## Disain Robot Pembersih Lantai untuk Pemerataan Beban Kerja Cleaning Service
Donny Montreano 1 , Sigit Pradana 2
1 Program Studi Teknik Industri 2Program Studi Teknik Mesin Universitas Pembangunan Nasional Veteran Jakarta montreano@gmail.com

## (Makalah: Diterima Oktober 2017, direvisi Mei 2019, dipublikasikan Juli 2019)
Intisari— Beban kerja yang tidak merata yang terjadi di setiap proses atau setiap stasiun kerja, berdampak pada hasil yang sulit dicapai dan bahkan gagal. Atau bahkan jika dilakukan tetapi dengan menambahkan lebih banyak usaha, itu menciptakan masalah baru. Ini tidak hanya terjadi pada sistem mekanis seperti mesin mobil atau generator, tetapi juga terjadi pada sistem tubuh manusia. Bahkan dapat berdampak pada aspek psikologis yang sulit diukur seperti kecemburuan di kalangan pekerja. Penelitian ini terdiri dari dua topik yang dilaksanakan bersamaan dengan topik beban kerja dan topik desain produk. Studi beban kerja, upaya untuk meningkatkan beban kerja yang tidak merata dari layanan pembersihan di lantai auditorium dengan bantuan alat pembersih lantai mandiri. Mulailah dengan mengukur beban kerja layanan kebersihan sebelum pelaksanaan penelitian ini. Kemudian diakhiri dengan pengukuran lagi dengan metodologi kepegawaian setelah implementasi penelitian. Topik desain produk mencoba untuk mengurangi jumlah sensor yang penelitian  sebelumnya  lainnya  menggunakan  3  atau  5  sensor  menjadi  hanya  2  sensor  yaitu  LIDAR  dan  Kompas.  Topik  ini menggunakan roda mekanum langsung pada stepper NEMA 17 sebagai sistem drive sederhana. Sistem ini dapat membersihkan hingga 252  m2  dalam  20  menit.  Diharapkan  bahwa  pembersih  lantai  otomatis  dapat  membantu  memperlancar  beban  kerja  layanan pembersihan  sehingga  mereka  tidak  perlu  bekerja  jauh  sebelum  jam  kantor  dan  tidak  perlu  pulang  lama  setelah  jam  kantor. Diharapkan untuk diterapkan pada kasus serupa di bangunan lain.

## Keywords— Robot Sapu, Beban Kerja, Disain, Arduino.
Abstract— Uneven workloads that occur in every process or every work station, impact on outcomes that are difficult to achieve and even fail. Or even if accomplished but by adding more effort, it creates new problems. This does not happen only in mechanical systems such as car engines or generators, but also occurs in human body systems. It can even impact psychological aspects that are difficult to measure such as jealousy among workers. This study consists of two topics that carry out simultaneously with the topic of workload and product design topics. The workload study, attempts to improve the uneven workload of cleaning service on the auditorium floor with  the  help  of  a  self-sustaining  floor  cleaning  tool.  Begin  by  measuring  the  workload  of  cleaning  service  before  this  research implementation.  Then  ended  with  a  measure  again  with  staffing  methodologies  after  research  implementation.  The  product  design topics attempts to reduce the amount of sensors which other previous research using 3 or 5 sensors to only 2 sensors that is LIDAR and Compass. This topics is using mechanum wheel straight on a NEMA 17 stepper as a simple drives system. The system can clean up to 252 m 2 in 20 minute. It is expected that automatic floor cleaners can help smooth the workload of cleaning service so they don’t need to work very early long before office hour and no need to home long after office hour. Its expected to be applied to similar cases in other buildings.
Keywords — Robot Sapu, Beban Kerja, Disain, Arduino.

