BAGIAN DUA - benthar.files.wordpress.com · Mengerakkan mesin manual maju atau mundur (driver motor...
Transcript of BAGIAN DUA - benthar.files.wordpress.com · Mengerakkan mesin manual maju atau mundur (driver motor...
1
BAGIAN DUA : INFORMASI LENGKAP MENGENAI ROBOT
1. Nama Tim : Robot “ CETE 88 ”
2. Robot :
Jumlah Robot
(a) Robot Manual 1 Unit (b) Robot Otomatis 3 Unit
Pada bagian kedua ini akan di jelaskan deskripsi dari :
- Robot Manual
- Robot Otomatis
- Strategi, dan
- Sketsa robot manual dan robot otomatis
2
1. Robot Manual
Penjelasan tentang mesin manual akan diuraikan menjadi beberapa sub bab
seperti berikut :
- Dimensi / Ukuran Robot saat start
- Struktur dan bahan
- Bagaimana mengambil objek dan mengidentifikasi struktur
- Sistem kendali robot
(a) Dimensi / Ukuran Robot saat start
Tinggi : 1400 mm
Lebar : 950 mm
Panjang : 950 mm
Berat : ± 20 kg
Kecepatan : 1,5 m/s
Kapasitas : 1 block
(b) Struktur dan bahan
- Aluminium
- Acrylic
- Plastik
- Karet
- Besi
- Baja
3
(c) Bagaimana mengambil objek dan mengidentifikasi struktur
Pada gambar di atas menunjukkan bahwa mesin manual hanya memiliki
sebuah lengan yang berfungsi untuk mengambil dan membawa block yang
telah tersusun di stock zone. Sedangkan untuk pengambilan block dengan
lengan tersebut dilakukan secara bertahap, disamping itu gerakan dari
lengan di bantu oleh tiang lengan yang dapat bergerak maju-mundur, atas-
bawah sehingga lengan dapat bergerak, maju-mundur dan atas-bawah.
(d) Sistem Kendali Robot
Mesin manual dikontrol menggunakan joystick yang dihubungkan
dengan kabel sepanjang 2,5 m, jenis computer interface cable, yang
berfungsi untuk :
1. Mengerakkan mesin manual maju atau mundur (driver motor CCW &
CW ) .
2. Gerakan dari lengan mengambil dan memasang balok, yaitu dengan
menggunakan empat buah motor, CCW & CW .
3. Pengaturan arah dan kecepatan dari mesin manual, yaitu dengan
menggunakan analog to digital konverter ( ADC ) yang ada pada
mikrokontroller ATMega 16.
Gambar 1. Robot manual membawa blok
4
Prinsip kerja dari blok diagram metode kontrol mesin manual
Sebagai input untuk mikrokontroller adalah push button dan
Potensiometer yang dipasang pada joystik yang dihubungkan dengan PIN
ADC internal ATMEGA 16 yang berfungsi untuk mengubah data analog dari
potensiometer menjadi data digital. Data digital tersebut akan diolah untuk
mengontrol arah dan gerakan laju mesin manual ( motor roda kiri dan motor
roda kanan ). Disamping itu, mikrokontroler juga digunakan untuk
mengkontrol kecepatan dan arah lengan pengambil builder block.
Konfigurasi sistem dari kontrol (driver) motor yang digunakan driver S11-3A-
EMF-HBRIDGE berfungsi sebagai switching dan pengaturan kecepatan
putaran motor.
(e) Mikrokontroller
AVR ATMega 16
AVR ATMega 16 berperan sebagai controller utama. Mikrokontroller ini
menjadi pusat dari system robot otomatis yang didalamnya bisa menerima
data dari input (sensor) dan mengirim data yang sudah diproses ke output
(actuator). Dalam pemrogramannya mikrokontroller ini menggunakan
bahasa C.
