Set Point (Software) Arduino
Aktuator
Monitoring (Software)

## PERANCANGAN ROBOT ARM GRIPPER BERBASIS ARDUINO UNO MENGGUNAKAN ANTARMUKA LABVIEW
1 Ulinnuha Latifa, 2 Joko Slamet Saputro
1,2 Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Singaperbangsa Karawang
1 ulinnuha.latifa@ft.unsika.ac.id, 2 js.saputro@ft.unsika.ac.id

## I. P ENDAHULUAN
Robot Arm  Gripper merupakan  sebuah  robot  yang berfungsi untuk melakukan proses pengadukan, penggenggaman, maupun  peremasan.  Terdapat  dua  buah  penggerak  aktuator berupa motor servo. Motor servo yang pertama digunakan untuk memutar  lengan  yang  digunakan  untuk  proses  pengadukan. Sementara motor servo yang kedua digunakan sebagai penggerak prototipe  tangan  yang  berfungsi  untuk  proses  penggenggaman atau peremasan.
Arduino  Uno  digunakan  sebagai  pengendali  motor  servo. Motor  servo  yang  digunakan  telah  memiliki feedback internal sehingga metode yang ditanamkan pada Arduino Uno merupakan jenis sistem open loop dengan metode kendali on-off.
Software LabView digunakan dalam merancang antarmuka yang dapat digunakan  sebagai sistem monitoring respon sistem. Sistem monitoring Labview  mendapatkan  informasi  melalui Arduino  Uno.  Informasi  yang  ditampilkan  antara  lain set  point yang  diinginkan  serta  posisi  sudut  yang  dihasilkan  oleh  kedua motor servo.
Pada  penelitian  ini  akan  dibahas  mengenai  perancangan Robot Arm  Gripper dengan  sistematika  Pendahuluan,  Metode Penelitian yang terdiri dari perancangan hardware dan software , Hasil dan Pembahasan, serta yang terakhir Kesimpulan.

## II. METODE PENELITIAN
Pada  penelitian  ini  perancangan  dilakukan  dengan menggunakan tahapan sebagai berikut.
Gambar 1 Alur perancangan robot Arm Gripper

## A. Perancangan Hardware
Hardware yang  digunakan  pada  penelitian  ini  memiliki komponen  utama  Arduino  sebagai  kontroler.  Sementara plant terdiri dari dua buah aktuator berupa motor servo dengan fungsi yang berbeda.
1. Arduino Uno
Arduino  Uno  adalah  papan  pengembangan  ( development board ) mikrokontroler yang berbasis chip ATmega328P. Disebut sebagai  papan  pengembangan  karena board ini  memang berfungsi  sebagai  arena prototyping sirkuit  mikrokontroller. Arduino  Uno  memiliki  14  digital  pin  input  /  output  (atau  biasa ditulis  I/O,  dimana  6  pin  diantaranya  dapat  digunakan  sebagai output PWM), 6 pin input analog, menggunakan crystal 16 MHz, koneksi  USB, jack listrik, header ICSP  dan  tombol reset .  Hal tersebut adalah semua yang diperlukan untuk mendukung sebuah rangkaian mikrokontroler. Cukup dengan menghubungkannya ke komputer dengan kabel USB atau diberi power dengan adaptor AC-DC  atau  baterai,  Arduino  sudah  dapat  beroperasi  dengan baik.

## I N F O  A R T I K E L
Diterima : 07 Agustus 2018 Direvisi : 07 Agustus 2018 Disetujui : 08 Agustus 2018
Kata Kunci : Robot, Arm gripper , Arduino, LabView