## I. P ENDAHULUAN
Robot sapu telah berkembang lebih dari 15 tahun (Prassler E,  2000),  dengan  berbagai  tahapan  teknologi autonomous seperti  penggunaan  sensor  ultrasonik  , infrared (Pandey  A, 2014)  sampai Lidar (produk  komersial).  Lalu  teknologi mobilitas robot menggunakan roda biasa (Manya Jain, 2017), omni wheel (Xueshan, 2009), sampai mechanum  wheel tetapi bukan  robot  sapu.  Mayoritas  dari  robot  tersebut  berdimensi kecil dan dirancang khusus untuk rumah tangga. Panjang sapu pada robot tersebut tidak lebih dari 50 cm, bahkan cenderung di  rancang  sekecil  mungkin  agar  dapat  bermanuver  untuk
menghindari halangan seperti kaki meja, kursi dan dapat masuk ke sela-sela lantai.
Penelitian  ini  bermaksud  untuk  mengurangi  jumlah  sensor yang  ada  pada  penelitian,  Karthick.T,  2015  yaitu  dua  sensor tembok  ultrasonik  dan  mengganti  satu  sensor  tembok  infra merah pada produk Romba (Pandey A, 2014). Lalu penelitian ini  mencoba  teknologi  lebih  kekinian  yaitu  menggunakan mechanum wheel dan sensor Lidar . Disamping itu merancang suatu robot sapu yang lebih panjang dari penelitian sebelumnya dan  dari  produk  komersial,  agar  dapat  menggunakan lobby duster yang  biasa  dipakai  oleh cleaning  service .  Namun pastinya menggunakan beberapa asumsi yaitu: isi dari ruangan
yang akan diteliti adalah tanpa kursi dan meja, tidak mengukur tingkat pengukuran kebersihan lantai dan toleransi luasan yang tidak bersih adalah 10%.
Gedung  fakultas  teknik  Limo  (FT)  memiliki  5  lantai  yang masing  masing  memiliki  luasan  20  meter  x  10  meter  yang terbagi  dalam  banyak  ruangan.  Masing-masing  lantai dibersihkan  oleh cleaning  service sejumlah  1  orang  sesuai jadwal  yang  berlaku.  Jadwal  yang  berlaku  saat  ini  yaitu  3 cleaning service untuk membersihkan lantai 1, 2, 3 pada pagi hari.  Lalu  pada  siang  hari,  lantai  tersebut  hanya  dibersihkan oleh 2 cleaning service , kecuali lantai 5 yang tidak dibersihkan, karena  sangat  jarang  dipakai.  Berarti  terdapat  1 cleaning service yang bekerja di 2 lantai yaitu lantai 4 dan 5.
Dalam durasi kerja 8 jam, para cleaning service melakukan beberapa  kali  penyapuan  lantai  dengan  rutin  sebanyak  1  kali tiap  2  jam.  Penyapuan  menggunakan  2  alat  yang  berbeda seperti Gambar 1.
Durasi kerja di lingkungan FT adalah 8 jam. Mulai dari jam 0800 sampai jam 1600. Namun petugas kebersihan harus  tiba lebih awal dan pulang paling telat. Seringkali ketika waktu sore menunjukkan sekitar jam 1700 masih terdapat mahasiswa yang beraktifitas  di  gedung  ini.  Sehingga  lantai  menjadi  kotor kembali.  Kadangkala  petugas  tidak  sempat  membersihkan lantai secara keseluruhan karena sudah melampaui batas waktu kerjanya. Maka petugas shift siang melaporkan kepada petugas shift pagi untuk membantu menyelesaikan kebersihan tersebut di waktu pagi, di hari berikutnya.
Petugas kebersihan yang harus datang lebih awal dan pulang lebih  telat  serta  kurangnya  jumlah  petugas  kebersihan dibanding  dengan  jumlah  lantai,  membutuhkan  ekstra  waktu dan  energi  untuk  menyelesaikan  pekerjaannya.  Bahkan  tidak jarang para pekerja melampaui batas jam kerja, padahal tidak ada  honor  lembur.  Dengan  adanya  alat  tersebut  diharapkan beban kerja antar petugas kebersihan dapat lebih merata.
Gambar 1. Petugas cleaning service membersihkan lantai gedung Fakultas
Teknik

## II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Staffing Methodologies
Merancang  pegawai  mengacu  pada  jumlah  karyawan  yang memiliki  tingkat  keterampilan  tertentu  sebuah  departemen untuk  memenuhi  permintaan  yang  diberikan  untuk  layanan. Penentuan pegawai pada dasarnya adalah masalah pengukuran kerja. Hal ini membutuhkan daftar semua tugas yang berbeda dilakukan  oleh  tingkat  keterampilan  tertentu  di  departemen. Tugas-tugas  di  departemen  diklasifikasikan  sebagai  konstan atau  variabel.  Tugas  konstan  adalah  tugas  yang  tidak berhubungan  langsung  dengan output departemen,  yaitu, mereka  tidak  tergantung  pada  tingkat  permintaan  layanan. Misalnya, membersihkan area kerja dan peralatan setiap pagi di laboratorium untuk tes darah adalah tugas konstan yang tidak tergantung  pada  jumlah  spesimen  yang  diuji.  Tugas  variabel adalah  mereka  yang  secara  langsung  berhubungan  dengan output dari  departemen.  Misalnya,  tugas  variabel  mungkin pengujian aktual dari spesimen. Total  waktu  yang dihabiskan selama satu hari dalam pengujian spesimen akan sama dengan waktu yang dibutuhkan untuk menguji satu spesimen dikalikan dengan jumlah total spesimen yang diuji dalam sehari. Setelah pengidentifikasian  tugas  konstan  dan  variabel,  isi  pekerjaan yang terkait dengan tugas masing-masing diukur. Isi pekerjaan dapat  diukur  dengan  menggunakan  salah  satu  teknik  kerja- pengukuran  tradisional  seperti  studi  stopwatch  waktu,  sistem waktu  gerak  yang  telah  ditetapkan,  dan work  sampling .  Isi pekerjaan juga bisa dibentuk dengan menggunakan pendekatan Delphi di  mana  sekelompok  ahli  yang  sudah  paham  dengan tugas tersebut lalu mencoba untuk mencapai konsensus tentang waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan tugas. Frekuensi di mana setiap tugas variabel terjadi per hari juga ditentukan. Jumlah  jam  kerja  yang  akan  digunakan  untuk  setiap  tingkat keterampilan  kemudian  ditentukan  dengan  menambahkan waktu  yang  dibutuhkan  untuk  untuk  melakukan  tugas-tugas konstan  dan  tugas-tugas  variabel  pada  tingkat  frekuensi  yang diberikan terkait dengan permintaan diberikan untuk layanan.
Salah satu kelemahan dari menggunakan teknik pengukuran kerja  umum  adalah  bahwa  proses  ini  sangat  rumit  dan memakan waktu. Selain itu, setiap saat metode berubah, elemen kerja  dari  berbagai  tugas  harus  diukur  lagi.  Alternatif  lain mungkin  menggunakan  salah  satu  metode standar-staffing tersedia  di  industri  kesehatan.  Metodologi  ini  menjelaskan tugas-tugas  khas  yang  dilakukan  di  departemen  rumah  sakit tertentu  dan  menetapkan  waktu  standar  untuk  setiap  tugas. Pemantauan sumber daya System (RMS), yang dikembangkan oleh Asosiasi Rumah Sakit New York State, adalah contoh dari satu sistem tersebut.
Waktu  yang  tersedia  per Full  Time  Equivalent (FTE)  juga dihitung. Jika departemen buka jam 8:00-05:00 dengan istirahat makan  siang  satu  jam  dan  jika  dua  kali  15  menit  istirahat diperbolehkan selama shift, maka waktu yang tersedia per FTE per  hari  akan  7,5  jam.  Yang  diperlukan  FTE  sebenarnya tergantung  pada  variabilitas  permintaan,  masalah  cakupan, kendala  penjadwalan,  persyaratan  tingkat  keterampilan,  dan faktor-faktor  yang  lain.  Satu  pendekatan  adalah  untuk menentukan tingkat efisiensi (sejumlah kurang dari satu) yang bisa diharapkan karena faktor-faktor tadi. Efisiensi
didefinisikan sebagai rasio dari jam penyelesaian teori terhadap jam  penyelesaian  aktual,  termasuk  waktu idle jika  ada.  FTE ditentukan menggunakan persamaan (1) berikut:

