BAB 4-uray

BAB IVPERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI

4.1 Diagram Alur Program

Adapun diagram alur program yang akan digunakan pada tugas akhir ini

adalah sebagai berikut.

Gambar 4.1 Diagram Alur Program

Diagram alur programinimerupakan prinsip kerja dari perancangan visualisasi

dan pengendalian robot lengan. Diagram ini merupakan gambaran umum dimana

robot dapat dikendalikan menggunakan komputer berdasarkan perhitungan dan

simulasi dengan mengirimkan data ke sistem minimum mikrokontroler

menggunakan jalur komunikasi serial. Jalur serial ini nantinya diakses oleh

mikrokontroler sebagai data untuk menginstruksikan pergerakan motor servo.

4.2 Mekanika Robot Lengan

21

22

Robot Lengan 4 DoF adalah robot manipulator yang memiliki empat sendi

yang dapat bergerak ditambah dengan satu pencapit (gripper) pada ujung lengan

robot yang berfungsi sebagai pencengkram barang. Sendi-sendi pada robot lengan

digerakkan menggunakan motor servo yang telah terhubung dengan rangkaian

mikrokontroler. Pergerakan lengan robot tersebut bekerja berdasarkan pulsa yang

diberikan pada tiap motor servo sehingga pergerakan robot lengan dapat

ditentukan.

Gambar 4.2 Mekanika Robot Lengan 4 DoF

Pada Gambar 4.2, robot lengan memiliki 4sendi dan gripperyang dapat

digerakkan. Tiap-tiap sendi tersebut menggunakan motor servo sebagai

penggeraknya. Servo 1 terletak di bagian poros bawah robot dan digunakan untuk

menggerakkan robot lengan berputar ke kiri dan kanan.Servo 2 digunakan untuk

menggerakkan lengan 1, lengan 2 dan gripper ke atas dan ke bawah.Servo 3

digunakan untuk menggerakkan lengan 2 dan gripper ke atas dan bawah. Servo 4

digunakan untuk menggerakkangripper ke atas dan bawah, sedangkan servo 5

digunakan untuk menggerakkan gripper.

4.3 Konstruksi Keseluruhan Mekanik Robot Lengan

Robot lengan 4 DoF yang digunakan merupakan sebuah robot yang memiliki

dua ruas lengan yang dihubungkan dengan sendi (joint) dengan pencapit (gripper)

di ujung lengannya.Adapun dimensi dari robot lengan ini dapat dilihat pada

Gambar 4.3.

23

Gambar 4.3 Dimensi Robot Lengan 4 DoF tampak dari samping

Robot lengan 4 DoF ini terbuat dari papan kayu lempung dengan ketebalan

0,6 cm. Keunggulan dari kayu lempung sebagai bahan pembuatan robot lengan

karena bahan ini sangat murah dan ringan sehingga mengurangi beban yang harus

diterima motor servo dalam menggerakkan robot lengan.

4.4 Perancangan Aplikasi Visualisasi Pergerakan Robot Lengan 4 DoF

Sebelum memulai membangun sebuah aplikasi simulasi, hal yang paling

mendasar untuk dikerjakan adalah bagaimana aplikasi itu bekerja dan tampilan

dari aplikasi tersebut. Disini tampilan simulasi akanterbagi menjadi 2kendali,

yaitu kendali sudut dan kendalitampilan.Kendali sudut berfungsi menggerakkan

pergerakan robot lengan sesuai dengan sudut yang diberikan, sedangkan kendali

tampilanakan menampilkan pergerakan manipulator robot lengan dari 2 sudut

pandang yang berbeda, yaitu samping dan atas. Pergerakan ini nantinya

disimulasikan menggunakan perhitungan kinematika robot lengan.

Gambar 4.4 Rancangan Tampilan Aplikasi Simulasi Robot Lengan

24

Simulasi robot lengan harus dapat menggambarkan pergerakan tiap-tiap sendi

robot secara benar dan sesuai.Pergerakan tiap-tiap sendi dapat dihitung

berdasarkan berapa derajat lengan robot tersebut bergerak dengan menggunakan

rumus kinematika robot lengan.Namun, tidak semua pergerakan dapat

disimulasikan karena keterbatasan program yang hanya dapat mensimulasikannya

secara 2 dimensi. Oleh karena itu,simulasi lengan robot ini dibagi menjadi dua,

yaitu berdasarkan sumbu xz (tampak dari samping) dan sumbu xy (tampak dari

atas).