ADC internal
Mikrokontroler
ATMega 16
Driver
motor
Kecepatan dan
arah laju mesin
manual
Kecepatan dan
arah lengan
pengambil
balok
Limit Switch
Joystick
Gambar 2. Diagram control mesin manual
Pushbutton
5
(f) Motor Driver
Pada mesin manual untuk mempermudah pengontrolan gerak atau
putaran motor, maka driver yang digunakan jenis S11-3A-EMF-
HBRBRIDGE dengan spesifikasi :
Tabel 1 : Karakteristik Driver Motor
Nilai Minimum Maximum Satuan
Tegangan 12 27.5 V
Arus 0 3 A
Tegangan Kontrol 4.5 5.5 V
PWM Frekuensi 0 500 Hz
Gambar 3 (a). Rangkaian mikrokontroller ATMega 16
3 (b). Rangkaian circuit mikrokontroller ATMega 16
Gambar 4. Rangkaian motor driver
3 (a) 3 (b)
6
(g) Penggerak
Untuk memperoleh torsi yang besar dengan kecepatan tinggi maka
mesin manual menggunakan penggerak motor DC seri AXH dengan
spesifikasi sebagai berikut :
Tabel 2. Spesifikasi motor DC AXH
Spesifikasi AXH 5100KC-A
Tegangan kerja (V) 24
Arus (A) 6
Torsi (N,m) 56
Torsi Start (Nm) 71
Kecepatan (rpm) 3000
(h) Gripper
Gripper adalah aktuator lengan robot yang berfungsi seperti tangan
yaitu mengambil, mengangkat dan meletakan sebuah benda. Konstruksi
gripper disain ukurannya disesuaikan dengan bentuk dan ukuran benda
yang akan dipindahkan. Aktuator penggerak umumnya digunakan motor
servo untuk kepresisian posisi. Bila digunakan motor DC dibutuhkan sensor
posisi (encoder atau potensiometer) dan wormgear untuk mengunci posisi.
Berikut ini adalah contoh gripper yang akan di pakai.
Gambar 5. Motor DC Seri AXH
7
2. Robot Otomatis
(a) Dimensi / Ukuran Robot saat start
Mesin Otomatis I
Tinggi : 1400 mm
Lebar : 950 mm
Panjang : 950 mm
Berat : ± 20 kg
Kecepatan : 2 m/s
Kapasitas : 4 balok
Mesin Otomatis II
Tinggi : 1400 mm
Lebar : 950 mm
Panjang : 950 mm
Berat : ± 20 kg
Kecepatan : 2 m/s
Kapasitas : 4 balok
Mesin Otomatis III
Tinggi : 750 mm
Lebar : 950 mm
Panjang : 950 mm
Berat : ±10 kg
Kecepatan : 1,5 m/s
Kapasitas : 2 kubus
(b) Struktur dan bahan
- Aluminium
- Acrylic
- Plastik
- Karet
- Besi
- Baja
(c) Bagaimana mengambil objek dan mengidentifikasi struktur
Mesin Otomatis I
8
mesin otomatis I memiliki empat buah lengan, lengan yang berfungsi untuk
membawa empat buah block warna menuju susunan pyramid, yang mana
lengan tersebut mempunyai karet yang digunakan sebagai perekat
sehingga block tidak mudah jatuh. Lengan dari mesin otomatis I
mempunyai kemampuan gerakan buka-tutup dan tiang lengan yang dapat
bergerak maju-mundur dan mempunyai tiyang lengan yang bisa naik turun
sehingga mudah mengambil dan menaruh block di bawah dan di atas.
Mesin Otomatis II
mesin otomatis II memiliki empat buah lengan, lengan yang berfungsi untuk
membawa tiga buah block warna dan satu goldenblock menuju susunan
pyramid, yang mana lengan tersebut mempunyai karet yang digunakan
sebagai perekat sehingga block tidak mudah jatuh. Lengan dari mesin
otomatis II mempunyai kemampuan gerakan buka-tutup dan tiang lengan
yang dapat bergerak maju-mundur dan mempunyai tiyang lengan yang
bisa naik turun sehingga mudah mengambil dan menaruh block di bawah
dan di atas.
Mesin Otomatis III
mesin otomatis III memiliki dua buah lengan, lengan yang berfungsi untuk
membawa satu buah block warna dan golden block menuju susunan
pyramid, yang mana lengan tersebut mempunyai karet yang digunakan
sebagai perekat sehingga block tidak mudah jatuh. Lengan dari mesin
otomatis I mempunyai kemampuan gerakan buka-tutup dan tiang lengan
yang dapat bergerak maju-mundur dan mempunyai tiyang lengan yang
bisa naik turun sehingga mudah mengambil dan menaruh block di bawah
dan di atas.
9
(d) Sistem Kendali Robot
(e) Mikrokontroller
1. ATTiny2313
Berperan sebagai controller pembantu agar mengurangi kerja dari
mikrokontroller utama dan mempermudah dalam pembagian kerja.
Mikrokontroller ini dikhususkan menangani sensor ultrasonic. Hal ini
dikarenakan kedua sensor ini bekerja secara terus-menerus dalam
mendeteksi adanya objek sehingga tidak mungkin jika tugas ini
dibebankan kepada controller utama. Dalam pemrogramannya
mikrokontroller ini menggunakan bahasa C.
