Android Bluetooth Youl Wiratama
-
Upload
eris-indra-chipyreally -
Category
Documents
-
view
253 -
download
0
Transcript of Android Bluetooth Youl Wiratama
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
1/132
TUGAS AKHIR
KONTROLER LENGAN ROBOT BERBASIS
SMARTPHONE ANDROID
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat
memperoleh gelar Sarjana Teknik pada
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Sains dan Teknologi
disusun oleh :
YOEL ANGGUN WIRATAMA PUTRA
NIM : 115114046
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2015
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
2/132
i
TUGAS AKHIR
KONTROLER LENGAN ROBOT BERBASIS
SMARTPHONE ANDROID
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat
memperoleh gelar Sarjana Teknik pada
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Sains dan Teknologi
disusun oleh :
YOEL ANGGUN WIRATAMA PUTRA
NIM : 115114046
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2015
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
3/132
ii
FINAL PROJECT
ARM ROBOT CONTROLLER
USING ANDROID SMARTPHONE
In partial fulfilment of the requirements
for the degree of Sarjana Teknik
Electrical Engineering Study Program
Faculty of Science and Technology
YOEL ANGGUN WIRATAMA PUTRA
NIM : 115114046
ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2015
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
4/132
iii
HALAMAN PERSETUJUAN
TUGAS AKHIR
KONTROLER LENGAN ROBOT BERBASIS
SMARTPHONEANDROID
disusun Oleh :
YOEL ANGGUN WIRATAMA PUTRA
NIM : 115114046
Telah disetujui oleh :
Pembimbing
Djoko Untoro, S.Si, M.T Tanggal : __________________
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
5/132
iv
HALAMAN PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
KONTROLER LENGAN ROBOT BERBASIS
SMARTPHONEANDROID
disusun Oleh :
YOEL ANGGUN WIRATAMA PUTRA
NIM : 115114046
Telah dipertahankan di depan panitia penguji
pada tanggal 27 November 2015
dan dinyatakan memenuhi syarat
Susunan Panitia Penguji :
Nama Lengkap Tanda Tangan
Ketua : Ir. Tjendro, M.Kom
Anggota : Djoko Untoro, S.Si, M.T
Anggota : Petrus Setyo Prabowo, S.T., M.T.
Yogyakarta, ..............................
Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Sanata Dharma
Dekan,
Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc.
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
6/132
v
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa
tugas akhir ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain,
kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka
sebagaimana layaknya karya ilmiah
Yogyakarta, ......................
Yoel Anggun Wiratama Putra
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
7/132
vi
HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP
Aku adalah orang yang bodoh, keras kepala, tidakmenghargai hidup, tidak bersyukur dan egois ketika aku
tidak mencari, menyiakan bahkan tidak menggunakan
kesempatan yang ada.
Yoel Anggun Wiratama Putra
Karya ini kupersembahkan untuk.......
Tuhan Yesus Kristus, Pembimbing dan Penyemangatku,
Keluarga tercinta,
Teman-teman seperjuangan TE 2011,
Dan semua pihak yang telah terlibat dalam proses penelitian ini
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
8/132
vii
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK
KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :
Nama : YOEL ANGGUN WIRATAMA PUTRA
Nomor Mahasiswa : 115114046
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :
KONTROLER LENGAN ROBOT BERBASIS SMARTPHONE
ANDROID
Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian, saya telah memberikan
kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan
dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikansecara terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentiingan
akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya meupun memberikan royalti kepada saya
selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakarta,...............................
YOEL ANGGUN WIRATAMA PUTRA
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
9/132
viii
INTISARI
Hastobot adalah miniatur lengan robot industri yang dikembangkan oleh Program
Studi Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma. Hastobot terbuat dari akrilik dan
digerakkan dengan 4 buah motor servo. Hastobot memiliki 4 derajat kebebasan. Penelitian
ini difokuskan terhadap pembuatan kontroler untuk lengan robot Hastobot menggunakanArduino dan Android dengan komunikasi Bluetooth.
Arduino terhubung dengan modul Bluetooth HC-05 sebagai slave untuk menerima
data dari aplikasi Android. Aplikasi Android dibuat dengan Eclipse IDE( Integrated
Development Environment ). Motor servo digerakkan melalui mode geser touch screen
pada aplikasi Android. Format data yang dikirimkan aplikasi Android menggunakan
header data untuk mengidentifikasi pergerakan masing-masing motor servo. Aplikasi
Android dirancang mampu menggerakkan lengan robot sesuai dengan daerah kerja lengan
robot.
Aplikasi yang dihasilkan mampu menggerakkan lengan robot dengan baik. Aplikasi
juga memiliki sistem pengaman lengan robot dari kerusakan akibat pergerakan motor servo
yang tidak sesuai dengan daerah kerja lengan robot. Komunikasi data yang diterima
Arduino mampu ditrasmisikan dengan baik dalam radius 15 meter.
Kata Kunci: lengan robotHastobot, Bluetooth, aplikasi Android, Arduino, Eclipse.
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
10/132
ix
ABSTRACT
Hastobot is an arm robot miniature developed by Electrical Engineering Sanata
Dharma University. Hastobot made of acrylic and driven by 4 servo motors. Hastobot has
4 degree of freedom. This research was focused on Hastobot controller using Arduino and
Android via Bluetooth communication.Arduino is connected to Bluetooth HC-05 as a slave to receive data from Android
Application. Android application was made from Eclipse IDE. Servo motors is driven by
seekbar interface on Android application. Data format that has been sent from Android
application has a data header to identificate which servo is desired to move. This
application was design to make the robot moves as its workspaces.
Application was able to work well. The application has a damaging prevention
from servo moves thats not equal to workspaces. Android application can only
communicate within 15 meters of radius.
Keyword: arm robot Hastobot, Bluetooth HC-05, Android Application, Arduino, Eclipse.
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
11/132
x
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan kenikmatan
berupa kesehatan jasmani dan rohani sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir
dengan lancar dari awal hingga diakhiri dengan munculnya laporan akhir dengan judul
KONTROLER LENGAN ROBOT BERBASIS SMARTPHONEANDROID.
Dalam pembuatan laporan akhir dari awal hingga akhir tentunya ada bantuan dari
beberapa pihak sehingga laporan akhir yang disusun oleh penulis sesuai dengan ketentuan
yang ada. Dengan adanya bantuan dari beberapa pihak, penulis dapat menyelesaikan
laporan akhir tersebut dan hendak mengucapkan terima kasih kepada beberapa pihak
diantaranya adalah sebagai berikut :
1.
Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan kenikmatan berupa kesehatan
jasmani dan rohani.
2. Kedua orang tua dan saudara penulis yang telah mendukung dan memberikan doa
restu.
3. Bapak Petrus Setyo Prabowo, S.T., M.T., sebagai Ka. Prodi Teknik Elektro
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta
4.
Bapak Djoko Untoro, S.Si,M.T., sebagai Dosen Pembimbing Tugas Akhir yangdengan penuh pengertian dan kesabaran telah meluangkan waktu untuk
memberikan bimbingan, masukan, dan motivasi dalam penulisan laporan akhir ini.
5.
Bapak Ir. Tjendro, M.Kom., dan Bapak Petrus Setyo Prabowo, S.T., M.T., sebagai
dosen penguji yang telah memberikan bimbingan dan masukan dalam merevisi
laporan akhir ini.
6.
Teman-teman Teknik Elektro angkatan 2011 yang telah banyak membantu baik
lahir maupun batin.
7. Semua pihak yang telah memberikan bantuan dalam penyusunan laporan akhir ini.
Dalam penyusunan laporan akhir ini tentunya terdapat kekurangan dan kelemahan
serta jauh dari kata sempuna. Karena kesempurnaan hanya milik Tuhan semata. Oleh
Karena itu penulis menerima masukan berupa kritik dan saran dengan harapan menjadikan
penulis lebih baik lagi.
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
12/132
xi
Semoga laporan akhir ini dapat diterima dengan baik oleh semua pihak. Dan semua
kekurangan yang ada dapat dimaklumi. Semoga laporan akhir ini dapat memberikan
manfaat kepada penulis dan pembaca.
Yogyakarta, ....................
