Volume 15, Nomor 01, April 2020

## RANCANG BANGUN PROTOTIPE MANIPULATOR LENGAN ROBOT MENGGUNAKAN MOTOR SERVO BERBASIS MIKROKONTROLER
Fadhli Rahman 1 , Faridah 2 , Andi Ikram Nur 3 , Andi Nadar Makkaraka 4*)
1. Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Islam Makassar,
2,3,4. Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Islam Makassar, Jl. Perintis Kemerdekaan km.9 No. 29 Makassar, Indonesia 90245
Email: andinadar7@gmail.com

## ABSTRAK
Dalam  dunia  industri  saat  ini  banyak  produk  yang  dihasilkan  secara  massal  yang  dituntut  untuk  memiliki  ketelitian yang  tinggi,  agar  menjaga  kualitas  produk  yang  dihasilkan,  maka  diperlukanlah  suatu  alat  yang  dapat  mendukung kinerja  di  bidang  industri  dan  lengan  robot  merupakan  salah  satu  jenis  robot  yang  banyak  digunakan  terutama  pada industri  otomotif  dan  elektronik.  Tujuan  penelitian  ini  untuk  merancang  prototipe  manipulator  lengan  robot  berbasis Mikrokontroller dan untuk mengetahui serta memahami prinsip kerja lengan robot yang banyak digunakan dalam dunia industri.  Hasil  dari  penelitian  ini,  yaitu  prototipe  manipulator  lengan  robot  4  dof  ini  dapat  dikendalikan  dengan potensiometer, apabila input potensiometer pada manipulator lengan robot 4 dof dalam keadaan aktif, maka lengan robot siap menerima perintah dari potensiometer. Prototipe manipulator lengan robot ini berfungsi dengan baik berdasarkan kinerja  lengan  robot  yang  mampu  mengangkat  dan  memindahkan  beban  dengan  berat  maksimal  140  gram.  Adapun prinsip  kerja  dari  prototipe  manipulator  lengan  robot,  yaitu  potensoimeter  sebagai  alat  kontrol  untuk  menggerakkan lengan robot, kemudian LCD akan menampilkan status di setiap perputaran dan pergerakan robot dalam bentuk derajat.
Kata Kunci : Prototipe, Robot Manipulator, Mikrokontroler

## ABSTRACT
In the industrial world today many mass-produced products are demanded to have high accuracy, in order to maintain the quality of the products produced, we need a tool that can support industrial performance and robot arms are one type  of  robot  that  is  widely  used,  especially  in  industry  automotive  and  electronics.  The  purpose  of  this  study  was  to design  a  prototype  of  a  microcontroller-based  robot  arm  manipulator  and  to  find  out  and  understand  the  working principles of robot arms that are widely used in the industrial world. The results of this study are the prototype 4 dof robot  arm  manipulator  can  be  controlled  with  a  potentiometer.  If  the  potentiometer  input  on  the  4  dof  robot  arm manipulator is active, then the robot arm is ready to receive commands from the potentiometer. This prototype robot arm  manipulator  is  able  to  move  loads  with  a  maximum  weight  of  140  g  to  be  able  to  work  normally.  The  working principle of the prototype robotic arm manipulator, namely the potensimeter will send data to Arduino Uno, the data will then be processed so that it can be received by the servo motor output device that serves to move the robot, then later the LCD will display the status of the rotation and movement of the robot in degrees.
Keywords : Prototype, Robot Manipulator, Microcontroller

