BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Robotika Robot adalah sebuah alat mekanik yang dapat melakukan tugas fisik, baik menggunakan pengawasan dan kontrol manusia, ataupun menggunakan program yang telah didefinisikan terlebih dahulu. Robot biasanya digunakan sebagai pengganti jasa manusia, biasanya kebanyakan robot industri digunakan dalam bidang produksi. Belakangan ini robot mulai memasuki pasaran konsumen di bidang hiburan, dan alat pembantu rumah tangga, seperti penyedot debu dan pengepel otomatis. Robot terdiri dari berbagai jenis 1. Robot Humanoid Human berarti manusia. Berarti untuk jenis robot yang satu ini lebih mirip ke manusia dari segi bentuk yang mempunyai 2 tangan 2 kaki dan satu kepala kurang 6
7 lebih seperti itu maupun dari segi fungsinya yang mungkin dapat kita ajak berbicara misalnya. Robot jenis ini selalu berkembang dan semakin canggih. 2. Robot Jaringan Yang dimaksud robot jaringan itu adalah dimana robot yang dapat mengatur atau mengontrol suatu jaringan menggunakan protokol TCP/IP. Robot ini dapat memonitoring jaringan apa saja. 3. Robot Mobile Merupakan robot yang paling laris dikalangan anak muda yang masih dalam tahap belajar membuat robot karena tingkat kesulitan untuk membuat robot ini masih rendah. Dan yang harus dipelajari jika membuat robot ini harus mengerti tentang sensor-sensor elektronik dan mikrokontroler. Robot ini biasanya terdapat beberapa roda untuk memudahkan pergerakannya. karena robot ini hanya mengikuti sonsorsensor yang telah ditetapkan pada sistem robot ini. 4. Underwater Robot Robot underwater adalah robot yang digunakan dibawah permukaan air atau didalam air. Untuk robot jenis ini yang berukuran besar biasanya untuk mengambil suatu barang penting yang terdapat didalam air yang mungkin tidak dapat dijangkau oleh manusia. Robot ini juga seringkali digunakan sebagai alat yang memonitoring suata keadaan bawah air.
8 5. Flying Robot Flying robot adalah robot yang memiliki kemampuan untuk terbang dilangit atau mengudara. Biasanya robot jenis ini seringkali digunakan untuk mengambil gambar dari atas karena tidak memungkin jika manusia terbang dan mengambil gambar dari atas kecuali dengan naik pesawat. 6. Robot Manipulator Robot ini banyak dipakai oleh perusaan industri elektronik ataupun transportasi. Biasanya robot ini hanya mempunyai satu tangan jadi setiap robot mempunyai peran pekerjaan masing-masing. Seperti contohnya robot untuk menutup kaleng, mengecat, memasang baut yang berukuran kecil maupun besar, menyatukan body mobil dan masih banyak yang lainnya. 7. Robot Berkaki Bentuk robot berkaki biasanya memiliki banyak ragam bentuk, sesuai dengan namanya robot ini dirancang dengan kelebihan bergerak menggunakan kaki-kaki robot yang dirancang sesuai keinginan.biasanya robot ini banyak masuk kedalam jenis robot bentuk hewan. Seperti robot anjing yang mempunyai 4 kaki, Laba-laba dengan 6 kaki atau lebih dan masih banyak lagi contohnya. Dari ke tujuh jenis robot disini penulis menggunakan robot beroda untuk mengerjakan alat pembersih lantai karena lebih simple, efektif dan efesien.
9 2.2 Mekanik Robot Mekanik adalah ilmu yang mempelajari gerak-gerak yang dapat dihasilkan dari suatu benda setelah mendapat tenaga dari benda lain. Untuk mendapat gerak benda yang sesuai dengan perancangan sebuah robot maka perlu dilakukan pendesaignan mekanik. 2.3 Perangkat Output Semua perangkat yang dikendali oleh sebuah kontroller adalah perangkat output. Untuk mengoperasikan perangkat ini dapat dilakukan tanpa menunggu perintah masukan dari luar controller. Dalam arti lain perangkat output ini dapat dioprasikan kapan saja sesuai keinginan perancangnya. Banyak jenis perangkat yang digolongkan kedalam kategori perangkat output seperti halnya Motor DC, Motor Driver, LCD, dan Relay. 2.3.1 Motor DC Motor DC adalah motor yang menggunakan sumber tegangan DC dan digunakan untuk mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanis. Komponen ini bekerja dengan prinsip electromagnet. Ketika sumber tegangan diberikan, medan magnet di bagian yang diam atau disebut stator akan terbentuk. Medan magnet ini akan membuat rotor atau bagian yang bergerak berputar dan tentu saja dapat dimanfaatkan untuk memutar benda lain misalnya roda.
