BAB IIIPERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT

Perancangan merupakan suatu tahapan dari proses pembuatan dalam alat.

Perancangan alat digunakan untuk menentukan komponen penyusunan dari suatu alat

yang akan dibuat agar dapat membuat hasil akhir sesuai dengan yang diinginkan.

Pada bab III ini akan dibahas tentang Blog diagram, Prinsip kerja alat, Rancang fisik

alat, serta Perancangan dan pembuatan catu daya.

A. Blok Diagram

Gambar 27. Blok Diagram Sistem Kontrol Pada Lengan Robot

Pada blok diagram, terdiri dari beberapa bagian, yaitu:

1. Power supply yang berfungsi menyediakan daya pada peralatan elektronik atau

komponen yang membutuhkan energi listrik untuk sebuah system.

2. Arduino Uno yang berfungsi sebagai Controller peralatan yang dirancang.

34

POWER SUPPLY

ARDUINO

UNO

SERVO 1

SERVO 2

SERVO 3

SERVO 4

SERVO 5

SERVO 6

SENSOR PING

SENSOR WARNA

35

3. Modul sensor warna TCS 3200 yang berfungsi sebagai pendeteksi warna yang

telah ditentukan dan menentukan gerak robot lengan.

4. Sensor Ping berfungsi untuk mendeteksi ada atau tidak nya benda.

5. 6 Motor servo yang berfungsi sebagai aktuator atau alat penggerak pada robot

lengan.

B. Prinsip Kerja Alat

Pada dasarnya prinsip kerja sistem secara keseluruhan diatur oleh Arduino

Uno sebagai kontrol utama. Mikrokontroler ini berfungsi sebagai pengatur, pengirim

dan penerima data dari modul sensor warna TCS 3200 dan sensor ping ke Arduino

Uno yang kemudian diproses untuk mengontrol 6 motor servo yang akan dikontrol

berdasarkan instruksi sensor warna TCS 3200 dan sensor Ping. Sensor-sensor ini

memiliki peranan penting dalam perancangan lengan robot ini. Dimana sensor ping

akan mendeteksi ada tidaknya objek, selanjutnya sensor warna melakukan

pembacaan warna, lalu Arduino mengeksekusi motor servo sesuai program yang telah

diberikan.

Pemindahan barang pada lengan robot ini dilakukan dengan ketentuan sebagai

berikut.

1. Jika terbaca objek berwarna merah oleh sensor warna maka manipulator akan

bergerak menuju drop box 1. Dengan cara servo A berputar sebesar 135º

terhadap posisi 0º servo A.

36

2. Jika terbaca objek berwarna biru oleh sensor warna maka manipulator akan

bergerak menuju drop box 2. Dengan cara servo A berputar sebesar sudut 45º

terhadap posisi 0º servo A, servo B berputar sebesar sudut 180º terhadap posisi 0º

servo B.

3. Jika terbaca objek berwarna kuning oleh sensor warna maka manipulator akan

bergerak menuju drop box 3. Dengan cara servo B berputar dengan sudut 135º

terhadap posisi 0º servo B, servo C berputar dengan sudut 30º terhadap posisi 0º

servo C.

4. Jika terbaca objek berwarna merah muda oleh sensor warna maka manipulator

akan bergerak menuju drop box 4. Dengan cara servo A berputar sebesar sudut

135º terhadap posisi 0º servo A, servo B berputar sebesar 180º terhadap posisi 0º

servo B.

5. Jika terbaca objek berwarna hijau oleh sensor warna maka manipulator akan

bergerak menuju drop box 5. Dengan cara servo A berputar sebesar sudut 45º

terhadap posisi 0º servo A.

Hal tersebut akan dieksekusi motor servo apabila terdeteksi adanya benda oleh

sensor ping.

37

C. Rancang Fisik Alat

Gambar 28. Rancang Fisik Alat Keseluruhan

1. Konstruksi manipulator

Konstruksi manipulator lengan robot pemindah barang ini akan

menentukan gerakan lengan robot tersebut. Perancangan mekanik lengan robot

terdiri dari beberapa komponen yang tersusun sesuai dengan fungsinya masing-

masing.

