PENERAPAN THREE-WHEEL PADA LINE FOLLOWER PEMBAWA …

TUGAS AKHIR

PENERAPAN THREE-WHEEL PADA LINE FOLLOWER

PEMBAWA BARANG

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada

Program Studi Teknik Elektro

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Sains Dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

Disusun oleh :

AZARYA PRAMAYUDO

NIM : 145114015

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2018

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

FINAL PROJECT

THREE-WHEEL APPLICATION ON LINE FOLLOWER

CARRYING GOODS

In A Partial Fulfillment Of The Requirements

For The Degree Of Sarjana Teknik

Department Of Electrical Engineering

Faculty Of Science And Technology Sanata Dharma University

Arranged by :

AZARYA PRAMAYUDO

NIM : 145114015

DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2018


vi

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

Motto :

Kita diberi pilihan, mau menjadi manusia yang mudah rapuh oleh

tantangan, atau justru menghebat seiring hebatnya tantangan.

Skripsi ini kupersembahkan untuk ayah , ibu dan Tuhan Yesus yang

menjadi semangat hidup dan motivasiku.


viii

INTISARI

Kegiatan memindahkan barang merupakan kegiatan yang sangat sering dilakukan oleh

manusia. Barang yang dipindahkan sangat beragam mulai dari barang kecil sampai dengan

barang yang besar. Kegiatan tersebut tentu terkadang memerlukan alat bantu terutama ketika

harus memindahkan barang yang besar ataupun berat. alat bantu tersebut salah satunya ialah

robot line follower. Aplikasi line follower sebagai alat bantu pemindahan barang tersebut

sudah diterapkan dalam dunia industri.

Aplikasi topologi roda Three-wheel pada line follower akan menambah kemampuan

kerja dari line follower tersebut karena bentuk roda Three-wheel yang memiliki kelebihan

untuk mampu bekerja pada bidang datar, miring, maupun bentuk tangga. dengan demikian

lingkup kerja dari line follower pembawa barang tersebut akan semakin luas

Aplikasi Three-wheel pada line follower pembawa barang telah berhasil di

implementasikan, mampu untuk berjalan maju, mundur, dan berhenti secara terkontrol. namun

belum bisa menaiki dan menuruni tangga sambil membawa barang akibat kurangnya torsi dari

yang dipakai.

Kata kunci : barang , line follower, three-star.


ix

ABSTRACT

Moving goods activity is human oftentimes activity. The moved things are started

from a small goods until a big goods. Sometimes the activity definitely requires tools,

especially when we need to move a big or a heavy thing. One of the tools is Line-follower

Robot. Line-follower application as a goods mover has applied in industrial world.

Topological application of Three-wheel’s wheels on the Line-follower will support its

working ability because the three-wheel’s shape advantages make it able to work on flat field,

inclined plane, or stairs. As a result it will increase the workspace of Goods Carrier Line-

follower.

Three-wheel application on Goods Carrier Line-follower has succesfully implemented,

able to move forward, backward, and stop in controller manner.but cannot yet climb and

descend stairs while carrying goods due to the lack of torque used.

Keyword : goods, line follower, three-star.


xii

Daftar isi TUGAS AKHIR ...................................................................................................................................... i

FINAL PROJECT .................................................................................................................................. ii

Penerapan three-wheel pada line follower pembawa barang ................................................................. iii

LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................................................... iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ................................................................................................. v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP....................................................................... vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK

KEPENTINGAN AKADEMIS ............................................................................................................ vii

INTISARI............................................................................................................................................ viii

ABSTRACT .......................................................................................................................................... ix

KATA PENGANTAR ............................................................................................................................ x

Daftar isi ............................................................................................................................................... xii

Daftar gambar ..................................................................................................................................... xiv

Daftar Tabel ........................................................................................................................................ xvi

BAB I ..................................................................................................................................................... 1

1.1 Latar belakang ..............................................................................................................................1

1.2 Tujuan dan Manfaat ......................................................................................................................1

1.3 Batasan Masalah ...........................................................................................................................2

1.4 Metodologi Penelitian ..................................................................................................................2

BAB II .................................................................................................................................................... 3

2.1. Three-wheel .................................................................................................................................3

2.2. Arduino Mega .............................................................................................................................5

2.2.1. Konfigurasi Pin Pada Arduino Mega 2560 ...............................................................................6

2.3. Sensor inframerah FC-51 .............................................................................................................7

2.3.1. Prinsip Kerja Sensor Inframerah ...............................................................................................8

2.4. Motor DC ....................................................................................................................................9

2.5. Tahapan Menentukan Jenis Motor Yang Dibutuhkan Pada Robot ............................................ 11

2.6. Motor Driver IC L293D ............................................................................................................ 11

2.8. Push button ................................................................................................................................ 14

BAB III ................................................................................................................................................ 15

3.1. Proses Kerja Robot dan Perancangan Roda Three-wheel .......................................................... 15

3.1.1. Menentukan Jarak Roda Dengan Titik Tengah ................................................................... 16


xiii

3.1.2. Menentukan Ukuran Roda.................................................................................................. 16

3.1.3. Menentukan Panjang Maksimal Batang Penghubung Roda ............................................... 16

3.2. Perancangan mekanik ................................................................................................................ 17

3.2.1. Penentuan jenis motor ....................................................................................................... 21

3.2.1.1. Perhitungan Berat Pada Body Robot ............................................................................... 21

3.2.1.2. Perhitungan Berat Pada Roda Three-Wheel .................................................................... 21

3.2.1.3. perhitungan berat pada keranjang beban ....................................................................... 22

3.2.1.4. Perhitungan Minimum Torsi ............................................................................................ 23

3.3. Perancangan Perangkat Keras ............................................................................................... 24

3.3.1. Pengaturan Kecepatan Motor ............................................................................................ 25

3.3.2. Konfigurasi motor driver L293D .......................................................................................... 25

3.3.3. Kofigurasi Pada Sensor Infrared FC-51 ............................................................................... 26

3.3.4. Rangkaian push button ....................................................................................................... 27

3.3.5. Wiring Pada Robot .............................................................................................................. 27

3.4 Perancangan Perangkat Lunak .................................................................................................... 28

BAB IV ................................................................................................................................................ 31

4.1. Perubahan Perancangan ............................................................................................................. 31

4.1.1. Jenis Motor Dc .................................................................................................................... 31

4.1.2. Penggunaan Relay Sebagai Pengatur Arah Putaran Motor ................................................. 31

4.1.3. Perubahan Bentuk Gear ..................................................................................................... 33

4.2. Implementasi Pembuatan Alat ................................................................................................... 33

4.3. Analisa Keberhasilan Alat ......................................................................................................... 35

4.3.1. Analisis Power Elektrik dan Mekanik .................................................................................. 35

4.4. Hasil Pengamatan Data Sub Sistem ........................................................................................... 38

4.4.1. Hasil Pengamatan Kecepatan Motor .................................................................................. 38

4.4.2.1. Hasil Pengamatan Pada Motor A ..................................................................................... 38

4.4.2.2. Hasil Pengamatan Pada Motor B ..................................................................................... 39

4.4.3. Hasil Pengamatan Pada Sensor Infrared ............................................................................. 41

4.4.4. Hasil Pengamatan Gaya Tarik Pada Robot .......................................................................... 41

4.5. Pembahasan Perangkat Lunak ................................................................................................... 43

BAB V ................................................................................................................................................. 46

DAFTAR PUSTAKA........................................................................................................................... 47

LAMPIRAN ......................................................................................................................................... 48


xiv

Daftar gambar

Gambar 2.1. bentuk roda three-wheel ..................................................................................................... 3

Gambar 2.2. rumus perhitungan roda dengan titik tengah [4] ................................................................. 3

Gambar 2.3.bentuk ukuran roda berdasarkan nilai jari-jari beserta rumus [4] ........................................ 4

Gambar 2.4. rumus dan bentuk ukuran panjang batang penghubung roda [4] ........................................ 4

Gambar 2.5. arduino mega ..................................................................................................................... 5

Gambar 2.6. sensor infra merah FC-51................................................................................................... 7

Gambar 2.7. konfigurasi pin sensor FC-51 [7] ....................................................................................... 8

Gambar 2.8.Prinsip kerja sensor infra merah .......................................................................................... 8

Gambar 2 .9. rangkaian sensor infrared .................................................................................................. 8

Gambar 2.10. Prinsip kerja motor DC .................................................................................................... 9

Gambar 2.11. bentuk dan rumus menemukan tegangan keluaran [10] ................................................. 10