4.4.1 Desain Tampilan Robot Lengan Tampak Samping

Pada desain tampilan ini, pergerakan sendi pada robot lengan yang akan

ditampilkan adalah sendi kedua, ketiga dan keempat karena ketiga sendi ini yang

menggerakkan bahu dan siku robot berdasarkan sumbu x dan z, sedangkan sendi

pertama bergerak berdasarkan sumbu y.

Langkah awal dalam membuat simulasi ini adalah menyiapkan project Visual

Basic 2010. Kemudian buat3 buah linesdansebuah timerdari toolboxdengan

properti seperti pada tabel 4.1.

Tabel 4.1 Properti pada Simulasi Robot Lengan dari Samping

Objek Nama x1 x2 y1 y2

garis garis1 50 150 242 242

garis garis2 150 250 242 242

garis garis3 250 280 242 242

timer timer1 - - - -

Pada tampilan project ini, garis1 mewakili lengan bawah robot, garis2

mewakili lengan atas robot dan garis3 mewakili pencapit robot. Sedangkan timer

berfungsi agar pergerakan lengan robot dapat dianimasikan dan command button

untuk mengaktifkan timer. Setiap pergerakan lengan terhubung antara satu dan

yang lainnya sehingga dapat terhubung dengan kendali sudut robot lengan.

25

Gambar 4.5 Tampilan Lengan Robot dari samping

4.4.2 Desain Tampilan Robot Lengan Tampak Atas

Kemudian pada desain tampilan ini lengan robot divisualkan agar tampak

seperti dari atas.Tampilan ini memvisualkan robot lengan dapat bergerak dari kiri

ke kanan atau sebaliknya sesuai dengan fungsi dari sendi pertama. Adapun

toolboxyang diperlukan dalam desain tampilan ini adalah 3 buah lines dengan

properti seperti pada tabel 4.2.

Tabel 4.2 Properti pada Simulasi Robot Lengan dari Atas

Objek Nama x1 x2 y1 y2

garis Garis4 568 568 275 175

garis Garis5 568 568 175 75

garis Garis6 568 568 75 45

Sedangkan tampilannya adalah:

Gambar 4.6 Tampilan lengan robot dari atas

4.4.3 Desain Kendali Sudut Robot Lengan

26

Pada desain aplikasi ini, kendali sudut menggunakan Trackbar sebagai

penentu besar dari sudut yang akan dibentuk. Toolbox yang digunakan adalah 5

buah Trackbaruntuk mengatur besar sudut yang dibentuk dengan properti seperti

pada tabel 4.3.

Tabel 4.3 Properti pada Simulasi Kendali Sudut Robot Lengan

Objek Nama Tick Frekuency Minimum Maximum Value

Trackbar Trackbar1 10 50 150 100





Tampilannya adalah:

Gambar 4.7 Tampilan kendali sudut robot lengan

4.5 Perancangan dan PemrogramanMikrokontroler

4.5.1 Pemilihan Mikrokontroler

Perencanaan penelitian ini menggunakan mikrokontroler jenis AVR yaitu

ATMega16 karena memiliki memori yang cukup besar.MikrokontrolerATMega16

digunakan sebagai pusat penerima data dari komputer yang sebagai pengirim data

dan pengolahan data untuk pergerakaan motor servo. Berikut rangkaian minimum

system ATMega16 yang berfungsi sebagai penggerakdari motor

servo.Perancangan rangkaiannya dapat dilihat pada Gambar 4.8.

27

Gambar 4.8Rangkaian Minimum System ATMega16

4.5.2 Perencanaan Konfigurasi I/O

Perencanaan konfigurasi I/O pada Minimum System ATmega16 adalah

sebagai berikut:

1. PORTA (A.0-A.4)digunakan sebagai jalur pengiriman data dari

mikrokontrolerke servo melaui PORTA tersebut.

2. PORTD (D.0 dan D.1) akan digunakan sebagai pengiriman dan penerimaan

data, secara serial. Data yang dikirimkan oleh device lain/komputer secara

serial akan diterima oleh mikrokontrolermelalui jalur Port D.0Receive Data

(Rx), dan data yang akan dikirimkan secara serialolehmikrokontrolermelalui

jalur Port D.1 Transmite Data (Tx).

4.5.3 Pemrograman pada Mikrokontroler

Pada penelitianini, mikrokontroler digunakan untuk menerima inputan data

dari PC dan mengaktifkan motor servo.Mikrokontrolerdiprogram menggunakan

bahasapemrograman BASIC dengan aplikasi BASCOM-AVR seperti pada

Gambar 4.9.Mikrokontroler diperintahkan untuk menunggu data apa yang akan

diberikan oleh komputer ke portD mikrokontroler. Setelah itu, jika data yang

diterima oleh mikrontroler sesuai dengan perintah yang diberikan,maka data

tersebut akan dieksekusi dan mikrokontroler juga akan mengirim respon balik ke

komputer bahwa perintah telah diaksanakan. Program pada mikrokontroler dapat

dilihat pada Lampiran 1.

