ROBOT PENYELAM PENGAMBIL OBJEK DASAR KOLAM Oleh Ernanda Ariwirawan Widodo NIM:

Transkripsi

1 ROBOT PENYELAM PENGAMBIL OBJEK DASAR KOLAM Oleh Ernanda Ariwirawan Widodo NIM: Skripsi Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga Januari 2014

2

3

4

5 INTISARI Robot merupakan teknologi yang terus berkembang dewasa ini. Termasuk salah satunya robot yang beroperasi di dalam air. Robot yang ada sebelumnya jarang dilengkapi dengan lengan robot. Sebagian besar robot yang beroperasi di dalam air hanya digunakan untuk mengamati keadaan di dalam air. Maka pada skripsi ini, dibuatlah sebuah robot penyelam yang tidak hanya berfungsi untuk mengamati saja tapi juga dilengkapa dengan lengan robot untuk mengambil sebuah objek di dalam air. Alat ini terbagi menjadi dua bagian utama, yaitu bagian mekanik dan bagian elektronik. Bagian mekanik terdiri dari pelampung, baling-baling, tempat kamera, dan lengan robot. Dan bagian elektronik terdiri dari sensor tekanan, sensor kemiringan, kamera, motor DC, mikrokontroler, dan driver motor. Pengontrol robot ini menggunakan mikrokontroler ATmega 2560, mikrokontroler ini mengendalikan empat buah motor DC dan mengirimkan data sensor melalui komunikasi serial dan ditampilkan pada user interdace. Sistem yang diuji antara lain massa jenis robot dan kedalaman robot. Robot ini diuji pada sebuah kolam dengan kedalaman 3 meter dan hasilnya robot dapat menyelam sampai pada kedalaman 3 meter. Lalu dilakukan juga pengujian untuk mendapatkan massa jenis robot. Dan hasilnya ditemukan massa jenis robot 0,988 g/ cm 3. i

6 ABSTRACT Robot is a technology that continuously-improved nowadays. One of these categories is robot which operates underwater. The previous robots were rarely equipped with robotic arm. Most of the underwater robots were only used to observe the situation underwater. Therefore, this paper designed a diving robot which not only be used to observe but also equipped with robotic arm to pick up an object underwater. The robot is separated into two main parts, i.e. mechanical and electronic parts. The mechanical part consists of a float, a propeller, camera box, and robotic arm. And the electronic part consists of a pressure sensor, tilt sensor, camera, DC motors, microcontroller, and motor driver. The robot is controlled by Atmega 2560 microcontroller, which will control four DC motors and transmit sensor data via serial communication and display onto the user interface. The systems tested include the robot density and the robot dive depth. This robot was tested in a 3 meters depth pond, and the result shows that this robot can dive down to a depth of 3 meters. Then another test was also performed to obtain this robot density, and the result indicated that the density of this robot is 0,988 g/ cm 3. ii

7 KATA PENGANTAR Pertama-tama penulis panjatkan segala puji syukur kepada Tuhan Yesus atas semua berkat yang selalu mengiringi penulis disaat perancangan, pembuatan, serta penulisan skripsi ini, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini tepat pada waktunya. Penulis juga berterima kasih kepada Universitas Kristen Satya Wacana (UKSW), Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer, karena telah memberikan pendidikan yang baik hingga akhirnya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Penulis juga berterima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan dukungan kepada penulis dalam bentuk apapun. Tanpa semua dukungan itu usaha penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini akan percuma. Maka pada kesempatan ini penulis hendak mengucapkan banyak terima kasih pada: 1. Segenap keluarga yang saya kasihi, ibu Eksi Dharmadjanti, adik Andhika Widi Setyawan Widodo, dan kepada semua Bulek dan Om. Terima kasih atas segala dukungan dalam bentuk materi, doa, dan semangatnya. 2. Bapak Gunawan D, M.Sc, dan Bapak Eng Ir. F. Dalu Setiaji, M.T selaku pembimbing I dan II, terima kasih atas bimbingan, nasehat, dan kesediaan waktu dalam membimbing penulis selama pengerjaan skripsi ini. 3. Staff, dosen, karyawan, dan laboran FTEK atas pelayanannya kepada penulis selama berkuliah di FTEK. 4. Sahabat-sahabatku, Andreas Kristianto, Henry Sutanto, Kristian Visi Subekti, dan Edwin C. Mone. Atas semua curahan kasih kalian saat membantu penulis dalam bentuk suntikan semangat, moral, dan arahan. Dan juga karena telah setia menemani penulis baik dalam suka maupun duka, baik dalam canda maupun tawa, dan baik dalam kondisi pahit maupun manis. Penulis tidak akan bisa menyelesaikan skripsi ini tanpa bantuan kalian. 5. Teman-teman seangkatan 2008, Eka, Yudha, Ricky, Monica, Febe, Sukra, Rudi, Riyo, Yahya, Ditya, Catur, Dirham dan teman-teman seangkatan lainnya yang tidak saya sebutkan satu persatu. Terima kasih karena sudah berbagi suka dan duka bersama penulis selama kuliah di FTEK. 6. Semua teman-teman FTEK, baik kakak maupun adik angkatan. iii