Gambar 2.12. pengaruh duty cycle terhadap bentuk gelombang [10] ................................................... 10

Gambar 2.13. IC L293D ....................................................................................................................... 11

Gambar 2.14. konfigurasi pin IC L293D [8] ........................................................................................ 12

Gambar 2.15. baris dan kolom pada LCD 16x2 ................................................................................... 13

Gambar 2.16. konfigurasi pin LCD 16x2 ............................................................................................. 13

Gambar 2.17. kondisi pada push button ............................................................................................... 14

Gambar 3.1. Bentuk lintasan ................................................................................................................ 15

Gambar 3.2 ukuran final perancangan .................................................................................................. 17

Gambar 3.3. bentuk body robot tampak atas ......................................................................................... 17

Gambar 3.4. bentuk body robot tampak bawah .................................................................................... 18

Gambar 3.5 Struktur roda three-wheel ................................................................................................. 18

Gambar 3.6. Struktur gear roda three-wheel ......................................................................................... 19

Gambar 3.7 Bentuk gear untuk motor DC ............................................................................................ 19

Gambar 3.8 Bentuk gear untuk roda penggerak dan penghubung antar gear ........................................ 19

Gambar 3.9 ukuran gear ....................................................................................................................... 20

Gambar 3.10. bentuk robot ................................................................................................................... 20

Gambar 3.11. posisi IR sensor .............................................................................................................. 20

Gambar 3.12 motor DC merek OEM ................................................................................................... 24

Gambar 3.14. Konfigurasi Sensor Infrared FC-51 .............................................................................. 26

Gambar 3 15. kelompok sensor ............................................................................................................ 26

Gambar 3.16. skematik Push button ..................................................................................................... 27

Gambar 3.17. skematik LCD 16x2 ....................................................................................................... 27

Gambar 3.18. skematik rangkaian motor driver ................................................................................... 28

Gambar 3.19 aliran kerja robot ............................................................................................................. 29

Gambar 3.20 flowchart program pada mikrokontroler ......................................................................... 29


xv

Gambar 4.1. Skematik motor driver perancangan ................................................................................ 32

Gambar 4.2. Skematik relay sebagai pengontrol motor ........................................................................ 32

Gambar 4.3. arah putaran CW .............................................................................................................. 32

Gambar 4.4. arah putaran CCW ........................................................................................................... 33

Gambar 4.5. perubahan bentuk gear ..................................................................................................... 33

Gambar 4.7. komponen dalam robot .................................................................................................... 34

Gambar 4.8. bentuk robot tampak depan .............................................................................................. 34

Gambar 4.9. bentuk robot tampak belakang ......................................................................................... 34

Gambar 4.10. bentuk robot tampak samping ........................................................................................ 35

Gambar 4. 11. Rumus gaya pada bidang miring ................................................................................... 37

Gambar 4. 12. Rumus torsi pada roda .................................................................................................. 38

Gambar 4. 13. Proses robot dalam menaiki tangga ............................................................................... 42

Gambar 4. 14. Proses robot dalam menuruni tangga ............................................................................ 42


xvi

Daftar Tabel

Tabel 2.2 pengaruh duty cycle terhadap tegangan output ..................................................................... 10

Tabel 2.3. fungsi setiap pin IC L293D.................................................................................................. 12

Tabel 2.4. konfigurasi pin LCD 16x2 ................................................................................................... 13

Tabel 2.5. operasi dasar LCD 16 x 2 .................................................................................................... 14

Tabel 2.6. konfigurasi setting LCD 16 x 2............................................................................................ 14

Tabel 3.1. ukuran final perancangan ..................................................................................................... 16

Tabel 3.2 Tabel spesifikasi motor merek OEM seri JGY-370 .............................................................. 24

Tabel 3 3. pengaturan duty cycle .......................................................................................................... 25

Tabel 3 4. pengaturan arah putaran....................................................................................................... 25

Tabel 3.5. logika sensor ........................................................................................................................ 26

Tabel 3.6. fungsi push button ............................................................................................................... 27

Tabel 3.7. wiring pada robot ................................................................................................................. 28

Tabel 4.1. spesifikasi motor Zheng seri ZGB37FD .............................................................................. 31

Tabel 4.2. bagian robot ......................................................................................................................... 33

Tabel 4.3. kondisi tanpa gear saat putaran pertama pada motor A ........................................................ 38

Tabel 4.4. kondisi dengan gear saat putaran pertama pada motor A ..................................................... 38

Tabel 4.5. kondisi PWM 90% pada motor A ........................................................................................ 39

Tabel 4.6. kondisi PWM 50% pada motor A ........................................................................................ 39

Tabel 4.7. perbandingan kecepatan RPM pada motor A....................................................................... 39

Tabel 4.8. kondisi tanpa gear saat putaran pertama pada motor B ........................................................ 39

Tabel 4.9. kondisi dengan gear saat putaran pertama pada motor B ..................................................... 40

Tabel 4.10. kondisi PWM 90% pada motor B ...................................................................................... 40

Tabel 4.11. kondisi PWM 50% pada motor B ...................................................................................... 40

Tabel 4.12. perbandingan kecepatan RPM pada motor B ..................................................................... 40

Tabel 4.13. data kelompok sensor maju ............................................................................................... 41

Tabel 4.14. data kelompok sensor mundur ........................................................................................... 41

Tabel 4 15. Gaya tarik yang terjadi pada robot saat proses naik ........................................................... 42

Tabel 4 16. Gaya tarik yang terjadi pada robot saat proses turun ......................................................... 42


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang

Perkembangan teknologi saat ini telah membuat kualitas hidup manusia semakin baik.

Saat ini perkembangan dunia teknologi semakin bertumbuh dan berkembang setiap tahunnya.

Hasilnya dapat dilihat dari semakin banyak produk-produk teknologi yang bekerja secara

otomatis untuk membantu pekerjaan manusia, seperti adanya mesin pembuat kopi otomatis,

mesin cuci otomatis, bahkan yang terbaru telah hadir dapur otomatis yang mampu memasak

berbagai jenis makanan dangan baik. Perkembangann teknologi dalam hal otomatisasi ini

telah memberikan suatu inspirasi untuk membuat alat yang mampu membantu pekerjaan

manusia dalam hal membawa barang dengan memanfaatkan bentuk roda Three-wheel. Roda

Three-wheel sendiri memiliki bentuk khusus sehingga memiliki kelebihan untuk mampu

menaiki tangga

Alat pembawa barang yang menggunakan roda three-wheel sebenarnya telah banyak

digunakan pada trolly. Namun ada pula yang mengaplikasikan three-wheel tersebut pada kursi

roda untuk penyandang difabel seperti yang dirancang oleh Lin Zhang dan XI Feihong[6].

Namun belum ada perancang yang secara khusus membuat otomasi dengan memanfaatkan

roda three-wheel tersebut.

1.2 Tujuan dan Manfaat

Tujuan yang ingin dicapai dalam tugas akhir ini adalah membuat line follower pembawa

barang dengan memanfaatkan roda three-wheel sehingga mampu membawa barang

melewati tangga.

Manfaat penelitian ini adalah :

1. Membantu mempermudah pekerjaan manusia bahkan industri dalam hal membawa

barang melewati tangga sehingga mampu menghemat tenaga, waktu dan biaya.

2. Sebagai media pembelajaran mengenai Three-wheel dan perancangannya.


2

1.3 Batasan Masalah

1. Mikrokontroler Arduino mega sebagai pusat pengendali dan Empat motor DC akan

bergerak sesuai perintah mikrokontroler.

2. Body robot memiliki panjang 70cm, lebar 30cm, dan tinggi 15cm.

3. Robot memiliki base sebagai lokasi start dan 1 lokasi tujuan. Lintasan merupakan jalur

bolak-balik atau disebut Two-direction sehingga tujuan berada pada line yang sama

dan tidak bercabang

4. Beban maksimal yang mampu diangkut ialah sebesar 1 Kg.

5. Lintasan menggunakan tangga kampus 3 Universitas Sanata Dharma dengan tinggi per

anak tangga 15cm dan panjang 28cm.

6. Penampil LCD akan digunakan sebagai interface dan push button sebagai pemberi

input.

1.4 Metodologi Penelitian

Metodologi yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Studi pustaka dan pengumpulan dokumen pendukung mengenai perancangan roda

Three-wheel, pemrograman arduino, dan sensor photodioda.