## TABEL 1 STAFFING REQUIREMENTS FOR NURSING AIDES
Sumber: Swatantra K. Kachhal, halaman 743

## B. Arduino
Arduino merupakan suatu istilah yang banyak mengandung makna di antaranya : sebuah perangkat keras komputer open- source dan software namun  sekaligus  juga  mewakili perusahaan,  proyek  dan  komunitas  pengguna.  Komunitas  ini yang mendesain dan memproduksi kit berbasis mikrokontroler untuk membangun perangkat digital dan objek interaktif yang dapat merasakan dan mengontrol dunia fisik. (arduino.cc)
Gambar 2. Contoh perangkat keras arduino uno
Arduino  adalah  suatu  alat  elektronik  yang  memproses masukan  menjadi  suatu  reaksi  tertentu  seperti  menghidupkan
lampu, membuat teks berjalan,  menggerakan motor listrik dan sebagainya.
Masukan  yang  dibutuhkan  dalam  percobaan  ini  hanya  ada satu jenis yaitu jarak yang diperoleh dari sensor parallax yaitu jarak antara alat ini dengan penghalang di depannya. Pada jarak tertentu  alat  pembersih  ini  akan  bermanuver  menghindari penghalang.  Untuk  pemrograman  mikrokontroler,  platform Arduino  menyediakan  lingkungan  pengembangan  terpadu (IDE)  berdasarkan  proyek  Pengolahan,  yang  meliputi dukungan untuk pemrograman C, C ++ dan Java bahasa.

## C. Bahasa C++
Program Arduino ditulis dalam C atau C ++, Arduino IDE datang  dengan  kumpulan  kode  perangkat  lunak  yang  disebut "Wiring"  dari  proyek  Wiring  asli,  yang  membuat  banyak operasi umum input / output jauh lebih mudah. Para pengguna hanya  perlu  mendefinisikan  dua  fungsi  untuk  membuat program eksekutif siklik dieksekusi:
setup (): fungsi yang berjalan sekali pada awal program dan yang dapat menginisialisasi pengaturan.
loop  ():  fungsi  yang  dilaksanakan  berulang-ulang  sampai papan itu tidak menyala lagi.
Sebuah  program  pertama  yang  khas  mikrokontroler  adalah hanya  untuk  membuat    LED  berkedip  dan  mati.  Dalam lingkungan  Arduino,  pengguna  mungkin  menulis  sebuah program seperti di bawah:
#define LED_PIN 13
void setup() {pinMode(LED_PIN, OUTPUT); }
void loop() {digitalWrite(LED_PIN, HIGH); delay(1000); digitalWrite(LED_PIN, LOW); delay(1000); } Pemrograman di atas dapat diterjemahkan sebagai berikut : Menugaskan pin ke 13 untuk keluaran digital dan memberi nama pin ke 13 dengan nama LED_PIN. Ketika program sudah berjalan,  LED_PIN  diperintahkan  untuk  mengalirkan  listrik yang  menghasilkan  lampu  bersinar  selama  1000  mili  detik. Setelah  bersinar  selama  itu,  LED_PIN  diperintahkan  untuk memutuskan  aliran  listrik  selama  1000  milidetik,  akibatnya lampu mati selama itu dan akan hidup kembali dengan selang yang sama di awal dan seterusnya.