10 Kecepatan putaran motor DC ditentukan oleh besar tegangan. Semakin tinggi tegangannya, semakin cepat putarannya. Tegangan yang terlampau tinggi, yang melampaui batas maksimumnya, dapat membuat motor terbakar. Gambar 2.1 Contoh motor DC Ketika pasokan tegangan motor DC dihentikan, medan magnetic berangsurangsur menghilang, sekaligus menghasilkan tegangan balik. Tegangan balik inilah yang ditangani agar tidak merusak arduino uno. Caranya adalah dengan memasang diode. Hal ini didasarkan sifat diode yang dapat mengalirkan arus listrik hanya dalam satu arah. Dengan adanya diode, tegangan balik dapat diblokir. Sumber tegangan yang digunakan motor DC perlu diambil dari sumber eksternal, misalnya berupa baterai atau regulator, bukan dari Arduino Uno. Hal ini disebabkan Arduino Uno tidak dirancang untuk memasok tegangan ke motor DC. Pin-pin Arduino Uno hanya bisa memberikan arus 60mA, sedangkan kebutuhan motor sekitar 500mA untuk membuat putaran maksimum.
11 2.3.2 Motor Driver L298 L298 adalah jenis IC driver motor yang dapat mengendalikan arah putaran dan kecepatan motor DC ataupun Motor stepper. Mampu mengeluarkan output tegangan untuk Motor dc dan motor stepper sebesar 50 volt. IC l298 terdiri dari transistor-transistor logik (TTL) dengan gerbang nand yang memudahkan dalam menentukkan arah putaran suatu motor dc dan motor stepper. Dapat mengendalikan 2 untuk motor dc namun pada hanya dapat mengendalikan 1 motor stepper. Penggunaannya paling sering untuk robot line follower. Bentuknya yang kecil memungkinkan dapat meminimalkan pembuatan robot line follower. Gambar 2.2 Contoh Motor Shield L298
12 Untuk menggerakkan robot menggunakan motor DC yang dihubungkan langsung dengan Motor Shield L298 dan dikendalikan langsung oleh keluaran dari mikrokontroler. 2.3.3 LCD (Liquid Crystal Display) LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik. Gambar 2.3 Contoh LCD (Liquid Cristal Display) Lapisan LCD terdiri dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan
13 dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor. Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan. 2.3.4 Relay Relay adalah saklar listrik atau elektrik yang membuka atau menutup sirkuit atau rangkaian lain dalam kondisi tertentu. Relay pada dasarnya adalah sakelar yang membuka dan menutupnya dengan tenaga listrik melalui coil relay yang terdapat di dalamnya. Pada awalnya sebuah relay di anggap memiliki coil atau lilitan tembaga atau cooper yang melilit pada sebatang logam, pada saat coil di beri masukan arus atau tegangan listrik dan elektrik maka coil akan membuat medan elektromagnetik yang mempengaruhi batang logam di dalam lingkarannya tersebut untuk menjadikannya sebuah magnet. Kekuatan magnet yang terjadi pada batang logam tersebut menarik lempeng logam lain yang terhubung melalui armature atau tuas ke sebuah sakelar. Biasanya relay memicu sakelar terbuka dan tertutup, dan hal ini tergantung type dan kebutuhan. 2.4 Perangkat Kontroller Perangkat Kontroller adalah sebuah alat elektronik yang dapat mengerjakan pemikiran sesuai dengan kemauan perancangnya. Pada perangkat inilah keinginan