2. Perancangan sistem hardware dan software. Tahap ini diperlukan untuk menemukan

model yang optimal dari sistem yang akan dibuat dengan mempertimbangkan

permasalahan dan kebutuhan.

3. Merancang serta menguji sistem hardware dan software secara keseluruhan

4. Proses pengambilan data, teknik pengambilan data dilakukan dengan melakukan

variasi pemberian beban dan melihat kinerja line follower.

5. Analisa dan menyimpulkan hasil percobaan. Analisa dan menyimpulkan hasil

percobaan dapat dilakukan dengan memperhatikan seberapa besar error yang terjadi,

waktu yang dibutuhkan robot menyelesaikan tugas terhadap pemberian variasi beban,

dan mengamati kemampuan robot dalam menaiki dan menuruni tangga.


3

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Three-wheel

Roda three-wheel merupakan gabungan dari 3 buah roda yang membentuk topologi

star seperti yang terlihat pada gambar 2.1. roda tersebut memiliki kelebihan khusus yaitu

mampu melewati lintasan yang tidak rata bahkan lintasan yang memiliki ketinggian yang

berbeda seperti pada tangga.penerapan bentuk roda Three-wheel telah banyak digunakan pada

troli pembawa barang dan kursi roda bagi penyandang disabilitas.

Gambar 2.1. bentuk roda three-wheel

Rumus perhitungan untuk menentukan jarak roda dengan titik tengah ditunjukkan pada

gambar 2.2.

Gambar 2.2. rumus perhitungan roda dengan titik tengah [4]

Rumus menentukan ukuran roda ditunjukkan pada gambar 2.3.


4

Gambar 2.3.bentuk ukuran roda berdasarkan nilai jari-jari beserta rumus [4]

Rumus menentukan panjang maksimal batang penghubung roda ditunjukkan pada

gambar 2.4.

Gambar 2.4. rumus dan bentuk ukuran panjang batang penghubung roda [4]


5

2.2. Arduino Mega

Arduino mega adalah piranti mikrokontroler menggunakan ATmega1280 yang bersifat

open source. Mikrokontroler ini memiliki 54 digital input dan output yang terdiri dari 54 pin

output dengan 15 pin output PWM(Pulse Width Modulation), 16 pin analog input dan 4 pin

untuk UART. Arduino mega telah dilengkapi dengan 16MHz osilator Kristal sebagai

pembangkit clock , koneksi USB , power jack ICSP header dan tombol reset.

Gambar 2.5. arduino mega

Spesifikasi :

Mikrokontroler : ATmega1280

Tegangan operasi : 5V

Tegangan input (direkomendasikan) : 7-12 V

Tegangan input (batas) : 6-20 V

Digital I/O pin : 54 pin (15 PWM output)

Analog input pin : 16

Arus DC per I/O pin : 40 mA

Arus DC untuk 3,3 V : 50 mA

Flash memory : 128 KB used by bootloader

SRAM : 8 KB

EEPROM : 4 KB

Kecepatan CLOCK : 16 MHz

Pemrograman arduino mega 2560 dilakukan dengan menggunakan arduino software (IDE)

yang canggih. IDE (integrated Development Environtment) adalah software yang berperan


6

dalam penulisan program dan proses compile menjadi kode biner serta dalam proses upload

program kedalam arduino

Ada dua kondisi yang perlu dikenali dalam sistem kerja mikrokontroler arduino yaitu :

a. Kondisi logika HIGH

Kondisi logika HIGH adalah kondisi dimana mikrokontroler arduino memberi atau

membaca tegangan yang berkisar antara 3V sampai dengan 5V. tegangan tersebut

akan didefenisikan oleh mikrokontroler sebagai nilai logika 1 atau disebut logika

HIGH.

b. Kondisi logika LOW

Kondisi logika LOW adalah kondisi dimana mikrokontroler arduino memberi atau

membaca tegangan yang berkisar antara 0V sampai kurang dari 3V. tegangan

tersebut akan didefenisikan oleh mikrokontroler sebagai nilai logika 0 atau disebut

logika LOW.

2.2.1. Konfigurasi Pin Pada Arduino Mega 2560

Berdasarkan Gambar 2.4 konfigurasi pada pin arduino mega 2560 adalah sebagai

berikut :

a. IOREF, pin ini pada papan arduino berfungsi untuk memberikan referensi

tegangan yang beroperasi pada mikrokontroler.

b. RESET, pin ini berfungsi untuk menghidupkan ulang arduino.

c. 5V, sebuah pin yang mengeluarkan tegangan 5V.

d. 3.3 V, sebuah pin yang menghasilkan tegangan 3.3V.

e. GND, pin Ground.

f. Vin, input tegangan untuk mikrokontroler ketika menggunakan sumber daya

eksternal.

g. A0 – A15, pin input sinyal analog.

h. 22-53, pin input/output digital.

i. AREF, referensi tegangan untuk input . digunakan dengan fungsi analog

reference.

j. 2-13, pin PWM.

k. 0 ,1 , dan 14-21 , pin untuk komunikasi


7

2.3. Sensor inframerah FC-51

Gambar 2.6. sensor infra merah FC-51

Sensor inframerah seri FC-51 merupakan modul IR (InfraRed) yang sudah dilengkapi

denagn komponen pendukung seperti potensiometer dan IC LM393.

Fitur :

Rangkaian berbasis LM393

Papan potensiometer untuk menentukan jarak pendeteksian

Papan indikator LED daya

LED indikator pendeteksian

Lubang pemasangan 3 mm untuk pemasangan sensor

Header male untuk pemasangan yang mudah

Akurasi yang baik dengan pemancar infra merah

Spesifikasi teknis

Nomer model : FC-51

Tegangan operasi : 3V – 6V

Rentan deteksi : 2cm – 30cm (menggunakan potensiometer)

Ukuran PCB : 3.1 cm (P) x 1,4 cm (L)

Dimensi keseluruhan : 4.5 cm (P) x 1.4 cm (L) x 0.7 cm (T)

Tingkat output : LOW saat rintangan terdeteksi, dan HIGH saat rintangan tidak

terdeteksi


8

Gambar 2.7. konfigurasi pin sensor FC-51 [7]

2.3.1. Prinsip Kerja Sensor Inframerah

Gambar 2.8.Prinsip kerja sensor infra merah

Pemancar IR akan mengirimkan sinyal infra merah, dengan adanya permukaan

pemantul, sinyal infra merah akan memantul ke berbagai arah. Ketika sinyal yang terpantul

tersebut mengenai penerima IR, sinyal tersebut akan diolah pada IC LM393 yang kemudian

akan memberikan nilai logika LOW pada pin OUT . ketika sinyal tidak diterima oleh

penerima IR maka pin OUT akan bernilai logika HIGH. pada permukaan berwarna cerah

terutama putih, sinyal IR akan sangat mudah terpantul. Sedangkan untuk permukaan gelap

terutama hitam maka sinyal akan sulit terpantul, hal tersebut terjadi karena warna gelap

cenderung menyerap energi termasuk energi yang berasal dari cahaya infra merah.

Gambar 2 .9. rangkaian sensor infrared


9

2.4. Motor DC

Motor DC atau motor arus searah merupakan alat yang berfungsi merubah energi

listrik menjadi energi gerak. Terdapat dua bagian utama pada pada setiap motor listrik

termasuk motor DC yaitu rotor dan stator. Rotor ialah bagian yang berputar yang terdiri dari

kumparan kawat, sedangkan stator ialah bagian yang tidak bergerak atau disebut statis. bagian

tersebut ialah rangka dan medah magnet. Ketika arus listrik diberikan ke kumparan ,

kumparan yang bersifat utara akan menghadap kutub magnet selatan dan kumparan yang

bersifat selatan akan menghadap ke kutub magnet utara. Pada momen ini akan terjadi tarik-

menarik sehingga pergerakan akan terhenti. Arus yang mengalir pada kumparan kemudian

dibalik sehingga kutub utara kumparan akan menjadi selatan dan kutub selatan kumparan

akan menjadi utara. Pada momen ini akan terjadi tolak-menolak sehingga kumparan akan

bergerak. Kemudian arus pada kumparan dibalik kembali sehingga terjadi reaksi tolak-

menolak lagi, siklus inilah yang menyebabkan motor DC dapat terus bergerak. Gambar 2.10.

Akan menggambarkan ilustrasi dari pergerakan motor DC tersebut.