## D. Penelitian Terdahulu
Judul  harus  dalam  tipe  Reguler  24  pt  font. Definisi  dari fungsi  yang  diinginkan  dan  disain  dari  robot  personal  masih dalam perdebatan. Sementara itu, para pendahulu masih belum berkembang  dengan  baik  dalam  perjalanan  mereka  menjadi produk komersial. Robot pembersih untuk lingkungan terbuka dan  juga  rumah  tangga  nampaknya  dapat  memberikan
terobosan  yang  mana  para  disainer  robot  non-industri  sudah lama menanti (Prassler E., et al, 2000),
Survey  ini  menjelaskan  pemilihan  dari  30  jenis  robot pembersih., dengan  fokus pembersih lantai,  khususnya dalam ruangan.  Tidak  semua  robot  tersebut  mencapai  tahap  produk komersial, jumlah tersebut tentunya merefleksikan harapan dari nilai ekonominya. Di pasar jasa pembersihan di Eropa sendiri diestimasikan  sejumlah  $100  milyar  per  tahun.  Maka  tidak heran industri pembersihan dan para pembuat alat  kebersihan antusias terhadap sistem robot yang membersihkan secara semi otomatis. (Prassler E., et al, 2000)
Penelitian  Xueshan  (2009),  berfokus  terhadap  roda  yang berbentuk  bulat  sehingga  dapat  bergerak  lebih  bebas  untuk membersihkan  lantai.  Tujuan  penelitian  tersebut  untuk digunakan dalam rumah tangga, sempit dan ramai atau ruangan penuh  perabotan  dan  untuk  menyediakan  dasar  pelajaran robotik di laboratorium.
Sistem  robot  ini  menggunakan  roda Swedish ,  satu  sikat pengumpul  dan  semacam  alat  peraba  berbentuk air-bag . Analisis dari desain tersebut melibatkan kinematik dan kondisi kendali  gerak,  khususnya  lebih  menjelaskan  metode  disain tentang  roda.  Selain  dapat  berjalan  secara  semi  otomatis  dan kendali  jarak  jauh,  robot  dapat  memutar  balik,  menghindari suatu halangan dan dipasangi sistem otomatis manajemen daya.
Penelitian  robot  pembersih  oleh  Chaple  A.,  et  all,  (2012) mampu  melakukan  seperti  menyapu, vacuum ,  dan  menyikat satu arah. Semua mekanisme tersebut berjalan secara simultan. Sistem tersebut menggunakan 2 motor DC untuk menggerakkan  roda,  sikat,  pompa  vakum,  semprotan  air  dan tempat sampah dalam. Sirkuit ACR menggunakan sensor untuk mendeteksi  halangan  didepan  dan  menggunakan  Real  Time Clock  untuk  mengatur  kapan  hidup  dan  kapan  mati  seperti penjadwalan  kebersihan.  Robot  tersebut  dilengkapi  dengan layar LCD yang menampilkan sisa energi baterai dan waktu.
Penelitian  yang  dilakukan  saat  ini  mirip  dengan  penelitian pendahulu  dalam  hal  fungsi  pembersih,  hanya  saja  ukuran panjangnya 85cm, jenis roda menggunakan mechanum wheel, dan sensor jarak menggunakan Lidar.

## III. METODOLOGI PENELITIAN
Secara keseluruhan tahap pengembangan produk ini terdiri atas 5 fase. Berikut ini penjelasan fase secara berurut:

## A. Perencanaan
Awal  pelaksanaan  kegiatan  ini  dimulai  mengumpulkan segala  informasi  mengenai Staffing  methodology, referensi desain peralatan pembersih lantai otomatis dan studi literatur. Studi  literatur  dapat  berupa  buku  teks,  jurnal,  paper, dokumentasi  manufaktur  dan  modul  praktikum.  Dari  seluruh sumber  literatur  dipelajari  sehingga  penelitian  ini  dapat berjalan  sesuai  dengan  yang  direncanakan.  Peralatan dikerjakan secara parallel dengan pengukuran beban kerja.
B. Desain Platform dengan menggunakan software
Desain  alat  pembersih  otomatis  menggunakan software Computer  Aided  Design  (CAD) 3  Dimensi.  Dengan  adanya tahap  ini,  fabrikasi  dapat  dipermudah  dengan  modifikasi  part yang  mudah  dibentuk.  Beberapa  komponen  yang  perlu diperhatikan adalah:
- Motor Penggerak - Peletakan komponen elektronik - Perencanaan Mur-Baut - Ukuran akhir peralatan pembersih lantai otomatis
Gambar 3 adalah desain awal peralatan pembersih otomatis dan  mandiri.  Desain  tersebut  akan  selalu  direvisi  karena menyesuaikan dengan kebutuhan, misalnya perubahan ukuran komponen,  perubahan  bentuk  komponen  untuk  menambah kekokohan  alat,  penambahan  komponen  elektronik  dan  lain sebagainya.  Pembersih  tersebut  tetap  dikendalikan  oleh operator,  namun  mekanisme  pengambilan  kotoran  debunya tidak menggunakan tenaga manusia tetapi tenaga baterai untuk memutar  sikat  di  dalamnya  dan  inilah  yang  disebut  otomatis. Karena  operator  hanya  mendorong  atau  menarik  alat  ini  lalu mengarahkan ke tempat lain yang lantainya lebih kotor.
Gambar 3. Platform robot pembersih lantai

## C. Produksi
Tahap  produksi  meliputi  pembelian  komponen  dan  bahan mentah,  fabrikasi  dan  perakitan.  Peralatan  produksi  yang digunakan adalah drill, grinding dan gergaji.