14 perancang ditanam dimana dengan menggunakan perangkat ini maka sebuah piranti dapat beroprasi secara otomatis. 2.4.1 Mikrokontroller Mikrokontroller adalah sistem mikroprosesor lengkap yang terkandung di dalam sebuah chip. Mikrokontroler berbeda dari mikroprosesor serba guna yang digunakan dalam sebuah PC, karena di dalam sebuah mikrokontroler umumnya juga telah berisi komponen pendukung sistem minimal mikroprosesor, yakni memori dan antarmuka I/O, sedangkan di dalam mikroprosesor umumnya hanya berisi CPU saja. 2.4.2 ArduinoUno Arduino Uno adalah salah satu produk berlabel Arduino yang sebenarnya adalah suatu papan elektronik yang mengandung mikrokontroller ATmega 328 (sebuah keping yang secara fungsional bertindak seperti sebuah komputer). Piranti seperti ini dapat dimanfaatkan untuk mewujudkan rangkaian elektronik dari yang sederhana hingga yang kompleks. Dengan penambahan komponen tertentu, piranti ini bisa dipakai untuk pemantau jarak jauh melalui internet. Gambar 2.4 Contoh Arduino Uno
15 Arduino Uno mengandung mikroposesor (berupa Atmel AVR) dan dilengkapi dengan oscillator 16MHz (yang memungkinkan operasi berbasis waktu dilaksanakan dengan tepat), dan regulator (pembangkit tegangan) 5 volt. Sejumlah pin tersedia di papan. Pin 0 hingga 13 digunakan untuk isyarat analog. Arduino Uno dilengkapi dengan static random-access memory (SRAM) berukuran 2KB untuk memegang data, flash memory berukuran 32KB, dan erasable programmable read-only memory (EEPROM) untuk menyimpan program. 2.5 Perangkat Input Untuk menjadikan piranti dapat beroprasi dan berfungsi secara otomatis maka perlu adanya masukan yang dapat diolah oleh mikrokontroller yang kemudian dijadikan perintah untuk melakukan sebuah pekerjaan tertentu. Masukan inilah yang dimaksud sebagai input dan input-input ini berasal dari perangkat input atau sensor. Banyak jenis masukan yang sering dijumpai pada perangkat mekatronika maupun robot yang memang digunakan untuk memberi batasan tertentu. Salah satu dari komponen adalah sensor Ultrasonik yang dijadikan sebagai masukan jarak. 2.5.1 Sensor Ultrasonik Ultrasonik adalah suara atau getaran dengan frekuensi yang terlalu tinggi untuk bisa didengar oleh telinga manusia. Ultrasonic bergetar dalam rentang lebih besar dari 20 KiloHertz. Ultrasonik juga dapat dijelaskan secara sederhana sebagai
16 gelombang di atas frekuensi gelombang suara. Sensor ultrasonic merupakan sensor utama untuk navigasi dan penghindar halangan. Gambar 2.5 Contoh Sensor Ulrasonik Sensor ultrasonik ping dipasang pada bagian depan robot, sehingga terlihat sebagai mata dari robot. Sensor ini akan mengukur jarak dari objek-objek yang ada disekelilingnya. Jika jarak yang dideteksi adalah sangat dekat, maka dapat disimpulkan bahwa terdapat objek yang sangat dekat dengan sensor. Sehingga robot harus menghindari dengan cara berbelok ataupun bermanuver ke arah yang lainnya. Penjelasan diatas merupakan salah satu aplikasi dari sensor ultrasonic ping. 2.5.2 Push Button Switch Push button switch adalah perangkat atau saklar sederhana yang berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik dengan sistem kerja tekan unlock (tidak mengunci). Sistem kerja unlock disini berarti saklar akan bekerja sebagai device penghubung atau pemutus aliran arus listrik saat tombol ditekan, dan saat tombol tidak ditekan (dilepas), maka saklar akan kembali pada kondisi normal.