Yoel Anggun Wiratama Putra
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
13/132
xii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................................................. i
HALAMAN PERSETUJUAN ........................................................................................... iii
HALAMAN 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......................................................................................................... xv
DAFTAR TABEL ............................................................................................................ xvii
BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang ............................................................................................................... 11.2 Tujuan ............................................................................................................................. 2
1.3 Manfaat ........................................................................................................................... 2
1.4 Batasan Masalah ............................................................................................................. 3
1.5 Metodologi Penelitian .................................................................................................... 3
BAB II DASAR TEORI
2.1 Sistem Operasi Android
2.1.1 Sejarah dan Perkembangan ................................................................................... 4
2.1.2 Android Software Stack......................................................................................... 7
2.1.3 Pengembangan Android ........................................................................................ 8
2.2 Bluetooth
2.2.1 Sejarah dan Pengertian ........................................................................................ 10
2.2.2 BluetoothProtocol.............................................................................................. 10
2.2.3 Piconet dan Scatternet ......................................................................................... 12
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
14/132
xiii
2.2.4 Jangkauan Bluetooth ........................................................................................... 14
2.2.5 Keamanan Bluetooth ........................................................................................... 14
2.2.6 Bluetooth Android ............................................................................................... 15
2.2.7 Modul Bluetooth HC-05 ...................................................................................... 16
2.3 ArduinoBoard............................................................................................................... 17
2.4 Mikrokontroler ATmega
2.4.1 Fitur dan Arsitektur ............................................................................................. 20
2.4.2 Konfigurasi Pin ATmega 328 .............................................................................. 22
2.5 Robot
2.5.1Lengan robot ........................................................................................................ 24
2.5.2 Kinematika Robot ................................................................................................ 25
2.5.3 Analisa Kinematika Dengan Persamaan Trigonometri ....................................... 26
2.6 Motor Servo
2.6.1 Pengertian ............................................................................................................ 27
2.6.2 Pengendalian Motor Servo .................................................................................. 29
2.6.3 Spesifikasi Motor Servo ...................................................................................... 30
BAB III PERANCANGAN
3.1 Pemodelan Sistem ......................................................................................................... 31
3.2 Perancangan dan Konfigurasi Modul Bluetooth
3.2.1 Pengkabelan Modul Bluetooth dengan Arduino Uno ......................................... 32
3.2.2 Konfigurasi Modul Bluetooth HC-05 .................................................................. 32
3.3Desain Lengan Robot .................................................................................................... 36
3.4Perancangan User Interfacepada Android .................................................................... 42
3.5Format Pengiriman Data ................................................................................................ 44
3.6Perancangan Diagram Alir
3.6.1 Diagram Alir Aplikasi Android
Kontroler Lengan Robot ............................................................................................... 46
3.6.2 Diagram Alir Arduino Uno ................................................................................. 47
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Lengan Robot
4.1.1Bentuk Fisik dan Dimensi Lengan Robot ........................................................... 48
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
15/132
xiv
4.1.2Kalibrasi dan Daerah Kerja Lengan Robot ......................................................... 51
4.1.3Analisa Matematis Lengan Robot ....................................................................... 57
4.2Aplikasi Kontroler Lengan Robot
4.2.1Antarmuka Aplikasi Kontroler Lengan Robot .................................................... 64
4.2.2Cara Penggunaan Aplikasi Kontroler Lengan Robot .......................................... 68
4.2.3Pembahasan Program Komunikasi Bluetooth .................................................... 68
4.2.4Hasil Komunikasi Aplikasi Kontroler Lengan Robot ......................................... 72
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan .................................................................................................................... 77
5.1 Saran .............................................................................................................................. 77
DAFTAR PUSTAKA........................................................................................................ 78
LAMPIRAN
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
16/132
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Android Software Stack............................................................................... 7
Gambar 2.2 Bluetooth Stack Protocol .......................................................................... 10
Gambar 2.3 Jaringan Piconet ......................................................................................... 12
Gambar 2.4 Jaringan Scatternet ..................................................................................... 12
Gambar 2.5 Proses Pairing ............................................................................................ 14
Gambar 2.6 Modul Bluetooth HC-05 ............................................................................ 15
Gambar 2.7 Diagram Blok Sederhana Arduino Uno .................................................... 16
Gambar 2.8 Bagian-Bagian Arduino ............................................................................. 17
Gambar 2.9 Arsitektur Mikrokontroler ATmega 328 ................................................... 20
Gambar 2.10 Konfigurasi Pin ATmega 328 .................................................................... 20
Gambar 2.11 Bagian umum lengan robot ....................................................................... 23
Gambar 2.12 Relasi Kinematika Maju dan balik ............................................................ 23
Gambar 2.13 Robot Lengan 1 DOF ................................................................................ 24
Gambar 2.14 Robot Lengan 2 DOF ................................................................................ 24
Gambar 2.15 Motor Servo ............................................................................................... 26
Gambar 2.16 Gerak Motor Servo .................................................................................... 27
Gambar 2.17 Motor Servo FITECH 5654 MG ............................................................... 28
Gambar 2.18 Perhitungan torsi lengan robot ................................................................... 29
Gambar 2.19 Perhitungan torsi lengan robot elbow........................................................ 30
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem ................................................................................ 31
Gambar 3.2 Pengkabelan Modul Bluetooth HC-05 ...................................................... 32
Gambar 3.3 Listing ProgramsettingBluetooth HC-05 ................................................. 33
Gambar 3.4 Status Mode AT CommandHC-05 ........................................................... 34Gambar 3.5 SettingNama Bluetooth HC-05 ................................................................. 34
Gambar 3.6 Setting PasswordBluetooth HC-05 ........................................................... 34
Gambar 3.7 Setting RoleBluetooth HC-05 ................................................................... 35
Gambar 3.8 Setting baud rate, stop bit, parity
Bluetooth HC-05 ....................................................................................... 35
Gambar 3.9 Alamat Bluetooth HC-05 ........................................................................... 36
Gambar 3.10 Desain Gripper Me Arm v3 ...................................................................... 36
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
17/132
xvi
Gambar 3.11 Desain Roda Gigi GripperMe Arm v3 ..................................................... 37
Gambar 3.12 DesainLinkdanJoint(1)............................................................................ 37
Gambar 3.13 DesainLinkdanJoint(2)............................................................................ 38
Gambar 3.14 Susunan Motor Lengan Robot Me Arm v3(1) .......................................... 38
Gambar 3.15 Susunan Motor Lengan Robot Me Arm v3(2) .......................................... 39
Gambar 3.16 Acuan Sudut Pergerakan Lengan Shoulder............................................... 39
Gambar 3.17 Acuan Sudut Pergerakan LenganElbow................................................... 40
Gambar 3.18 Acuan PosisiEnd Effector......................................................................... 40
Gambar 3.19 Acuan Lebar Cengkraman Gripper........................................................... 41
Gambar 3.20 Desain Antarmuka Aplikasi Kontroler Lengan
Robot ......................................................................................................... 42
Gambar 3.21 Desain Masukan dengan Seekbar.............................................................. 43
Gambar 3.22 FormatFrame USART .............................................................................. 44
Gambar 3.23 Diagram Alir Aplikasi
Kontroler Lengan Robot ............................................................................ 46
Gambar 3.24 Diagram Alir Aplikasi Arduino Uno ......................................................... 47
Gambar 4.1 Lengan Robot Tampak Samping(Elbow) .................................................. 48
Gambar 4.2 Lengan Robot Tampak Samping(Shoulder) .............................................. 50
Gambar 4.3 KeyboardMasukan Kalibrasi .................................................................... 52
Gambar 4.4 Hasil Kalibrasi Lengan RobotElbow........................................................ 53
Gambar 4.5 Hasil Kalibrasi Lengan Robot Shoulder.................................................... 54
Gambar 4.6 Daerah Kerja Lengan Robot Tampak Atas................................................ 56
Gambar 4.7 Daerah Kerja Lengan Robot Tampkak Samping ....................................... 56
Gambar 4.8 Analisa Grafis Lengan Robot Posisi 1 ....................................................... 57
Gambar 4.9 Analisa Grafis Lengan Robot Posisi 2 ....................................................... 58
Gambar 4.10 Proses Pengambilan Data x dan y.............................................................. 59
Gambar 4.11 Proses Pengambilan Data Sudut LenganElbow danBase........................ 59
Gambar 4.12 Proses Pengambilan Sudut MotorBase. .................................................... 60
Gambar 4.13 Sudut Nyata x=13cm dan y=10.51cm ....................................................... 63
Gambar 4.14 Sudut Nyata x=16cm dan y=9cm .............................................................. 63
Gambar 4.15 Analisa Grafis Lengan Robot Posisi 3 ....................................................... 64
Gambar 4.16 SplashActivity........................................................................................... 65
Gambar 4.17 MainActivity.............................................................................................. 67
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
18/132
xvii
Gambar 4.18 Tampilan Data Melalui Serial Monitor ..................................................... 75
Gambar 4.19 Tampilan Kesalahan Sudut pada Serial Monitor ....................................... 75
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Spesifikasi Motor Servo FITECH 5645 MG .................................................. 30
Tabel 3.1 Format Data Aplikasi Kontroler Lengan Robot ............................................. 46
Tabel 3.2 Contoh Kode ASCII untuk Pengiriman a90 ................................................... 44
Tabel 3.3 FormatFrame karakter a ................................................................................ 45
Tabel 3.4 FormatFramekarakter 9 ................................................................................ 45
Tabel 3.5 FormatFramekarakter 0 ................................................................................ 45
Tabel 4.1 Hasil Daerah Kerja 1 ...................................................................................... 55
Tabel 4.2 Hasil Daerah Kerja 2 ...................................................................................... 55
Tabel 4.3 Perbandingan Data Terukur dan Data Sebenarnya
Posisi x dan y Lengan Robot .......................................................................... 60
Tabel 4.4 Nilai OffsetElbow dan Shoulder yang dihasilkan
berdasarkan tabel 4.3 ...................................................................................... 61
Tabel 4.5 Pengiriman dan Penerimaan Data .................................................................. 74
Tabel 4.6 Jarak Jangkau Bluetooth HC-05 ..................................................................... 76
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
19/132
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Robot adalah sebuah alat mekanik yang dapat melakukan tugas fisik baik
menggunakan pengawasan dan kontrol manusia, ataupun program yang sudah tertanam
dalam sebuah prosesor. Istilah robot berasal dari bahasa Cheko robota yang berarti kuli
atau pekerja yang tidak mengenal lelah dan bosan [1]. Robot merupakan teknologi yang
saat ini dipakai dalam banyak hal terutama untuk membantu pekerjaan manusia. Robotika
berkembang seiring dengan perubahan kebutuhan hidup dalam kehidupan manusia. Robot
dinilai berguna karena dapat mengurangi kesalahan-kesalahan pekerjaan yang umumnya
dilakukan oleh manusia. Robot diaplikasikan dalam berbagai hal misalnya, bidang industri,
pendidikan dan kesehatan. Robot industri dan kesehatan umumnya dirancang untuk
melakukan perkerjaan yang membutuhkan tingkat akurasi dan tingkat presisi yang tinggi
dengan desain yang rumit. Berbeda dengan hal tersebut, robot pendidikan dirancang
dengan desain yang sederhana dan mudah digunakan.
Salah satu jenis robot adalah lengan robot. Lengan robot dapat digerakkan secara
otomatis dan manual. Menggerakkan lengan robot secara otomatis diperlukan kontroler.
Kontroler adalah alat yang dipakai untuk mengatur gerakan robot secara otomatis. Dewasa
ini, Kontroler dikembangkan dalam berbagai variasi. Istilah pengendali sering
diterjemahkan dengan kata controlling. Kedua istilah ini acapkali penggunaannya
dipertukarkan terutama di dalam dunia teknologi. Istilah pengendali didefinisikan sebagai
seluruh proses kegiatan penilaian terhadap obyek kontrol dan atau kegiatan tertentu dengn
tujuan untuk memastikan apakah pelaksanaan tugas dan fungsi obyek kontrol tersebut telah
sesuai dengan yang ditetapkan.