## D. Pengukuran Beban Kerja
Beban  kerja Cleaning  Service akan  diambil  sebelum menggunakan  robot  pembersih.  Pengukuran  tersebut  antara lain, waktu yang dibutuhkan oleh variable dan constant activity lalu  menentukan  waktu  kerja  total  dalam  1  shift.  Pengukuran ini akan menggunakan wawancara.

## E. Analisis Hasil Kerja
Pada tahap ini ada 2 data yang perlu diambil, yaitu kecepatan robot yang optimal dalam penyelesaian tugasnya. Kedua, data beban kerja Cleaning Service yang akan diambil ketika sedang menggunakan robot pembersih.
F. Pengujian dan Pengambilan Data
Pada tahap ini akan membandingkan waktu kerja total dalam 1 shift sebelum dan sesudah menggunakan alat tersebut.
Berikut  ini  adalah  metode  pelaksanaan  yang  digambarkan dalam diagram alir:
MULAI
-Studi Literatur -Staffing Methodology -Design Reference
Desain platform dengan menggunakan software Pembelian Komponen Fabrikasi Perakitan Komponen Pengujian Mekanik-Elektronik Modul Mekatronik – Elektronik berfungsi sesuai dengan spesifikasi Tidak YA Wiring , Commissioning & Calibration -Sweeper robot platform -Performa peralatan -Staffing Requirement SELESAI. Pengujian dan Pengambilan Data Mengukur Beban Kerja - Menentukan constant variable activities - Menentukan variable activity - Menentukan total Work per day - Staffing Requirement
Gambar 4. Diagram Alir Penelitian

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Fabrikasi dan Perakitan
Fabrikasi  dilakukan  pada  badan  robot  dari  bahan  akrilik  2 mm dan rangka robot. Bentuk pemotongan akrilik disesuaikan sampai sisi terluar rangka utama setelah perakitan rangka utama berbentuk  segi  empat  selesai.  Material  rangka  utama menggunakan  alumunium  profile  20x20  seperti  Gambar  5  di bawah ini.
Gambar 5. Prototype robot sapu
Pemesinan miling dilakukan pada akrilik tebal 5 mm untuk membuat gear dalam seperti pada Gambar 6, sebanyak 4 buah. Gear dalam tersebut digunakan sebagai bagian dari mecanuum wheel yang  kemudian  digabung  ke  gear  luar  milik  motor
stepper.  Dimensi  dan  posisi  tiga  lubang gear dalam menyesuaikan dimensi mecanuum wheel.

## Gambar 6. Gear dalam
Layar  lcd  (Gambar  7)  berisi  informasi  sisa  energi  dari  8 baterai  (Gambar  8),  memperlihatkan  arah  kompas  robot  ini menghadap,  lalu  status  operasional  apakah  sedang scanning , menganggur atau bekerja.
Gambar 7. LCD screen
Gambar 8. Sumber daya 8 baterai
Gambar 9 menunjukkan robot dengan posisi siap beroperasi dan  menunjukkan  seberapa  panjang  ukuran loby  duster (berwarna biru)

## Gambar 9. Robot sapu dan lobby duster

## B. Perakitan Kabel
Arduino  pro  mini  328P  memiliki  13  pin  digital  dan  6  pin analog.  Semua  pin  digital  dipakai  untuk  mengendalikan  5 stepper kecuali pin 0,1  tidak dapat dipakai karena khusus TX dan RX. Semua stepper secara berturut-turut diberi nama A, B, C, D, E. Stepper A di colok ke pin 4 dan 5. Stepper B dipasang ke pin 6 dan 7. Stepper C dipasang ke pin 8 dan 9. Stepper E dipasang ke pin 12 dan 13.
Semua  pasangan  pin  di  atas  dihubungkan  ke  pin  step  dan direction  pada  tiap  modul  stepper  driver  A4988  sejumlah  5 modul.  Lalu  pin  VDD  atau  sumber  daya  driver  dikumpulkan pada 1 jalur di breadboard yang kemudian ditenagai 2 baterai Li-ion paralel tipe 18650 3.7 volt.
Driver A4988 dapat menerima tegangan 3v sampai 5.5v. Pin Vmot  atau  sumber  daya  motor  tidak  menggunakan  kapasitor, namun sangat disarankan untuk menggunakannya sebesar 100 µF agar terjamin kelancaran tugasnya. Bobot robot yang berat dapat  mengakibatkan  “ skip ”  pada  stepper.  Maka  besaran ampere yang digunakan di atur sampai maksimal sebesar 1.5A agar  stepper  kuat  dan  tidak  mudah skip .  Jika  arus  diberikan sampai  2A  maka chip cepat  panas  dan  berpotensi  berumur pendek.  Spesifikasi  dan  pemasangan  driver  A4988  ke mikrokontroler serta pengukurannya dapat dilihat pada gambar 10.
Gambar 10. Microcontroller arduino pro mini 328P
Pada  dasarnya  motor  stepper  memiliki  4  kabel.  Namun perkembangan  teknologi  membutukan  putaran  yang  lebih presisi  sehingga  munculah  stepper  6  kabel.  Stepper  yang digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  tipe  6  kabel.  Namun
hanya 4 kabel yang dihubungkan ke driver A4988. Pemasangan kabel driver A4988 ke motor stepper dapat dilihat pada gambar 11 dibawah.
Gambar 11. Pemasangan A4988
Pemasangan  kabel  Lidar  meng-gunakan  jalur Pulse  Width Modulator (PWM). Pin 2 dan 3 dihubungkan dengan resistor 10K ohm. Kabel kuning dihubungkan ke pin 3 (pwm) seperti Gambar 12. Kode telah beredar di internet dengan kata kunci Lidar Lite V3 examples .
Gambar 12. PWM arduino wiring

