Jurnal Ampere licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License

## Implementasi DOF (Degree Of Freedom) Pada Pergerakan Motor Stepper Smart Inventory 3 Axis
Ali Ripaldo 1 , Yordan Hasan 2* , Johansyah Al Rasyid 3
1,2,3 Prodi Teknik Elektro Mekatronika, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Sriwijaya, Indonesia e-mail: Alirivaldo@gmail.com, yordan.hasan@gmail.com, johansyahalrasyid01@gmail.com

## ABSTRAK
Perkembangan teknologi industri saat ini memang tidak bisa diragukan lagi semenjak adanya E-Commerce yang sangat efisien dan efektif dalam menunjang perekonomian masyarakat Indonesia. Hal ini semakin kuat mendorong setiap E-Commerce untuk lebih berkembang lebih baik lagi agar dapat  bersaing kedepan nya untuk  mendapatkan  kepuasan  pelanggan.  Oleh  sebab itu  dibutuhkan  system  yang  dapat  mengurangi pemakaian tenaga manusia dan daya ingat manusia untuk mengontrol setiap barang yang tersedia di dalam inventory dari setiap masing-masing E-Commerce . Smart Inventory merupakan sebuah system yang kita biasa  sebut  Gudang  untuk  menyimpan  barang  agar  dapat  tersimpan  dengan  rapi  dan  baik,  dengan mengurangi resiko miss nya data ataupun stok barang yang sering terjadi karena kelalaian manusia dalam menginput barang yang masuk ke dalam  Gudang, Penelitian ini bertujuan untuk merancang suatu system yang  dapat  membantu  pengolaan  data  dan  penempatan  barang secara  akurat  dan  efisien  dengan menggunakan aplikasi Python dibantu oleh sensor RFID maka pendataan dan masuknya barang kedalam Gudang  lebih  efisien  dan  efektif,  terdapat  4  motor  stepper  sebagai transporter barang  yang  akan  di masukkan kedalam rak yang sudah ditentukan oleh kartu member masing-masing dan dibantu proses nya oleh Raspberry Pi sebagai mikroprosesor dalam pengolahan data base .
Kata Kunci: Smart Inventory, Python, Motor Stepper

## Implementation of DOF (Degree Of Freedom) in Smart Inventory 3 Axis Stepper Motor Movement

## ABSTRACT
The development of industrial technology at this time cannot be doubted since the existence of E-Commerce which is very efficient and effective in supporting the economy of the Indonesian people. This is increasingly encouraging every E-Commerce to develop even better so that it can compete in the future to get customer satisfaction. Therefore a system is needed that can reduce the use of human power and human memory to control every item available in the inventory of  each E-Commerce. Smart Inventory is a system that we usually call Warehouse for storing goods so that they can be stored neatly and properly, by reducing the risk of missing data or stock items that often occur due to human negligence in inputting goods into the Warehouse. This study aims to design a system that can help manage data and place goods accurately and efficiently by using Python applications assisted by RFID sensors so that data collection and entry of goods into the Warehouse is more efficient and effective, there are 4 stepper motors as goods transporters that will be  put  into  predetermined  shelves  by  each  member  card and  assisted  by  the  Raspberry  Pi  as  a microprocessor in processing the data base .
Keywords: Smart Inventory, Python, Motor Stepper
Correspondence  author  :  Yordan  Hasan,  Prodi  Teknik  Elektro  Mekatronika,  Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Sriwijaya, Indonesia. E-Mail: yordan.hasan@gmail.com
Jurnal Ampere licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License

