Bina Nusantara University Jurusan Sistem Komputer

Transkripsi

1 Bina Nusantara University Jurusan Sistem Komputer Skripsi Sarjana Komputer Semester Genap 2007/2008 Aplikasi Sistem Pneumatik Pada Mobile Robot Untuk Menaiki Dan Menuruni Tangga Antony Octavia Chandra Mitra Supriyanto Sukron Abstrak Tujuan dari penelitian ini adalah merancang mobile robot yang memiliki kemampuan bergerak seperti layaknya walking robot yang dapat menaiki dan menuruni rintangan (dalam hal ini anak tangga), dengan menerapkan sistem pneumatik dan motor DC sebagai penggeraknya. Adapun metode yang digunakan pada penelitian ini adalah dengan studi literatur dan pencarian referensi mengenai perkembangan robot beroda (wheeled robot), perkembangan robot menaiki tangga dan menuruni tangga yang sudah ada, serta mencari robot yang berbasiskan sistem pneumatik. Selain itu melakukan uji coba, perancangan program FST 4.10 dengan bahasa yang sederhana yaitu statement list dan ladder diagram untuk PLC (Programable Logic Controller) agar dapat mengatur dan memberikan logika kepada sistem mekanik dan pneumatik sehinga dapat digunakan untuk menaiki dan menuruni tangga. Rancangan dasar robot dilakukan dengan menerapkan keseimbangan statik dan menerapkan distribusi homogen dengan menggunakan pemindah beban pada mobile robot melalui sistem pneumatik serta dapat menaiki dan menuruni tangga dengan baik. Hasil yang diperoleh dalam evaluasi adalah robot dapat berjalan di permukaan datar dengan kecepatan rata-rata 4,4 cm/s serta dapat menaiki dan menuruni tangga dengan kecepatan rata-rata 1,4 cm/s. Sistem ini diharapkan dapat berguna untuk aplikasi yang luas seperti robot penjelajah, robot pengangkut beban, robot pengantar dan lainya, serta dapat dikembangkan untuk fungsi-fungsi yang berkaitan dengan sistem ini. Kata Kunci Pneumatik, Motor DC, PLC, statement list, ladder diagram iv

2 PRAKATA Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat, rahmat dan karunia-nya yang telah membimbing dan menguatkan hati penulis sehinga penulis dapat menyusun dan menyelesaikan penulisan skripsi dengan judul Aplikasi Sistem Pneumatik Pada Mobile Robot Untuk Menaiki dan Menuruni Tangga, sebagai tugas akhir dan prasyarat untuk memperoleh gelar kesarjanaan (S1) di Jurusan Sistem Komputer Universitas Bina Nusantara. Dalam menyelesaikan skripsi ini, penulis banyak mendapatkan bantuan serta dukungan moral dari banyak pihak. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dalam menyusun dan menyelesaikan skripsi ini : 1. Kedua orang tua, kakak, adik beserta seluruh keluarga penulis yang telah memberikan dorongan semangat, motivasi, materil dan doa untuk kami dalam menyusun dan menyelesaikan skripsi ini. 2. Bapak Iman H. Kartowisastro, Ph.D, selaku Dosen Pembimbing yang telah mengorbankan waktu dan tenaganya untuk membimbing, memberikan materi, petunjuk, saran, kritik dan ide selama penyusunan skripsi ini. 3. Bapak Prof. Dr. Geraldus Polla, M. App. Sc, selaku Rektor Universitas Bina Nusantara yang telah memberikan kesempatan bagi penulis untuk dapat menimba ilmu dalam jurusan Sistem Komputer Universitas Bina Nusantara. 4. Bapak Ir. Sablin Yusuf, M.Sc, M.Comp.Sc selaku Dekan Fakultas Ilmu Komputer yang telah memberikan kesempatan bagi penulis untuk dapat menimba ilmu dalam jurusan Sistem Komputer Universitas Bina Nusantara. v