## C. Pemrograman Bahasa C
Sebelum memprogram, perlu adanya alur berpikir logis dan sistematis  tentang  bagaimana  robot  bekerja.  Asumsi  yang digunakan  adalah  ketika  tombol  start  di  tekan  maka  robot langsung  aktif  bekerja  sesuai  alur  kerja.  Alur  kerja  robot tersebut  digambarkan  dalam  bentuk  diagram  alir  seperti Gambar 13 di bawah ini.

## Gambar 14. Rute zig-zag
Diagram  alir  di  atas  akan  menghasilkan  rute  jalan  zig-zag seperti  gambar  14.  Dan  robot  akan  terus  menerus  bekerja mengulangi rutenya sampai baterai habis. Atau pengguna alat ini  dapat  mematikan  langsung  tombol on/off sebelum  baterai habis. Pemrograman bisa diatur sehingga robot berhenti ketika sisa energi tinggal 10%.
Beberapa  langkah  pada  gambar  13  merupakan  instruksi umum yang dapat diurai lagi menjadi instruksi-instruksi khusus. Contohnya  pada  langkah  Roda  Menyesuaikan  Arah  Kompas. Langkah  tersebut  merupakan  Blok  Pemrograman  yang mengandung  kondisi-kondisi  tertentu  yang  jika  dijabarkan akan  menambah  diagram  alir  semakin  panjang.  Kondisi tersebut  tergantung  dari  pembacaan  sensor  kompas.  Instruksi khusus ditujukan kepada empat roda yang berputar tergantung pada  kondisi  arah  kompas.  Meskipun  diagram  alir  dibuat sesingkat mungkin, namun aliran masih mengikuti logika kerja rute zig-zag.
Kecepatan stepper motor di setel dalam code yang berwarna merah berikut dibawah ini:
void maju(){ digitalWrite(dirPinA,LOW); digitalWrite(dirPinB,HIGH); digitalWrite(dirPinC,HIGH); digitalWrite(dirPinD,LOW);
for(int x = 0; x<=400; x++) { digitalWrite(stepPinA,HIGH); digitalWrite(stepPinB,HIGH); digitalWrite(stepPinC,HIGH); digitalWrite(stepPinD,HIGH); delayMicroseconds(1000); digitalWrite(stepPinA,LOW); digitalWrite(stepPinB,LOW); digitalWrite(stepPinC,LOW); digitalWrite(stepPinD,LOW); delayMicroseconds(1000); } } Kode tersebut menghasilkan putaran roda sejumlah 3x dalam 1 detik. Dengan keliling roda sebesar 15.7 cm maka perjalanan menempuh 28 meter per menit. Namun ketika di uji coba jalan di lantai, laju merosot menjadi 30 cm per detik atau 18 meter per  menit.  Hal  ini  disebabkan  beban  robot  dan  disain mechanum wheel yang memungkinkan adanya loose grip atau slip dengan lantai.
Oleh  karena  itu  kecepatan  stepper  di  tambah  dengan  cara merubah nilai delayMicroseconds menjadi 600. Namun ketika di  uji  coba  di  lantai,  kadang  kala  stepper  tertentu  mengalami skip .  Sehingga  kecepatan  tidak  secara  siginifkan  bertambah. Maka kode delayMicroseconds di rubah ke nilai 1000 kembali. Jarak  tempuh  secara  teori  adalah  laju  per  menit  dikali lamanya operasi yaitu 18 m/min x 20 min = 360 meter. Lebar sapu  efektif  sepanjang  70  cm.  Sehingga  robot  ini  dalam operasinya  mencakup  luasan  252  m 2 dalam  waktu  20  min. Namun  dalam  kenyataannya  menghasilkan  luasan  230  m 2 dikarenakan  putar  balik  arah  dan  sering  terjadi skip terutama ketika energi baterai yang hampir habis.
Berikut ini adalah rangkuman data komponen  - komponen yang digunakan dan  karakteristik prototype robot sapu ketika uji coba di ruangan besar 20 x 10 meter.
TABEL 2