## PENDAHULUAN
Perkembangan  teknologi  semakin  pesat  didalam  kehidupan  manusia  untuk  meningkatkan efisiensi  dan  akurasi, Smart  Inventory adalah  sebuah system  yang  menggunakan  teknologi canggih  seperti  Robot,  Sensor  RFID,  dan lain-lain  untuk mengumpulkan dan menganalisis data real-time tentang  lokasi,  stok,  dan tempat  penyimpanan  barang  itu sendiri  [5].  Sistem  ini dapat mengotomatisasi  tugas-tugas  manual  seperti  pelacakan,  perhitungan  barang,  dan  pembaruan persediaan barang, yang biasanya dilakukan manual oleh manusia atau operator di dalam Gudang tersebut,  oleh  sebab  itu  untuk  meningkatkan  efisiensi  dan  meningkatkan  kepuasan  pelanggan banyak E-commerce menggunakan  smart  inventory sebagai system penyimpanan barang  secara otomatis pada Gudang mereka [14]. Sebagai mode transport atau pengangkut barang digunakan motor  stepper  prinsipkerja  motor  stepper  mirip  dengan  motor  DC, sama-  sama  dicatu  dengan tegangan  DC  untuk  memperoleh  medan  magnet.  Bila  motor  DC  memiliki  magnet  tetap  pada stator, motor stepper mempunyai magnet tetap pada rotor [6][10]. Motor steppermemiliki torsi yang besar sehingga kuat dan presisi. Dengan menggunakan Motor stepper yang memiliki torsi besar  maka  motor  stepper  dapat  digunakan  sebagai  penarik  van  belt  yang  terdapat  pada Project Smart Inventory kali ini [8].
Motor stepper 3 axis dapat menggerakan Belt Conveyor yang dikendalikan kecepatan dan perputaran  nya  oleh  DOF  ( Degree  Of  Freedom). DOF  ( Degree  Of  Freedom) sendiri  adalah jumlah  parameter yang diperlukan untuk menentukan posisi dan  orientasi  motor  secara  lengkap [9].  DOF  ( Degree  Of  Freedom) pada  motor  dapat  berupa  translasi  (Perpindahan)  atau  rotasi (Putaran) pada sumbu- sumbu tertentu. Misalnya, motor roda dua memiliki dua derajat kebebasan translasi (Maju- Mundur dan Kiri-Kanan) dan satu  derajat kebebasan rotasi (Miring) sedangkan pada Motor Stepper hanya memiliki satu derajat kebebasan rotasi (berputar pada sumbu poros) ( Clock Wise) atau CCW ( Counter Clock Wise) Clock Wise dan Counter. Clock Wise adalah istilah yang digunakan untuk menentukan arah putaran motor itu sendiri, dengan menentukan nilai dan arah putaran tersebut kita dapat mengatur motor sesuai arah dan jarak yang kita inginkan [3][11]
Sistem Inventory adalah system pengaturan data persediaan barang yang berkaitan dengan aktivitas logistic sebuah perusahaan. Barang-barang tersebut disimpan dengan tujuan tertentu dan bergantung  pada  skala  perusahaan  dan  kebijakan  management  Gudang.  System  ini memungkinkan perusahaan untuk mengontrol dan memantau  persediaan barang mereka  dengan teratur  dan  efisien [7]
Driver Motor  adalah  perangkat  penting  yang  menyediakan  tegangan  dan  arus  yang diperlukan ke motor stepper sehingga mendapat operasi yang lancar. Driver Motor pada motor stepper sendiri  berfungsi  untuk  mengatur  jumlah  step  yang  dikirimkan  dari  driver  ke  motor stepper . Driver A4988 digunakan pada motor stepper karena mempunyai arus maksimum sebesar 5A [2]
Motor Stepper adalah motor yang dikendalikan dengan input digital menghasilkan step-step yang  digunakan  untuk  mengontrol  sudut  dari  motor.  Motor Stepper memiliki  torsi  yang  besar sehingga kuat dan presisi. Untuk menunjang itu semua motor stepper memerlukan driver untuk mengatur tegangan dan arus yang dibutuhkan oleh motor stepper tersebut. Motor Stepper NEMA 17  adalah  jenis  motor stepper dengan sudut  Langkah  1.8º  (200  langkah/revolusi).  Setiap  fase menggambar arus sebesar 1.2A pada 4V, memungkinkan untuk torsi holding sebesar 3.2kg-cm. NEMA 17 umumnya digunakan pada printer, mesin CNC dan laser cutter [12].