## PENDAHULUAN
Dalam  dunia  industri  saat  ini,  banyak  produk yang  dihasilkan  secara  massal  yang  dituntut  untuk memiliki ketelitian yang tinggi. Berdasarkan pertimbangan  kualitas  produk  yang  dihasilkan,  maka diperlukanlah suatu alat yang dapat mendukung kinerja di  bidang  industri.  Contoh  alat  tersebut  salah  satunya adalah  robot,  dan  lengan  robot  merupakan  salah  satu jenis robot yang sering digunakan dalam dunia industri sampai  saat  ini.  Robot  merupakan  rangkaian  peralatan yang  dapat  diprogram  ulang,  memiliki  banyak  fungsi yang  biasanya  didesain  untuk  memindahkan  material, part, atau peralatan khusus lainnya (Rachman, 2012).
(Daryanto,  2011)  Sistem  robot  memiliki  tiga komponen  dasar,  yaitu:  manipulator,  kontroler,  dan power (daya). Efektor sering ditemukan pada beberapa sistem  robot,  tetapi  sifatnya  tidak  harus  ada.  Bagi sebagian  orang,  untuk  membuat  lengan  robot  di  dunia industri tidaklah murah dikarenakan bahan dari lengan robot  tersebut  harus  memiliki  daya  tahan  tinggi terhadap suhu dan tekanan serta memiliki gerakan yang fleksibel.  Selain  itu  juga  harus  mempunyai  tingkat ketelitian  yang  tinggi  dalam  memproduksi  suatu produk.
Biaya  pembuatannya  yang  mahal,  maka diperlukan simulator lengan robot yang biayanya relatif murah.  Dari  simulator  lengan  robot  tersebut  akan
diketahui  arah  dan  pergerakan  dari  lengan  robot. Mengingat  pentingnya  mahasiswa  teknik  dalam mengembangkan  skill  dan  mengasah  keterampilannya serta  minat  belajar  mahasiswa  yang  tinggi  dalam mempelajari bidang elektronika.
Pada  hasil  perancangan  (Nugraha,  D.,  Wiria, 2011)  menyatakan,  sistem  mekanik  robot  dirancang dalam  tipe articulated  joint dan  merupakan  sebuah robot  pemindah  barang,  yang  terdiri  dari  lengan  dan penjepit  sederhana  ( gripper )  serta  memiliki  lima derajat kebebasan. Robot ini dirancang mempergunakan tenaga  penggerak  motor DC dengan  sistem  transmisi berupa  roda  gigi  linear  ( spur-gear )  dan  roda  gigi cacing ( worm-gear ) . Berdasarkan paparan di atas, maka penulis akan mendesain  sebuah  prototipe  dari  robot  manipulator lengan dengan empat derajat kebebasan yang dilengkapi beberapa  simulator  input  output  yaitu,  Potensiometer sebagai  alat  kendali  input, Liquid  Crystal  Display (LCD)  yang  nantinya  akan  menampilkan  derajat perputaran  dari  tiap  motor  servo,  Arduino  Uno  AT Mega  328P  sebagai  Mikrokontroler.  Motor  Servo sebagai  penggerak  tiap  sendi  dari  robot  ( Metal  Gear 996R) .  Tujuan  dari  perancangan  ini  untuk  mengetahui dan memahami prinsip kerja lengan robot yang banyak digunakan  dalam  dunia  industri,  karena  pada  saat pengoperasiannya  tidak  terlalu  sulit  sehingga  akan mempermudah terkhusus bagi pemula dalam memahami  prinsip  kerja  dari  setiap  percobaan. Diharapkan  agar  manipulator  lengan  robot  ini  dapat menjadi  modul  pembelajaran,  dapat  menambah wawasan dan keterampilan serta menimbulkan kembali minat  belajar  mahasiswa  teknik  elektro  dalam  bidang robotika untuk nantinya dapat dikembangkan.

## METODE PENELITIAN
Alat: Perlatan utama yang dibutuhkan yaitu, Multimeter Digital, Gurinda, Bor Listrik dan Laptop.

## Bahan:
Bahan  bahan  utama  yang  diperlukan  pada perancangan  ini  yaitu,  Arduino  Uno  328P,  Motor Servo MG996R, LCD 16x2, Potensiometer Rotary 1 K, Kabel Jumper, Akrilik 3 mm serta mur dan baut.

