effector manipulator. Apabila posisi dan

orientasi (titik tujuan) dari end effector berada di dalam area jangkauan, maka

sekurangkurangnya terdapat satu solusi. Apabila solusinya ada, maka kemungkinan lain

yang bisa terjadi adalah solusinya lebih dari satu (multi solusi). Hal ini menjadi masalah

karena sistem dituntut hanya bisa memilih satu solusi saja.

Gambar 2.11 Dua solusi untuk satu posisi

30

Sebagai contoh bisa dilihat pada gambar 2.11, berdasarkan gambar tersebut, end

effector semula berada pada posisi A dan diinginkan pindah ke posisi B. Untuk

mencapai posisi B ada dua macam konfigurasi gerakan manipulator yang bisa dilakukan

(ditunjukkan dengan garis putus-putus 1 dan 2). Kedua solusi tersebut sama-sama bisa

mendapatkan posisi yang sama. Bila terdapat lebih dari satu solusi, maka akan sangat

baik untuk memilih solusi dengan gerakan paling sedikit pada joint-joint, berdasarkan

contoh gambar 2.11 di atas maka garis putus-putus paling atas (1) merupakan pilihan

terbaik. Namun apabila ada halangan atau rintangan ketika memilih solusi dengan

gerakan yang paling minimal, maka solusi dengan pergerakan yang lebih jauh bisa

dipilih. Hal ini menunjukkan perlunya menghitung semua solusi yang mungkin

dilakukan. Banyaknya solusi ditentukan oleh jumlah joint yang dimiliki manipulator,

dan juga fungsi dari Parameter-parameter (di,ai,αi dan θi pada manpulator dengan joint

putar; dan di, ai, dan αi pada manipulator dengan joint prismatik). Parameter-parameter

link (di, ai, dan αi pada manipulator dengan join putar; dan θi, ai, dan αi pada

manipulator dengan joint prismatik) yang tidak sama dengan nol. Semakin banyak

parameter link yang tidak bernilai nol, maka semakin banyak pula cara atau solusi untuk

mencapai suatu tujuan. Penyelesaian Inverse kinematic bisa dengan cara pendekatan

numerik.

Pendekatan Numerik

Pada pendekatan numerik ini memanfaatkan kemampuan komputer untuk

melakukan perhitungan secara berulang-ulang untuk mendapatkan solusi inverse

kinematics. Komputer akan terus menghitung semua kemungkinan solusi secara

berulang-ulang sampai didapatkan suatu solusi yang sesuai untuk sudut-sudut joint yang

dibutuhkan agar bisa mencapai posisi dan orientasi yang diinginkan. Cara numerik

31

relatif lebih mudah, namun menghabiskan lebih banyak waktu karena sifat

pengulangannya. Apabila cara numerik menghabiskan waktu terlalu banyak, maka perlu

dipertimbangkan penggunaan cara analitik (Craig, 1989, p119-120).

2.3 Mikrocontroller

Focus pada keluarga 8051. Arsitektur jenis 8051 dikembangkan oleh Perusahaan

INTEL pada tahun 1980 yang digunakan untuk keperluan embedded system(sistem yang

berbasis penanaman bahasa mesin). AT89S51 mempunyai konsumsi daya rendah,

mikrokontroller 8-bit CMOS dengan 4K byte momori Flash ISP ( in system

programmable/ dapat diprogram didalam sistem).Divais ini dibuat dengan teknologi

memori nonvolatile kerapatan tinggi dan kompatibel dengan standart industri 8051, set

instruksi dan pin keluaran. Flash yang berada didalam chip memungkinkan memori

program untuk diprogram ulang pada saat chip didalam sistem atau dengan

menggunakan Programmer memori nonvolatile konvensional. Dengan

mengkombinasikan CPU 8 bit yang serbaguna dengan flash ISP pada chip, ATMEL

89S51 merupakan mikrokontroller yang luarbiasa yang memberikan fleksibelitas yang

tinggi dan penyelesaian biaya yang efektif untuk beberapa aplikasi kontrol.

