BAGIAN DUA - benthar.files.wordpress.com · Mengerakkan mesin manual maju atau mundur (driver motor...

1

BAGIAN DUA : INFORMASI LENGKAP MENGENAI ROBOT

1. Nama Tim : Robot “ CETE 88 ”

2. Robot :

Jumlah Robot

(a) Robot Manual 1 Unit (b) Robot Otomatis 3 Unit

Pada bagian kedua ini akan di jelaskan deskripsi dari :

- Robot Manual

- Robot Otomatis

- Strategi, dan

- Sketsa robot manual dan robot otomatis

2

1. Robot Manual

Penjelasan tentang mesin manual akan diuraikan menjadi beberapa sub bab

seperti berikut :

- Dimensi / Ukuran Robot saat start

- Struktur dan bahan

- Bagaimana mengambil objek dan mengidentifikasi struktur

- Sistem kendali robot

(a) Dimensi / Ukuran Robot saat start

Tinggi : 1400 mm

Lebar : 950 mm

Panjang : 950 mm

Berat : ± 20 kg

Kecepatan : 1,5 m/s

Kapasitas : 1 block

(b) Struktur dan bahan

- Aluminium

- Acrylic

- Plastik

- Karet

- Besi

- Baja

3

(c) Bagaimana mengambil objek dan mengidentifikasi struktur

Pada gambar di atas menunjukkan bahwa mesin manual hanya memiliki

sebuah lengan yang berfungsi untuk mengambil dan membawa block yang

telah tersusun di stock zone. Sedangkan untuk pengambilan block dengan

lengan tersebut dilakukan secara bertahap, disamping itu gerakan dari

lengan di bantu oleh tiang lengan yang dapat bergerak maju-mundur, atas-

bawah sehingga lengan dapat bergerak, maju-mundur dan atas-bawah.

(d) Sistem Kendali Robot

Mesin manual dikontrol menggunakan joystick yang dihubungkan

dengan kabel sepanjang 2,5 m, jenis computer interface cable, yang

berfungsi untuk :

1. Mengerakkan mesin manual maju atau mundur (driver motor CCW &

CW ) .

2. Gerakan dari lengan mengambil dan memasang balok, yaitu dengan

menggunakan empat buah motor, CCW & CW .

3. Pengaturan arah dan kecepatan dari mesin manual, yaitu dengan

menggunakan analog to digital konverter ( ADC ) yang ada pada

mikrokontroller ATMega 16.

Gambar 1. Robot manual membawa blok

4

Prinsip kerja dari blok diagram metode kontrol mesin manual

Sebagai input untuk mikrokontroller adalah push button dan

Potensiometer yang dipasang pada joystik yang dihubungkan dengan PIN

ADC internal ATMEGA 16 yang berfungsi untuk mengubah data analog dari

potensiometer menjadi data digital. Data digital tersebut akan diolah untuk

mengontrol arah dan gerakan laju mesin manual ( motor roda kiri dan motor

roda kanan ). Disamping itu, mikrokontroler juga digunakan untuk

mengkontrol kecepatan dan arah lengan pengambil builder block.

Konfigurasi sistem dari kontrol (driver) motor yang digunakan driver S11-3A-

EMF-HBRIDGE berfungsi sebagai switching dan pengaturan kecepatan

putaran motor.

(e) Mikrokontroller

AVR ATMega 16

AVR ATMega 16 berperan sebagai controller utama. Mikrokontroller ini

menjadi pusat dari system robot otomatis yang didalamnya bisa menerima

data dari input (sensor) dan mengirim data yang sudah diproses ke output

(actuator). Dalam pemrogramannya mikrokontroller ini menggunakan

bahasa C.

ADC internal

Mikrokontroler

ATMega 16

Driver

motor

Kecepatan dan

arah laju mesin

manual

Kecepatan dan

arah lengan

pengambil

balok

Limit Switch

Joystick

Gambar 2. Diagram control mesin manual

Pushbutton

5

(f) Motor Driver

Pada mesin manual untuk mempermudah pengontrolan gerak atau

putaran motor, maka driver yang digunakan jenis S11-3A-EMF-

HBRBRIDGE dengan spesifikasi :

Tabel 1 : Karakteristik Driver Motor

Nilai Minimum Maximum Satuan

Tegangan 12 27.5 V

Arus 0 3 A

Tegangan Kontrol 4.5 5.5 V

PWM Frekuensi 0 500 Hz

Gambar 3 (a). Rangkaian mikrokontroller ATMega 16

3 (b). Rangkaian circuit mikrokontroller ATMega 16

Gambar 4. Rangkaian motor driver

3 (a) 3 (b)