Gambar 8(a). Rangkaian Mikrokontroller ATTiny2313
8(b).Rangkaian circuit Mikrokontroller ATTiny2313
Gambar 7. Blok Diagram Sistem Kontrol Mesin Otomatis
Sensor Garis
MikroKontroller
ATMega 162
Driver
motor
Kecepatan
dan arah laju
mesin
otomatis
Kecepatan
dan arah
lengan
memasang
balok
Counter Sensor
Sensor warna
TCS 230 MikroKontroller
ATTiny 2313
Rotary Encoder
E6A2-CS3E
MikroKontroller
ATMega 16
Kompas
Sensor
Ultrasonic
8 (a) 8 (b)
10
2. AVR ATMega 16
AVR ATMega 16 berperan sebagai controller utama. Mikrokontroller ini
menjadi pusat dari system robot otomatis yang didalamnya bisa
menerima data dari input (sensor) dan mengirim data yang sudah
diproses ke output (actuator). Dalam pemrogramannya mikrokontroller
ini menggunakan bahasa C.
3. ATMega 162
Mikrokontroller ATMega 162 dipilih terutama karena memiliki dua port
UART, yang dibutuhkan untuk sambungan ke modul. Selain itu,
ATMega 162 memiliki interface RAM eksternal, sehingga pengaksesan
peripheral dengan mode memory mapped I/O bisa lebih praktis
pemrogramannya.
Gambar 9 (a). Rangkaian mikrokontroller ATMega 16
9 (b). Rangkaian circuit mikrokontroller ATMega 16
Gambar 10 (a). Rangkaian mikrokontroller ATMega 162
10 (b).Rangkaian circuit mikrokontroller ATMega 162
9 (a) 9 (b)
10 (a) 10 (b)
11
(f) Motor Driver
Pada mesin manual untuk mempermudah pengontrolan gerak atau putaran
motor, maka driver yang digunakan jenis S11-3A-EMF-HBRBRIDGE dengan
spesifikasi :
Nilai Minimum Maximum Satuan
Tegangan 12 27.5 V
Arus 0 3 A
Tegangan Kontrol 4.5 5.5 V
PWM Frekuensi 0 500 Hz
(g) Penggerak
Untuk memperoleh torsi yang besar dengan kecepatan tinggi maka mesin
manualmenggunakan penggerak motor DC seri AXH dengan spesifikasi
sebagai berikut :
Spesifikasi AXH 5100KC-A
Tegangan kerja (V) 24
Arus (A) 6
Torsi (N,m) 56
Torsi Start (Nm) 71
Kecepatan (rpm) 3000
Gambar 11. Rangkaian motor driver
Gambar 12. Motor DC Seri AXH
12
(h) Rotary Encoder
Selain menggunakan counter untuk menentukan kapan harus belok mesin
otomatis juga dilengkapi rotary encoder sebagai penghitung jarak yang
mempunyai spesifikasi sebagai berikut :
Incremental rotary
Pulse per resolusi 300
Tegangan kerja 5-24 Volt
(i) Sensor Interface
Dalam menjalankan tugasnya mengambil dan meletakkan balok kubus di
tempat yang sudah ditentukan, diperlukan beberapa sensor sebagai berikut :
Ultrasonic
Sensor ultrasonic digunakan sebagai sensor untuk mengukur jarak antara
robot dengan block penyusun pyramid dan pyramid . Sensor ultrasonic
terdiri dari dua bagian yaitu transmitter dan receiver. Pada robot otomatis,
dipasang 3 buah pasang sensor ultrasonic. Sensor Ultrasonic yang
dipakai adalah Ping)))Ultrasonic Range Finder seperti pada gambar di
bawah ini.
Gambar 13. Rotary Encoder
Gambar 14. Sensor Ultrasonic Gambar 15. Pin Konfigurasi
Gambar 16. Interfacing Ultrasonic
13
Digital Compas
Pada robot ini dipasang digital compass yang berfungsi untuk
mengetahui posisi robot, serta memudahkan robot dalam pergerakan
dan navigasinya. Digital compass yang dipakai adalah CMPS 03
Magnetic Compass.. Gambar berikut merupakan modul CMPS 03
Magnetic Compass dan konfigurasi pin-pinnya.