## A B S T R A K
Penelitian  ini  membahas  perancangan  robot  Arm  Gripper  yang  berbasis  Arduino  Uno  dengan menggunakan  LabView  sebagai  antarmuka  ( interface ).  Arduino  Uno  digunakan  untuk mengendalikan motor servo yang merupakan aktuator. Sedangkan software Labview dimanfaatkan sebagai antarmuka untuk memantau sistem secara real time . Pengoperasian dan pengamatan robot ini sepenuhnya pada tampilan yang telah dibuat pada LabView.
Adapun  data  teknis  yang  terdapat  board  Arduino  UNO  adalah sebagai berikut [1].
1) Mikrokontroler: ATmega328
2) Tegangan operasi : 5V
3) Tegangan input ( recommended ) : 7 - 12V
4) Tegangan input (limit) : 6-20 V
5) Pin digital I/O : 14 (6 diantaranya pin PWM)
6) Pin analog input : 6 pin input
7) Arus DC per pin I/O : 40 mA
8) Arus DC untuk pin 3.3 V : 150 mA
9) Flash  memory :  32  KB  dengan  0,5  KB  digunakan  sebagai bootloader
10) SRAM : 2 KB
11) EEPROM : 1 KB
12) Kecepatan besaran waktu sebesar 16 Mhz
2. Motor Servo
Motor  servo  adalah  sebuah  perangkat  atau  aktuator  putar (motor) yang dirancang dengan sistem kontrol umpan balik loop tertutup  (servo),  sehingga  dapat  di- set-up atau  diatur  untuk menentukan  dan  memastikan  posisi  sudut  dari  poros  output motor. Motor servo merupakan perangkat yang terdiri dari motor DC,  serangkaian gear ,  rangkaian  kontrol  dan  potensiometer. Serangkaian gear yang  melekat  pada  poros  motor  DC  akan memperlambat  putaran  poros  dan  meningkatkan  torsi  motor servo, sedangkan potensiometer dengan perubahan resistansinya saat  motor  berputar  berfungsi  sebagai  penentu  batas  posisi putaran poros motor servo.
Penggunaan sistem kontrol loop tertutup pada motor servo berguna  untuk  mengontrol  gerakan  dan  posisi  akhir  dari  poros motor servo. Penjelasan sederhananya adalah posisi poros output akan disensor untuk mengetahui posisi poros sudah tepat seperti yang diinginkan atau belum, dan jika belum  maka kontrol input akan  mengirim  sinyal  kendali  untuk  membuat  posisi  poros tersebut tepat pada posisi yang diinginkan.  Adapun motor servo yang digunakan terdapat dua tipe motor servo yaitu :
1) Motor Servo SG90, dengan spesifikasi sebagai berikut [2]: a.  Dimensi: 23 x 29 x 12,2 mm
b.  Berat : 9 g (hanya motor)
c.  Kecepatan  reaksi  :  0,1  detik  /  60  derajat  (4,8  V  tanpa beban)
d. Stall torque (4,8V) : 1,6 kg/cm e.  Suhu kerja : 0-55 C
f. Dead band width : 10 µs (mikro detik)
g.  Tegangan kerja : 4,8 V
h.  Material gear : nilon
i.  Mode : Analog
j.  Panjang kabel : 150 mm
Gambar 3 Motor servo tipe SG90 [2]
Berikut adalah data sheet dari motor servo tipe SG90.
Gambar 4 Data sheet servo SG90 [2]
2) Motor  servo  tipe  MG996R,  dengan  spesifikasi  sebagai berikut [3].
a.  Modulasi : digital
b.  Torsi : 4,8V; 130,54 oz-in (9,40 kg/cm) 6,0 V; 152,76 oz- in (11,00 kg/cm)
c. Speed : 4,8 V; 0,19 detik/60  ; 6.0 V: 0.15 detik/60 
d. Weight : 1,94 oz (55,0 g)
e. Dimensions : length = 1,60 in (40,7 mm); width = 0,78 in (19,7 mm); height = 1,69 in (42,9 mm)
f. Pulse cycle : 1 ms
Gambar 5 Motor servo MG996R [3]
Motor  servo  disusun  dari  sebuah  motor  DC, gearbox , variabel resistor (VR) atau potensiometer dan rangkaian kontrol. Potensiometer  berfungsi  untuk  menentukan  batas  maksimum putaran sumbu (axis) motor servo. Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang pada pin kontrol motor servo.
Motor  servo  adalah  motor  yang  mampu  bekerja  dua  arah (CW  dan  CCW)  dimana  arah  dan  sudut  pergerakan  rotornya dapat dikendalikan dengan memberikan variasi lebar pulsa ( duty cycle ) sinyal PWM pada bagian pin kontrolnya.
Gambar  di  bawah  ini  merupakan  desain hardware robot Arm  Gripper .  Pergerakkan  motor  servo  diatur  melalui  Arduino sementara  perintah  dan monitoring sudut  terdapat  pada antarmuka di  LabView. Pada  bagian atas terdapat busur derajat yang  berfungsi  sebagai  verifikasi  perubahan  sudut.  Hal  ini bertujuan  untuk  membandingkan  hasil  sudut  pergerakan  robot
Kontrol Proses input output
pada  tampilan  LabView  dengan  skala  pengukuran  sudut  pada busur derajat yang telah terstandarisasi.
Gambar 6 Desain hardware robot Arm Gripper