6

(g) Penggerak

Untuk memperoleh torsi yang besar dengan kecepatan tinggi maka

mesin manual menggunakan penggerak motor DC seri AXH dengan

spesifikasi sebagai berikut :

Tabel 2. Spesifikasi motor DC AXH

Spesifikasi AXH 5100KC-A

Tegangan kerja (V) 24

Arus (A) 6

Torsi (N,m) 56

Torsi Start (Nm) 71

Kecepatan (rpm) 3000

(h) Gripper

Gripper adalah aktuator lengan robot yang berfungsi seperti tangan

yaitu mengambil, mengangkat dan meletakan sebuah benda. Konstruksi

gripper disain ukurannya disesuaikan dengan bentuk dan ukuran benda

yang akan dipindahkan. Aktuator penggerak umumnya digunakan motor

servo untuk kepresisian posisi. Bila digunakan motor DC dibutuhkan sensor

posisi (encoder atau potensiometer) dan wormgear untuk mengunci posisi.

Berikut ini adalah contoh gripper yang akan di pakai.

Gambar 5. Motor DC Seri AXH

7

2. Robot Otomatis

(a) Dimensi / Ukuran Robot saat start

Mesin Otomatis I

Tinggi : 1400 mm

Lebar : 950 mm

Panjang : 950 mm

Berat : ± 20 kg

Kecepatan : 2 m/s

Kapasitas : 4 balok

Mesin Otomatis II

Tinggi : 1400 mm

Lebar : 950 mm

Panjang : 950 mm

Berat : ± 20 kg

Kecepatan : 2 m/s

Kapasitas : 4 balok

Mesin Otomatis III

Tinggi : 750 mm

Lebar : 950 mm

Panjang : 950 mm

Berat : ±10 kg

Kecepatan : 1,5 m/s

Kapasitas : 2 kubus

(b) Struktur dan bahan

- Aluminium

- Acrylic

- Plastik

- Karet

- Besi

- Baja

(c) Bagaimana mengambil objek dan mengidentifikasi struktur

Mesin Otomatis I

8

mesin otomatis I memiliki empat buah lengan, lengan yang berfungsi untuk

membawa empat buah block warna menuju susunan pyramid, yang mana

lengan tersebut mempunyai karet yang digunakan sebagai perekat

sehingga block tidak mudah jatuh. Lengan dari mesin otomatis I

mempunyai kemampuan gerakan buka-tutup dan tiang lengan yang dapat

bergerak maju-mundur dan mempunyai tiyang lengan yang bisa naik turun

sehingga mudah mengambil dan menaruh block di bawah dan di atas.

Mesin Otomatis II

mesin otomatis II memiliki empat buah lengan, lengan yang berfungsi untuk

membawa tiga buah block warna dan satu goldenblock menuju susunan

pyramid, yang mana lengan tersebut mempunyai karet yang digunakan

sebagai perekat sehingga block tidak mudah jatuh. Lengan dari mesin

otomatis II mempunyai kemampuan gerakan buka-tutup dan tiang lengan

yang dapat bergerak maju-mundur dan mempunyai tiyang lengan yang

bisa naik turun sehingga mudah mengambil dan menaruh block di bawah

dan di atas.

Mesin Otomatis III

mesin otomatis III memiliki dua buah lengan, lengan yang berfungsi untuk

membawa satu buah block warna dan golden block menuju susunan

pyramid, yang mana lengan tersebut mempunyai karet yang digunakan

sebagai perekat sehingga block tidak mudah jatuh. Lengan dari mesin

otomatis I mempunyai kemampuan gerakan buka-tutup dan tiang lengan

yang dapat bergerak maju-mundur dan mempunyai tiyang lengan yang

bisa naik turun sehingga mudah mengambil dan menaruh block di bawah

dan di atas.

9

(d) Sistem Kendali Robot

(e) Mikrokontroller

1. ATTiny2313

Berperan sebagai controller pembantu agar mengurangi kerja dari

mikrokontroller utama dan mempermudah dalam pembagian kerja.