## Metode Analisis:
Penelitian  ini  merupakan  perancangan  prototipe manipulator  lengan  robot  menggunakan  motor  servo berbasis mikrokontroler
Gambar 1. Diagram Blok
Dari  gambar  1,  Arduino  Uno  merupakan  pusat pengendali.  Potensiometer  sebagai  komponen  control, Motor  Servo  sebagai  komponen  aktuator  dan  LCD untuk monitoring dari tiap-tiap komponen aktuator.

## Gambar 2. Flowchart Perancangan

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Perancangan Mekanik:
Pada  perancangan  mekanik  lengan  robot, dibutuhkan desain yang sesuai dengan lengan robot.
Y Analisa Kebutuhan Perancangan Alat Pengujian Alat Selesai Desain Sistem Mulai Studi Literatur Identifikasi Masalah T
Gambar 4. Hasil Perancangan Rangka Robot Bagian Lengan Bawah
Gambar 5. Desain Rangka Robot Bagian Lengan Atas
Gambar 6. Hasil Perancangan Rangka Robot
Bagian Lengan Atas
Gambar 8. Hasil Perancangan Gripper Lengan Robot

## Pembuatan Rangkaian Kontrol:
Gambar 9. Rangkaian  Keseluruhan  dengan  Input Potensiometer
Gambar 10. Hasil  Perancangan  Alat  Kontrol Lengan Robot
Gambar  9  dan  10,  merupakan  rangkaian  listrik alat  pengontrolan  dari  prototipe  manipulator  lengan robot,  dengan  potensiometer  sebagai  komponen kontrolnya. potensiometer dihubungkan ke pin A0, A1, A2  dan  A3  pada  arduino  uno  secara  berturut-turut. Motor  servo  dihubungkan  ke  pin  PWM  arduino  uno. yaitu  pin  6,  9,  10  dan  11.  Perangkat  motor  servo membutuhkan  input  tegangan  4  V  –  6  V.  Pin  RS,  E, D4, D5, D6 dan D7 LCD yang berfungsi menampilkan status  pergerakan  lengan  robot  dihubungkan  ke  pin digital arduino uno (pin 8, 7, 5, 4, 3, 2).
Hasil Perancangan:
Gambar 11. Hasil Perancangan Lengan Robot
Gambar  11,  merupakan  hasil  dari  perancangan prototipe  manipulator  lengan  robot  yang  dapat dioperasikan  dengan  menggunakan  potensiometer. Dirancang  untuk  memindahkan  barang  dengan  massa relatif  ringan  dan  berukuran  kecil.  Menggunakan modul  arduino  uno  R3,  motor  servo  jenis  standart (MG996R) dan LCD 16x2. Jumlah potensiometer yang digunakan yaitu 4 buah. Masing-masing potensiometer menggerakan  1  servo.  Potensiometer  1  digunakan untuk  menggerakkan  servo  dasar.  Potensiometer  2 digunakan untuk menggerakkan servo bisep. Potensiometer 3 digunakan untuk menggerakkan servo siku.  Potensiometer  4  digunakan  untuk  menggerakkan servo jepit.
Sumber energi pada alat bersumber dari adaptor dengan  arus  2  A  dan  tegangan  sebesar  9  V,  tegangan tersebut  diturunkan  menjadi  7  V  menggunakan  step down,  hal  tersebut  disebabkan  karena  motor  servo sudah dapat beroperasi dengan tegangan 5 V dan range tegangan  input  sebesar  4  V  sampai  7.2  V.  Perangkat LCD  dan  Potensiometer  diberikan  suplai  tegangan yang berasal dari pin 5V pada board arduino uno.
Menurut  hasil  perancangan  Abdi  dkk,  (2018) pada  hasil  penelitiannya  juga  merancang  manipulator lengan  robot,  perbedaan  terletak  pada  jenis  komponen kontrol,  dan  komponen  aktuator.  pengontrolan  robot dapat  menggunakan Push  Button  Switch yang berjumlah  8  buah.  Adapun  komponen  aktuator,  jenis servo  yang  digunakan  untuk  bagian  jepit  adalah  Mini Servo SG90.
Hasil Pengujian Sistem:
Tabel 1. Hasil Pengujian Sistem Secara Keseluruhan
Berdasarkan  tabel  1,  Beban  yang  diangkat  dan dipindahkan oleh robot memiliki massa yang berbeda- beda,  yaitu  50  gram,  70  gram  dan  140  gram.  Untuk beban  50 dan  70  gram  robot  berhasil  mengangkat  dan memindahkan  beban  dengan  baik  karena  waktu  yang dibutuhkan  berkisar  12  sampai  15  detik.  Sedangkan pada  hasil  penelitian  Buchori,  dkk.  (2014)  untuk mampu mengangkat beban seberat 30 gram membutuhkan waktu sampai 40 detik.
Untuk  beban  140  gram  waktu  yang  dibutuhkan untuk  dapat  mengangkat  dan  memindahkan  beban adalah  10  detik  dan  juga  merupakan  beban  maksimal yang  mampu  diangkat  oleh  lengan  robot,  karena apabila proses pemindahan beban berjalan lama, maka akan  terjadi  drop  tegangan  pada  pada  servo  bagian siku.  Hal  ini,  berkesesuaian  dengan  hasil  perancangan dari  Abdi,  dkk.  (2018)  untuk  beban  140  gram,  robot hanya mampu mengangkat beban dengan kondisi servo siku  digerakkan  terlebih  dahulu,  lalu  servo  bisep dinaikkan.
Adapun  ditinjau  dari  sudut  perputaran  dari  tiap servo  berdasarkan  hasil  perancangan  dari  (Setiawan, 2018) untuk membentuk sudut 120 o , 148 o , 61 o dan 64 o waktu yang dibutuhkan hanya 7 detik.
Perbedaan hasil dari pengujian perancangan ini, karena  dipengaruhi  beberapa  faktor  di  antaranya  jarak antar titik beban dengan titik tumpu, yang mengurangi torsi  motor  servo  ataupun  dari  bahan  dasar,  jenis rangka robot yang digunakan dalam perancangan.