Gambar 2.10. Prinsip kerja motor DC

Kecepatan dari motor DC tentunya perlu diatur, pada pembuatan tugas akhir ini kecepatan

motor DC diatur menggunakan Variasi perubahan duty cycle . pemberian perubahan tersebut

nantinya akan diperoleh dari output PWM dari arduino. Gambar 2.11. akan menunjukkan

rumus dari penentuan lebar pulsa. Dan gambar 2.12. akan menunjukkan pengaruh duty cycle

terhadap bentuk gelombang.


10

Gambar 2.11. bentuk dan rumus menemukan tegangan keluaran [10]

Gambar 2.12. pengaruh duty cycle terhadap bentuk gelombang [10]

Tabel 2.1 pengaruh duty cycle terhadap tegangan output

Vi

Duty

cycle Vo

5 V 0 % 0 V

5 V 20 % 1 V

5 V 40 % 2 V

5 V 60 % 3 V

5 V 80 % 4 V

5 V 100 % 5 V


11

Dari tabel 2.1 dapat diambil kesimpulan bahwa semakin besar duty cycle maka

semakin besar tegangan keluaran yang diperoleh.

2.5. Tahapan Menentukan Jenis Motor Yang Dibutuhkan Pada Robot

Ada beberapa tahapan yang perlu dilaksanakan dalam menentukan jenis motor yang

diperlukan, beberapa tahapan tersebebut ialah :

Tahap pertama, menentukan bahan yang digunakan serta dimensi robot.

Tahap kedua, mencari beban total bodi robot dengan rumus :

volume x massa jenis bahan .

Tahap ketiga, menentukan beban total seperti beban komponen atau pun beban lain.

Tahap keempat, menhitung total beban.

Tahap kelima, mencari gaya yang dibutuhkan untuk menggerakkan robot. Dengan

rumus: massa x grafitasi x koefisen gesek.

Tahap keenam, mencari torsi yang dibutuhkan dengan rumus:

Gaya dikali jari-jari roda.

Tahap ketujuh, melihat data sheet motor lalu memilih dengan memperhatikan torsi

minimum yang dibutuhkan.

2.6. Motor Driver IC L293D

Motor driver IC L293D merupakan IC (intergrated circuit) yang berisi rangkaian

transistor yang didesain sedemikian rupa sehingga mampu mengendalikan arah putaran pada

motor DC. IC L293D didesain khusus untuk mampu bertindak sebagai pengontrol arah

putaran dan kecepatan pada motor DC.

Gambar 2.13. IC L293D

Fitur :

tegangan operasi 4.5 V – 36 V

Proteksi ESD internal


12

Arus keluaran 600mA untuk setiap channel

Keluaran arus tertinggi 1.2A untuk setiap channel

Gambar 2.14. konfigurasi pin IC L293D [8]

Tabel 2.2. fungsi setiap pin IC L293D nama pin nomer kaki Tipe Deskripsi

1,2EN 1 I meng-ENABLEkan channel 1 dan 2

(ketika input aktif tinggi)

1A-4A 2, 7, 10, 15 I input driver

1Y-4Y 3, 6, 11, 14 O output driver

3,4EN 9 I meng-ENABLEkan channel 3 dan 4

(ketika input aktif tinggi)

GROUND 4, 5, 12, 13 -

VCC1 16 - suplai 5V untuk IC

VCC2 8 - suplai untuk motor (4.5-36V)

2.7. LCD (Liquid Crystal Display)

Terdapat 2 jenis LCD yang perlu diketahui, yang pertama LCD karakter dan LCD

grafik. LCD karakter hanya mampu menampilkan karakter sedangkan LCD grafik

penampilannya tak terbatas termasuk manamilkan gambar.jenis LCD yang akan digunakan

pada pembuatan tugas akhir ini ialah LCD karakter 16x2 yang artinya hanya bisa

menampilkan karakter dan memiliki 16 kolom dan 2 baris seperti yang ditampilkan pada

gambar 2.14.


13

Gambar 2.15. baris dan kolom pada LCD 16x2

Untuk mendapatkan hasil tampilan yang baik dan benar pada LCD dibutuhkan koneksi pin

yang benar. Tabel 2.3.dan gambar 2.15. akan menunjukkan konfigurasi pin pada LCD 16x2

Gambar 2.16. konfigurasi pin LCD 16x2

Tabel 2.3. konfigurasi pin LCD 16x2 nomor pin nama pin Keterangan

1 VSS Ground

2 VDD 5V

3 Vo Kontras

4 RS Register select

5 RW read/write

6 E Enable

7 D0 data 0

8 D1 data 1

9 D2 data 2

10 D3 data 3

11 D4 data 4

12 D5 data 5

13 D6 data 6

14 D7 data 7

15 - -

16 - -


14

Operasi dasar pada LCD 16 x 2 ada 4 yaitu instruksi membaca data , instruksi menulis data,

intruksi membaca status sibuk dan instruksi mengakses proses internal. Tabel 2.4. akan

menunjukkan pemilihan setting operasi dasar tersebut.

Tabel 2.4. operasi dasar LCD 16 x 2 RS R/W OPERASI

0 0 input instruksi ke LCD

0 1 membaca status flag(D7) dan alamat

counter (D0-D6)

1 0 menulis data

1 1 membaca data

Tabel 2.5. konfigurasi setting LCD 16 x 2

Pin nilai

logika Keterangan

RS 0 Inisialisasi

1 Data

R/W 0 Write

1 Read

E 0 pintu data terbuka (enable)

1 pintu data tertutup (disable)

2.8. Push button

Merupakan perangkat sakelar sederhana yang berfungsi untuk memutus atau

menyambung aliran listrik. Ada dua kondisi yang perlu dikenali yaitu terhubung dan tidak

terhubung . kondisi terhubung akan terjadi bila push button ditekan, akibatnya akan ada aliran

listrik yang mengalir melalui push button tersebut. Sedangkan kondisi tidak terhubung terjadi

apabila push button tidak ditekan, akibatnya tidak akan ada aliran listrik yang mengalir.

gambar 2.16. akan menunjukkan kondisi dimana push button terhubung dan tidak terhubung.

(tidak terhubung) (terhubung)

Gambar 2.17. kondisi pada push button


15

BAB III

PERANCANGAN PENELITIAN

Dalam bab III ini akan dibahas mengenai perancangan perangkat keras dan

perancangan perangkat lunak . Pembahasan meliputi :

a. Proses kerja robot dan perancangan roda Three-wheel

b. Perancagan mekanik

c. Perancangan perangkat keras (hardware)

d. Perancangan perangkat lunak (software)

3.1. Proses Kerja Robot dan Perancangan Roda Three-wheel

Robot bekerja mampu menaiki dan menuruni tangga dengan memanfaatkan bentuk

roda Three-wheel. Robot akan berjalan sesuai dengan jalur yang dibuat lurus menaiki dan

menuruni tangga sehingga robot memiliki 1 home base dan 1 tujuan seperti pada gambar 3.1 .

Perancangan dibuat untuk menentukan standar ukuran roda yang diperlukan

berdasarkan tinggi dan lebar anak tangga. pada perancangan ini menggunakan anak tangga

kampus 3 Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang memiliki tinggi 15 cm dan panjang 28

cm per anak tangga

Mikrokontroler arduino mega akan membaca kondisi push button. Ketika salah satu

push button diaktifkan maka mikrokontroler arduino akan membaca sensor Infrared

kemudian akan memberikan perintah ke motor driver yang akan menggerakkan motor DC

untuk bergerak maju atau mundur. Gambar 3.2. akan menunjukkan aliran kerja pada

mikrokontroler.

Gambar 3.1. Bentuk lintasan


16

3.1.1. Menentukan Jarak Roda Dengan Titik Tengah

√

3.1.2. Menentukan Ukuran Roda

r max √

r max

2*r max cm

√

( √ ) ( √ )

cm

3.1.3. Menentukan Panjang Maksimal Batang Penghubung Roda

√

√

Tabel 3.1. ukuran final perancangan

Nama ukuran Ukuran sesuai perhitungan

(cm)

Ukuran yang akan dibuat

(cm)

diameter roda 17 – 45 17

jarak roda dengan titik

tengah 18 18

panjang maksimal batang

penghubung roda 19,5 3


17

Gambar 3.2 ukuran final perancangan

3.2. Perancangan mekanik

Perancangan dibuat untuk menentukan jenis motor yang akan digunakan serta

mendesain ukuran robot. bahan dasar setiap komponen yaitu akrilik putih setebal 3 mm dan

untuk roda mengunakan akrilik bening setebal 5mm.