## PERALATAN
Equipment Nama Spesifikasi Microcontroller Pro Mini 328P 16Mhz Stepper 5 pcs Nema 17 Minebea Driver 5 pcs A4988 Roda 4 pcs Mechanum 50mm Baterai 8 pcs 18650 600 mAh Baterai 1 pcs Turnigy 6000mAh LCD 1 pcs 4x20 Blue, I2C Sensor 1 pcs Lidar Lite V3 Rangka Profile 20x20 Siku > 20 pcs 1.5 x 2.5 cm Breadboard 3pcs Mini
Breadboard 1pcs
15 x 4 cm Saklar mini TABEL 3 DATA KAPABILITAS ROBOT Bobot 3.2 Kg Durasi operasi 20 menit Jarak Tempuh 329 meter Luasan 230 m 2 Kelebihan 30 m 2 Completion Time 11 m 2 / min Energi sisa 40 % Komponen terpanas Driver, Lidar Suhu Driver dan Suhu Lidar 46.1 o C, 44.5 o C Konsumsi Arus per stepper
(multitester) 0.66 A
Durasi  operasi  diambil  rata-rata  dari  5x  percobaan  yang mana jam henti diakhiri ketika stepper mulai sering mengalami skip karena tenaga baterai tipe 18650 sudah berkurang dengan sisa 40%, yang di ukur menggunakan alat seperti pada gambar 8.  Arus  di  ukur  dengan  multitester  merek  Heles.  Pengukuran dilakukan  sebelum  uji  coba  di  lantai,  dengan  terlebih  dahulu memprogram  stepper  agar coil nya  selalu  dialiri  arus  tanpa putus. Atau dengan kata lain continuous Logic High.
Komponen  terpanas  adalah  papan  driver  daripada heatsink nya.  Selain  itu  kabel  juga  menghasilkan  panas,  terlebih  pada sambungan kabel juga menghasilkan panas sekitar 67 o C ketika dijalankan pada menit ke 20.
Gambar 15. Thermal image stepper
Gambar 17. Thermal image lidar
Gambar 18. Real time
Gambar  17  menunjukkan  suhu  komponen  Lidar  yang beroperasi selama lebih dari 5 menit, yaitu suhu 44.5 o C. Selain itu dapat kita lihat salah satu baterai yang menghasilkan panas sekitar 43 o C, disebabkan baterai tersebut telah habis energinya. Komponen baterai 18650 perlu mendapat perhatian dalam hal keselamatan karena dapat berpotensi meledak.

## D. Staffing Requirement
Tugas CS ( Cleaning Service ) terdiri dari aktifitas rutin dan non-rutin. Aktifitas CS tidaklah seperti pegawai pada umumnya yang  bekerja  terus  menerus  sampai  7  jam.  CS  tidak  selalu menjalankan  tugasnya  tiap  jam.  Mereka  beroperasi  jika keadaan sangat kotor dan jika ada tugas khusus. Justru CS akan mengganggu perkuliahan apabila kelas selalu dibersihkan. Jadi CS bekerja sebelum kelas di mulai dan setelah kelas dimulai. Sama halnya dengan ruang kantor dan toilet, CS memiliki jam kerja tertentu untuk membersihkannya. Dalam 1 hari minimal CS  membersihkan  2  kali  khusus  aktifitas  sapu  dan  pel  untuk semua ruangan. Waktu yang dihabiskan CS untuk aktifitas rutin membersihkan 1 lantai dan meja kuliah masing masing adalah 30  menit  dan  30  menit.  Ruangan  dan  lantai  harus  bersih  30 menit  sebelum  aktifitas  perkantoran  di  mulai.  Lalu  aktifitas non-rutin seperi lap kaca jendela dan lemari dilakukan satu kali
dalam satu minggu, membutuhkan waktu 20 menit per 1 lantai. Dalam  kasus  ini,  lantai  4  dan  5  dikerjakan  1  orang  CS  yang membersihkan minimal 2x selama kerjanya. Jika keadaan hujan maka lantai dibersihkan 3 sampai 4x.
TABEL 4 AKTIFITAS CLEANING SERVICES No Variable Activities Time min 1 Lap kaca per 2 lantai 40 2 Antarkan Mengantar 20 Total Aktifitas Var. (TAV) 60 No Constant Activities Time min 1 Menyapu 2 lantai x 2 30 2 Pel 2 lantai  x 2 60 3 Lap meja per 2 lantai 60 4 Cuci  ruangan toilet 15 5 Angkut sampah 5 Total Aktifitas Kons. (TAK) 170
Lap kaca per lantai dikonversi ke dalam menit per hari, maka 6  hari  kerja  yaitu  40/6=  6.67  menit.  Antar-mengantar  adalah aktifitas tambahan yang bukan tugasnya namun beberapa kali dilakukan  tiap  minggu,  misalkan  antar  makanan,  antar  dan ambil fotokopian, angkut kursi dan lain-lain. Aktifitas tersebut juga dikonversi ke dalam menit per 6 hari kerja yaitu 20/6= 3.6 menit. Total waktu kerja dalam 1 hari adalah TAV konversi + TAK  =  10  +  170  =  180  menit  kerja  per  hari.  Jadi  Full  Time Equivalent yang dibutuhkan adalah :
180 min per hari / (4 jam kerja (Shift) x 0.9 efficiency) = 180 / 216 = 0.813 FTE atau kurang dari 1 orang.
Seperti  yang  telah  dijelaskan  sebelumnya  bahwa  jenis pekerjaan  ini  memang  tidak  menuntut  bekerja  secara  penuh dikarenakan  kondisi  lapangan  yang  memang  tidak  menuntut terus  menerus.  Oleh  karenanya  jumlah  pegawai  sangat  tidak signifikan. Contoh pekerjaan lain yang sejenis adalah pemadam kebakaran dan Badan Nasional Penanggulangan Bencana.
Meskipun  beban  kerja  CS  tersebut  dapat  dikatakan  ringan, namun  dalam  kenyataan  dilapangan  terjadi  waktu  kerja  yang melebihi jam kerja normal. CS harus datang 1 jam lebih awal sebelum  perkantoran  beroperasi.  CS  juga  pulang  setelah perkantoran tutup < 1 jam kemudian. Jadi sebelum menerapkan alat ini secara keseluruhan jam kerja CS adalah 9 jam ± 30min. Maka dengan alat ini dapat mengurangi waktu kedatangan yang terlalu  dini  sekitar  30  menit  di  awal  operasional  kantor  dan mempercepat  waktu  pulang  sekitar  30  menit  di  akhir operasional kantor.
Alat ini juga memberikan solusi bagi kondisi sengketa antara pihak  fakultas  X    dan  fakultas  Y  yang  bersama  –  sama menggunakan  lantai  5  Auditorium.  Penggunaan  gedung bersama  ini  mengakibatkan  kewajiban  kebersihan  yang menjadi  tidak  menentu.  Oleh  karena  itu  hadirnya  robot pembersih  ini  diharapkan  menjadi  solusi  selamanya,  kecuali sedang breakdown , bahwa lantai 5 tidak perlu menunggu siapa pihak yang berwajib membersihkan lantai itu.