Salah satu kontroler yang dapat digunakan adalah smartphone berbasis Android.
Smartphone Android digunakan karena kemudahan dalam pengembangan. Karena sistem
operasi Android dapat diunduh dan dikembangkan secara gratis, produsen smartphone
banyak yang memakai sistem operasi tersebut.
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
20/132
2
Dengan adanya website pendukung, para pengembang aplikasi disediakan
tempat untuk belajar dan bertukar pikiran secara online.
Smartphone digunakan sebagai kontroler karena fasilitas lengkap yang telah
disediakan. Banyaknya sensor dan koneksi nirkabel menjadi standar fasilitas
smartphone. Fasilitassmartphone yang sering digunakan sebagai kontroler robot adalah
sensor posisi dan koneksi Bluetooth. Bluetooth digunakan karena sudah dapat
dikembangankan menggunakan kelas-kelas yang disediakan oleh Android versi 2.0.
Teknologi yang digunakan untuk menghubungkan Arduino dengan smartphone
Android disebut AOA (Android Open Accessories). AOA memungkinkan para
pengembang memaksimalkan fungsi smartphone sebagai sebuah pengendali.
Berdasarkan teknologi AOA, maka dibuatlah sebuah lengan robot yang dapat
dikendalikan dengansmartphoneberbasis Android. [2]
1.2Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah
1. Menghasilkan lengan robot untuk media pembelajaran.
2.
Mengembangkan sebuah kontroler lengan robot menggunakan smartphone
Android.
3.
Mengimplementasikan teknologi komunikasi RF (Radio Frequency)
menggunakan Bluetoothuntuk mengendalikan lengan robot.
1.3Manfaat
Manfaat dari penelitian ini adalah
1. Sebagai sarana pembelajaran lengan robot dengan 4 DOF (Degree of Freedom).
2.
Sebagai sarana pembelajaran tentang sistem operasi Android dengan teknologi
AOA (Android Open Accessories) yang berhubungan dengan robotika.
3. Sebagai sarana pembelajaran komunikasi menggunakan Bluetooth.
4.
Menghasilkan dokumentasi tentang robotika dan Android.
1.4Batasan Masalah
Batasan masalah penelitian ini adalah
1. Desain lengan robot menggunakan desain open source.
2.
Menggunakan mikrokontroler Atmega328P berbasis Arduino Uno.
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
21/132
3
3.
Menggunakan motor servo sebagai penggerak 4 axis lengan robot.
4. Kontroler menggunakan smartphone berbasis Android dengan bahasa
pemrograman Java.
5.
Menggunakan Bluetoothsebagai media komunikasi.
1.5Metodologi Penelitian
Metode penelitian yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah :
1. Studi Pustaka
Studi pustaka yang didapatkan dari buku cetak maupun elektronik, video
pembelajaran , website pengembang dan jurnal penelitian terkait.
2.
PenentuanHardware
Penentuan hardware Bluetooth modul dan smartphone Android yang
dapat digunakan sebagai sebuah pengendali. Tidak semua perangkat Android
memiliki fasilitas debugging, maka dilakukan penelitian untuk menentukan
smartphone yang dapat digunakan sebagai pengendali.
3. Perancangan Software
Perancangan software difokuskan untuk melakukan pengiriman data
melalui koneksi Bluetooth agar lengan robot dapat bergerak sesuai perintah.
4.
Pengamatan dan Pengambilan Data
Pengamatan dan pengambilan data dilakukan terhadap kesesuian
pergerakan lengan robot dengan masukan dari smartphone Android.
Menggunakan proses normalisasi pergerakan lengan robot terhadap masukan
darismartphoneAndroid.
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
22/132
4
BAB 2
DASAR TEORI
2.1Sistem Operasi Android
2.1.1 Sejarah dan Perkembangan
Android adalah sistem operasi yang berbasis Linux untuk telepon seluler seperti
telepon pintar dan komputer tablet [1]. Android bersifat open source. Android
menyediakan platform terbuka bagi para pengembang untuk menciptakan aplikasi sesuai
keinginan mereka sendiri yang digunakan untuk berbagai macam piranti bergerak.
Awalnya, Google Inc. membeli Android Inc., pendatang baru yang membuat peranti lunakuntuk ponsel. Kemudian untuk mengembangkan Android, dibentuklah Open Handset
Alliance, konsorsium dari 34 perusahaan peranti keras, peranti lunak, dan telekomunikasi,
termasuk Google, HTC, Intel, Motorola, Qualcomm, T-Mobile, dan Nvidia.
Perangkat mobileyang menggunakan Android setidaknya telah terinstal aplikasi [3]
:
1. Email pengguna.
2. Pengaturan SMS.
3.
Personal Information Managementyang terintegrasi dengan kalender dan daftar
kontak.
4. Browser.
5.
Galeri gambar dan pemutar musik.
6. Kamera dan video recording.
7. Kalkulator.
8.
Alarm.
Perkembangan dan kelebihan masing-masing versi Android adalah sebagai berikut
[4] :
1.
Android versi 1.1
Pada 9 Maret 2009, Google merilis Android versi 1.1. Android versi ini dilengkapi dengan
pembaruan UI (User Interface) pada aplikasi, jam alarm, voice search, pengiriman pesan
dengan Gmail, dan pemberitahuan email.
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
23/132
5
2. Android Versi 1.5 (Cupcake)
Pada pertengahan Mei 2009, Google kembali merilis telepon seluler dengan
menggunakan Android dan SDK (Software Development Kit) dengan versi 1.5
(Cupcake). Terdapat beberapa pembaruan termasuk juga penambahan beberapa fitur
dalam seluler versi ini yakni kemampuan merekam dan menonton video dengan modus
kamera, mengunggah video ke Youtube dan gambar ke Picasa langsung dari telepon,
dukungan Bluetooth A2DP, kemampuan terhubung secara otomatis ke headset
Bluetooth, animasi layar, dan keyboard pada layar yang dapat disesuaikan dengan
sistem.
3. Android Versi 1.6 (Donut)
Donut dirilis pada September dengan menampilkan proses pencarian yang lebih baik
dibanding sebelumnya, penggunaan baterai indikator dan kontrol applet VPN. Fitur
lainnya adalah galeri yang memungkinkan pengguna untuk memilih foto yang akan
dihapus, kamera, camcorder dan galeri yang dintegrasikan, CDMA / EVDO, 802.1x,
VPN,gestures, teknologi text to change speech.
4. Android Versi 2.1 (Eclair)
Pada 3 Desember 2009 kembali diluncurkan ponsel Android dengan versi 2.0/2.1
(Eclair), perubahan yang dilakukan adalah pengoptimalan hardware, peningkatan
Google Maps 3.1.2, perubahan UI (User Interface) dengan browser baru dan dukungan
HTML5, daftar kontak yang baru, dukungan flash untuk kamera 3,2 MP, digital Zoom,
dan Bluetooth 2.1.
5. Android Versi 2.2 (Froyo: Frozen Yogurt)
Pada 20 Mei 2010, Android versi 2.2 (Froyo) diluncurkan. Perubahan-perubahan
umumnya terhadap versi-versi sebelumnya antara lain dukungan Adobe Flash 10.1,
kecepatan kinerja dan aplikasi 2 sampai 5 kali lebih cepat, intergrasi V8 JavaScript yang
dipakai Google Chrome yang mempercepat kemampuan rendering pada browser,
pemasangan aplikasi dalam SD Card, kemampuan WiFi Hotspot portabel, dan
kemampuan pembaruan otomatis dalam aplikasi AndroidMarket.
6.
Android Versi 2.3 (Gingerbread)
Pada 6 Desember 2010, Android versi 2.3 (Gingerbread) diluncurkan. Perubahan-
perubahan umum yang didapat dari Android versi ini antara lain peningkatan
kemampuan permainan, peningkatan fungsi copy paste, user interfacedidesain ulang,dukungan format video VP8 dan WebM, efek audio baru (reverb, equalization,
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
24/132
6
headphone virtualization, dan bass boost), dukungan kemampuan NFC ( Near Field
Communication), dan dukungan jumlah kamera yang lebih dari satu.
7. Android Versi 3.0 (Honeycomb)
Android Honeycomb dirancang khusus untuk tablet. Android versi ini mendukung
ukuran layar yang lebih besar. User Interface pada Honeycomb juga berbeda karena
sudah didesain untuk tablet. Honeycomb juga mendukung multi prosesor dan juga
akselerasi perangkat keras untuk grafis.
8. Android Versi 4.0 (Ice Cream Sandwich)
Ice Cream Sandwich didesain untuk baik itu telepon ataupun tablet. Android ICS
menawarkan banyak peningkatan dari apa yang sudah ada di Gingerbread dan
Honeycomb dengan pada saat yang sama memberikan inovasi-inovasi baru. Beberapa
peningkatan itu antara lain kemampuan copy pasteyang lebih baik, data loggingdan
warnings, dan kemampuan untuk mengambil screenshot dengan menekan power dan
volume bersamaan. Selain itu keyboarddan kamus juga mendapat perbaikan. Inovasi-
inovasi baru di ICS antara lain penggunaan fontRoboto di Android 4.0 Ice Cream
Sandwich System Bardan Action Bar. adanya Android 4.0 Ice Cream Sandwichvoice
controlyang memungkinkan kita mendikte teks yang ingin kita ketik. Selain itu Face
Unlock merupakan salah satu hal yang menonjol di Android versi baru ini. Juga ada
NFC based app yang disebut Android Bump, yang memungkinkan pengguna untuk
bertukar informasi atau data hanya dengan menyentuhkan gadget.
9. Android Versi 4.1 (Jelly Bean)
Android Jelly Bean yang diluncurkan pada acara Google I/O membawa sejumlah
keunggulan dan fitur baru. Penambahan baru diantaranya meningkatkan input keyboard,
desain baru fitur pencarian, UI yang baru dan pencarian melalui voice searchyang lebih
cepat. Google Now juga menjadi bagian yang diperbarui. Google Now memberikan
informasi yang tepat pada waktu yang tepat pula. Salah satu kemampuan Google Now
adalah dapat mengetahui informasi cuaca, lalu-lintas, ataupun hasil pertandingan
olahraga. Sistem operasi Android Jelly Bean 4.1 muncul pertama kali dalam produk
tabletAsus, yakni Google Nexus 7.