## KESIMPULAN
1. Prototipe  manipulator  lengan  robot  ini  mampu mengangkat  dan  memindahkan  beban  dengan berat < 140 gram agar robot dapat bekerja dengan normal.
2. prinsip  kerja  dari  prototipe  manipulator  lengan robot,  yaitu  potensoimeter  sebagai  alat  kontrol untuk  menggerakkan  lengan  robot,  kemudian LCD  akan  menampilkan  status  di  setiap perputaran  dan  pergerakan  robot  dalam  bentuk derajat.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Terima  kasih  kepada  para  dosen  pembimbing, penguji,  dan  teman-teman  yang  selalu  memberikan arahan dan masukannya sampai terselesainya perancangan  ini.  Terima  kasih  juga  kepada  kedua orang  tua  kami  yang  senantiasa  memberikan  bantuan moril dan materi.

## DAFTAR PUSTAKA
Abdi, M. D & Pratama, R.,S. (2018). Rancang Bangun Manipulator  Robot  Lengan  Sebagai  Trainer Praktikum Mekatronika. Politeknik Negeri Ujung Pandang. Buchori, A., & Sudana, I. M. (2014). Rancang Bangun Miniatur Robot Lengan Menggunakan Mikrokontroler  Atmega  8535. Jurnal  Teknik Elektro , 6 (1), 7.
Volume 15, Nomor 01, April 2020
Daryanto. (2011). Teknik Mekatronika. Bandung: Satu Nusa. Nugraha,  D.  W.  (2011).  Pengendalian  Robot  Yang Memiliki  lima  Derajat  Kebebasan. Jurnal Ilmiah  Foristek , 1 (1), 22-32.
Rachman,  Oscar.  (2012). Panduan  Praktis  Membuat Robotik Dengan
Pemrograman C++. Yogyakarta: Penerbit Andi.
Setiawan,  W.  T.  Rancang  Bangun  Robot  Lengan  5 DOF  Pemindah  Barang  Menggunakan  Sensor Kamera Berbasis Arduino DUE. Jurnal Teknik Elektro Universitas Tanjungpura , 2 (1).