Mikrokontroller ini dikhususkan menangani sensor ultrasonic. Hal ini

dikarenakan kedua sensor ini bekerja secara terus-menerus dalam

mendeteksi adanya objek sehingga tidak mungkin jika tugas ini

dibebankan kepada controller utama. Dalam pemrogramannya

mikrokontroller ini menggunakan bahasa C.

Gambar 8(a). Rangkaian Mikrokontroller ATTiny2313

8(b).Rangkaian circuit Mikrokontroller ATTiny2313

Gambar 7. Blok Diagram Sistem Kontrol Mesin Otomatis

Sensor Garis

MikroKontroller

ATMega 162

Driver

motor

Kecepatan

dan arah laju

mesin

otomatis

Kecepatan

dan arah

lengan

memasang

balok

Counter Sensor

Sensor warna

TCS 230 MikroKontroller

ATTiny 2313

Rotary Encoder

E6A2-CS3E

MikroKontroller

ATMega 16

Kompas

Sensor

Ultrasonic

8 (a) 8 (b)

10

2. AVR ATMega 16

AVR ATMega 16 berperan sebagai controller utama. Mikrokontroller ini

menjadi pusat dari system robot otomatis yang didalamnya bisa

menerima data dari input (sensor) dan mengirim data yang sudah

diproses ke output (actuator). Dalam pemrogramannya mikrokontroller

ini menggunakan bahasa C.

3. ATMega 162

Mikrokontroller ATMega 162 dipilih terutama karena memiliki dua port

UART, yang dibutuhkan untuk sambungan ke modul. Selain itu,

ATMega 162 memiliki interface RAM eksternal, sehingga pengaksesan

peripheral dengan mode memory mapped I/O bisa lebih praktis

pemrogramannya.


9 (b). Rangkaian circuit mikrokontroller ATMega 16


10 (b).Rangkaian circuit mikrokontroller ATMega 162

9 (a) 9 (b)

10 (a) 10 (b)

11

(f) Motor Driver

Pada mesin manual untuk mempermudah pengontrolan gerak atau putaran

motor, maka driver yang digunakan jenis S11-3A-EMF-HBRBRIDGE dengan

spesifikasi :

Nilai Minimum Maximum Satuan

Tegangan 12 27.5 V

Arus 0 3 A

Tegangan Kontrol 4.5 5.5 V

PWM Frekuensi 0 500 Hz

(g) Penggerak

Untuk memperoleh torsi yang besar dengan kecepatan tinggi maka mesin

manualmenggunakan penggerak motor DC seri AXH dengan spesifikasi

sebagai berikut :

Spesifikasi AXH 5100KC-A

Tegangan kerja (V) 24

Arus (A) 6

Torsi (N,m) 56

Torsi Start (Nm) 71

Kecepatan (rpm) 3000

Gambar 11. Rangkaian motor driver

Gambar 12. Motor DC Seri AXH

12

(h) Rotary Encoder

Selain menggunakan counter untuk menentukan kapan harus belok mesin

otomatis juga dilengkapi rotary encoder sebagai penghitung jarak yang

mempunyai spesifikasi sebagai berikut :

Incremental rotary

Pulse per resolusi 300

Tegangan kerja 5-24 Volt

(i) Sensor Interface

Dalam menjalankan tugasnya mengambil dan meletakkan balok kubus di

tempat yang sudah ditentukan, diperlukan beberapa sensor sebagai berikut :

Ultrasonic

Sensor ultrasonic digunakan sebagai sensor untuk mengukur jarak antara

robot dengan block penyusun pyramid dan pyramid . Sensor ultrasonic

terdiri dari dua bagian yaitu transmitter dan receiver. Pada robot otomatis,

dipasang 3 buah pasang sensor ultrasonic. Sensor Ultrasonic yang

dipakai adalah Ping)))Ultrasonic Range Finder seperti pada gambar di

bawah ini.

Gambar 13. Rotary Encoder

Gambar 14. Sensor Ultrasonic Gambar 15. Pin Konfigurasi

Gambar 16. Interfacing Ultrasonic

13

Digital Compas

Pada robot ini dipasang digital compass yang berfungsi untuk

mengetahui posisi robot, serta memudahkan robot dalam pergerakan

dan navigasinya. Digital compass yang dipakai adalah CMPS 03

Magnetic Compass.. Gambar berikut merupakan modul CMPS 03

Magnetic Compass dan konfigurasi pin-pinnya.