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
25/132
7
2.1.2 Android Software Stack[3]
Androidsoftware stack dapat dilihat pada gambar 2.1
Gambar 2.1. Androidsoftware stack [3].
Dalam Androidsoftware stack terdapat beberapa hal penting antara lain :
1.
Linux Kernel
Merupakan sebuah perangkat lunak yang menjadi bagian utama dari sebuah
sistem operasi. Di dalam Linux Kernel terdapat hardware driver, power
management, keamanan dan jaringan.
2.Dalvik Virtual Machine (DVM)
Salah satu elemen kunci dari Android adalah DVM. Android berjalan dalam
DVM bukan di Java Virtual Machine. DVM berjalan di dalam Kernel untuk
menangani fungsional tingkat rendah.
3. Application Framework
Application Framework menyediakan berbagai kelas yang digunakan untuk
membuat aplikasi dan mengatur user interface.
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
26/132
8
4.
Application Layer
Lapisan ini terdapat fungsi dasarsmartphone seperti menelepon, menjalankan
browser, mengirim pesan singkat dan mengakses daftar kontak.
2.1.3 Pengembangan Android [5]
Untuk keperluan pengembangan Android diperlukan alat yang bernama SDK
(Software Development Kit). SDK merupakan alat bantu dan API (Application
Programming Interface) dalam mengembangkan aplikasi pada platform Android
menggunakan bahasa pemrograman Java. Di dalam sebuah SDK akan terdapat :
1.
AndroidApplication Programming Interface(API)
Inti dari sebuah SDK adalah pustaka dari Android API yang menyediakan
akses para pengembang ke Android stack. Pustaka tersebut adalah pustaka
yang sama digunakan oleh Google ketika membuat aplikasi.
2. Development tools
Di dalam SDK terdapat berbagai development tool yang akan meng-compile
dan melakukan debugging terhadap aplikasi yang dibuat sehingga aplikasi
tersebut dapat dijalankan.
3.
Android Virtual Device(AVD)Manager dan Emulator
Android Emulator adalah aplikasi yang dapat digunakan untuk menjalankan
aplikasi Android di Personal Computer. Aplikasi tersebut menyediakan
beberapa model smartphone yang dapat disimulasikan mirip dengan
tampilan aslinya. Dengan menggunakan emulator, dapat diketahui
bagaimana aplikasi yang dibuat dapat berjalan dalam sebuahsmartphone.
4. Dokumentasi
SDK menyediakan referensi tentang isi masing-masing paket dari sebuah
kelas dan cara menggunakannya.
5. Contoh koding
Di dalam SDK terdapat beberapa contoh koding dan cara penggunaan fitur
API.
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
27/132
9
6.
Dukungan Online
SDK menghubungkan para pengembang untuk saling bertukar ide
informasi, pengembangan dan penyelesaian masalah seputar Android di
http://developer.android.com/resources/community-groups.html.
2.2Bluetooth
2.2.1 Sejarah dan Pengertian
Bluetooth berasal dari nama seorang Raja, Harald Blatand. Harald adalah anak
dari Raja Gorm yang menguasai Jultland semenanjung Denmark. Blatand dalam bahasa
Denmark berarti gigi biru. Raja Blatand telah berhasil mempersatukan Denmark dengan
sebagian wilayah Norwegia. Ericsson memilih nama Bluetooth karena harapan terhadap
teknologi tersebut. Bluetooth diharapkan dapat menjadi sambungan komunikasiperangkat mobile di seluruh dunia.
Bluetooth adalah sebuah teknologi komunikasi wireless (tanpa kabel) yang
beroperasi dalam pita frekuensi 2,4 GHz unlicensed ISM (Industrial, Scientific and
Medical) dengan menggunakan sebuah frequency hopping tranceiver yang mampu
menyediakan layanan komunikasi data dan suara secara real time antara host-host
Bluetooth dengan jarak jangkauan layanan yang terbatas [6].
Bluetooth adalah teknologi jaringan RF (Radio Frequency) yang terdapat radio
frekuensi transceiverdanfull set protocoljaringan dalam sebuah chip kecil yang cukup
untuk dimasukkan dalam sebuah perangkat mobile. Bluetooth adalah salah satu standar
jaringan RF yang digunakan untuk membuat jaringan Personal Area Network ad-hoc
dalam jangkauan tidak lebih dari 10 meter [7].
2.2.2 Bluetooth Protocol[7]
Protocol adalah sebuah aturan ataupun standar yang mengatur atau mengijinkan
terjadinya hubungan, komunikasi, dan perpindahan data antara dua atau lebih titik
komputer. Protocol dapat diterapkan pada perangkat keras maupun perangkat lunak.
Protocol dalam umumnya dikenal dengan spesifikasi dari sebuah perangkat keras.
Bluetooth memiliki beberapa protocol yang harus dipenuhi sesuai dengan
standar Institute for Electrical and Electronic Engineers (IEEE) 802.15.1 mengenai
komunikasi wireless Personal Area Network (PAN). PAN memungkinkan adanya
sebuah komunikasi dengan jarak 1 meter sampai 10 meter.
http://developer.android.com/resources/community-groups.htmlhttp://developer.android.com/resources/community-groups.html -
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
28/132
10
Protokol-protokol Bluetooth dikelompokkan berdasarkan prioritas dan
penggunaan. Protokol-protokol tersebut membentuk sebuah susunan yang biasa disebut
Bluetooth Stack Protocol.`Gambar 2.2 di bawah ini adalah gambar Bluetooth Stack
Protocol.
Gambar 2.2. Bluetoothstack protocol [7].
1. Bluetooth Radio Layer
Merupakan lapisan paling bawah dalam spesifikasi Bluetooth. Lapisan ini
menentukan operasi dan sistem minimum dalam komunikasi Bluetooth
termasuk perangkat penerima, pengiriman dan penerimaan datadan sinyal
RF dalam ISM (Industrial, Scientific and Medical) band.
2. Baseband
Baseband adalah sebuah physical layer protocol Bluetooth yang terletak
diatas Bluetooth Radio Layer dalam Bluetooth stack protocol. Baseband
mengaturphysical channel dan menyediakan sambungan dari dan ke sebuah
komunikasi termasuk pengecekan kesalahan, hop selection dan keamanan
jaringan.
3. Link Manager Protocol
Link Manager Protocolmengatur sambungan, konfigurasi dan memberikan
izin komunikasi Bluetooth. Setelah Link Manager sebuah perangkat
Bluetooth mendeteksi adanya perangkat Bluetooth lain, makaLink Manager
Protocol akan membuat sebuah sambungan untuk berkomunikasi denganLink Manager Bluetooth terdeteksi.
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
29/132
11
4.
Logical Link Control and Adaptation Protocol (L2CAP)
L2CAP merupakan data-link layer dalam pemodelan Open System
Interconnection (OSI). LC2AP memungkinkan layer di atasnya dapat
menerima dan mengirim paket data sampai 64kb.
5. RFCOMM
RFCOMM merupakan cable replacement protocol dalam Bluetooth stack.
RFCOMM menciptakan sebuah serial port virtual yang dapat digunakan
sesuai dengan standar EIA (Electronics Industry Association) 232. Dengan
adanya RFCOMM berbagai adapted protocol dengan dasar serial dapat
berkomunikasi dengan Bluetooth.
6. AT Command
AT Command adalah berbagai set instruksi untuk memberikan perintah
dalam komunikasiportserial.
2.2.3 Piconet dan Scatternet [7]
Komunikasi antar peralatan Bluetooth akan menghasilkan sebuah jaringan
Bluetooth yang dinamakan dengan Piconet . Sebuah Piconet paling sederhana terdiri
atas dua buah peralatan Bluetooth dimana salah satu modul yang menginisiasi koneksi
disebut sebagai master sedangkan peralatan lain yang menerima tawaran inisiasi
dinamakan sebagai slave. Jika hanya dua peralatan yang berkomunikasi ,maka
koneksinya dikatakan sebagaipoint to point. Satu masterdapat memiliki lebih dari satu
koneksi secara simultan dengan beberapa slave pada saat bersamaan . Koneksi ini
dinamakan dengan koneksi point to multipoint. Kedua tipe koneksi tersebut masih
merupakan bagian dari Piconet. Piconet-piconet dapat saling berkomunikasi untuk
membentuk sebuah jaringan baru yang dinamakan Scatternet. Gambar 2.3 dan 2.4 di
bawah ini adalah gambar jaringan Scatternet dan Piconet.
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
30/132
12
Gambar 2.3. Jaringan Piconet [7].
Gambar 2.4. Jaringan Scatternet [7].
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
31/132
13
2.2.4 Jangkauan Bluetooth [7]
Umumnya peralatan-peralatan Bluetooth dapat saling berkomunikasi dalam
jarak yang sedang antara 1 hingga 100 m. Jarak maksimal ini dapat dihasilkan
tergantung dari daya output yang digunakan dalam modul Bluetooth. Modul Bluetoothbiasanya berupa satu IC (Integrated Circuit) chip komunikasi khusus yang telah
mengimplementasikan protocol Bluetooth. Setidaknya terdapat tiga kelas Bluetooth
berdasarkan daya outputdari jarak jangkauannya yaitu :
a.
Daya kelas 1 yang beroperasi pada daya antara 1mW hingga 100mW dan
didesain untuk peralatan Bluetooth dengan jangkauan hingga 100 meter.
b.
Daya kelas 2 beroperasi antara 0.25mW hingga 2.5mW dan didesain untuk
jarak jangkauan hingga sekitar 20m.
c. Daya kelas 3 memiliki daya maksimal hingga 1mW dan bekerja untuk
peralatan dengan jarak sekitar 10cm.
2.2.5 Keamanan Bluetooth [7]
Bluetooth mencegah perangkat asing untuk mengakses atau terhubung dengan
sebuah perangkat secara ilegal. Standar pilihan keamanan pada Bluetooth dapatditambahkan dalam perangkat Bluetooth. Keamanan yang biasa digunakan pada
beberapa perangkat Bluetooth adalah dengan meminta PIN (Personal Idetification
Number) yang dibuat dalam perangkat master ketika membuka jaringan yang akan
terhubung dengan perangkatslave.