8 7. Mantan kekasihku Febe Adhita Citraningrum, karena sudah menemani penulis dalam mengerjakan skripsi ini walau hanya sebentar. Terima kasih atas pengertianmu, kesabaranmu, dan perhatianmu saat menemani penulis mengerjakan skripsi ini. 8. Mas Mihradityo Panji Nugroho, atas arahanya kepada penulis dalam mengerjakan skripsi ini. 9. Semua pihak yang telah membantu dalam pengerjaan skripsi ini, toko Gloria, Digital, Bina Jaya, Metro, Toko besi T, toko-toko online: Sadewa Electronics, Indo-Ware, dan toko-toko lainnya. 10. Serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu. Terima kasih atas bantuannya baik langsung maupun tidak langsung. Penulis sadar bahwa skripsi ini tidaklah sempurna, maka penulis berharap saran dan juga kritik dari pembaca agar skripsi ini bisa lebih berguna kedepannya. Akhir kata, penulis berharap berharap skripsi ini bisa berguna bagi semua orang yang membacanya. Salatiga, Januari 2013 Penulis iv

9 DAFTAR ISI INTISARI.....i ABSTRACT...ii KATA PENGANTAR...iii DAFTAR ISI...v DAFTAR GAMBAR vii DAFTAR TABEL..ix DAFTAR SINGKATAN.x BAB I PENDAHULUAN Tujuan Latar Belakang Spesifikasi Sistem Sistematika Penulisan... 3 BAB II DASAR TEORI Mikrokontroler ATMega Sensor kemiringan ADXL Sensor Tekanan MPX Driver Motor EMS 30A H-bridge Motor DC Bilge Pump Motor Servo Komunikasi Serial RS Komunikasi I2C Massa jenis Prinsip Pascal dan Prinsip Archimedes BAB III PERANCANGAN ALAT Gambaran Alat Perancangan Mekanik Modul Pelampung Modul Baling-Baling... 17

10 Modul Lengan Robot Modul Dome Kamera Perancangan Elektronik Modul Mikrokontroler Modul Sensor Tekanan Modul Regulator Modul Sensor Kemiringan Modul Kamera Modul Catu Daya Modul Kabel Modul Servo Motor DC Perancangan User Interface Flow Chart Pengoperasian Robot Perhitungan Matematis Metode Penyelaman, Sensor Kemiringan, Sensor Kedalaman Perhitungan Metode Penyelaman Perhitungan Sudut Pitch dan Roll Perhitungan Kedalaman dan Tekanan BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS Pengujian Massa Jenis Pengujian Gerak Robot Pengujian Kedalaman Pengujian Kemiringan Pengujian Kecepatan Pengujian Pengiriman Data BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran Pengembangan DAFTAR PUSTAKA... 45

11 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Konfigurasi pin ATMega Gambar 2.2 Blok diagram accelerometer ADXL345[3]... 6 Gambar 2.3 Orientasi Accelerometer Terhadap Ketiga Sumbu... 6 Gambar 2.4 Output Accelerometer Terhadap Ketiga Sumbu... 7 Gambar 2.5 Konfigurasi pin Accelerometer ADXL Gambar 2.6 Skema rangkaian sensor tekanan MPX5500 [4]... 9 Gambar 2.7 Skema rangkaian driver EMS 30A H-bridge [5]... 9 Gambar 2.8 Motor DC anti air (Bilge Pump) Gambar 2.9 Blok Diagram Motor Servo [6] Gambar 2.10 Sudut Putaran Motor Servo Terkendali Oleh PWM [6] Gambar 2.10 Ilustrasi Pemasangan R pull-up pada I2C bus [6] Gambar 3.1 Blok Diagram Robot Gambar 3.2 Robot Penyelam keseluruhan Gambar 3.3 Pelampung utama Gambar 3.4 Propeller Gambar 3.5 Lengan robot Gambar 3.6 Dome Gambar 3.7 Board Atmega Gambar 3.8 Schematic Atmega Gambar 3.9 Sensor tekanan MPX Gambar 3.10 Skema rangkaian sensor tekanan MPX Gambar 3.11 Rangkaian Regulator LM

12 Gambar 3.12 ADXL Gambar 3.13 webcam Gambar 3.14 baterai LiPo Gambar 3.15 Kabel Penghubung Robot dan User Interface Gambar 3.16 Servo yang terpasang pada lengan robot Gambar 3.17 Motor DC anti air Bilge Pump Gambar 3.18 Tampilan User Interface Gambar 3.19 Flow Chart pengoperasian robot Gambar 3.20 Berbagai Posisi Kemiringan Sudut Dari Sensor Accelerometer Gambar 4.1 Massa Robot Gambar 4.2 Gerak maju robot penyelam Gambar 4.3 Gerak ke kanan robot penyelam Gambar 4.4 Robot berada di dasar kolam pada kedalaman 3 meter Gambar 4.5 Perbandingan sensor kemiringan dengan waterpass smartphone Gambar 4.6 Hasil pengujian komunikasi data sensor tekanan dan kemiringan... 42

13 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Perbandingan Robot Penyelam... 2 Tabel 2.2 Deskripsi pin ADXL Tabel 3.1 Konfigurasi Atmega Tabel 3.2 Konfigurasi sensor kemiringan ADXL Tabel 3.3 PWM gerak robot Tabel 4.1 Pengujian Gerak Tabel 4.2 Pengujian kedalaman robot Tabel 4.3 Perbandingan sudut pitch waterpass digital dengan sensor kemiringan Tabel 4.4 Perbandingan sudut roll waterpass digital dengan sensor kemiringan Tabel 4.5 Kecepatan robot penyelam ix

14 DAFTAR SINGKATAN ADC AVR CW CCW DC EMS IC I2C I/O LIPO PWM R/W SCL SDA SPI Analog to Digital Converter Advance Versatile Risc Clockwise Counter Clockwise Direct Current Embedded Module Series Integrated Circuit Inter-Integrated Circuit Input-Output Lithium Polymer Pulse Width Modulation Read-Write Serial Clock Serial Data Serial Peripheral Interface xii