Gambar 3.3. bentuk body robot tampak atas

Body robot dirancang berbentuk balok dengan panjang 70cm , lebar 30 cm, dan tinggi

15cm . pada bagian tengah robot diberi lubang berbentuk persegi panjang dengan panjang

17 cm

3 cm

20 cm

18 cm


18

20cm, lebar 26 cm, dan tinggi 15 cm yang akan berfungsi sebagai tempat penyimpanan

barang . LCD 16x2 dan push button akan berfungsi sebagai interface yang menghubungkan

pengguna dengan robot .

Gambar 3.4. bentuk body robot tampak bawah

Pada bagian bawah body terdapat dua kelompok sensor Infrared . sensor tersebut

nantinya akan bekerja secara bergantian untuk menuntun ketika robot maju ataupun mundur .

Struktur roda three-wheel terbuat dari bahan akrilik dengan ketebalan 3 mm untuk

batang penghubung roda dan 5 mm untuk roda three-wheel. Struktur tersebut ditunjukkan

pada gambar 3.5.

Gambar 3.5 Struktur roda three-wheel

Sistem penggerak padsa roda three-wheel menggunakan 3 buah gear seperti yang

ditunjukkan pada gambar 3.6. gear tersebut akan menghubungkan gerakan pada motor DC

dengan roda agar robot dapat bergerak.


19

Gambar 3.6. Struktur gear roda three-wheel

Gambar 3.7 merupakan bentuk gear yang digunakan sebagai penggerak dari motor DC

ke gear penggerak roda. Bentuk gear tersebut memiliki bentuk yang sedikit berbeda pada

lubang tengahnya yang berbentuk huruf D. bentuk tersebut menyesuaikan bentuk shaft motor

DC itu sendiri yang berbentuk huruf D.

Gambar 3.7 Bentuk gear untuk motor DC

Gambar 3.8 menunjukkan bentuk gear yang akan digunakan sebagai penghubung gear

motor DC dengan gear penggerak pada roda. Bentuk gear penggerak roda dan gear

penghubung memiliki bentuk yang sama.

Gambar 3.8 Bentuk gear untuk roda penggerak dan penghubung antar gear


20

Gambar 3.9 menunjukkan rancangan ukuran gear pada sistem roda three-wheel.

Ukuran gear yang dirancang memiliki diameter 9 cm dan jari-jari 4.5 cm. gear terbuat dari

bahan akrilik dengan ketebalan 3 mm.

Gambar 3.9 ukuran gear

Gambar 3.10. bentuk robot

Lebar jalur yang akan digunakan ialah 5 cm dan jarak antara sensor ialah 4 cm.

gamabar 3.11. menunjukkan perancangan posisi dari sensor dengan lebar jalur.

Gambar 3.11. posisi IR sensor

Depan

belakang


21

3.2.1. Penentuan jenis motor

Menentukan jenis motor dilakukan agar pemilihan motor sesuai dengan kebutuhan.

Adapun tahapan yang dilakukan ialah menghitung total beban , mencari gaya yang

dibutuhkan, lalu kemudian menghitung torsi . pemilihan aki sebagai sumber tegangan

dilakukan karena aki memiliki kapasitas yang besar dan daya tahan yang lama saat digunakan.

3.2.1.1. Perhitungan Berat Pada Body Robot

Berdasarkan Gambar 3.3 maka rumus untuk menentukan berat pada body robot adalah

sebagai berikut :

Panjang = P

Lebar = L

Tinggi = T

Tebal = le

Jumlah sisi yang sama setiap sisi = Sm

P = 70cm

L = 30cm

T = 15cm

le = 0,3 cm

Sm = 2

Berat body robot = [(P x T x le x Sm) + (P x L x le x Sm) + (T x L x le x Sm)] x massa

jenis akrilik

= [(70 x 15 x 0,3 x 2) + (70 x 30 x 0,3 x 2) + (15 x 30 x 0,3 x 2)] 1,18

gr/

= (630 + 1260 + 270) x 1.18

= 2,548 kg

3.2.1.2. Perhitungan Berat Pada Roda Three-Wheel

Berdasarkan Gambar 3.5 maka rumus untuk menentukan berat pada roda Three-wheel

adalah sebagai berikut :


22

Diameter roda = D

Jari-jari roda = r

Tebal = le

Tebal roda = tr

Panjang batang penghubung dari titik tengah = P

Lebar batang penghubung = L

Banyak roda = Br

Banyak batang penghubung = Bp

D = 17cm

r = 8,5 cm

le = 0,3 cm

tr =0,5 cm

P = 20,34 cm

L = 3 cm

Br = 12 buah

Bp = 12

Total berat three-wheel =

=

= 1,866 kg

3.2.1.3. perhitungan berat pada keranjang beban

Berdasarkan Gambar 3.4 maka rumus untuk menentukan berat pada keranjang beban

adalah sebagai berikut :

Panjang keranjang = P

Tinggi keranjang = T

Lebar keranjang = Lk

Tebal = t

Jumlah sisi sama = Sm


23

P = 20 cm

T = 15 cm

Lk = 26 cm

t = 0.3 cm

Sm = 2

Berat keranjang beban =

=

= 0,488 kg

Total massa = total berat three-wheel + berat body + berat aki + berat keranjang beban +

maksimum beban

= 1,866 kg + 2,548 kg + 1,5 kg + 0,488 kg + 1kg

= 7,4 kg

3.2.1.4. Perhitungan Minimum Torsi

Koefisien gesek permukaan beroda = µ

Massa = m

Ketetapan gravitasi = g

Jari-jari roda = r

µ = 0.002

m = 7,4 kg

g = 10m/

r = 8,5 cm

2


24

Dari perhitungan tersebut diperoleh torsi minimal yaitu 125,8 gr cm. robot memiliki 4

motor penggerak sehingga hasil perhitungan tersebut masih perlu di bagi 4, sehingga :

Torsi = 125,8/4 = 31,45 gr cm

Dari hasil tersebut artinya setiap motor harus memiliki torsi minimal sebesar 31,45 gr cm .

pada perancangan ini motor penggerak yang akan digunakan ialah motor merek OEM dengan

seri JGY-370. Motor ini dipilih karena memiliki torsi yang besar dengan RPM yang kecil.

Spesifikasi dari motor DC tersebut dapat dilihat pada tabel 3.2 .

Gambar 3.12 motor DC merek OEM

Tabel 3.2 Tabel spesifikasi motor merek OEM seri JGY-370

operating

Voltage

(VDC)

maximum efficiency

current

(mA)

speed

(RPM)

torque

(g cm)

12 90 120 600

3.3. Perancangan Perangkat Keras

Ada beberapa bagian yang perlu dirancang pada bagian perangkat keras , yaitu :

a. Pengaturan kecepatan motor DC

b. Konfigurasi motor driver L293D

c. Konfigurasi sensor Infrared FC-51

d. Rangkaian push button

e. Wiring pada robot


25

3.3.1. Pengaturan Kecepatan Motor

Pengaturan kecepatan motor dilakukan menggunakan perubaha

n duty cycle pada gelombang kotak yang dihasilkan oleh output PWM arduino mega.

Perubahan dan variasi pada duty cycle akan mempengaruhi lebar pulsa. Pengaturan duty cycle

tersebut dapat dilihat pada tabel 3.3 berikut

Tabel 3 3. pengaturan duty cycle output PWM arduino (V) kondisi yang diinginkan duty cycle

4,5 full speed 90%

2,5 correction speed 50%

3.3.2. Konfigurasi motor driver L293D

IC L293D mampu mengontrol 2 buah motor DC sehingga pada pembuatan tugas akhir

ini hanya diperlukan 1 buah IC. pin 16 dihubungkan ke input tegangan 5 V dan pin enable

agar motor driver selalu dalam kondisi enable. Pin 8 dihubungkan ke sumber tegangan 12 V

yang akan men-supply tegangan untuk motor DC. Pin 1, 7, 10, dan 15 dihubung dengan pin 6

dan 7 arduino yang akan menjadi input perintah arah putaran motor. Pin 3, 6, 11, dan 14

merupakan pin output yang terhubung dengan motor DC.