Metode lain untuk menghubungkan 2 buah perangkat Bluetoothadalahpairing.
Pairingmenggunakan PIN yang ditentukan sendiri oleh user. Pertukaran dan verifikasi
terjadi antara kedua perangkat Bluetooth ketika pairing. Sebagian besar Bluetooth
mobile tidak memiliki built-in PIN sehingga harus memasukkan kode kedalam
handphoneketikapairing dengan perangkat lain.
Penyusupan terhadap jaringan Bluetooth disebutBluejacking. Bluejacking dapat
terjadi karena proses koneksi antar perangkat Bluetoothtidak memakaipairingsehingga
ilegal userdapat langsung terkoneksi dan melakukan aktivitas komunikasi. Gambar 2.5
berikut ini merupakan ilustrasi prosespairing.
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
32/132
14
Gambar 2.5. ProsesPairing [7].
2.2.6 Bluetooth Android [3]
Android menyediakan fasilitas bagi pengembang untuk melakukan komunikasi
secara wireless menggunakan teknologi Bluetooth. API (Application Programming
Interface) pada Android menyediakan fasilitas untuk mengatur dan memonitoring
perangkat Bluetooth. Dengan menginisiasikan sebuah komunikasi menggunakan
BluetoothSocket , sebuah perangkat dapat mengirim dan menerima stream data dalam
sebuah aplikasi. Pustaka Bluetooth telah ada dalam Android versi 2.0 (SDK API level
5).
Sejak Android 2.1, hanya data yang terhubung melalui prosespairing saja yang
dapat dikoneksikan. Namun perlu diketahui tidak setiap mobile Android mempunyai
koneksi Bluetooth. Android menyediakan kelasuntuk perangkat dan jaringan Bluetooth
dalam Androidpackagessebagai berikut :
a.
BluetoothAdapter
Digunakan untuk mengidentifikasi koneksi Bluetooth dalam Android.
b. BluetoothDevice
Setiap perangkat yang akan terhubung direpresentasikan dalam
BluetoothDevice.
c. BluetoothSocket
Sebagai jalur pengiriman dan penerimaaanstream data.
d. BluetoothServerSocket
Mendeteksi permintaan koneksi yang terdapat dalam BluetoothSocket.
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
33/132
15
2.2.7 Modul Bluetooth HC-05 [9]
Modul Bluetooth lebih dikenal dengan nama modul BT. Modul ini digunakan
untuk mengirimkan data serial TTL (Transistor Transistor Logic) melalui Bluetooth.
Modul Bluetooth memiliki dua tipe yakni, tipe master danslave. Tipe modul BT dapatdiketahui dari nomer seri yang berasal dari pabrik pembuat. Modul BT dengan nomer
ganjil dapat digunakan sebagai master dan slave. Tipe tersebut tidak dapat diubah oleh
pengguna. Jadi modul BT mastertidak bisa berubah menjadislave kecuali untuk modul
seri tertentu yang memungkinkan untuk diubah menggunakanAT Commandyang ada.
Gambar 2.6. Modul BT HC-05 [9].
Modul BT HC-05 merupakan tipe modul BT yang dapat diubah dari master ke
slave maupun sebaliknya. Modul BT dapat digunakan ketika perangkat master telah
melakukanpairing dengan perangkatslave.Komunikasi tidak akan terjadi ketika semua
perangkat adalah master atau semua perangkat adalah slave. Komunikasi yang terjadi
antara modul BT master dan modul BT slave menyerupai komunikasi serial biasa
dengan adanya TXD dan RXD.
Untuk dapat mengkonfigurasi perangkat modul BT, digunakan AT Command.
AT Commandmemungkinkan pengguna untuk memberikanpassword, user name, baud
rate, parity dan parameter lainnya yang digunakan untuk komunikasi.
2.3Arduino Board [8]
Arduino dikatakan sebagai sebuah platform dari physical computing yang
bersifat opensource. Arduino tidak hanya sekedar sebuah alat pengembangan, tetapi
kombinasi dari hardware, bahasa pemrograman dan IDE (Integrated Development
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
34/132
16
Environment) yang canggih. IDE adalah sebuah softwareyang sangat berperan untuk
menulis program, meng-compile menjadi kode biner dan meng-upload ke dalam
memori mikrokontroler.
Komponen utama didalam papan Arduino adalah sebuah mikrokontroler 8 bit
dengan merk ATmega yang dibuat oleh Atmel Corporation. Berbagai papan Arduino
menggunakan tipe Atmega yang berbeda-beda tergantung dari spesifikasinya. Sebagai
contoh Arduino Uno menggunakan Atmega328 sedangkan Arduino Mega 2560 yang
lebih canggih menggunakan Atmega2560. Pada gambar 2.7 berikut ini diperlihatkan
contoh diagram blok sederhana dari mikrokontroler Atmega328 yang dipakai pada
Arduino Uno.
Gambar 2.7. Diagram blok sederhana Arduino Uno [8].
Blok-blok pada gambar 2.7 dijelaskan sebagai berikut:
1. Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) adalah antar muka
yang digunakan untuk komunikasi serial seperti pada RS-232, RS-422 dan
RS-485.
2. 2KB RAM pada memori kerja bersifat volatile (hilang saat daya dimatikan),
digunakan oleh variabel-variabel di dalam program.
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
35/132
17
3.
32KB RAM flashmemori bersifat non-volatile, digunakan untuk menyimpan
program yang dimuat dari komputer. Selain program, flash memory juga
menyimpan bootloader.
4. Bootloader adalah program inisiasi yang ukurannya kecil, dijalankan oleh
CPU saat daya dihidupkan. Setelah bootloaderselesai dijalankan, berikutnya
program di dalam RAM akan dieksekusi.
5.
1KB EEPROM bersifat non-volatile, digunakan untuk menyimpan data yang
tidak boleh hilang saat daya dimatikan.
6. Central Processing Unit (CPU), bagian dari mikrokontroler untuk
menjalankan setiap instruksi dari program.
7. Portinput/output, pin-pin untuk menerima data (input) digital atau analog, dan
mengeluarkan data (output) digital atau analog.
Pada gambar 2.8 di bawah ini adalah bagian-bagian Arduino.
Gambar 2.8. Bagian-bagian Arduino [8].Bagian-bagian komponen dari Arduino Board pada gambar 2.8 dapat dijelaskan
sebagai berikut:
1. 14 Pin input/outputdigital (0-13)
Berfungsi sebagai inputatau output, dapat diatur oleh program. Khusus untuk 6
buah pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11, dapat juga berfungsi sebagai pin analogoutput
dimana tegangan output-nyadapat diatur. Nilai sebuah pin output analog dapat
diprogram antara 0255, dimana hal itu mewakili nilai tegangan 05V.
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
36/132
18
2.
USB (Universal Serial Bus)
Berfungsi untuk:
1. Memuat program dari komputer ke dalam papan .
2.
Komunikasi serial antara papan dan komputer.
3. Memberi daya listrik kepada papan.
3. Q1Kristal (quartzcrystal oscillator)
Jika mikrontroler dianggap sebagai sebuah otak, maka kristal adalah jantungnya
karena komponen ini menghasilkan detak-detak yang dikirim kepada
mikrokontroler agar melakukan sebuah operasi untuk setiap detaknya. Kristal ini
memakai 16 juta kali per detik (16MHz).
4. Tombol Reset S1
Untuk me-reset mikrokontroler sehingga program akan mulai lagi dari awal.
Perhatikan bahwa tombol reset ini bukan untuk menghapus program atau
mengosongkan mikrokontroler.
5.In-Circuit Serial Programming (ICSP)
PortICSP memungkinkan pengguna untuk memprogram mikrokontroler secara
langsung, tanpa melalui bootloader. Umumnya pengguna Arduino tidak
melakukan cara tersebut, sehingga ICSP tidak sering dipakai walaupun
disediakan.
6. IC 1Mikrokontroler ATmega
Komponen utama dari papan Arduino, di dalamnya terdapat CPU, ROM dan
RAM.
7. X1sumber daya eksternal
Jika hendak disuplai dengan sumber daya eksternal, papan Arduino dapat
diberikan tegangan DC antara 9-12V.
8.
6 Pin input analog (0-5)
Pin ini sangat berguna untuk membaca tegangan yang dihasilkan oleh sensor
analog, seperti sensor suhu. Program dapat membaca nilai sebuah pin input
antara 01023, dimana hal itu mewakili nilai tegangan 05V.
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
37/132
19
2.4Mikrokontroler ATmega 328 [10]
2.4.1 Fitur dan Arsitektur
ATMega328 adalah mikrokontroller keluaran dari atmel yang mempunyai
arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) di mana setiap proses eksekusi data
lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer).
Beberapa fitur yang dimiliki oleh Atmega 328 antara lain :
1. 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock.
2.
32 x 8-bit register serba guna.
3. Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock16 MHz.
4.
32 KB Flash memory dan pada Arduino memiliki bootloader yang
menggunakan 2 KB dariflash memorysebagai bootloader.
5. Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)
sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanen karena EEPROM
tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.
6. Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM ( Pulse Width
Modulation) output.
7.
Master / Slave SPI Serial interface.
Mikrokontroller ATmega328 memiliki arsitektur Harvard Yaitu memisahkan
memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan
kerja danparallelism.Instruksiinstruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu
alur tunggal, dimana pada saat satuinstruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah
diambil dari memori program. Konsep inilah yang memungkinkan instruksi instruksi
dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock.
32x8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi pada ALU
(Arithmatic Logic unit) yang dapat dilakukan dalam satu siklus. Dari 6 register
serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode
pengalamatan tak langsung untuk mengambil data pada ruang memori data. Ketiga
registerpointer 16-bitini disebut dengan register X ( gabungan R26 dan R27 ), register
Y(gabungan R28 dan R29 ), dan register Z (gabungan R30 dan R31).