28

Gambar 4.9 Tampilan BASCOM-AVR

4.6 Kinematika Pada Simulasi Robot Lengan

Pada teori pergerakan robot lengan, setiap lengan robot membentuk suatu

pola pergerakan melingkar yang bertitik pusat di setiap titik sendi pertemuan

(joint). Oleh karena itu teori ini dapat diterapkan dalam pemodelan pergerakan

robot lengan. Namun, rumus kinematika yang telah adaperlu dilakukan

penyesuaian dengan perhitungan yang ada di Visual Basic 2010 karena pada

Visual Basic titik koordinat 0,0 berada pada kiri atas jendela aplikasi, bukan pada

titik tengah jendela aplikasi. Titik-titik koordinat tiap garis simulasi menjadi

patokan utama agar rumus kinematika dapat bekerja sesuai yang

diharapkan.Sedangkan besar sudut yang dibentuk dapat ditentukan berdasarkan

nilai yang diberikan oleh Trackbar yang terdapat pada aplikasi pengendali robot

lengan.

4.6.1 Kinematika Robot Lengan Tampak Samping

Pada tampilan ini, sendi yang nantinya akan digerakkan adalah sendi 2,3 dan

sendi 5. Tiap-tiap sendi ini bergerak dari atas ke bawah maupun sebaliknya.Oleh

karena itu, pada Visual Basic rumus kinematika yang digunakan berdasarkan

hubungan tiap titik-titik joint lengan robot. Patokan utama dari pergerakan lengan

robot ini adalah titik awal garis1 (x1,y1) karena dengan menggunakan prinsip

seperti sumbu koordinat yang selalu berpatokan pada titik 0 (0,0), titik x1,y1yang

29

dimiliki garis1 juga dijadikan titik patokan utama untuk pergerakan titik-titik yang

lainnya. Program kinematikanya dapat dilihat pada Lampiran 2.

4.6.2 Kinematika Robot Lengan Tampak Atas

Pada kinematika tampilan ini, sendi yang akan digerakkan hanyalah sendi 1

saja yang bergerak memutar. Oleh karena itu, pada tampilan ini garis4 (lengan

bawah), garis5 (lengan atas) dan garis6 (pencapit) akan bergerak bersama dalam

sebuah garis lurus. Karena pada pemrograman ini yang akan ditampilkan adalah

pergerakan seolah-olah tampak dari atas, yang dianimasikan adalah jarak dari titik

awal (x1,y1) ke titik akhir (x2,y2) masing-masing titik lengan. Prinsip kerjanya juga

sama seperti tampilan dari samping yaitu patokan utama dari pergerakan lengan

robot ini adalah titik awal garis4 (x1,y1).Program kinematikanya dapat dilihat pada

Lampiran 3.

4.7 Invers Kinematika Pada Simulasi Robot Lengan

Invers kinematika merupakan kebalikan dari perhitungan kinematika dimana

koordinat kartesius digunakan untuk mendapatkan sudut yang diinginkan.Invers

kinematika digunakan agar robot lengan dapat bergerak secara otomatis menuju

titik koordinat yang diberikan. Dengan memanfaatkan perhitungan kinematika

yang ada, invers kinematika akan menggerakkan fungsi kendali sudut sesuai

dengan perhitungan sudut yang didapatkan.Program invers kinematikanya dapat

dilihat pada Lampiran 4.

4.8 Komunikasi Robot Lengan dengan Aplikasi Simulasi

Port serial digunakan sebagai media komunikasi robot lengan dengan

komputer. Oleh sebab itu aplikasi yang dibuat juga harus bisa mengakses port

serial tersebut. Aplikasi Visual Basic 2010 memiliki fitur komunikasi dengan port

serial menggunakan MSComm.

Untuk mengirimkan data dari komputer ke mikrokontroler, diperlukan

sebuah alat yang digunakan untuk menghubungkan kedua piranti yang berbeda

ini, yaitu modul K-125.Alat ini dihubungkan ke komputer menggunakan koneksi

USB.Selanjutnya, alat ini akan mengirimkan data dari Port Tx K-125 ke PortD.0

30

Rxmikrokontroler sehingga data dapat direspon oleh mikrokontroler. Setelah

aplikasi terintegrasi denganmikrokontroler, komunikasi antara robot dan simulasi

dapat dilakukan.

BAB 4-uray

Documents

Transcript of BAB 4-uray