Tabel 3 4. pengaturan arah putaran

Nilai logika pin

input keterangan

pin 6 pin 7

0 0 No rotation

0 1 Clock wise rotation

1 0 Counter clock

rotation

1 1 No rotation


26

3.3.3. Kofigurasi Pada Sensor Infrared FC-51

Gambar 3.13. Konfigurasi Sensor Infrared FC-51

Jumlah sensor yang digunakan ada 3 dengan fungsi tersendiri masing-masing. Sensor

tengah akan mendeteksi jalur dan akan bekerja pada proses gerak robot maju ataupun mundur,

sedangkan sensor kiri akan berfungsi mengecek gerak robot yang miring kekiri dan sensor

kanan akan mendeteksi gerak robot yang miring kekanan. Sensor kiri dan kanan akan bekerja

sebagai pengoreksi sehingga robot tetap melaju pada jalur yang sudah ditentukan. Tabel 3.5.

akan memperlihatkan logika pergerakan robot.

Tabel 3.5. logika sensor kindisi logika sensor

Keterangan kiri Tengah kanan

0 0 0 tidak bergerak

0 1 0 Maju

1 1 0 koreksi belok kekiri

0 1 1 koreksi miring kekanan

1 1 1 sampai ke tujuan

Gambar 3 14. kelompok sensor


27

Sensor dibagi menjadi 2 kelompok yaitu sensor maju dan sensor mundur. Kelompok

sensos maju akan bekerja disaat robot bergerak maju menaiki tangga sedangkan kelompok

sensor mundur akan bekerja saat robot bergerak mundur menuruni tangga

3.3.4. Rangkaian push button

Push button yang digunakan akan berfungsi sebagai input perintah yang kemudian

akan direspon oleh mikrokontroler . ada 3 push button yang digunakan pada robot dengan

fungsi masing–masing seperti yang tertera pada tabel 3.6. ketika push button ditekan, pin pada

mikro kontroler akan menerima tegangan sebesar 5 V yang kemudian akan dibaca oleh

mikrokontroler sebagai logika HIGH. Push button maju dan mundur akan dihubungkan

dengan pin digital input arduino sedangkan push button stop akan dihubungkan ke pin reset

eksternal arduino

Tabel 3.6. fungsi push button nama push button Fungsi

PB maju memberikan logika LOW yang akan dikenalkan sebagai perintah maju

PB mundur meberikan logika LOW yang akan dikenal sebagai perintah mundur

PB Stop menghentikan proses kerja robot tanpa memutus aliran listrik

Gambar 3.15. skematik Push button

3.3.5. Wiring Pada Robot

Wiring pada robot dibuat untuk menentukan sambungan setiap komponen pada robot .

tabel 3.7. menunjukkan sambungan setiap komponen dengan pin pada mikrokontroler.

Gambar 3.16. skematik LCD 16x2


28

Gambar 3.17. skematik rangkaian motor driver

Tabel 3.7. wiring pada robot

Pin ardiono Keterangan

Reset PB stop

5V supply tegangan 5 V motor driver,

sensor Infrared , VSS, dan LEDA

GND GND semua komponen

31 PB maju

33 PB mundur

5 D4

4 D5

3 D6

2 D7

42, 44, 46 kelompok sensor mundur

48,50,52 kelompok sensor maju

PWM 8 -9 motor driver kiri

PWM 6-7 motor driver kanan

3.4 Perancangan Perangkat Lunak

Perancangan perangkat lunak dibuat untuk menentukan proses kerja dan menentukan

rancangan pemrograman yang akan dimasukkan ke mikrokontroler. Gambar 3.19. akan

memperlihatkan aliran kerja utama pada robot .


29

Gambar 3.18 aliran kerja robot

Ketika robot dijalankan. Maka mikrokontroler akan mendeteksi keadaan push button.

Ketika salah satu push button diaktifkan, maka mikrokontroler akan membaca sensor yang

kemudian akan bergerak sesuai jalur yang telah dibuat. Gambar 3.20 akan memperlihtakan

flowchart program pada mikrokontroler arduino

Gambar 3.19 flowchart program pada mikrokontroler

Ketika robot diaktifkan, mikrokontroler akan membaca kondisi push button. Ketika salah

satu push button diaktifkan, maka mikrokontroler akan melanjutkan ke proses pembacaan sensor

inframerah. Jika tidak ada push button yang berada dalam kondisi aktif maka mikrokontroler akan terus

membaca kondisi push button sampai salah satunya aktif. Ketika salah satu push button telah diaktifkan

maka mikrokontroler akan membaca kondisi dari sensor inframerah. jika sensor tengah bernilai LOW,


30

maka robor akan bergerak maju. Jika sensor tegah dan sensor kiri bernilai LOW, maka robot akan

bergerak miring ke kiri untuk memperbaiki kondisi robot yang bergerak miring ke kanan. Jika sensor

tengah dan sensor kanan bernilai LOW maka robot akan bergerak miring ke kanan untuk mengkoreksi

gerakan robot yang miring ke kanan. Dan jika semua sensor bernilai LOW maka robot akan berhenti

sebab tujuan telah tercapai. Apabila salah satu push button telah diaktifkan namun semua sensor bernilai

HIGH maka mikrokontroler akan mengembalikan proses kerja ke proses pembacaan kondisi push

button.


31

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini akan dibahas mengenai hasil pengamatan dari robot line follower Three-

wheel pembawa barang. Hasil pengamatan berupa pengujian kemampuan motor dan

kemampuan sensor infrared sebagai pendeteksi jalur. Pada proses pembuatan alat terdapat

beberapa perubahan antara perancangan dengan implementasi. Perubahan paling besar terjadi

pada jenis motor dan jumlah motor yang digunakan. Perubahan tersebut ditujukan untuk

meningkatkan kemampuan gerak robot. Penambahan komponen baru juga terjadi untuk

mengatasi permasalahan yang ada.

4.1. Perubahan Perancangan

4.1.1. Jenis Motor Dc

Pada perancangan jenis motor yang digunakan ialah motor DC 12V merek OEM seri

JGY-370 dengan jumlah motor 4 buah. Pada proses implementasi ternyata torsi motor

tersebut masih belum mampu untuk menggerakkan robot. Kemudian motor tersebut diganti

dengan motor DC dengan torsi yang lebih besar. Motor DC yang digunakan ialah motor DC

12V merek ZHENG seri ZGB37FD. Tabel 4.1 akan menunjukkan spesifikasi motor DC

tersebut.

Tabel 4.1. spesifikasi motor Zheng seri ZGB37FD

operating

Voltage

(VDC)

current

(A)

speed

(RPM)

torque

(kg m)

12 10 250 2,29

4.1.2. Penggunaan Relay Sebagai Pengatur Arah Putaran Motor

Pada bab 3 pengaturan arah putaran dan kecepatan pada motor DC dirancang

menggunakan motor driver, pada implementasi digunakan relay switch. Perubahan ini

dilakukan untuk memaksimalkan kemampuan motor DC pada bagian suplai arus sehingga

torsi yang didapatkan bisa maksimal. Gambar 4.1 dan gambar 4.2 akan menunjukkan

perubahan pada skema pengontrolan motor DC.


32

Gambar 4.1. Skematik motor driver perancangan

Gambar 4.2. Skematik relay sebagai pengontrol motor

Mekanisme pengontrolan pada motor DC menggunakan prinsip kerja rangkaian H-

bridge. Ketika RCH1 aktif lalu RCH2 tidak aktif, maka arah putaran akan searah dengan

jarum jam (clock wise). Sedangkan ketika RCH1 tidak aktif lalu RCH1 aktif, maka arah

putaran akan berlawanan jam jam (counter clock wise). Gambar 4.3 dan 4.4 akan

menunjukkan proses kerja dari rangkaian tersebut.

Gambar 4.3. arah putaran CW


33

Gambar 4.4. arah putaran CCW

4.1.3. Perubahan Bentuk Gear

Pada proses percobaan roda thee-wheel, ukuran gear penghubung ternyata terlalu besar

sehingga gear tersebut menyentuh sudut tangga. untuk mengatasi permasalahan tersebut maka

ukuran gear diperkecil dengan ukuran setengah kali dari ukuran semula. Perubahan tersebut

dapat dilihat pada gambar 4.3.

Gambar 4.5. perubahan bentuk gear

4.2. Implementasi Pembuatan Alat

Bentuk fisik dari robot line follower dapat dilihat pada gambar 4.5 , 4.6 , 4.7 , dan 4.8.

dengan keterangan pada tabel 4.2.

Tabel 4.2. bagian robot

HURUF KETERANGAN

A Motor A (motor kiri)

B Motor B (motor kanan)

C Relay nomer 1

D Relay nomer 2

E Arduino mega


34

Gambar 4.6. komponen dalam robot

Gambar 4.7. bentuk robot tampak depan

Gambar 4.8. bentuk robot tampak belakang


35

Gambar 4.9. bentuk robot tampak samping

4.3. Analisa Keberhasilan Alat

Pada proses percobaan, didapatkan bahwa robot tidak mampu berjalan sesuai apa yang

diharapkan. Maka dari hasil kegagalan tersebut pada sub bab ini dilakukan analisa penyebab

kegagalan tersebut.