Hampir semua instruksi AVR memiliki format 16-bit. Setiap alamat memori
program terdiri dari instruksi 16-bit atau 32-bit. Selain register serba guna di
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
38/132
20
atas,terdapat register lain yang terpetakan dengan teknik memory mapped I/O selebar
64byte. Beberapa register ini digunakan untuk fungsi khusus antara lain sebagai register
kontrol Timer/ Counter, Interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM, dan fungsi I/O
lainnya. Register register ini menempati memori pada alamat 0x20h 0x5Fh. Untuk
mengetahui alur hubungan dari arsitektur ATmega328 dapat dilihat pada gambar 2.9
berikut:
Gambar 2.9. Arsitektur mikrokontroler ATmega 328 [10].
2.4.2 Konfigurasi Pin ATmega 328
Gambar 2.10 di bawah ini menunjukkan konfigurasi pin ATmega 328.
Gambar 2.10. Konfigurasi Pin ATmega 328 [10].
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
39/132
21
ATMega 328 memiliki 3 buahPORT utama yaituPORTB,PORTC, danPORT
D dengan total pin input/output sebanyak 23 pin. PORT tersebut dapat difungsikan
sebagai input/output digital atau difungsikan sebagai periperial lainnya. Di bawah ini
merupakan penjelasan PORT yang ada di ATMega 328.
1. PORT B
PORTB merupakan jalur data 8 bityang dapat difungsikan sebagai input/output.
Selain ituPORTB juga dapat memiliki fungsi alternatif seperti di bawah ini.
1.
ICP1 (PB0), berfungsi sebagai Timer/Counter1 input capturepin.
2. OC1A (PB1), OC1B (PB2) dan OC2 (PB3) dapat difungsikan sebagai
keluaran PWM (Pulse Width Modulation).
3. MOSI (PB3), MISO (PB4), SCK (PB5), SS (PB2) merupakan jalur
komunikasi SPI.Selain itu pin ini juga berfungsi sebagai jalur pemograman
serial (ISP).
4. TOSC1 (PB6) dan TOSC2 (PB7) dapat difungsikan sebagai sumber clock
externaluntuk timer.
5. XTAL1 (PB6) dan XTAL2 (PB7) merupakan sumber clock utama
mikrokontroler.
2. PORT C
PORTC merupakan jalur data 7 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output
digital. Fungsi alternatifPORTC antara lain sebagai berikut:
1. ADC6 channel (PC0, PC1, PC2, PC3, PC4, PC5) dengan resolusi sebesar 10
bit. ADC dapat digunakan untuk mengubah input yang berupa tegangan
analog menjadi data digital.
2. I2C (SDA dan SDL) merupakan salah satu fitur yang terdapat pada PORTC.
I2C digunakan untuk komunikasi dengan sensor atau perangkat lain yang
memiliki komunikasi data tipe I2C seperti sensor kompas, accelerometer
nunchuck.
3.PORT D ffffffffffffffffffffffffffffff
PORT D merupakan jalur data 8 bit yang masing-masing pin-nya juga dapat
difungsikan sebagai input/output. Sama seperti PORTB danPORT C,PORTDjuga memiliki fungsi alternatif dibawah ini.
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
40/132
22
1. USART (TXD dan RXD) merupakan jalur data komunikasi serial dengan
level sinyal TTL. Pin TXD berfungsi untuk mengirimkan data serial,
sedangkan RXD kebalikannya yaitu sebagai pin yang berfungsi untuk
menerima data serial.
2.Interrupt (INT0 dan INT1) merupakan pin dengan fungsi khusus sebagai
interupsi hardware. Interupsi biasanya digunakan sebagai selaan dari
program, misalkan pada saat program berjalan kemudian terjadi interupsi
hardware/software maka program utama akan berhenti dan akan
menjalankan program interupsi.
3. XCK dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk USART,
namun kita juga dapat memanfaatkan clock dari CPU, sehingga tidak perlu
membutuhkan external clock.
4. T0 dan T1 berfungsi sebagai masukan counter externaluntuk timer 1 dan
timer0.
5. AIN0 dan AIN1 keduanya merupakan masukan untuk analog komparator.
2.5Robot
2.5.1
Lengan Robot[11]
Robot Manipulator adalah nama yang popular untuk lengan mekanik atau lengan
robot. Manipulator merupakan gabungan dari beberapa segmen dan joint yang secara
umum dibagi menjadi 3 bagian yaitu arm, wrist, end effector.RIA(Robotic Industries
Association) mendefinisikan robot sebagai manipulator yang didesain untuk
memindahkan material, benda, alat atau peralatan tertentu lewat pergerakan yang
terprogram untuk melakukan berbagai tugas.
Konfigurasi merujuk pada setiap sambungan (link) manipulator terhubung antara
satu lengan dengan yang lain pada setiap joint. Setiap sambungan akan terhubung
dengan sambungan berikutnya, baik berupa linear joint (prismatik) yang selanjutnya
disingkat dengan huruf P, atau berupa hubungan revoluteyang dapat disingkat dengan
huruf R. Setiap joint minimal terdiri atas 1 Degree of Freedom (DOF). Sebuah robot
lengan dengan 3 DOF setidaknya dapat bergerak keatas-bawah, kanan-kiri, depan-
belakang. Gambar 2.11 menunjukkan wrist dan end effectorpada lengan robot.
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
41/132
23
Gambar 2.11. Bagian umum lengan robot [11].
2.5.2 Kinematika Robot[11]
Kinematika dapat didefinisikan sebagai studi pergerakan robot (motion) tanpa
memperhatikan gaya (force) ata factor lainnya yang memengaruhi pergerakan tersebut.
Pada sebuah analisa kinematic, posisi, kecepatan dan akselerasi dari seluruh link
digitung tanpa memperhatikan gaya yang menyebabkan pergerakan. Kinematika robot,
secara umum terbagi menjadi dua, yaitu :
1. Kinematika Maju (Forward Kinematics)
Kinematika maju juga disebut dengan kinematika direct, di mana panjang
dari setiap link dan sudut dari setiapjointdiketahui untuk menghitung posisi
robot.
2. Kinematika Balik (Inverse Kinematics)
Kinematika balik adalah analisa kinematik yang digunakan untuk
menghitung sudut dari masing-masing joint dengan panjang setiap link dan
posisi robot telah diketahui.
Gambar 2.12. Relasi kinematika maju dan balik [11].
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
42/132
24
2.5.3 Analisa Kinematik Dengan Persamaan Trigonometri[11]
a.
Robot Lengan 1 DOF
Gambar 2.13. Robot lengan 1 DOF [11].
Dengan menggunakan kinematika maju maka kedudukan ujung lengan P(x,y)
dapat dinyatakan dengan :
= ........................................................................................ (2.1)
= .......................................................................................... (2.2)
Menggunakan kinematika balik, maka didapatkan dengan perhitungan sebagaiberikut :
= ........................................................................................... (2.3)
b. Robot Lengan 2 DOF
Gambar 2.14. Robot lengan 2 DOF [11].
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
43/132
25
Kedudukan ujung lengan dinyatakan sebagai P(x,y) dimana :
.............................................................. (2.4) .............................................................. (2.5)Persamaan di atas dapat diperoleh dengan menggunakan analisa kinematika
maju dengan hukum identitas trigonometri :
.............................................. (2.6) ............................................... (2.7)Maka didapatkan :
............................ (2.8) ........................... (2.9)Dari dua persamaan terakhir dan menggunakan analisa kinematika balik maka
akan didapatkan :
{
}......................................................... (2.10)
Dan sudut dapat dicari melalui Dengan hukum identitas trigonometri :
............................................................... (2.11)Didapatkan:
............................................... (2.12)Sehingga :
= ........................................... (2.13)
2.6Motor Servo (Servo motor) [11]
2.6.1
PengertianMotor servo adalah sebuah motor dengan sistem closed feedback dimana posisi
dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor
servo. Motor terdiri dari sebuah motor, serangkaian gear, potentiometer dan rangkaian
kontrol. Potentiometer berfungsi untuk menentukan batas sudut dari putaran servo.
Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim
melalui kaki sinyal kabel motor.
Motor servo biasanya hanya bergerak mencapai sudut tertentu saja dan tidakkontinyu seperti motor DC maupun motor stepper. Walau demikian, untuk beberapa
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
44/132
26
keperluan tertentu, motor servo dapat dimodifikasi agar bergerak kontinyu. Pada robot,
motor ini sering digunakan untuk bagian kaki, lengan atau bagian-bagian lain yang
mempunyai gerakan terbatas. Motor servo adalah motor yang mampu bekerja dua arah,
yaitu searah jarum jam atau clockwise (CW) dan berlawanan arah jarum jam atau
counterclockwise (CCW) di mana arah dan sudut pergerakan rotornya dapat
dikendalikan hanya dengan memberikan pengaturan duty cycle sinyal Pulse Width
Modulation (PWM) pada bagian pin kontrolnya. Motor servo merupakan sebuah motor
DC yang memiliki rangkaian kontrol elektronik dan internal gear untuk mengendalikan
pergerakan dan sudut angularnya.
Sistem mekanik pada motor servo seperti yang ditunjukkan gambar 2.15 terdiri
dari :
a.
3 jalur kabel :power, ground dan control.
b. Internalgear.
c. Potentiometer.
d. Feedback control.
Gambar 2.15. Motor servo.
2.6.2 Pengendalian Motor Servo [11]
Kabel kontrol digunakan untuk mengatur sudut posisi dari batang output. Sudut
posisi ditentukan oleh durasi pulsa yang diberikan oleh kabel kontrol. Motor sevo
digerakkan dengan menggunakan PWM (Pulse Width Modulation). Motor sevo akan
mengecek pulsa setiap 20 milisecond. Panjang pulsa akan menentukan seberapa jauh
motor akan berputar. Contohnya, pada pulsa 1,5 milisecond akan membuat motor
berputar sejauh 90 (lebih sering disebut posisi netral). Jika pulsa lebih pendek dari 1,5milisecond, maka motor akan berputar lebih dekat ke 0. Jika lebih panjang dari 1,5ms,
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
45/132
27
maka akan berputar mendekati 180. Dari Gambar 2.16 di bawah, durasi pulsa
menentukan sudut dari batang output.
Gambar 2.16. Gerak motor servo .