17 Gambar 2.6 Contoh Push Button Switch Sebagai device penghubung atau pemutus, push button switch hanya memiliki 2 kondisi, yaitu On dan Off. Istilah On dan Off ini menjadi sangat penting karena semua perangkat listrik yang memerlukan sumber energi listrik pasti membutuhkan kondisi On dan Off. 2.6 Perangkat Tambahan Selain ketiga perangkat khusus yang terdapat pada robot ada pula perangkat yang memang digunakan untuk pelengkap pada robot tersebut. Perangkat inilah yang disebut dengan perangkat tambahan. Perangkat tambahan ini antara lain power supply, regulator dan kabel jumper.
18 2.6.1 Power Supply Power Supply adalah sebagai alat atau perangkat keras yang mampu menyuplai tenaga atau tegangan listrik secara langsung dari sumber tegangan listrik ke tegangan listrik yang lainnya. Power supply biasanya digunakan untuk komputer sebagai penghantar tegangan listrik secara langsung kepada komponen-komponen atau perangkat keras lainnya yang ada di komputer tersebut, seperti hardisk, kipas, motherboard dan lain sebagainya. Power supply memiliki input dari tegangan yang berarus alternating current (AC) dan mengubahnya menjadi arus direct current (DC) lalu menyalurkannya ke berbagai perangkat keras yang ada dikomputer kita. Karena memang arus direct current (DC)-lah yang dibutuhkan untuk perangkat keras agar dapat beroperasi, direct current biasa disebut juga sebagai arus yang searah sedangkan alternating current merupakan arus yang berlawanan. Secara umum dalam sebuah komputer adalah sebagai alat bantu konverter tegangan listrik pada komputer yang dapat mengubah tegangan listrik yang memiliki arus AC ke arus DC sehingga semua hardware yang membutuhkan tegangan listrik yang berarus DC mendapatkan tegangan listrik yang secara langsung diberikan oleh power supply ini. Oleh karena itu dalam setiap komputer yang ada saat ini, power supply merupakan suatu perangkat keras yang paling dibutuhkan untuk menjalankan komputer, jika power supply tidak ada atau tidak bisa digunakan, maka komputer tidak akan dapat menyala tanpa power supply ini.
19 Menurut jenisnya, power supply dibagi menjadi 2 jenis, yaitu power supply AT dan power supply ATX. Dimana power supply AT hanya di gunakan pada awalawal dibuatnya komputer dan hanya sampai ke komputer yang memiliki prosesor pentium 2, saat ini tidak digunakan lagi power supply AT karena power supply jenis ini tidak lagi mampu memberikan daya listrik yang cukup untuk komputer masa kini, serta sistem pengoperasiannya pun masih manual contohnya harus menekan tombol on atau off untuk mematikan dan menyalakannya, lain halnya dengan power supply berjenis ATX jenis ini merupakan power supply masa kini yang memiliki daya listrik yang tinggi untuk memenuhi standart komputer masa kini, serta pengoperasiannya pun otomatis, dan terdapat tambahan konektor power SATA. Diatas merupakan beberapa Pengertian Power Supply secara umum. 2.6.2 Regulator Regulator adalah regulasi atau pengaturan tegangan keluaran dan sebuah catu daya agar efek dari naik dan turunnya tegangan jala-jala tidak mempengaruhi tegangan catu daya sehingga menjadi stabil. Pada regulator inilah segala kebutuhan yang diperlukan oleh perangkat dapat disesuaikan seperti halnya pada penggunaan sensor umum yang hanya memerlukan tegangan sebesar 5 Volt saja. Pada pengaturan besar tegangan ini regulator sering kali menggunakan IC 780x dengan nilai x yang merupakan keluaran dapat dihasilkan dari regulator ini. Maka seperti halnya untuk menyediakan sumber tegangan digunakan untuk sensor maka pemilihan jenis IC regulatornya adalah 7805 yang akan menghasilkan keluaran
20 sebesar 5 Volt meskipun dengan masukan tegangan lebih dari 5 Volt. Hal ini karena memang salah satu dari kelebihan IC ini adalah dapatnya memotong tegangan masukan menjadi keluaran 5 Volt saja. 2.6.3 Kabel Jumper Kabel jumper berguna untuk menghubungkan dari satu perangkat ke perangkat lainnya sehingga dapat menjadi perangkat yang utuh dalam satu pekerjaan yang terorganisir. Gambar 2.7 Gambar Kabel Jumper