Sensor Garis (Infra Merah)

Untuk mendapatkan hasil pembacaan garis tanpa terpengaruh oleh

cahaya dari luar maka digunakan sensor infra merahtipe QRB 1114c

dengan spesifikasi sebagai berikut:

o Jarak Minimum dari lantai 1/8 inchi

o Jarak Maksimum 1/2 inchi

o Tegangan kerja 5 V DC

o Arus 18 mA – 29 mA

o Ukuran fisik 0.75 x 1.5 x 0.25 inchi

Gambar 17(a). Digital Compas

17(b.) Interface Digital Compas

Gambar 18. Rancangan Sensor Garis

17 (a) 17 (b)

14

Sensor Warna TCS 230

Pada artikel kali ini akan dibahas tentang sensor warna TCS230.

TCS230 adalah IC pengkonversi warna cahaya ke frekuensi. Ada dua

komponen utama pembentuk IC ini, yaitu photodioda dan pengkonversi

arus ke frekuensi, sebgaimana bisa dilihat pada gambar 1.

Setiap warna bisa disusun dari warna dasar. Untuk cahaya, warna

dasar penyusunnya adalah warna Merah, Hijau dan Biru, atau lebih

dikenal dengan istilah RGB (Red-Green-Blue). Gambar di bawah

memperlihatkan beberapa sampel warna dan komposisi RGB-nya

terskala 8 bit. Photodiode pada IC TCS230 disusun secara array 8x8

dengan konfigurasi: 16 photodiode untuk menfilter warna merah, 16

photodiode untuk memfilter warna hi jau, 16 photodiode untuk memfilter

warna biru, dan 16 photodiode tanpa filter. Kelompok photodiode mana

Gambar 19. Sketsa fisik dan blok fungsional TCS230

15

yang akan dipakai bisa diatur melalui kaki selektor S2 dan S3 .

Kombinasi fungsi dari S2 dan S3 bisa dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1.

S2 S3 Photodiode yang aktif

0 0 Pemfilter Merah

0 1 Pemfilter Biru

1 0 Tanpa Filter

1 1 Pemfilter Hijau

Photodiode akan mengeluarkan arus yang besarnya sebanding

dengan kadar warna dasar cahaya yang menimpanya. Arus ini

kemudian dikonversikan menjadi sinyal kotak dengan frekuensi

sebanding dengan besarnya arus. Frekuensi Output ini bisa diskala

dengan mengatur kaki selektor S0 dan S1. Penskalaan Output bisa

dilihat pada table 2.

Tabel 2

S0 S1 Skala Frekuensi Output

0 0 Power Down

0 1 2 %

1 0 20 %

1 1 100 %

Dengan demikian, program yang kita perlukan untuk mendapatkan

komposisi RGB adalah program penghitung frekuensi. Ada dua cara

yang biasa dilakukan untuk menghitung frekuensi. Cara pertama: Kita

Gambar 20. Sampel warna dan komposisi RGB-nya

16

buat sebuah timer berperiode 1 detik, dan selama periode itu kita

hitung berapa kali terjadi gelombang kotak. Ilustrasinya bisa dilihat

pada gambar di bawah ini.

Cara kedua: Kita hitung berapa periode satu gelombang, kemudian

mencari frekuensi dengan menggunakan rumus:

Ilustrasi bisa di lihat pada gambar di bawah ini.

3. Strategi

Keterangan : (panah hitam) : Arah pergerakan robot

Strategi Robot Otomatis 1 ( Penyusun Piramid “KHAFRAA”)

Robot menghadap ke Piramid

Stock Zone

Posisi Start Robot 1

Gambar 21. Strategi Robot Otomatis 1.

17

Sensor inframerah membaca garis putih.

Berjalan maju kearah Piramid

Sampai persimpangan ke – 2 Belok kiri

Bergerak menuju Stock Zone.

Hingga membentur dan sensor foto diode memberi sinyal bahwa ada

objek di depan.

Sensor warna kamera mencari warna biru/emas.

Jika di temukan warna biru/emas maka gripper lengan robot bergerak

untuk mengambil objek yg memenuhi syarat.

Mengambil 4 Block warna.

Berputar balik

Berjalan hingga 3 persimpangan kemudian belok kiri.

Berjalan maju hingga membentur dan sensor Photodiode bahwa ada

objek di depan.

Memasang 2 Block warna di lapisan 1.


Selesai

Flowchart Robot Otomatis 1.

START

Membaca garis putih

Maju

Persimpangan 2

Maju

Membentur

Tidak

Ya

Tidak

Block berwarna

biru/ emas ?