## Gambar 2. Motor Stepper NEMA 17
Limit  switch merupakan  suatu  jenis  saklar  dan  dilengkapi  katup  yang  berfungsi  sebagai pengganti tombol, yang hanya menghubung arus saat katup ditekan pada batas dan memutuskan arus  saat  katup  tidak  ditekan. Limit  switch termasuk  kategori  sensor  mekanis,  di  mana  akan memberikan perubahan elektrik saat terjadi perubahan mekanik pada sensor [13].

## Gambar 3. Limit Switch
Pada  penelitian  ini  menggunakan Raspberry  Pi sebagai  mikroprosesor  nya, Raspberry  Pi adalah computer mini yanf dapat digunakan untuk berbagai keperluan seperti membuat server, media center,dan banyak lagi. Raspberry Pi sangat mudah digunakan dan dipraktekan. Raspberry pi 4 terdiri dari RAM ( random acces memory ), Radio Module, USB ( universal radio bus ), PMIC ( power management intedgrated circuit ), Ethernet Port, SOC ( system on chip ), GPIO ( general purpose input output ), dan Micro SD . Raspberry Pi menggunakan aplikasi Python sebagai bahasa programnya [4]

## Gambar 4. RaspBerry Pi
Python adalah  bahasa  pemrograman  yang  multifungsi  dan  serbaguna. Python dapat digunakan  untuk  membangun  situs  web,  menganalisis  data,  penerapan  algoritma machine learning ,  membuat  aplikasi,  otomatisasi  dan  banyak  lagi. Python merupakan  bahasa pemrograman  tingkat  tinggi  yang  lebih  mudah  dipahami  manusia,  di  mana python memiliki beberapa kelebihan dibanding bahasa pemrograman lain .  Python memiliki struktur sintaksis yang sederhana dan mudah dipahami [1]. Python lebih berorientasi kepada objeknya dan sangat mudah dikembangkan  dengan  cara  menciptakan  modul-modul  yang  baru,  di  mana python dapat menjalankan program yang rumit menggunakan sintaks yang sederhana. Selain itu, python juga bersifat open source dan memiliki banyak library .
Jurnal Ampere licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License
Gambar 5. Logo Python

## METODE PENELITIAN
Pada  penelitian  kali  ini,  perancangan  alat   yang  dibuat  berupa  pembuatan  robot Smart Inventory yang bergerak ke dalam rak yang telah disesuaikan oleh sensor RFID untuk menaruh barang  kedalam  rak.  Proses  pengecekan  kartu member dilakukan  oleh  sensor  RFID  yang  akan menggerakan output motor  menuju  rak  yang  telah  disesuaikan  oleh  kartu member tersebut. Masing-masing kartu member dapat meletakkan barang sebanyak 3x dengan slot yang sama dan tidak dapat meletakkan barang pada slot yang berbeda. Percobaan ini dilakukan sebanyak 3x dan apabila  sensor  RFID  telah  mendeteksi  bahwa member sudah  meletakkan  barang  sebanyak  3x ,, maka  akan  ada  penolakan  dari  RFID  yang  ditandai  oleh buzzer berbunyi  sebanyak  2x  ( Beep- Beep ). Berikut gambar diagram Blog Smart Inventory pada penelitian yang dilakukan.
Gambar 6. Diagram Blog Smart Inventory
Flow  Chart  Smart  Inventory Memiliki   tahapan  proses-proses  kerja  agar conveyor dapat mengantarkan barang ke pada rak yang telah  ditentukan,  yaitu:
1. Proses awalan atau Home Position adalah ketika alat dihidupkan maka motor akan kembali pada set point nya masing-masing, yang diawali dengan X dan Y lalu disusul oleh Z.
2. Proses kedua adalah ketika ditempelkan kartu membernya pada  RFID dan RFID memproses kartu  tersebut,  apabila  kartu  tersebut  terdeteksi  adalah  member  dari Smart  Inventory, maka RFID akan mengirim data ke motor, apabila kartu yang ditempelkan bukan member dari Smart
Inventory maka RFID akan menghidupkan buzzer sebanyak 2x ( Beep-Beep ). 3. P roses ketiga adalah setelah pengecekan kartu yang dilakukan RFID, maka motor akan bergerak menuju rak yang telah ditentukan  oleh kartu member tersebut. Motor  akan kembali  ke  posisinya  awal  ( set  point) setelah menaruh  barang  sesuai  rak  yang  di tentukan.
4. Proses yang terakhir adalah pada  saat member tersebut sudah meletakkan barang nya sebanyak  3 barang, maka sensor RFID akan  menolak dengan indikasi buzzer berbunyi sebanyak 3x ( Beep- Beep-Beep )
Gambar 7. Flow Chart Smart Inventory
Skema rangkaian ini menampilkan keseluruhan komponen yang digunakan. Skema rangkaian elektronik untuk sistem Smart  Inventory dapat  dilihat  pada  gambar dibawah ini