AT89S51 memberikan fitur-fitur standar sebagai berikut: 4K byte Flash, 128

byte RAM, 32 jalur I/O, Timer Wachtdog, dua data pointer, dua 16 bit timer/ counter,

lima vektor interupsi dua level, sebuah port serial full dupleks, oscilator internal, dan

rangkaian clock. Selain itu AT89S51 didisain dengan logika statis untuk operasi dengan

frekuensi sampai 0 Hz dan didukung dengan mode penghematan daya. Pada mode idle

akan menghentikan CPU sementara RAM, timer/ counter, serial port dan sistem

32

interupsi tetap berfungsi. Mode Power Down akan tetap menyimpan isi dari RAM tetapi

akan membekukan osilator, menggagalkan semua fungsi chip sampai interupsi eksternal

atau reset hardware ditemui.

(http://www.mytutorialcafe.com/mikrokontroller%20dasar.htm)

Bentuk chip mikrokontroler AT89S51 dapat dilihat dari gambar dibawah ini

Gambar 2.12 Konfigurasi PIN 89S51

2.3.1 Mengenai I/O pada Mikrocontroller.

Input output yang dilakukan pada percobaan ini sangat sederhana dimana

mengambil input dari dip switch atau push button dan mengeluarkan output ke

led atau seven segment. Sebelum nya inisialisasi port yang digunakan untuk

input dan output pada praktikum adalah ada 4 buah port yaitu:

Port 0

33

Merupakan port yang memiliki dua kegunaan. Pada desain yang minimum

sederhana digunakan sebagai port I/O

Port 1

Merupakan port yang hanya berfungsi sebagai port I/O, kecuali pada IC 89S52

yang menggunakan P1.0 dan P1.1 sebagai input eksternal untuk timer ketiga T3.

Port 1 terdapat pada pin 1-8.

Port 2

Merupakan dual-purpose port. Pada desain minimum digunakan sebagai port I/O.

Port 2 terdapat pada pin 21-28.

Port 3

Merupakan dual-purpose port. Selain sebagai port I/O juga mempunyai fungsi

Khusus.

2.3.2 Addressing Mode

Addressing Mode merupakan cara pengalamatan memory baik yang terdapat pada

RAM maupun ROM, Addressing mode pada arsitektur mikrokontroler keluarga 8051

yaitu:

· Immediate Addressing

Dinamakan immediate addressing karena nilai yang berada pada pada memori

langsung diubah oleh instruksi. Contoh dari perintah ini adalah sebagai berikut:

MOV A,#23h

Pada perintah di atas nilai pada akumulator akan diisi dengan nilai 23 hexadecimal.

· Direct Addressing

34

Pada mode direct addressing, nilai pada suatu alamat memori akan diisi secara

langsung oleh nilai yang terdapat pada alamat memori yang lain, misalnya 31h. Contoh

dari perintah ini adalah sebagai berikut:

MOV A,31h

Pada perintah di atas, nilai pada akumulator akan diisi dengan nilai yang terdapat pada

memori alamat 31h pada RAM, misalkan alamat memori 31h berisi nilai FBh, maka A

akan bernilai FBh setelah instruksi tersebut dieksekusi.

· Indirect Addressing

Pada mode ini nilai dari suatu memori akan diisi dengan nilai dari alamat memori

yang ditunjuk oleh suatu alamat memory yang lain atau register yang lain. Contoh dari

mode ini adalah sebagai berikut:

MOV A,@R0

Pada perintah ini akumulator akan diisi dengan nilai yang terdapat pada alamat yang

ditunjuk oleh nilai R0. Jika R0 bernilai 10h dan pada alamat 10h terdapat nilai FCh,

maka akumulator akan diisi dengan nilai yang berada pada alamat 10h yaitu FCh.

2.4 Komunikasi Serial

Komunikasi serial merupakan komunikasi data dengan pengiriman data secara

satu per satu dengan menggunakan satu jalur kabel data. Sehingga komunikasi serial

hanya menggunakan 2 kabel data yaitu kabel data untuk pengiriman yang disebut

transmit (Tx) dan kabel data untuk penerimaan yang disebut receive (Rx). Kelebihan

dari komunikasi serial adalah jarak pengiriman dan penerimaan dapat dilakukan dalam

35

jarak yang cukup jauh dibandingan dengan komunikasi parallel tetapi kekurangannya

adalah kecepatan lebih lambat daripada komunikasi parallel, untuk saat ini sedang

dikembangkan teknologi serial baru yang dinamakan USB (Universal Serial Bus) yang

memiliki kecepatan pengiriman dan penerimaan data lebih cepat disbanding serial biasa.