Sensor Garis (Infra Merah)
Untuk mendapatkan hasil pembacaan garis tanpa terpengaruh oleh
cahaya dari luar maka digunakan sensor infra merahtipe QRB 1114c
dengan spesifikasi sebagai berikut:
o Jarak Minimum dari lantai 1/8 inchi
o Jarak Maksimum 1/2 inchi
o Tegangan kerja 5 V DC
o Arus 18 mA – 29 mA
o Ukuran fisik 0.75 x 1.5 x 0.25 inchi
Gambar 17(a). Digital Compas
17(b.) Interface Digital Compas
Gambar 18. Rancangan Sensor Garis
17 (a) 17 (b)
14
Sensor Warna TCS 230
Pada artikel kali ini akan dibahas tentang sensor warna TCS230.
TCS230 adalah IC pengkonversi warna cahaya ke frekuensi. Ada dua
komponen utama pembentuk IC ini, yaitu photodioda dan pengkonversi
arus ke frekuensi, sebgaimana bisa dilihat pada gambar 1.
Setiap warna bisa disusun dari warna dasar. Untuk cahaya, warna
dasar penyusunnya adalah warna Merah, Hijau dan Biru, atau lebih
dikenal dengan istilah RGB (Red-Green-Blue). Gambar di bawah
memperlihatkan beberapa sampel warna dan komposisi RGB-nya
terskala 8 bit. Photodiode pada IC TCS230 disusun secara array 8x8
dengan konfigurasi: 16 photodiode untuk menfilter warna merah, 16
photodiode untuk memfilter warna hi jau, 16 photodiode untuk memfilter
warna biru, dan 16 photodiode tanpa filter. Kelompok photodiode mana
Gambar 19. Sketsa fisik dan blok fungsional TCS230
15
yang akan dipakai bisa diatur melalui kaki selektor S2 dan S3 .
Kombinasi fungsi dari S2 dan S3 bisa dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1.
S2 S3 Photodiode yang aktif
0 0 Pemfilter Merah
0 1 Pemfilter Biru
1 0 Tanpa Filter
1 1 Pemfilter Hijau
Photodiode akan mengeluarkan arus yang besarnya sebanding
dengan kadar warna dasar cahaya yang menimpanya. Arus ini
kemudian dikonversikan menjadi sinyal kotak dengan frekuensi
sebanding dengan besarnya arus. Frekuensi Output ini bisa diskala
dengan mengatur kaki selektor S0 dan S1. Penskalaan Output bisa
dilihat pada table 2.
Tabel 2
S0 S1 Skala Frekuensi Output
0 0 Power Down
0 1 2 %
1 0 20 %
1 1 100 %
Dengan demikian, program yang kita perlukan untuk mendapatkan
komposisi RGB adalah program penghitung frekuensi. Ada dua cara
yang biasa dilakukan untuk menghitung frekuensi. Cara pertama: Kita
Gambar 20. Sampel warna dan komposisi RGB-nya
16
buat sebuah timer berperiode 1 detik, dan selama periode itu kita
hitung berapa kali terjadi gelombang kotak. Ilustrasinya bisa dilihat
pada gambar di bawah ini.
Cara kedua: Kita hitung berapa periode satu gelombang, kemudian
mencari frekuensi dengan menggunakan rumus:
Ilustrasi bisa di lihat pada gambar di bawah ini.
3. Strategi
Keterangan : (panah hitam) : Arah pergerakan robot
Strategi Robot Otomatis 1 ( Penyusun Piramid “KHAFRAA”)
Robot menghadap ke Piramid
Stock Zone
Posisi Start Robot 1
Gambar 21. Strategi Robot Otomatis 1.
17
Sensor inframerah membaca garis putih.
Berjalan maju kearah Piramid
Sampai persimpangan ke – 2 Belok kiri
Bergerak menuju Stock Zone.
Hingga membentur dan sensor foto diode memberi sinyal bahwa ada
objek di depan.
Sensor warna kamera mencari warna biru/emas.
Jika di temukan warna biru/emas maka gripper lengan robot bergerak
untuk mengambil objek yg memenuhi syarat.
Mengambil 4 Block warna.
Berputar balik
Berjalan hingga 3 persimpangan kemudian belok kiri.
Berjalan maju hingga membentur dan sensor Photodiode bahwa ada
objek di depan.
Memasang 2 Block warna di lapisan 1.
Memasang 2 Block warna di lapisan 2.
Selesai
Flowchart Robot Otomatis 1.
START
Membaca garis putih
Maju
Persimpangan 2
Maju
Membentur
Tidak
Ya
Tidak
Block berwarna
biru/ emas ?
Belok kiri
Ya
18
Mengambil 4 Block w arna
Berputar balik
Ya
Tidak
A
A
Maju
Persimpangan 3
Maju
Menbentur
Tidak
Ya
Tidak
Belok kiri
END
Ya
Memasang 2 Block warna di lapisan 1.