4.3.1. Analisis Power Elektrik dan Mekanik

Pada data label motor dapat dilihat bahwa arus masukan maksimum ialah 10 A.

kemudian ketika dilakukan pengukuran secara langsug, arus yang diterima oleh motor

didapatkan hasil 3,25 . kemudian tegangan yang diberi pada perancangan melalui motor driver

ialah sebesar 12 V, maka tegangan yang masuk ke tiap motor juga 12V.

V = tegangan yang masuk ke motor

I = arus maksimum yang masuk ke motor

Ir = arus real dari pengukuran

Pe = daya elektrik

Pm = daya mekanik

T = torsi yang diperoleh

=

Kemampuan pada motor A sesuai data sheet


36

Kemapuan pada motor B sesuai data sheet

Kemampuan pada motor A sesuai data pengukuran


37

Kemapuan pada motor B sesuai data pengukuran

Analisis kebutuhan torsi

T = torsi

M = maasa total robot

g = gaya gravitasi

R = panjang batang penghubung roda

F = gaya tarik

Cos = sudut kemiringan

Gambar 4. 10. Rumus gaya pada bidang miring


38

Gambar 4. 11. Rumus torsi pada roda

Jika digabungkan torsi yang dimiliki motor A dengan motor B maka torsi total ialah

kg m . torsi tersebut sangat kurang bila dibandingkan torsi yang dibutuhkan

yaitu sebesar 1,582 kg m.

4.4. Hasil Pengamatan Data Sub Sistem

4.4.1. Hasil Pengamatan Kecepatan Motor

Pengamatan dilakukan terhadap dua motor sekaligus agar dapat diketahui kemampuan

pada tiap motor secara langsung. Pengujian juga dilakukan pada dua kondisi yaitu kondisi

tanpa gear dan kondisi dengan gear. Hal tersebut bertujuan untuk mengetahui perbedaan yang

terjadi motor yang dilihat dari besar nilai arus, tegangan, dan kecepatan putaran.

4.4.2.1. Hasil Pengamatan Pada Motor A

Tabel 4.3. kondisi tanpa gear saat putaran pertama pada motor A

keadaan tegangan(v) arus (A) daya (W)

mulai jalan 0,8 0.06 0.048

maksimum

tegangan 12 0,08 0,96

Tabel 4.4. kondisi dengan gear saat putaran pertama pada motor A

keadaan tegangan(v) arus (A) daya (W)

mulai jalan 3,3 0,22 0,726

maksimum

tegangan 12 0,25 3


39

Tabel 4.5. kondisi PWM 90% pada motor A

Keadaan arus (A) daya (W) kecepatan putaran

gear (RPM)

ada gear 0,39 4,212 189,8

Tanpa gear 0,08 0,864 218

Tabel 4.6. kondisi PWM 50% pada motor A


gear (RPM)

ada gear 0,24 1,44 86,9

tanpa gear 0,07 0.42 116,5

Tabel 4.7. perbandingan kecepatan RPM pada motor A

Vi (V) RPM motor RPM gear

1 22,5 0

2 33,3 0

3 54,2 24,7

4 74,9 44,7

5 94,8 64,8

6 115 85,3

7 136,1 108,8

8 156,8 137,1

9 178,9 143,5

10 198,4 178,4

11 218,8 206,3

12 241,1 219,4

Dari data tersebut dapat diperoleh bahwa pada tegangan maksimum motor A hanya

mampu menghasilkan 241 RPM. Hal tersebut berbeda dengan spesifikasi motor yang

seharusnya memiliki RPM sebesar 250 pada tegangan 12 V. setiap kenaikan 1 V rata-rata

menyebabkan kenaikan 21 RPM pada motor A.

4.4.2.2. Hasil Pengamatan Pada Motor B

Tabel 4.8. kondisi tanpa gear saat putaran pertama pada motor B

Keadaan tegangan(v) arus (A) daya (W)

mulai jalan 1 0.07 0.07

maksimum

tegangan 12 0.11 1.32


40

Tabel 4.9. kondisi dengan gear saat putaran pertama pada motor B

Keadaan tegangan(v) arus (A) daya (W)

mulai jalan 2.3 0.31 0.713

maksimum

tegangan 12 0.38 4.56

Tabel 4.10. kondisi PWM 90% pada motor B


gear (RPM)

ada beban 0.38 4 162.9

tanpa beban 0.11 1.188 221.2

Tabel 4.11. kondisi PWM 50% pada motor B


gear (RPM)

ada beban 0.37 2 87.1

tanpa beban 0.1 0.6 116.6

Tabel 4.12. perbandingan kecepatan RPM pada motor B

Vi (V) RPM motor RPM gear

1 12.1 0

2 31.8 0

3 52.6 30.5

4 74.2 47.5

5 95,3 65.5

6 116.6 87.1

7 137.7 108.4

8 160.4 122.4

9 180.9 140.2

10 203.5 175.1

11 225.6 194.8

12 248.6 218.4

Dari data tersebut dapat diperoleh bahwa pada tegangan maksimum motor A hanya

mampu menghasilkan 248,6 RPM. Hal tersebut sedikit berbeda dengan spesifikasi motor yang

seharusnya memiliki RPM sebesar 250 pada tegangan 12 V. setiap kenaikan 1 V rata-rata

menyebabkan kenaikan 21,5 RPM pada motor B .


41

4.4.3. Hasil Pengamatan Pada Sensor Infrared

Data sensor diambil berdasarkan jarak terjauh yang dapat dibaca. Pengaturan

sensitifitas pada sensor diatur sampai kemampuan maksimal tiap sensor.

Tabel 4.13. data kelompok sensor maju

jarak

(cm)

posisi sensor

Kiri Tengah kanan

1 V V V

2 V V V

3 V V V

4 V V V

5 V X V

6 V X X

7 X X X

Tabel 4.14. data kelompok sensor mundur

jarak

(cm)

posisi sensor

Kiri Tengah kanan

1 V V V

2 V V V

3 V V V

4 V V V

5 V V X

6 V V X

7 X X X

Berdasarkan data pada tabel 4.13 dan tabel 4.14. dapat diketahui bahwa tiap sensor

memiliki kemampuan sensing yang berbeda-beda, namun memiliki kesamaan yaitu pada jarak

7 cm dari garis hitam, sensor sudah tidak dapat bekerja.

4.4.4. Hasil Pengamatan Gaya Tarik Pada Robot

Data gaya tarik diambil sesuai dengan posisi keadaan yang terjadi pada robot. Posisi

keadaan robot tersebut dapat dilihat pada gambar 4.12 dan 4.13. yang menunjukkan proses

mekanisme robot dalam menaiki dan menuruni tangga.


42

Gambar 4. 12. Proses robot dalam menaiki tangga

Gambar 4. 13. Proses robot dalam menuruni tangga

Tabel 4.15. akan menunjukkan data gaya tarik yang terjadi pada robot saat proses naik,

dan tabel 4.16. akan menunjukkan data gaya tarik yang terjadi pada robot saat proses turun.

