BAB III PERANCANGAN 3.1 Perancangan mekanik Dalam perancangan mekanik robot ini saya menggunakan software AutoCad 2009 untuk mendesign mekanik dan untuk bahan saya menggunakan Acrylic dengan ketebalan 3mm dan dipotong menggunakan mesin Laser. 3.1.1 Badan Robot Badan robot saya design memiliki 3 lapisan, yaitu : 1. Lapisan 1 untuk Baterai, Servo, Jumper Servo, Regulator untuk Servo, dan Saklar. Gambar 3.1 Lapisan 1 Badan Robot 37
P a g e 38 2. Lapisan 2 untuk Arduino dan Rangkaian Regulator 5v untuk sensor Ultrasonik. Regulator 5volt Arduino Mega 2560 Gambar 3.2 Lapisan 2 Badan Robot 3. Lapisan 3 untuk sensor Ultrasonic dan Jumper. Ultrasonik Rangkaian Jumper Gambar 3.3 Lapisan 3 Badan Robot
P a g e 39 3.1.2 Kaki Robot Kaki robot berjumlah 6 buah dan masing-masing kaki memiliki 2 sendi dengan axis yang berbeda, sendi pertama (lengan) berfungsi untuk bergeser maju dan mundur sedangkan sendi kedua (kaki) berfungsi untuk bergeser naik dan turun. Gambar 3.4 Bagian pembentuk kaki dan lengan robot Gambar 3.5 Bracket Lengan Gambar 3.6 Kaki Robot
P a g e 40 3.1.3 Posisi Sensor Ultrasonik Ultrasonik 2 Arah jam 10.30 Ultrasonik 1 Arah jam 12 Ultrasonik 3 Arah jam 1.30 Ultrasonik 4 Arah jam 9 Ultrasonik 5 Arah jam 3 Gambar 3.7 Posisi Ultrasonik Penggunaan 5 buah ultrasonik dimaksudkan agar robot dapat bernavigasi dengan baik. Sensor 1 sebagai indikator halangan depan, sensor 2 dan sensor 3 sebagai indicator posisi robot sedang dalam keadaan miring, dan sensor 4 dan sensor 5 sebagai indikator untuk menentukan arah belokan robot. 3.1.4 Sudut Servo Robot ini memiliki 2 sendi, yaitu sendi bahu dan sendi kaki. untuk sendi kaki, sudut yang diperlukan cukup 2 saja karena sendi kaki hanya berfungsi untuk menaikan dan menurunkan tungkai kaki robot saja. Sedangkan untuk sendi bahu, diperlukan berbagai sudut posisi servo untuk dapat disesuaikan dengan kondisi mekanik dan manuver robot yang diinginkan. Pada robot ini dirancang tiap servo memiliki 9 sudut posisi servo yang dapat digunakan, yaitu :,,,,,,,,.