Konstruksi lengan robot ini terbuat dari bahan Acrilic dengan ketebalan

5mm dan plat almunium dengan ketebalan 1,5 mm. Lengan robot ini mempunyai

6 derajat kebebasan sehingga aktuatornya menggunakan 6 servo standar (180º),

dan semuanya memiliki masing-masing fungsi, seperti yang terlihat pada tabel 3.

38

Tabel 3. Fungsi Masing-Masing Motor Servo Pada Lengan Robot.

No Nama motor servo Fungsi1 Motor servo A Memberikan gerakan secara horizontal (dari kanan

ke kiri) pada base rotary (dudukan untuk berputar) untuk lengan secara keseluruhan maksimal 180º.

2 Motor servo B Memberikan gerakan vertikal (keatas-kebawah) pada lengan atas (shoulder flex).

3 Motor servo C Memberikan gerakan vertikal (keatas-kebawah) pada lengan bawah (elbow flex).

4 Motor servo D Memberikan gerakan vertikal (keatas-kebawah) pada lengan angguk (wrist pitch) gripper.

5 Motor servo E Memberikan gerakan putaran horizontal (kiri-kanan) pada pergelangan putar (wrist roli) gripper.

6 Motor servo F Memberikan gerakan menjepit/mencekram benda

Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 29.

Gambar 29. Rancangan manipulator

39

Seperti yang terlihat pada gambar 29, panjang manipulator adalah 35 CM

yang mana merupakan jangkauan maksimal manipulator. Sedangkan jangkauan

minimalnya adalah 5 CM. Jarak antara base rotation ke drop box adalah 25 CM.

a. Konstruksi Base rotation

Konstruksi ini berguna sebagai sumbu (axis) dan kedudukan motor

servo A dan servo B. Konstruksi ini terbuat dari bahan plat almunium

dengan ketebalan 1,5 mm dan acrilic 5 mm. Servo A yang berada di base

rotation ini akan berputar antara 0º sampai 180º (secara horizontal).

Sedangkan servo B akan menggerakkan shoulder flex dari 0º sampai 180º

(secara vertikal). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 30.

Gambar 30. Konstruksi Base Rotation

b. Konstruksi Shoulder Flex

Shoulder flex ini berfungsi menghubungkan servo B dan servo C.

Konstruksi ini juga berfungsi menghubungkan base rotation dan elbow.

Adapun konstruksi shoulder flex dapat dilihat pada gambar 31.

40

Gambar 31.Konstruksi Shoulder Flex.

c. Konstruksi Elbow

Konstruksi elbow ini bergerak secara vertikal (keatas-kebawah). Pada

elbow ini terdapat servo C dan servo D. Diamana servo C terhubung ke

shoulder flex dan servo D terhubung dengan wrist pitch. Bentuk rancangan

elbow pada lengan robot ini dapat dilihat pada gambar 32.

Gambar 32. Konstruksi Elbow

d. Konstruksi Wrist pitch

Konstruksi kedudukan motor servo yang digunakan nantinya sebagai

wrist pitch (pergelangan angguk lengan robot). Konstruksi ini dapat dilihat

pada gambar 33.

41

Gambar 33. Konstruksi Wrist Pitch

e. Gripper.

Gripper berfungsi untuk memanipulasi objek yang hendak diambil.

Pada lengan robot ini gripper terdiri dari dua roda gigi (gear) dengan jari 2

cm yang bersentuhan dan sebagai penggeraknya menggunakan satu motor

servo. Konstruksi gripper pada lengan robot ini dapat dilihat pada gambar

34.

Gambar 34. Konstruksi Gripper

2. Bentuk objek

Pada perancangan dan pembuatan lengan robot pemindah barang ini

menggunakan 5 objek yang memiliki ukuran yang sama namun warna yang

42

berbeda-beda. Adapun bentuk objek yang akan dipindahkan adalah seperti pada

gambar 35.