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
46/132
28
2.6.3 Spesifikasi Motor Servo
Spesifikasi untuk motor servo yang digunakan ditunjukkan dalam tabel 2.1. di
bawah ini.
Gambar 2.17. Motor Servo FITECH 5654 MG.
Tabel 2.1. Spesifikasi Motor Servo FITECH 5645 MG.
2.6.4 Torsi Lengan Robot
Perhitungan torsi maksimal yang dibutuhkan diambil pada saat lengan robot
dalam posisi seperti pada gambar 2.18, karena lengan robot memiliki jarak jangkau
terpanjang dari tumpuan lengan. Gambar 2.18 berikut merupakan posisi yang akan
menjadi acuan perhitungan torsi maksimal lengan robot.
Berat 52g/1.84 oz
Dimensi 40.5 x 20 x 42 mm
Torsi saat 6V 14.2 kg/cm
Kecepatan saat 6V0.17 detik / 600 tanpa
beban
Tegangan Kerja 4.8 V6.0 V
Tipe Gear Metal
Tipe Motor 3 kutub
Modulasi Digital
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
47/132
29
Gambar 2.18. Perhitungan torsi lengan robot.
Rumus yang digunakan untuk menghitung torsi adalah sebagai berikut
.......................................................................................................... (2.14).................................................................................................. (2.15) ........................................................................................................ (2.16) ..................................................................................................... (2.17)Keterangan :
=Torsi (Nm)=Jarak antara titik pusat rotasi dengan titik yang terkena gaya (m).=Gaya (N)=Panjang titik yang terkena gaya terhadap titik pusat rotasi secara tegak lurus (m).=Massa benda. (Kg)
=Gaya Gravitasi. (9.8m/s2)Berdasarkan persamaan 217x dengan besar gaya dan arah gaya yang sama,
semakin besar jari-jari yang diukur maka semakin besar pula torsi yang dibutuhkan.
Oleh karena itu maka pengukuran torsi maksimal dilakukan saat end effector lengan
robot berada di titik jangkau terjauh dari base.
Torsi yang dihitung adalah torsi untuk lengan elbowdanshoulder. Untuk lengan
elbowperhitungannya sebagai berikut.
Diketahui :
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
48/132
30
. .Torsi motor=12kg/cm.
.
Misal
Gambar 2.19 Perhitungan torsi lengan elbow.
.......................................................................................................... (2.18) ................................................................................... (2.19)
....................................................................... (2.20)
............................................................................................... (2.21) .................................................................................................... (2.22)
Hasil perhitungan pada persamaan 2.22 tidak mempertimbangkan kekuatan
bahan serta kekuatan desain lengan robot.
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
49/132
31
BAB III
PERANCANGAN
3.1Pemodelan Sistem
Perancangan sistem dan blok diagram dapat dilihat pada gambar 3.1 di bawah ini.
Gambar 3.1. Diagram blok sistem.
Parameter gambar diatas adalah sebagai berikut:
1. Sistem yang digunakan adalah open loop.
2. Menggunakansmartphone Android sebagai kontroler.
3. Menggunakan papan Arduino Uno sebagai kontroler lengan robot.
4. Menggunakan 4 buah mikro servo sebagai penggerak lengan robot.
5.
Menggunakan Bluetooth modul HC-05.
6. Memanfaatkan Serial Monitor untuk mengecek data yang dikirim dari Android ke
Arduino Uno.
7. Catu daya Arduino didapatkan dari USB konektor.
8.
Susunan motor pada lengan robot dapat dilihat pada gambar 3.14 dan 3.15
AndroidModul
Bluetooth
Arduino
Uno
ServoBase
Servo
Shoulder
Servo
Elbow
ServoGripper
Serial
Monitor
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
50/132
32
3.2Perancangan dan Konfigurasi Modul Bluetooth
3.2.1 Pengkabelan Modul Bluetooth dengan Arduino Uno
Modul Bluetooth dihubungkan dengan Arduino seperti gambar 3.2 di bawah ini.
Gambar 3.2. Pengkabelan Modul Bluetooth HC-05 [12].
Parameter gambar 3.2 adalah sebagai berikut :
1. Modul Bluetooth pin TX dihubungkan dengan pin 10 pada Arduino Uno.
2. Modul Bluetooth pin RX dihubungkan dengan pin 11 pada Arduno Uno.
3.
Modul Bluetooth pin VCC dihubungkan dengan pin VCC pada Arduno Uno.
4. Modul Bluetooth pin GND dihubungkan dengan pin GND pada Arduno Uno.
5. Modul Bluetooth pin KEY dihubungkan dengan pin 9 pada Arduno Uno. Pin 9
Arduino Uno difungsikan sebagai keluaran digital tinggi. Pin KEY pada modul
Bluetooth hanya digunakan ketika mengkonfigurasi parameter-parameter pada
modul Bluetooth atau untuk memasuki mode AT Command.
6.
Catu daya Arduino Uno didapatkan dari USB konektor yang dihubungkan ke
Personal Computer. Dengan menggunakan USB konektor sebagai catu daya,
komunikasi modul Bluetooth dengan Arduino Uno dapat di-debug melaluiserial
monitoryang terdapat dalam Arduino IDE.
3.2.2 Konfigurasi Modul Bluetooth HC-05
Dengan menggunakan mode AT Command, modul Bluetooth
dikonfigurasi sebagai berikut :
1. Nama perangkat modul Bluetooth adalah USD_115114046.
2.
Password untuk dapat melakukan prosespairing adalah 115114046.
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
51/132
33
3.
Modul Bluetooth dikonfigurasikan sebagai perangkatslave.
4. Menggunakan baud rate38400 dengan 0 stop bitdan no parity.
Gambar 3.3.Listingprogram untuksetting Bluetooth HC-05.
Gambar 3.4 sampai dengan gambar 3.9 merupakan masukan AT Commanddari
Arduino ke modul Bluetooth HC-05. Proses pengiriman commanddilihat melalui serial
monitor yang terdapat dalam Arduino IDE.
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
52/132
34
Gambar 3.4. Status mode AT CommandHC-05.
Gambar 3.4 menunjukkan Arduino mengirimkan command dengan format AT.
Respon yang dikembalikan oleh Bluetooth HC-05 adalah OK. Respon tersebut
menandakan HC-05 sudah dalam AT Commandmode.
Gambar 3.5. Setting nama Bluetooth HC-05.
Gambar 3.5 menunjukkan Arduino mengirimkan command dengan format
AT+NAME=USD_115114046. Respon yang dikembalikan oleh Bluetooth HC-05
adalah OK. Untuk mengetahui bahwa nama sudah terganti digunakan format
AT+NAME dengan respon yang dikembalikan oleh Bluetooth HC-05 adalah OK dan
+NAME:USD_115114046.
Gambar 3.6. Setting passwordBluetooth HC-05.
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
53/132
35
Gambar 3.6 menunjukkan Arduino mengirimkan command dengan format
AT+PSWD=USD_115114046. Respon yang dikembalikan oleh Bluetooth HC-05
adalah OK. Untuk mengetahui bahwa password sudah terganti digunakan format
AT+PSWD dengan respon yang dikembalikan oleh Bluetooth HC-05 adalah OK dan
+PSWD:115114046.
Gambar 3.7. Setting role Bluetooth HC-05.
Gambar 3.7 menunjukkan Arduino mengirimkan command dengan format
AT+ROLE=0. Respon yang dikembalikan oleh Bluetooth HC-05 adalah OK. Untuk
mengetahui bahwa role sudah terganti menjadi slave digunakan format AT+ROLE
dengan respon yang dikembalikan oleh Bluetooth HC-05 adalah OK dan +ROLE:0.
Gambar 3.8. Setting baud rate, stop bit, parity Bluetooth HC-05.
Gambar 3.8 menunjukkan Arduino mengirimkan command dengan format
AT+UART=38400,0,0. Respon yang dikembalikkan oleh Bluetooth HC-05 adalah OK.
Untuk mengetahui bahwa baud rate, stop bit, parity sudah menjadi 38400, no stop bit
dan no parity digunakan format AT+UART dengan respon yang dikembalikan olehBluetooth HC-05 adalah OK dan +UART:38400,0,0.
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
54/132
36
Gambar 3.9. Alamat Bluetooth HC-05
Gambar 3.9 menunjukkan Arduino mengirimkan command dengan format
AT+ADDR. Respon yang dikembalikan oleh Bluetooth HC-05 adalah OK dan+ADDR=2014:11:282428. Command tersebut digunakan untuk mengetahui alamat
Bluetooth HC-05.
3.3Desain Lengan Robot
Desain lengan robot yang digunakan merupakan desain lengan robot yang
bersifat open source. Desain lengan robot ini bernama Me Arm v3. Desain lengan robot
dapat diunduh di situs www.grabcad.com/library/me-arm-v3-0-1. Lengan robot Me
Arm v3 dapat digerakkan hanya dengan menggunakan mikro servo. Me Arm v3 terdiri
dari 4 buah motor penggerak. Pada end effector terdapatgripperyang dapat digunakan
untuk mencapit benda. Berikut gambar-gambar desain lengan robot Me Arm v3.
Gambar 3.10. Desaingripper Me Arm v3.
http://www.grabcad/http://www.grabcad/ -
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
55/132
37
Gripper pada Me Arm v3 digerakkan dengan satu buah motor servo. Untuk
dapat membuat kedua penjepit bergerak secara bersamaan, gripper Me Arm v3
dilengkapi konfigurasi roda gigi seperti yang akan ditunjukkan pada gambar 3.11.
Gambar 3.11. Desain roda gigigripper Me Arm v3.
Desain link danjoint lengan robot Me Arm v3 ditunjukkan oleh gambar 3.12 dan
3.13 di bawah ini.
Gambar 3.12 Desain link danjoint (1).
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
56/132
38
Gambar 3.13 Desain link danjoint (2).
Gambar 3.14 dan gambar 3.15 di bawah ini merupakan susunan motor pada
lengan robot Me Arm v3.
Gambar 3.14 Susunan motor lengan robot Me Arm v3(1) .
Motor Base
Motor Shoulder
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
57/132
39
Gambar 3.15 Susunan motor lengan robot Me Arm v3(2) .