P a g e 41 Sendi Kaki Tungkai kaki posisi turun sudut 90 Tungkai kaki posisi turun sudut 22 / 157 Gambar 3.8 Sudut servo kaki robot Sendi Bahu Tungkai bahu posisi maju sudut 45 / 135 Tungkai bahu posisi mundur sudut 45 / 135 Tungkai bahu posisi siap sudut 90 Gambar 3.9 Sudut servo bahu robot
P a g e 42 3.2 Perancangan Elektrik Elektrik robot tidak terlalu rumit karena hanya menggunakan 1 jenis output yaitu Servo dan 1 jenis input yaitu sensor Ultrasonik. Secara keseluruhan rangakaian electronik yang digunakan di robot ini meliputi : Arduino Mega 2560 Rangkaian Regulator 5V/2A Jumper Servo kanan Jumper Servo kiri Jumper Sensor UBEC 3A Dalam merancang rangkaian elektrik saya menggunakan software Proteus 7 Profesional. 3.2.1 Perancangan Rangkaian Regulator LM7805 Rangkaian ini saya buat menggunakan dua buah IC LM7805 sehingga bisa menghasilkan arus maksimal 2 ampere dan dirancang dengan 1 buah soket Input dan 3 buah soket Output. Gambar 3.10 Skematik rangkaian regulator LM7805
P a g e 43 Gambar 3.11 Layout rangkaian regulator LM7805 Gambar 3.12 Simulasi rangkaian regulator LM7805
P a g e 44 3.2.2 Perancangan Rangkaian Jumper Gambar 3.13 Papan rangkaian regulator LM7805 Walaupun sederhana, rangkaian jumper cukup berperan penting karena dapat mengurangi penggunaan kabel sehingga lebih efisien dan terlihat lebih rapih. Gambar 3.14 Skematik jumper servo kanan Gambar 3.15 Skematik jumper servo kiri Gambar 3.16 Skematik jumper sensor
P a g e 45 Gambar 3.17 Layout jumper servo kanan Gambar 3.18 Layout jumper servo kiri Gambar 3.19 Layout jumper sensor
P a g e 46 Gambar 3.20 Papan rangkaian jumper servo Gambar 3.21 Papan rangkaian jumper sensor
P a g e 47 3.2.3 Indikator Checkpoint Gambar 3.22 Indikator Checkpoint Rangkaian ini saya buat menggunakan 4 buah LED dan bersifat active high sehingga keempat kaki negatif LED saling terhubung dan kaki positif LED terhubung dengan 4 pin Arduino yang berbeda. Rangkaian ini digunakan untuk dapat mempermudah dalam analisa program karena bersifat visual. Gambar 3.23 Rankaian Indikator Checkpoint
P a g e 48 3.2.4 Wiring Diagram Baterai Arduino Mega 2560 Saklar Regulator LM7805 UBEC Saklar 6v/5v Jumper Servo kiri Jumper Servo kanan Jumper Sensor Jalur Data Jalur Power Gambar 3.24 Wiring Diagram
P a g e 49 3.3 Teknik Navigasi Robot ini hanya memiliki 1 jenis sensor untuk navigasi yaitu sensor ultrasonik dengan penempatan dan fungsi seperti yang dijelaskan bagian 3.1.3 Posisi Sensor Ultrasonik. Oleh karena itu butuhkan rangkaian Indikator Checkpoint untuk membantu dalam navigasi robot. Penjelasan tentang Teknik Navigasi robot, sebagai berikut : Secara default robot akan berjalan maju sambil membaca data dari setiap sensor ultrasonik. Bila saat berjalan maju sensor 2 dan sensor 3 membaca jarak kurang dari 11cm maka robot akan menjalankan fungsi gerak muter kanan / kiri untuk meluruskan posisi robot. Bila sensor 1 membaca jarak kurang dari 18cm jika 4 LED masih dalam keadaan mati, Robot berada di checkpoint 1 Hanya sensor 4 dan sensor 5 yang aktif untuk menentukan arah belokan robot ke kiri / ke kanan. bila jarak kiri lebih besar dari jarak kanan maka robot akan berbelok ke kiri dan begitu sebaliknya. LED 1 pada indikator checkpoint akan menyala. Robot kembali berjalan maju. Bila sensor 1 kembali membaca jarak kurang dari 18cm jika LED 1 dalam keadaan menyala, Robot berada di checkpoint 2 Hanya sensor 4 dan sensor 5 yang aktif untuk menentukan arah belokan robot ke kiri / ke kanan. bila jarak kiri lebih besar dari jarak kanan maka robot akan berbelok ke kiri dan begitu sebaliknya. LED 2 pada indikator checkpoint akan menyala. Robot kembali berjalan maju. Bila sensor 1 kembali membaca jarak kurang dari 18cm jika LED 1 dan LED 2 dalam keadaan menyala, Robot berada di checkpoint 3 Hanya sensor 4 dan sensor 5 yang aktif untuk menentukan arah belokan robot ke kiri / ke kanan. bila jarak kiri lebih besar dari jarak kanan maka robot akan berbelok ke kiri dan begitu sebaliknya. LED 3 pada indikator checkpoint akan menyala. Robot kembali berjalan maju.