## B. Perancangan Software
Terdapat  dua  buah software yang  digunakan  pada perancangan sistem ini, yaitu Arduino IDE yang berbasis Bahasa Pemrograman  C  digunakan  dalam  sistem embedded Arduino Uno  dan  Labview  yang  digunakan  sebagai  sistem monitoring. Sistem  kendali  yang  digunakan  merupakan  sistem  kendali loop terbuka  tanpa feedback .  Selain  itu  terdapat  sistem feedback internal pada servo.
1. Sistem Kendali Loop Terbuka
Secara umum terdapat dua tipe sistem kendali yaitu sistem kendali loop terbuka  dan  sistem  kendali loop tertutup  [4].  Pada penelitian  kali  ini  perancangan  dilakukan  berdasarkan  sistem kendali loop terbuka. Pada tipe sistem ini memiliki kemampuan untuk  mengendalikan  sistem  tanpa  mendapatkan  informasi variabel kendali sistem. Sistem tipe ini melakukan kendali proses tanpa memberikan referensi pada set point.
Gambar 7 Sistem kendali loop terbuka

## 2. Sistem Embedded
Pada  tahap  implementasi  sistem embedded dilakukan integrasi  antara  rangkaian  Arduino-aktuator  dengan  sistem monitoring pada  komputer  dengan  menggunakan  LabView. Integrasi  dilakukan  dengan  menghubungkan  serial  USB  pada Arduino ke komputer. Pada perangkat  lunak  Labview data dari Arduino akan terhubung ke diagram blok LabView.
LabView digunakan sebagai sistem monitoring dan aktivasi sistem. Set  point diberikan  melalui  antarmuka  yang  dibuat menggunakan LabView. Sistem akan bekerja menggunakan Run pada LabView sebagai aktivator.

## Gambar 9 Blok diagram LabView III. H ASIL DAN P EMBAHASAN
Monitoring  keluaran  (output)  sistem  dilakukan  dengan membandingkan antara hasil pembacaan sudut dari servo dengan pembacaan  data  pada  antarmuka  LabView  dan  juga  verifikasi eksternal  melaui  pengamatan  pada  busur  derajat.  Dari  ketiga gambar  di  bawah  ini  menujukkan  bahwa  robot Arm  Gripper dapat  bergerak  menuju  sudut  yang  telah  ditentukan  yaitu  0,  90 dan 180°.
Gambar 11 Pengujian pada sudut 90 o Gambar 12 Pengujian pada sudut 180 o

## IV. KESIMPULAN
Berdasarkan  penelitian  yang  telah  dilakukan  dapat disimpulkan bahwa perancangan robot Arm Gripper telah dapat menghasilkan sudut sesuai dengan set point yang diberikan dan sistem monitoring yang menghubungkan antara Arduino dengan LabView dapat berjalan dengan baik.

## DAFTAR RUJUKAN
[1] https://store.arduino.cc/usa/arduino-uno-rev3 diakses pada 2 Agustus 2018.
[2] Imperial Collage London, Servo SG90 Data Sheet, UK, 2018.
[3] TowerPro,  MG996R  High  Torque  Metal  Gear  Dual Ball Bearing Servo Data Sheet, Taiwan, 2018.
[4] R. Bateson, Introduction to Control System
Technology,  Englewood  Cliffs:  Prentice  Hall,  Upper Saddle River, NJ, 5th Edition, 1996.