## Gambar 8. Skema Rangkaian
Perancangan  mekanik  adalah  proses  merancang  suatu  produk  atau  system  mekanik  yang melibatkan  pemilihan  bahan,   pemilihan  ukuran  dan  bentuk  komponen serta     pemilihan metode pembuatan.   Perancangan mekanik melibatkan prinsip  fisika dan matematika untuk menentukan bagaimana  suatu  produk  atau   system  akan  berfungsi.  Perancangan  mekanik  juga  melibatkan penggunaan teknologi komputer untuk membantu dalam  proses perancangan. Berikut rancangan mekanik alat Smart Inventory dibawah ini.
Gambar 9. Desain Mekanik Alat

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian ini dilakukan sebanyak 3x dengan masing-masing rak memiliki perbedaan number of steps nya masing-masing berdasarkan jarak dan tinggi nya yang dilakukan awal secara manual dengan cara mengukur satu persatu jarak antara rak  dari rak A sampai rak C untuk menetapkan akurasi, maka motor digerakkan dimulai dari motor X yang bergerak kiri-kanan, dilanjutkan oleh motor Y yang  bergerak turun-naik dan di akhiri oleh motor Z sebagai pengantar maju-mundur, dengan  cara  manual  ini  dapat  kita  lihat  akurasi  dan  ketepatan  dari  system smart  inventory . Pengukuran dan percobaan dapat dilihat menggunakan perhitungan dan data di bawah ini

## Pengukuran Manual rak A
Dari pengujian pertama terhadap rak A maka didapat nilai Number Of Steps dari setiap motor XYZ
Tabel 1. Data Pengujian Number Of Steps pada Rak A Rak A Motor Y Motor X Motor Z Motor Y- + 300 +4000 +3200 -400
Dari data Tabel 1 diatas, pengujian dilakukan sebanyak 3x yaitu dari motor Y yang bergerak clock wise dengan number of steps sebesar +300, dilanjutkan motor X yang bergerak c lock wise
Jurnal Ampere licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License
dengan number of steps sebesar +4000, lalu motor Z yang bergerak clock wise dengan number of steps sebesar +3200, dan diakhiri oleh Motor Y yang bergerak c ounter clock wise dengan number of steps sebesar -400.
Gambar 10. Pengukuran Manual Rak A
Gambar 11. Tampilan Number Of Steps Motor Rak A pada Aplikasi Python
DOF   = N-K
Jurnal Ampere licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License
Pengukuran Manual Rak B
Gambar 12. Pengukuran Manual Rak B
Dilanjutkan pengujian kedua terhadap rak B, maka di dapatkan nya nilai Number Of Steps dari setiap motor XYZ
Gambar 13. Tampilan Number Of Steps Motor Rak B pada Aplikasi Python
Jurnal Ampere licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License
Tabel 2. Data Pengujian Number Of Steps pada Rak B
Rak B Motor Y Motor X Motor Z Motor Y- + 1600 +4000 +3800 -400
Dari data Tabel 2  pengujian dilakukan sebanyak 3x yaitu dari motor Y yang bergerak clock wise dengan number  of  steps  + 1600,  dilanjutkan  motor  X  yang  bergerak clock  wise dengan number of steps sebesar +4000, lalu motor Z yang bergerak clock wise dengan number of steps sebesar +3800,  dan  diakhiri oleh Motor Y yang bergerak counter clock wise dengan number of steps sebesar -400.