Gambar 2.13 Connector Female

Beberapa contoh : komunikasi Serial RS-232 dan RS-485.

Komunikasi serial RS-232 antara Mikrokontroller dengan Komputer PC dapat

melalui Serial Port tetapi butuh sebuah Interface sebagai pengantar berkomunikasinya.

MAX232 digunakan sebagai Sinkronisasi data dari Mikrokontroller ke Komputer PC

karena Logika yang terdapat pada Komputer PC adalah :

• Logika 1 pada Komputer PC adalah tegangan antara -3 sampai -25 Volt

• Logika 0 pada Komputer PC adalah tegangan antara 3 sampai 25 Volt

Sumber : http://www.arcelect.com/rs232.htm

2.5 Servo Motor DC

Motor servo merupakan sebuah motor dc kecil yang diberi sistim gear dan

potensio meter sehingga dia dapat menempatkan “horn” servo pada posisi yang

36

dikehendaki. Motor servo ini jelas menggunakan sistim close loop sehingga posisi

“horn” yang dikehendaki bisa dipertahanakan.

2.5.1 Jenis Motor Servo

Secara umum terdapat 2 jenis motor servo. Yaitu motor servo standard dan motor

servo Continous. Motor servo standard sering dipakai pada sistim robotika misalnya

untuk membuat “ Robot Arm” ( Robot Lengan ) sedangkan motor servo Continous

sering dipakai untuk Mobile Robot.

2.5.2 Mengontrol Motor Servo

Penggunaan motor servo untuk bidang robotika tentu ada alasannya. Pertama

adalah motor servo memiliki putaran yang lambat dan torsi yang kuat ( berkat adanya

sistim gear ). Hal ini cocok dengan bidang robotika, bandingkan misalnya dengan motor

dc biasa yang memiliki putaran cepat namun torsi rendah.

Kedua, sistim kontrol untuk motor servo relatif sedikit ( diperlukan hanya 1 jalur

data saja ). Hal ini tentu berbeda misalnya jika menggunakan motor stepper yang

memerlukan jalur kontrol lebih dari 1 jalur. Oleh karena itu tantangannya adalah

bagaimana mengontrol motor servo yang hanya menggunakan 1 jalur tersebut. Oleh

karena hanya digunakan 1 jalur data untuk mengontrol motor servo, maka digunakan

teknik PWM ( Pulse Width Modulation = Modulasi Lebar Pulsa ) . berdasarkan

(microrobotics.blogspot.com)

37

Gambar 2.14 Hubungan lebar pulsa dengan posisi “horn” servo

DC servo motor memiliki beberapa keunggulan, yaitu :

• Bentuknya kompak, ringan dan berdaya kerja tinggi

• Dapat bekerja pada daerah atau tempat yang kurang baik

• Kecepatan maksimum yang sangat tinggi

• Biaya perawatan mudah

• tenaga putaran tinggi

• tersedia Dalam semua ukuran ( bentuk servo sesuai ukuran)

38

Sebagian dari kerugian-kerugian dari servo sebagai berikut:

• lebih Mahal dibanding stepper motor

• Tidak bisa bekerja dengan sistem open looppengulangan

• Merlukan penyetelan parameter pengulangan

• Perlu perawatan untuk brushednya.

2.6 Teaching Box

Teaching Box digunakan pada sebagai alat pengendali dari lengan Robot

tersebut. Teaching Box selain untuk menggerakan lengan Robot secara manual,

digunakan untuk menyimpan posisi sementara. Setelah itu, baru di-Load ke Komputer,

dan disimpan dengan ekstensi. Berikut merupakan contoh teaching box yang digunakan

pada robot RV-M1

Gambar 2.15 Teaching Box