P a g e 50 Bila sensor 1 kembali membaca jarak kurang dari 18cm jika LED 3 dalam keadaan menyala, Robot berada di checkpoint 4 Robot akan menjalankan fungsi gerak muter kiri LED 4 pada indikator checkpoint akan menyala. Robot kembali berjalan maju. Bila sensor 1 kembali membaca jarak kurang dari 18cm jika LED 4 dalam keadaan menyala, Robot berada di area Finish Robot Berhenti selama 10 detik Keemapat LED pada indikator checkpoint akan mati. Robot kembali berjalan maju. 3.4 Programming Robot Secara garis besar prinsip kerja robot ini yaitu mengambil data dari sensor Ultrasonik lalu data tersebut diolah oleh Arduino dan menghasilkan Ouput untuk menggerakan Servo sesuai dengan yang sudah diperintahkan. Mengambil data dari Sensor Ultrasonik Data diolah oleh Arduino Robot bergerak sesuai yang diperintahkan INPUT PROSES OUTPUT Robot ini menggunakan 5 buah sensor Ultrasonik, dimana : Ultrasonik 1 digunakan untuk mendeteksi halangan di depan robot Ultrasonik 2 digunakan untuk mendeteksi posisi robot saat miring ke kiri Ultrasonik 3 digunakan untuk mendeteksi posisi robot saat miring ke kanan Ultrasonik 4 digunakan untuk mendeteksi halangan di sebelah kiri robot Ultrasonik 5 digunakan untuk mendeteksi halangan di sebelah kanan robot Robot ini akan menggunakan sensor Ultrasonik untuk dapat menyusuri labirin dan dapat kembali ke posisi awal lalu berhenti.
P a g e 51 START FINISH Gambar 3.25 Labirin Robot ini diprogram untuk dapat menyusuri labirin, menghitung jumlah belokan dan kembali ke posisi awal dengan rute sebagai berikut : START FINISH Gambar 3.26 Rute Robot Berdasarkan labirin, saya menetapkan 4 titik checkpoint sehingga robot dapat mengetahui posisi nya berada tanpa harus menggunakan compass digital.
P a g e 52 START FINISH Gambar 3.27 Posisi Checkpoint Untuk dapat menandai checkpoint saya memanfaatkan pin Arduino Mega yang tidak terpakai : Pin 41 akan bernilai jika robot di posisi checkpoint 1 Pin 42 akan bernilai jika pin 41 bernilai (penanda posisi checkpoint 2) Pin 43 akan bernilai jika pin 41 dan pin 42 bernilai (penanda poisisi checkpoint 3) Pin 44 akan bernilai jika pin 41, pin 42 dan pin 43 bernilai (penanda posisi checkpoint 4)
P a g e 53 Start Robot Posisi Siap Menjalankan Ultrasonik Robot Maju Ultrasonik 3 Ultrasonik 2 Ultrasonik 1 < = 11 tidak < = 11 tidak <18 tidak ya ya Robot Muter kiri Robot Muter kanan Baca Pin 43 Baca Pin 44 Ultrasonic 4 & ultrasonic 5 tidak tidak ul4 < ul5 ya tidak ul4 > ul5 ya ya Write pin 44 Muter kiri 3x ya Write pin 41,42,43 dan 44 LOW Berhenti Baca Pin 42 Baca Pin 41 Finish ya tidak ya tidak Muter kiri 3x Write pin 41 Muter kanan 3x Write pin 43 Muter kiri 3x Write pin 42 Muter kanan 3x Write pin 41 Gambar 3.28 Flow Chart Program