## Pengukuran Manual Rak C

## Gambar 14. Pengukuran Manual Rak C
Dilanjutkan pengujian kedua terhadap rak C, maka di dapatkan nya nilai Number Of Steps dari setiap motor XYZ
Tabel 3. Data Pengujian Number Of Steps pada Rak C
Rak B Motor Y Motor X Motor Z Motor Y- + 2900 +4000 +3200 -400
Dari data Tabel 3 diatas, pengujian dilakukan sebanyak 3x yaitu dari motor Y yang bergerak c lock wise dengan number of steps sebesar +2900, dilanjutkan motor X yang bergerak c lock wise dengan number of steps sebesar +4000, lalu motor Z yang bergerak c lock wise dengan number of steps sebesar +3200, dan  diakhiri oleh Motor Y yang bergerak c ounter clock wise dengan number of steps sebesar -400.
Dari  Gambar  15  dapat  dilihat  bahwa  Number  Of  Steps  dari  setiap  rak  banyak  memiliki kesamaan nilai, di mana motor Y yang memiliki nilai Number Of Steps (+4000) dan  motoy Y- (-400). Hal ini dikarenakan tinggi yang sama antara rak A, B, dan C, sehingga motor Y tidak perlu dirubah  lagi  nilainya  agar  mendapat  akurasi  yang  pas.  Tetapi  berbeda  dengan  motor  X  yang memiliki Number Of Steps yang berbeda, dikarenakan jarak antara set point menuju rak A, B, dan  C  berbeda,  sehingga  diperlukan    pengukuran  manual  berkali-kali  untuk  mendapatkan  titik yang pas, agar sesuai dengan tujuan rak masing-masing. Dan Number Of Steps terhadap motor Y- mendapatkan nilai minus dikarenakan motor Y- bergerak secara CWW (counter clock wise) yang  artinya  motor  Y-  bergerak  mundur  ketika  motor  XYZ  mencapai  Number  Of  Steps  yang ditentukan sejak awal.
Jurnal Ampere licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License
Gambar 15. Grafik Pergerakan Number Of Steps Motor XYZ dari rak A, B, dan C terhadap Set Point

## KESIMPULAN
Sistem Smart  Inventory dengan menggunakan  motor stepper sebagai transporter antara set point menuju rak A,B,dan C berfungsi dengan baik, dengan melakukan percobaan menggerakan motor satu persatu menuju titik rak A,B,dan C didapatkan lah nilai Number Of Stepper dari setiap masing-masing motor, diperlukan ketelitian dan konsentrasi untuk mendapat nilai akurasi yang tinggi sebagai acuan motor bergerak menuju rak A,B,dan C untuk itu percobaan yang dilakukan harus  berkali  kali  agar  mendapatkan  titik yang  di  inginkan,  ukuran  rak  dan  jarak  antara  rak A,B,dan C juga harus menjadi acuan untuk kita menilai berapa Number Of Stepper dari masing- masing motor dan juga masing-masing rak. Limit Switch disini berperan sangat penting sebagai interrupted motor  ketika  sudah  sampai  di set  point nya,  penempatan Limit  Siwtch juga  sangat berpengaruh  penting  terhadap  stop  nya  motor  dikarenakan  terjadi  beberapa  kali  motor  tidak menyentuh Limit Switch tapi berhenti dengan sendirinya oleh sebab itu penempatan Limit Switch juga sangat penting dalam lancarnya system Smart Inventory kali ini .