Tabel 4 15. Gaya tarik yang terjadi pada robot saat proses naik

Keadaan sesuai nomer

gambar gaya tarik (kg)

2 1.1

3 7.3

5 7.8

8 8.2

naikan selanjutnya 8.2

Tabel 4 16. Gaya tarik yang terjadi pada robot saat proses turun

Keadaan sesua nomer

gambar gaya tarik (kg)

2 1.1

3 0.9

5 0.8

8 0.8

turunan selanjutnya 0.8


43

4.5. Pembahasan Perangkat Lunak

void setup() {

pinMode(PB_naikPin, INPUT_PULLUP);

pinMode(PB_turunPin, INPUT_PULLUP);

pinMode(PB_berhentiPin, INPUT_PULLUP);

pinMode(RCH1, OUTPUT);


lcd.begin(16, 2);

lcd.setCursor(0, 0);

lcd.print("WELCOME");

delay(1000);

lcd.clear();


lcd.print("STAIR CLIMBING");


lcd.print("ROBOT");

delay(1000);

lcd.clear();


lcd.print("SIAP DIJALANKAN!");

delay(1000);

lcd.clear();


lcd.print("SILAHKAN PILIH");


lcd.print("TUJUAN!");

delay(1000);

}

Pada listing program diatas berisi urutan tampilan awal yang akan muncul pada layar

LCD. Delay atau waktu tunda duberi nilai 1 detik untuk setiap perpindahan tampilan. Karena

mikrokontroler arduino memiliki satuan waktu milidetik maka pada penulisan delay diberi

nilai 1000 yang berarti sama dengan 1000 milidetik atau 1 detik. Pin push button diset sebagai

input pullup agar pin tersebut bernilai logika 1, hal ini digunakan karena push button yang

dirancang aktif rendah.

void loop() {

pushb();

switch (set) {


44

case 1: maju();

break;

case 2:

mundur();

break;

case 3:

berhenti();

break;

}

}

void pushb() {

if (digitalRead(PB_naikPin) == LOW) {

set = 1;

}

else if (digitalRead(PB_turunPin) == LOW) {

set = 2;

}

else if (digitalRead(PB_berhentiPin) == LOW) {

set = 3;

}

}

Pada listing program diatas berisi perintah utama dari kerja robot. Program

menggunakan fungsi case. Fungsi case tersebut akan mendeteksi kasus atau keadaan yang

sedang terjadi, sebagai contoh untuk case 1 maka yang dieksekusi adalah menjalankan fungsi

maju.

void maju() { lcd.setCursor(0, 0);

lcd.print("Proses naik");

lcd.print(" ");


lcd.print(" ");

digitalWrite(RCH1 , LOW);

digitalWrite(RCH2 , HIGH);

}

void mundur() {


lcd.print("Proses turun");

lcd.print(" ");


lcd.print(" ");



}


45

void berhenti() {


lcd.print("Berhenti");

lcd.print(" ");


lcd.print(" ");



}

Listing program diatas merupakan variable yang akan dipanggil sesuai keadaan yang

dibutuhkan. Dalam kasus ini keadaan tersebut ialah pengaturan arah putaran motor

menggunakan pengaturan on/off pada chanel relay.


46

BAB V

Kesimpulan dan Saran

5.1 kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pengamatan maka dapat disimpulkan sebagai berikut

1. Implementasi Three-wheel pada line follower pembawa barang telah berhasil

diwujudkan, bisa berjalan maju mundur, dan diam, namun belum bisa menaiki

tangga.

2. Proses kerja secara mekanik dan elektrik terlah bekerja sesuai dengan

perancangan.

3. Pengontrolan untuk perintah maju, mundur, dan berhenti sudah bekerja sesuai

perancangan.

4. Robot belum mampu untuk menaiki dan menuruni tangga akibat kurangnya torsi

motor yang dipakai.

5. LCD dan sensor infrared belum bisa diimplementasikan.

5.2 Saran

Agar kedepan dapat menghasilkan penelitian yang berhasil dan lebih baik lagi, maka

diberikan saran-saran sebagai berikut :

1. Pada proses perancangan diperlukan kehati-hatian dan ketelitian.

2. Perlu memperhatikan berat beban secara nyata agar pemilihan motor, power

suplai, dan komponen robot tepat guna

3. Memperhatikan secara rinci data spesifikasi setiap komponen agar sistem dapat

berjalan simbang.


47

DAFTAR PUSTAKA

[1] Hosain, A., Nafis, A., Chowdhury ., linda, rubaiat i., akhtar, shamiuzzaman., 2010,

Design and manufacturing of a stair climbing vehicle , Proceedings of the 2010

International Conference on Industrial Engineering and Operations Management.

[2] Iqbal, Mohammad., Ismail, Emir Hidayat., Jalil, Ibraahiim., JunizaMd, Saad.,

Samsudin, Mastura., 2012, Mechanical design and development of tri-star wheel

system for stair climbing robot, Aceh development international conference 2012.

[3] Santoso, Hari., 2017, Monster arduino panduan praktis belajar arduino untuk pemula,

http://www.elangsakti.com , diakses 27 september 2017.

[4] Shriwaskar, A. S., & Choudhary, S. K., 2013, Synthesis, modeling, analysis and

simulation of stair climbing mechanism, international journal of mechanical

engineering and robotics research (vol 2 no.4).

[5] yuhardriansyah, 2016, arduino mega 2560 rev 3,

http://www.yuhardiansyahblog.wordpress.com/2016/06/02/arduino-mega-2560-rev-3/

, diakses 12 maret 2018.

[6] Zang, Lin., & Feihong, Xi., 2012, An optimization desing of stair-climbing

wheelchair, Tesis, Department of Mechanical Engineering, Blekinge institute of

Technology, karlskrona, Sweden.

[7] ---,2017, how do i program IR sensor – arduino,

https://codetipsle.blogspot.co.id/2017/04/ir-sensor-arduino.html?m=1/ , dikases 12

maret 2018

[8] ---,2016, L293D data sheet, Texas Instrument.

[9] ---,2016, konstanta arduino, http://www.belajararduino.net/konstanta-arduino, diakses

12 maret 2018.

[10] ---, 2014, pulse width modulation pwm,

http://globalenergizer.wordpress.com/2014/06/06/pusle-width-modulation-pwm/ ,

diakses 12 maret 2018

[11] ---, 2012, Driver Motor DC L293D, http://elektronika-dasar.web.id/driver-motor-dc-

l293d/ , diakses tanggal 7 maret 2018.

[12] ---, 2011, infrared obstacle avoidance proximity sensors module FC 51 ,

http://artofcircuits.com/product/infrared-obstacle-avoidance-proximity-sensors-

module-FC-51 , diakses tanggal 11 maret 2018.

[13] M.M. Moghaddam., M.M. Dalvand., 2014, Stair Climbing Mechanism For

Mobile Robots (Msrox), Mechanical Engineering Department, Tarbiat

Modarres University, Tehran, Iran.


http://www.elangsakti.com/

http://www.yuhardiansyahblog.wordpress.com/2016/06/02/arduino-mega-2560-rev-3/

http://www.belajararduino.net/konstanta-arduino

http://globalenergizer.wordpress.com/2014/06/06/pusle-width-modulation-pwm/

http://elektronika-dasar.web.id/driver-motor-dc-l293d/

http://elektronika-dasar.web.id/driver-motor-dc-l293d/

http://artofcircuits.com/product/infrared-obstacle-avoidance-proximity-sensors-module-FC-51

http://artofcircuits.com/product/infrared-obstacle-avoidance-proximity-sensors-module-FC-51

48

LAMPIRAN

#include <LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); // penggunaan pin untuk LCD

const int PB_naikPin = 22; //definisikan push button untuk perintah naik pada pin nomer 22

arduino

const int PB_turunPin = 24; //definisikan push button untuk perintah turun pada pin nomer 24

arduino

const int PB_berhentiPin = 26; //definisikan push button untuk perintah berhenti pada pin

nomer 26 arduino

const int RCH1 = 6; //definisikan pin 6 arduino sebagai input bagi relay chanel 1

const int RCH2 = 7;//definisikan pin 7 arduino sebagai input bagi relay chanel 2

int set;

void setup() {

pinMode(PB_naikPin, INPUT_PULLUP);

pinMode(PB_turunPin, INPUT_PULLUP);

pinMode(PB_berhentiPin, INPUT_PULLUP);



lcd.begin(16, 2);


lcd.print("WELCOME");

delay(1000);

lcd.clear();


lcd.print("STAIR CLIMBING");


lcd.print("ROBOT");

delay(1000);

lcd.clear();


lcd.print("SIAP DIJALANKAN!");

delay(1000);

lcd.clear();


lcd.print("SILAHKAN PILIH");


lcd.print("TUJUAN!");

delay(1000);


49

}

void loop() {

pushb();

switch (set) {

case 1:

maju();

break;

case 2:

mundur();

break;

case 3:

berhenti();

break;

}

}

void pushb() {

if (digitalRead(PB_naikPin) == LOW) {

set = 1;

}

else if (digitalRead(PB_turunPin) == LOW) {

set = 2;

}

else if (digitalRead(PB_berhentiPin) == LOW) {

set = 3;

}

}

void maju() {


lcd.print("Proses naik~~");

lcd.print(" ");


lcd.print(" ");



}

void mundur() {


lcd.print("Proses turun~~"); lcd.print(" ");


lcd.print(" ");




50

}

void berhenti() {


lcd.print("Berhenti");

lcd.print(" ");


lcd.print(" ");



}

Berat robot


PENERAPAN THREE-WHEEL PADA LINE FOLLOWER PEMBAWA …

Documents