Gambar 35. Bentuk objek

D. Perancangan dan Pembuatan Catu Daya (Power Supply)

Rangkaian catu daya berfungsi untuk mensuplai tegangan ke seluruh

rangkaian elektronika maupun aktuator pada lengan robot, sehingga robot dapat

bekerja. Catu daya dalam pembuatan robot ini menyuplai tegangan untuk kontroler,

sensor warna, sensor Ping dan motor DC servo.

Pada perancangan lengan robot pemindah barang ini menggunakan catu daya

dengan keluaran 9 VDC untuk arduino, 8 VDC untuk servo A dan servo B, 6 VDC

untuk servo C,D,E,dan F. Sedangkan supply tegangan untuk modul sensor TCS3200

dan sensor ping diambil dari keluaran Arduino yaitu sebesar 5 VDC.

Dalam rangkaian ini, transformator stepdown berfungsi untuk menurunkan

tegangan dari 220 VAC menjadi 24 VAC, 18 VAC, dan 12 VAC. Kemudian

disearahkan oleh dioda. Selanjutnya tegangan tersebut diratakan oleh kapasitor

4700µF. Untuk mendapatkan tegangan 9 VDC, 8 VDC, dan 6 VDC digunakan IC

regulator tegangan. Untuk mendapatkan tegangan 9 VDC menggunakan IC 7809,

43

untuk mendapatkan tegangan 8 VDC digunakan IC 7808, dan untuk mendapatkan

tegangan 6 VDC digunakan IC 7806. Khusus untuk regulator dengan keluaran 8

VDC dan 6 VDC di lakukan penguatan arus dengan menggunakan transistor 2N3055.

Hal ini di karenakan beban yang akan terpasang adalah 6 buah motor DC

servo yang mana membutuhkan arus yang cukup besar. Sedangkan arus keluaran IC

maksimal hanya 1 amper.

Untuk keluaran 9 VAC tidak dilakukan penguatan arus karena tegangan ini

hanya akan menyuplai bagian arduino saja yang mana arus yang dibutuhkan tidak

sampai 1 amper. Berikut skema rangkaian power supply pada tugas akhir ini.

Gambar 36. Skema Rangkaian Catu Daya

44

1. Pembuatan Papan Rangkaian / PCB.

Adapun langkah – langkah dalam membuat papan rangkaian catu daya

adalah sebagai berikut :

a. Langkah Awal dalam pembuatan papan rangkaian yaitu membuat gambar

lay out dengan aplikasi Eagle. Berikut gambar layout dari rangakaian catu

daya.

Gambar 37. Layout Catu Daya

45

Gambar 38. Tata Letak Komponen Catu Daya

Siapkan PCB polos sesuai dengan ukuran rangkaian, lalu

dibersihkan. Copy Layout tersebut ke kertas photo. Hasil copy-an inilah

yang akan disablonkan ke papan PCB dengan cara di Setrika.

b. Setelah jalur rangkaian selesai di sablon, langkah selanjutnya adalah

melarutkanya ke dalam larutan FeCL3 ( Ferrid Clorida ), sebaiknya

menggunakan air panas agar proses pelarutan lebih cepat.

c. Setelah dilarutkan, PCB dicuci dengan air bersih. Setelah itu rangkaian di

gosok menggunakan amplas halus. Selanjutnya tinggal proses pengeboran.

2. Pemasangan Komponen

Diteruskan dengan pemasangan komponen pada PCB lalu di solder.

Dalam pemasangan komponen harus memperhatikan hal – hal sebagai berikut :

46

a. Polaritas Komponen.

Pemasangan polaritas komponen harus benar. Pemasangan polaritas

yang salah dapat menyebabkan rangkaian tidak bekerja dengan baik bahkan

bisa menyebabkan kerusakan.

b. Daya Tahan Komponen.

Panas yang berlebihan pada saat penyolderan dapat merusak

komponen. Walaupun tidak secara langsung tapi dapat merusak karakteristik

komponen tersebut.