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Alfarizi, M. R. S., Al-farish, M. Z., Taufiqurrahman, M., Ardiansah, G., & Elgar, M. (2023). Penggunaan  Python  Sebagai  Bahasa  Pemrograman untuk  Machine  Learning  dan  Deep Learning. KARIMAH TAUHID , 2 (1), 1-6.
[2] Andika,  R.  J.,  Rusdinar,  A.,  &  Wibowo,  A.  S.  (2018).  Perancangan  dan  Implementasi Driver  Motor  Tiga  Fasa  untuk  Pengendali  kecepatan  motor  BLDC  berbasis  PWM  pada mobil listrik. eProceedings of Engineering , 5 (1).
[3] Febriansyah, A. A., Candra, H., & Sulaiman, S. (2022). Implementasi Voice Recognition pada  Pengendalian  Pergerakan  Lengan  Robot. Jurnal  Ecotipe  (Electronic,  Control, Telecommunication, Information, and Power Engineering) , 9 (1), 86-95
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 Rak A                             Rak B                           Rak C                         Set Point -500 -1000 MOTOR X                MOTOR Y                MOTOR Z               MOTOR Y-
Jurnal Ampere licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License
[4] Hafidz, A. F. M., Sani, M. I., & Meisaroh, L. (2021). Perancangan Dan Implementasi Smart Home Menggunakan Raspberry Pi Dan Esp8266. eProceedings of Applied Science , 7 (6)
[5] Herysyaputra, M. S., Ripanti, E. F., & Muhardi, H. (2021) Smart Inventory system untuk Distribusi Vaksin dengan  Metode Economic Order  Quantity.  JEPIN  ( Jurnal  Edukasi  dan Penelitian Informatika), 7(3), 455-46
[6] Nugroho, N., & Agustina, S. (2015). Analisa motor DC (Direct Current) sebagai penggerak mobil listrik. Jurnal Mikrotiga , 2 (1), 28
[7] Paryanto, P. (2022). Pengembangan Prototype Smart Inventory System berbasis teknologi RFID untuk Industri Garmen. ROTASI , 24 (3), 50-56
[8] Prianto,  E.  (2017).  Proses  permesinan  cnc  dalam  pembelajaran  simulasi  CNC. Jurnal Edukasi Elektro , 1 (1)
[9] Rahman, M. R. F. (2018). Sistem Kendali Robot Lengan Empat DOF Berbasis Pengolahan Citra Dengan Sensor Kamera Kinect (Doctoral dissertation, Universitas Gadjah Mada).
[10] Soedjarwanto,  N.,  Nama,  G.  F.,  &  Nugroho,  R.  A.  (2021).  Prototipe  Smart  door  lock Menggunakan Motor Stepper Berbasis IoT (Internet of Things). Electrician , 15 (2), 73-82.
[11] Suhendra, A., Prebianto, N. F., & Asaad, N. S. (2021). Optimasi Pergerakan Motor Stepper 3  Axis  Dengan  Metode  Microstepping  Dan  Pembuatan  Unique  Code  Pada  Lead Frame. Journal of  Applied Sciences,  Electrical Engineering and Computer
Technology , 2 (1), 24-30
[12] Suhendro,  B.,  Antoro,  L.  M.,  &  Suroso,  S.  (2020).  Sistem  Kendali  Penggerak  Motor Stepper  Pada  Orbital  Welding  Menggunakan  Perangkat  Lunak  LabVIEW.  In Prosiding SNFA (Seminar Nasional Fisika dan Aplikasinya) (Vol. 5).
[13] Umam,  K.,  Haryanto,  H.,  &  Alfita,  R.  (2019).  Rancang  Bangun  Robot  Pembersih  Kaca Otomatis  Berbasis  Mikrokontroler  ARM  STM32  Dengan  Sensor  Proximity. Indonesian Journal of Engineering and Technology (INAJET) , 2 (1), 24-29
[14] Wahyudin,  W.,  &  Bela,  S.  (2021).  Rancang  Bangun  Sistem  Informasi  Inventory  Stock Barang Berbasis Web. Jurnal Teknik Komputer , 7 (2), 208-214