Belok kiri

Ya

18

Mengambil 4 Block w arna

Berputar balik

Ya

Tidak

A

A

Maju

Persimpangan 3

Maju

Menbentur

Tidak

Ya

Tidak

Belok kiri

END

Ya



19

Keterangan : (panah hitam) : Arah pergerakan robot

Strategi Robot Otomatis 2 ( Penyusun Piramid “KHAFRAA”)

Robot menghadap Stock Zone

Sensor inframerah membaca garis putih

Berjalan maju

Hingga membentur dan foto diode member sinyal ke mikrokontrol

bahwa ada objek di depan.

Sensor warna mencari warna biru/emas.



Mengambil 3 Block warna dan 1 Golden Block

Berputar balik kembali ke Start

Belok ke kanan

Maju hingga membentur dan foto diode member sinyal ke mikrokontrol


Memasang 1 Block warna pada lapisan 1


Stock Zone

Start Robot 2


20

Memasang 1 Block warna pada lapisan 3.

Memasang 1 Golden Block pada ujung piramida.

Selesai

Flowchart Robot Otomatis 2

START

Membaca garis putih

Maju ke Stock Zone

Membentur

Mengambil 3 Block w arna dan 1 Golden Block

Berputar balik

Ya

Tidak

Block berwarna

biru/ emas ?

Tidak

Maju

Start

Belok Kanan

Maju

Membentur

Memasang 3 Block warna

dan 1 Golden Block

Ya

Tidak

Ya

Tidak

Ya

A

A

21

Ket : (panah hitam) : Arah pergerakan robot

Strategi Robot Otomatis 3 ( Penyusun Piramid “MANKAURA”)

Robot menghadap Stock Zone

Sensor inframerah membaca garis putih

Berjalan maju

Hingga membentur dan Photodiode memberi sinyal ke mikrokontrol


Sensor warna mencari warna biru/emas.



Mengambil 1 Block warna dan 1 Golden Block

Maju sampai 1 persimpangan.

Belok ke kiri

Maju hingga membentur dan Photodiode memberi sinyal ke

mikrokontrol bahwa ada objek di depan.


Memasang 1 Golden Block pada ujung piramida.

END

STOCK ZONE

POSISI START


22

Flowchart Robot Otomatis 3

Tidak

START

Membaca garis putih

Maju menuju stock zone

Membentur

Ya

Block berwarna

biru/ emas ?

Mengambil 1 Block w arna

Tidak

Ya

Maju

Membentur

Mengambil 1 Golden Block

Berputar balik

Ya

Tidak

Block berwarna

biru/ emas ?

Ya

Tidak

A

A

23

4. Sketsa Robot Manual dan Robot Otomatis

(a) Sketsa Robot Manual

1. Sketsa robot manual

Belok Kiri

Tidak

Ya

Maju

Persimpangan 1 Tidak

Ya

Maju

Membentur

Memasang 1 Block warna

Memasang 1 Golden Block

END

24

Gambar 24 . Sketsa robot manual.

Gambar 25 . Sketsa tangan pejepit.

25

(b) Sketsa robot otomatis (1)

Motor

DC

Photodioda

dan Infra Merah

Karet

Aki Kering

Gripper

Rotary

encoder

Sensor warna TCS

230

Driver

motor

Kompas

digital

Tempat mekanik :

Microcontrol

Bagian depan robat

Gambar 26. Sketsa Robot Otomatis 1.

Sensor

Ultrasonic

26

(c) Sketsa robot otomatis (2)

(d) Sketsa Robot Otomatis 3

Karet

Motor DC

Rotary

encoder

Aki

Kering

Tempat

Microcontrol

Compas Digital

Driver Motor

Sensor Warna TCS

230

Sensor

Ultrasonic

Photodioda dan

Infra Merah

Gripper

Bagian depan robat


27

Karet

Aki

Kering

Motor DC

Rotary

Encoder Gripper

Tempat Mekanik :

1. Microcontrol, 2. Compas Digital

3. Driver Motor

Photodioda dan

Infra Merah

Sensor

Ultrasonic

Sensor

Warna

TCS 230

Bagian depan robat


BAGIAN DUA - benthar.files.wordpress.com · Mengerakkan mesin manual maju atau mundur (driver motor...

Documents

Transcript of BAGIAN DUA - benthar.files.wordpress.com · Mengerakkan mesin manual maju atau mundur (driver motor...