3 5. Bapak Robby Saleh, S.Kom selaku Sekretaris Jurusan Sistem Komputer yang telah memberikan nasehat dan bimbingannya. 6. Bapak Ir. Budi Sutanto, MM, selaku Festo National Sales Manager dan Bapak Didi Sukardi selaku Festo Marketing yang telah membantu mengadakan beberapa komponen yang digunakan selama penelitian. 7. Rudy Susanto, S. Kom, selaku kepala LAB-LITBANG SK yang telah mengizinkan pemakaian rauang LAB-LITBANG SK dan membantu mengadakan beberapa komponen yang digunakan selama penelitian. 8. Pipit Yunita Sari dan Nur Awan Agustina selaku kekasih tercinta kami yang selalu menemani dan memberikan semangat kapada penulis selama ini. 9. Nabil, S. Kom dan Jati Indra Pramasto, S. Kom dan para rekan Hardware Club (HWC) dan bengkel yang telah banyak membantu dan memberikan masukkan serta dukungan kepada penulis selama penyusunan penelitian. 10. Para Dosen dan Staff Universitas Bina Nusantara yang telah memberikan ilmu bimbingan dan pengajaran yang sangat berharga kepada penulis. 11. Para rekan Asisten dan Staff Computer Engineering Laboratorium Universitas Bina Nusantara yang telah memberikan masukkan dan dukungan yang berharga. 12. Teman teman Jurusan Sistem Komputer yang tidak dapat kami sebutkan satu-persatu yang selalu memberikan dukungan, dorongan, masukkan dan ide selama penyelesaian penelitian ini. vi

4 Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penelitian ini. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari berbagai pihak dan rekan-rekan pembaca untuk membuat penelitian ini menjadi lebih baik. Akhir kata, semoga penelitian ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kepentingan orang banyak dan sebagai masukkan bagi perkembangan dunia computer. Terima kasih. Jakarta, Juni 2008 Penulis vii

5 DAFTAR ISI Halaman Judul Luar Halaman Judul Dalam Abstrak Prakata Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar Daftar lampiran i ii iii iv viii xiii xiv xvii BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Ruang Lingkup Tujuan dan Manfaat Metodologi Penelitian Sistematika Penulisan 5 BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1 Sistem Pneumatik Keuntungan Dan Kerugian Sistem Pneumatik Komponen-Komponen Pneumatik 10 viii

6 2.1.3 Simbol dan Standarisasi Dalam Pneumatik Penerapan-Penerapan Sistem Pneumatik PLC (Programmable Logic Controller) Pengertian Dan Sejarah Perkembangan PLC Bagian Bagian PLC Keuntungan Dan Kerugian Menggunakan PLC Perangkat Pemrograman Sistem Yang Dikendalikan Definisi Robot Kegunaan Robot Klasifikasi Umum Robot Bagian-bagian Umum Robot Struktur Mekanika Robot Definisi Motor Analisa Stabilitas dan Keseimbangan 38 BAB 3 PERANCANGAN SISTEM 3.1 Konsep Robot 40 ix

7 3.2 Perancangan Awal Sistem Pembentukan Postur Tubuh Robot Analisa Teknik Berjalan Robot Keseimbangan Robot Bertumpu Dengan 2 Kaki Estimasi Berat Robot Komponen-Komponen Penyusun Robot Komponen Pneumatik Komponen Motor DC Komponen Roda Robot Komponen Catu Daya Dan Pengatur Motor DC Penyusunan Perangkat Keras Penyusunan Sistem Pneumatik Robot Pembentukan Kerangka Robot Penggunaan Rod Sebagai Penyangga Roda Robot Penyusunan Piranti Lunak Perancangan Akhir Sistem Pemindah Beban 89 BAB 4 IMPLEMENTASI DAN EVALUASI 4.1. Spesifikasi Sistem Daftar Komponen Implementasi 102 x

8 4.3.1.Analisa Sistem Prosedur Pengoperasian Uji Lapangan Sistem Evaluasi Sistem 126 BAB 5 SIMPULAN DAN SARAN Simpulan dan Saran 129 Daftar Pustaka 131 Daftar Riwayat Hidup 133 Lampiran... L1 xi

9 DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Data Hasil Percobaan Jalan Lurus di Permukaan Halus 112 Tabel 4.2 Data Hasil Percobaan Menaiki Dua Anak Tangga 116 Tabel 4.3 Data Hasil Percobaan Menuruni Dua Anak Tangga 119 Tabel 4.4 Data Hasil Percobaan Menaiki Dua Anak Tangga Dan Menuruni Dua Anak Tangga 122 xii