## V. KESIMPULAN DAN SARAN
Robot  penyapu  lantai  berjalan  memenuhi  beberapa  target utama  seperti  mengandalkan  2  sensor  saja  yaitu  Lidar  dan kompas  untuk  menyelesaikan  tugasnya  namun  ada  beberapa poin penting yang perlu di perbaiki yaitu penambahan baterai 18650  sebesar  minimal  4  pcs  untuk  mencegah  panas  yang timbul terlalu dini.
Dikarenakan waktu dan dana yang terbatas, maka penelitian selanjutnya  disarankan  menggunakan pulley pada  sistem penggerak dibanding mengganti stepper yang lebih besar, agar stepper tidak  mengalami skip yang  disebabkan  bobot  robot. Merubah  disain  body  yang  mendukung  sistem  pendinginan udara agar dapat menambahkan exhaust fan . Kemudian disain struktur  Lidar  perlu  di  tambahkan stop  switch agar  putaran Lidar tidak berlebihan. Lalu pemrograman disempurnakan agar dapat menghindari halangan misalkan tiang dan pemrograman robot diberi jadwal hidup dan mati.

## R EFERENSI
[1] Arduino - Introduction, http:// arduino.cc /en/guide/introduction, diakses tanggal 1 Maret 2016.
[2] Driver  A4988 https://www.pololu.com/product/1182 .,  diakses  tanggal
10 Juli 2017. [3] Lidar manual operation. pdf https://static.garmin.com/.../LIDAR_Lite_v3_Operation_Manual.pdf , diakses tanggal 20 Juni 2017
[4] Batan,  I.M.L,  2010.  Desain  Produk  Edisi  Pertama.  Inti  Karya Guna:Surabaya.
[5] Gavriel  Salvendy,  2001. Handbook  of  Industrial  Engineering: Technology and Operations Management , 3rd ed.  John Wiley & Sons, Inc. pp 759
[6] Johnson, C. D. 2014. Process Control Instrumentation Technology Eight edition. Pearson: Edinburgh.
[7] Jain M, Singh Rawat P, Morbale J., (2017) “ Automatic Floor Cleaner”
International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET),
Vol. 4, No. 4, e-ISSN: 2395-0056
[8] Karthick,T., Ravikumar, A., et al., 2015, “ Simple Autonomous cleaner Robot”, International Journal of Science, Engineering and Technology
Research (IJSETR), Vol. 4, No. 5. ISSN: 2278–7798
[9] Ortiz,  A.,  and  Etter,  G.  (1990),  ‘‘ Simulation  Modeling  vs.  Queuing Theory ’’ in Proceedings of the 1990 Annual Healthcare Information and
Management Systems Conference, AHA, pp. 349–357.
[10] Pandey,  A.,  Kaushik,  A.,  et  al.,  2014.  “ Technological  Survey  on Autonomous Home Cleaning Robots “, International Journal of Scientific and Research Publications, Vol 4, No. 4, ISSN 2250-3153
[11] Prassler E., Ritter A., Schaeffer C., &  Fiorini P, (2000), " Autonomous
Robots " Volume 9, Issue 3, pp 211-226
[12] Swatantra  K.  Kachhal,  Industrial  Engineering  Applications  in  Health Care Systems, University of Michigan-Dearborn.
[13] Wilt, A., and Goddin, D. (1989), ‘‘ Healthcare Case Study: Simulating Stafﬁng  Needs  and  Work  Flow  in  an  Outpatient  Diagnostic  Center ’’ Industrial Engineering, May, pp. 22–26
[14] Xueshan  G.,  Yan  W.,  Dawei  Z.,  &  Koki  K.,  (2009)  " Floor-Cleaning Robot  Using  Omni-directional  Wheels ",  Industrial  Robot:  An International Journal, Vol. 36 Iss: 2, pp.157 – 164