Memasang 2 Block warna di lapisan 2.
19
Keterangan : (panah hitam) : Arah pergerakan robot
Strategi Robot Otomatis 2 ( Penyusun Piramid “KHAFRAA”)
Robot menghadap Stock Zone
Sensor inframerah membaca garis putih
Berjalan maju
Hingga membentur dan foto diode member sinyal ke mikrokontrol
bahwa ada objek di depan.
Sensor warna mencari warna biru/emas.
Jika di temukan warna biru/emas maka gripper lengan robot bergerak
untuk mengambil objek yg memenuhi syarat.
Mengambil 3 Block warna dan 1 Golden Block
Berputar balik kembali ke Start
Belok ke kanan
Maju hingga membentur dan foto diode member sinyal ke mikrokontrol
bahwa ada objek di depan.
Memasang 1 Block warna pada lapisan 1
Memasang 1 Block warna pada lapisan 2
Stock Zone
Start Robot 2
Gambar 22. Strategi Robot Otomatis 2.
20
Memasang 1 Block warna pada lapisan 3.
Memasang 1 Golden Block pada ujung piramida.
Selesai
Flowchart Robot Otomatis 2
START
Membaca garis putih
Maju ke Stock Zone
Membentur
Mengambil 3 Block w arna dan 1 Golden Block
Berputar balik
Ya
Tidak
Block berwarna
biru/ emas ?
Tidak
Maju
Start
Belok Kanan
Maju
Membentur
Memasang 3 Block warna
dan 1 Golden Block
Ya
Tidak
Ya
Tidak
Ya
A
A
21
Ket : (panah hitam) : Arah pergerakan robot
Strategi Robot Otomatis 3 ( Penyusun Piramid “MANKAURA”)
Robot menghadap Stock Zone
Sensor inframerah membaca garis putih
Berjalan maju
Hingga membentur dan Photodiode memberi sinyal ke mikrokontrol
bahwa ada objek di depan.
Sensor warna mencari warna biru/emas.
Jika di temukan warna biru/emas maka gripper lengan robot bergerak
untuk mengambil objek yg memenuhi syarat.
Mengambil 1 Block warna dan 1 Golden Block
Maju sampai 1 persimpangan.
Belok ke kiri
Maju hingga membentur dan Photodiode memberi sinyal ke
mikrokontrol bahwa ada objek di depan.
Memasang 1 Block warna pada lapisan 1
Memasang 1 Golden Block pada ujung piramida.
END
STOCK ZONE
POSISI START
Gambar 23. Strategi Robot Otomatis 3.
22
Flowchart Robot Otomatis 3
Tidak
START
Membaca garis putih
Maju menuju stock zone
Membentur
Ya
Block berwarna
biru/ emas ?
Mengambil 1 Block w arna
Tidak
Ya
Maju
Membentur
Mengambil 1 Golden Block
Berputar balik
Ya
Tidak
Block berwarna
biru/ emas ?
Ya
Tidak
A
A
23
4. Sketsa Robot Manual dan Robot Otomatis
(a) Sketsa Robot Manual
1. Sketsa robot manual
Belok Kiri
Tidak
Ya
Maju
Persimpangan 1 Tidak
Ya
Maju
Membentur
Memasang 1 Block warna
Memasang 1 Golden Block
END
24
Gambar 24 . Sketsa robot manual.
Gambar 25 . Sketsa tangan pejepit.
25
(b) Sketsa robot otomatis (1)
Motor
DC
Photodioda
dan Infra Merah
Karet
Aki Kering
Gripper
Rotary
encoder
Sensor warna TCS
230
Driver
motor
Kompas
digital
Tempat mekanik :
Microcontrol
Bagian depan robat
Gambar 26. Sketsa Robot Otomatis 1.
Sensor
Ultrasonic
26
(c) Sketsa robot otomatis (2)
(d) Sketsa Robot Otomatis 3
Karet
Motor DC
Rotary
encoder
Aki
Kering
Tempat
Microcontrol
Compas Digital
Driver Motor
Sensor Warna TCS
230
Sensor
Ultrasonic
Photodioda dan
Infra Merah
Gripper
Bagian depan robat
Gambar 27. Sketsa Robot Otomatis 2.
27
Karet
Aki
Kering
Motor DC
Rotary
Encoder Gripper
Tempat Mekanik :
1. Microcontrol, 2. Compas Digital
3. Driver Motor
Photodioda dan
Infra Merah
Sensor
Ultrasonic
Sensor
Warna
TCS 230
Bagian depan robat
Gambar 28. Sketsa Robot Otomatis 3.