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Hukum Boyle Mariotte s Law 8 Gambar 2.2 Cara Kerja Silinder Gerak Ganda 11 Gambar 2.3 Sensor Kapasitif 13 Gambar 2.4 Sensor Induktif 14 Gambar 2.5 Sensor Optik 14 Gambar 2.6 Roller Switch 15 Gambar 2.7 Skematik Dari Suatu Sistem Berbasiskan PLC (Mulianto, E. Suanli, dan T. Sutanto, 2002) 18 Gambar 2.8. Blok Diagram Processor Pada PLC (Candra, 2006) 19 Gambar 2.9 komponen Dasar Pemrograman Ladder Diagram 23 Gambar 2.10 Ilustrasi Titik Keseimbangan 32 Gambar 3.1 Bentuk Kerangka Robot 43 Gambar 3.2 Gaya-Gaya Pada Robot 44 Gambar 3.3 Step Diagram Pada Saat Menaiki Anak Tangga 48 Gambar 3.4 Step Diagram Pada Saat Menuruni Anak Tangga 48 Gambar 3.5 Diagram Alir Robot Pada Saat Menaiki Anak Tangga 49 Gambar 3.6 Diagram Alir Robot Pada Saat Menuruni Anak Tangga 49 Gambar 3.7 Diagram Langkah Teknik Berjalan Robot Pada Saat Menaiki Anak Tangga 50 Gambar 3.8 Diagram Langkah Teknik Berjalan Robot Pada Saat Menuruni Tangga 52 xiii

11 Gambar 3.9 Momen Gaya Saat Silinder C Terangkat 55 Gambar 3.10 Momen Gaya Saat Silinder A Terangkat 56 Gambar 3.11 Blok Diagram I/O 74 Gambar 3.12 I/O Map Sistem Pneumatik 75 Gambar 3.13 Bentuk Penampang peletakan Silinder Pneumatik 77 Gambar 3.14 Penampang PLC 79 Gambar 3.15 Peletakan Sensor Magnetik 81 Gambar 3.16 Penampang Sensor Kapasitif Bagian Bawah 82 Gambar 3.17 Penampang Sensor Kapasitif Bagian Depan 82 Gambar 3.18 Penampang Motor DC 83 Gambar 3.19 Roda Penggerak 84 Gambar 3.20 Penampang Catu Daya 85 Gambar 3.21 Rod Penyangga Setiap Silinder 87 Gambar 3.22 Analisa Teknik Berjalan Robot Pada Saat Menaiki Anak Tangga Dengan Menggunakan Sistem Pemindah Beban 91 Gambar 3.23 Analisa Teknik Berjalan Robot Pada Saat Menuruni Anak Tangga Dengan Menggunakan Sistem Pemindah Beban 92 Gambar 3.24 Hasil Rancangan Akhir Dari Aplikasi Sistem Pneumatik Pada Mobile Robot Untuk Menaiki Dan Menuruni Tangga Tampak Samping 93 Gambar 3.25 Hasil Rancangan Akhir Dari Aplikasi Sistem Pneumatik Pada Mobile Robot Untuk Menaiki Dan Menuruni Tangga Tampak Depan 94 Gambar 3.26 Tampilan Hasil Rancangan Akhir Dari Aplikasi Sistem xiv

12 Pneumatik Pada Mobile Robot Untuk Menaiki Dan Menuruni Tangga 95 Gambar 4.1 Pengujian Sistem Untuk Menaiki Dan Menuruni Tangga Dilakukan Dengan Uji Lapangan 108 Gambar 4.2 Grafik Kecepatan Pada Setiap Percobaan 114 Gambar 4.3 Grafik Konsumsi Tegangan PLC Setiap Percobaan 115 Gambar 4.4 Grafik Konsumsi Tegangan Motor DC 116 Gambar 4.5 Grafik Kecepatan Robot Saat Menaiki Dua Anak Tangga 118 Gambar 4.6 Grafik Konsumsi Tegangan PLC Setiap Percobaan 119 Gambar 4.7 Grafik Konsumsi Tegangan Motor Setiap Percobaan 119 Gambar 4.8 Grafik Kecepatan Robot Saat Menuruni Dua Anak Tangga 121 Gambar 4.9 Grafik Konsumsi Tegangan PLC Setiap Percobaan 122 Gambar 4.10 Grafik Konsumsi Tegangan Motor Setiap Percobaan 122 Gambar 4.11 Grafik Kecepatan Robot Setiap Percobaan 124 Gambar 4.12 Konsumsi Tegangan PLC Setiap Percobaan 125 Gambar 4.13 Konsumsi Tegangan Motor DC Setiap Percobaan 125 xv

13 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A-1 Listing Program PLC (Statement List) Lampiran A-1 Listing Program PLC (Ladder Diagram) Lampiran B-1 PLC Lampiran B-2 Silinder Pneumatik Lampiran B-3 Katup Pneumatik Lampiran B-4 Sensor Magnetik Lampiran B-5 Sensor Kapasitif Lampiran B-6 Speed Control Lampiran B-7 Fitting Pneumatik Lampiran C-1 Motor DC LA-1 LA-2 LB-1 LB-2 LB-3 LB-4 LB-5 LB-6 LB-7 LC-1 xvi