Perkiraan pergerakan untuk masing-masing motor adalah sebagai berikut :
1. Motor basebergerak antara 00- 1800.
2. Motorshoulderbergerak antara 450- 1500.
3.
Motor elbowbergerak antara 450- 1500.
4.
Motorgripperbergerak antara 300
- 800
.
Titik acuan dalam perhitungan sudut pergerakan lengan robot adalah sebagai
berikut:
Gambar 3.16 Acuan sudut pergerakan lenganshoulder.
Motor Elbow
Motor Gripper
Y
X
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
58/132
40
Gambar 3.17 Acuan sudut pergerakan lengan elbow.
Gambar 3.18 Acuan posisi end effector.
Y
X
X
Y
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
59/132
41
Gambar 3.19 Acuan lebar cengkramangripper.
Acuan pada gripper berupa lebar pembukaan mulutgripperdengan satuan cm.
Motor yang digunakan untukgrippermenggunakan motor servo mikro.
Cm
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
60/132
42
3.4Perancangan User I nterf acepada Android
Desain antarmuka aplikasi Kontroler Lengan Robot dibuat seperti gambar 3.16
dan 3.17. Antarmuka bertujuan untuk memudahkan pengguna dalam menggerakkanlengan robot.
Gambar 3.20. Desain antarmuka aplikasi Kontroler Lengan Robot..
Keterangan desain antarmuka dalam gambar 3.20 adalah sebagai berikut:
1.
EnableDitekan untuk mengaktifkan koneksi Bluetooth padasmartphone Android.
Status 1 merupakan textviewyang akan menginformasikan apakah Bluetooth
sedang menyala atau mati.
2. Paired
Ditekan untuk melakukan proses pairing terhadap perangkat Bluetooth yang
akan disambungkan. Status 2 merupakan textviewyang akan menginformasikan
apakah Bluetooth sudahpaired atau belum.
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
61/132
43
3. Scan
Ditekan untuk melakukanscanningterhadap perangkat Bluetooth yang aktif dan
akan melakukan sambungan. Status 3 merupakan textview yang akan
menginformasikan apakah ada perangkat Bluetooth lain yang aktif dan akan
melakukan sambungan.
4.
Connect
Ditekan untuk membuka sebuah sambungan terhadap perangkat Bluetooh yang
aktif dan sudah ter-paired dengan smartphone Android. Status 4 merupakan
textview yang akan menginformasikan apakah Bluetooth sudah tersambung
dengan perangkat lain atau belum.
Untuk memberikan masukan pada motor servo lengan robot, digunakan
seek bar. Seek bardigunakan dengan cara digeser atau di-drag.
Gambar 3.21. Desain masukan denganseek bar.
Keterangan desain antarmuka dalam gambar 3.21 adalah sebagai berikut :
1. Seek Bar Base
Digunakan untuk menggerakkan motor servo baselengan robot.
2. Seek Bar Shoulder
Digunakan untuk menggerakkan motor servoshoulder lengan robot.
3. Seek Bar Elbow
Digunakan untuk menggerakkan motor servo elbowlengan robot.
4. Seek Bar Gripper
Digunakan untuk menggerakkan motor servogripperlengan robot.
Seek Bar
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
62/132
44
3.5Format Pengiriman Data
Data akan dikirim menggunakan serial komunikasi UART dengan baud rate
38400, tanpaparitydan 0stop bit. Gambar 3.22 di bawah ini merupakan format frame
komunikasi UART secara umum.
Gambar 3.22 FormatframeUSART.
Data dari Aplikasi Kontroler Lengan Robot adalah berupa String yang memuat
data headeryang akan digunakan sebagai tanda untuk mendeteksi masing-masing motor
yang ingin digerakkan dan data sudut pergerakan pada lengan robot yang telah
ternormalisasi. Tabel 3.1 di bawah ini menunjukkan format data yang dikirim dari
Aplikasi Kontroler Lengan Robot.
Tabel 3.1 Format data Aplikasi Kontroler Lengan Robot.
Motor Header Data
Contoh Hasil
Akhir
(Header+Data)
Base aSudut pergerakan lengan robot yang
telah ternormalisasi (derajat).
a90
Shoulder bSudut pergerakan lengan robot yang
telah ternormalisasi (derajat).
b30
Elbow cSudut pergerakan lengan robot yang
telah ternormalisasi (derajat).
c45
Gripper d Lebar cengkramangripper(cm). d2
Jika data yang dikirim adalah a90, maka format data yang dikirim secara UART
adalah sebagai berikut :
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
63/132
45
Tabel 3.2 Contoh Kode ASCII untuk pengiriman a90.
KODE ASCII
Desimal Biner Karakter
97 01100001 a
57 00111001 9
48 00110000 0
Tabel 3.3 Formatframe karakter a.
St(1) 0 1 1 0 0 0 0 1 P(no) Sp(0) St(1)
Tabel 3.4 Formatframe karakter 9.
St(1) 0 0 1 1 0 0 0 1 P(no) Sp(0) St(1)
Tabel 3.5 Formatframekarakter 0.
St(1) 0 0 1 1 0 0 0 0 P(no) Sp(0) St(1)
Keterangan tabel 3.3, tabel 3.4 dan tabel 3.5 adalah sebagai berikut :
St merupakanstart bituntuk mengawali proses pengiriman data.
P merupakanparity, pengiriman data tidak menggunakanparity.
Sp merupakan stop bit untuk menandai bahwa data sudah selesai dikirim.
Dalam komunikasi UART, start bit dan stop bit wajib ada karena untuk
menandai awal dan akhir proses pengiriman data. Hal ini disebabkan karena pengiriman
data dilakukan secara asinkron. Dengan adanya start bit dan stop bit, perangkat
penerima dapat mendeteksi adanya data baru yang dikirim sehingga tidak terjadi
kesalahan penerimaan data.
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
64/132
46
3.6Perancangan Diagram Alir
3.6.1 Diagram Alir Aplikasi Android Kontroler Lengan Robot
Gambar 3.23. Diagram alir Aplikasi Kontroler Lengan Robot.
START
Menampilkan
tampilan utama
Apakah Enabledi klik
Mengaktifkan
perangkat
Bluetooth
Ada perangkat aktif
dengan nama
USD_115114046?
N
Y
ApakahScan di
tekan?
N
N
Y
Apakah Paired ditekan?
Melakukan proses
scanning
Y
N
Y
Y
1
1
Memasukkan
password
untukpairing
Apakah Connect
ditekan?2
N
Proses
penyambungan
Arduino danAndroid
Ada perubahan
nilai pada seekbar?
N
Y
Y
2N
Y
Passwordbenar?
Y
N
Mendeteksi perubahan
seekbarmotor
base,elbow,shoulderatau gripper
Kirim data
perubahan nilai
seekbar ke
Arduino
3
3
Ada perubahan
nilai pada seekbar?
4
4
END
Y
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
65/132
47
3.5.1 Diagram Alir Arduino Uno
Gambar 3.24. Diagram alir aplikasi Arduino Uno
Start
Inisialisasi
variabel
Apakah tersedia serial
komunikasi?
Apakah Bluetooth sudah dalam
mode Connect?
Ada data yang
dkirim?
Y
N
Y
Y
N
N
Memisahkan data
berdasarkan
header
Menampilkan
data melalui
serial monitor
Menggerakkan
motor
2
2
Ada data yang
dikirim
Y
N
END
3
3
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
66/132
48
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini akan dibahas tentang lengan robot dan aplikasi kontroler lengan robot
menggunakansmartphone Android. Hasil pengamatan meliputi ruang gerak dari lengan
robot yang akan dikendalikan dan aplikasi kontroler lengan robot menggunakan
smarphone Android.
4.1 Lengan Robot
4.1.1 Bentuk Fisik dan Dimensi Lengan RobotPengukuran dimensi pada lengan robot disesuaikan dengan desain yang telah
dicetak. Penjelasan dimensi ditunjukkan oleh gambar 4.1 dan 4.2.
Gambar 4.1. Lengan robot tampak samping (elbow).
A1
B2
C1D
E
Servo
Elbow
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
67/132
49
Keterangan gambar 4.1. di atas adalah sebagai berikut:
1. A1
Adalah link utama yang tersambung pada motor servo elbow.Link A1 terpasang
secara paralel dengan link A2 yang ada pada gambar 4.1. Panjang dari link
tersebut adalah 5 cm dengan tebal 5mm.
2. B2
Adalah link bantuan yang terpasang secara paralel terhadap link utama yang
tersambung pada motor servoshoulder. Panjang dari linktersebut adalah 15 cm
dengan tebal 5mm.
3.
C1
Adalah linkbantuan yang tersambung dengan linkbantuan D.Link C1 terpasang
secara paralel dengan link C2. Panjang dari link tersebut adalah 20 cm dengan
tebal 5mm.
4. D
Adalah link bantuan yang terhubung secara langsung oleh link utama motor
servo elbow. Panjang dari linktersebut adalah 15 cm dengan tebal 5mm.
5. E
Adalah bagian baselengan robot yang berfungsi untuk menopang bagian lengan
robot yang ada di atasnya. Panjang dari baseadalah 10 cm dengan lebar 10 cm
dan dengan tinggi 1 cm.
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
68/132
50
Gambar 4.2. Lengan robot tampak samping (shoulder).
Keterangan gambar 4.2 di atas adalah sebagai berikut:
1.
A2
Adalah linkbantuan yang tersambung pada link utama motor servo elbow.Link
A2 terpasang secara parallel dengan link A1. Panjang dari linktersebut adalah 5
cm dengan tebal 5mm.
2. B1
Adalah link utama yang tersambung pada motor servo shoulder. Link B1
terpasang secara parallel terhadap link bantuan B2. Panjang dari link tersebut
adalah 15 cm dengan tebal 5mm.
3. C2
Adalah linkbantuan yang tersambung dengan linkbantuan D.Link C2 terpasang
secara parallel dengan link C1. Panjang dari link tersebut adalah 20 cm dengan
tebal 5mm.
MotorShoulder
B1
A2
C2
-
7/26/2019 Android Bluetooth Youl Wiratama
69/132
51
4.1.2 Kalibrasi