## RANCANG BANGUN ROBOT ARM BERBASIS RASPBERRY PI MENGGUNAKAN PRINTER 3D
Nanang Ali Sutisna 1,a , Narendra Pinandita Suwarno 2,b , Asep Ropi Firmansyah 3,c
1,2,3 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Engineering, President University Cikarang, Bekasi,
Indonesia
a nanang.ali@president.ac.id , b pinanditan@gmail.com, c asepropipirmansyah@gmail.com

## Abstrak.
Dalam  era  perkembangan  teknologi  saat  ini,  robot  merupakan  salah  satu  elemen  penting  yang digunakan untuk mempermudah manusia dalam menyelesaikan pekerjaannya. Berbagai jenis robot digunakan  dengan  berbagai  kegunaannya  untuk  membantu  melakukan  pekerjaan  manusia,  salah satunya  adalah robot  arm. Dalam  projek  ini, Robot  Arm dibuat  sebagai  sarana  edukasi  dimana komponennya dibuat dengan printer 3D menggunakan material Polylactic Acid (PLA). Robot arm ini dirancang dengan menggunakan aplikasi SolidWorks 2020, lalu dengan analisa elemen hingga (FEA) dapat  ditemukan  bagian  mana  yang  menjadi  konsentrasi  beban  dan  dilakukan  simulasi  untuk mengetahui  apakah  komponen  robot  ini  aman  menahan  beban  yang  diberikan.  Selanjutnya  dibuat pengontrol robot  arm dengan  menggunakan  mikroprosesor  Raspberry  Pi  dan  mengembangkan aplikasi  perangkat  seluler smartphone android  untuk  mengontrol robot  arm melalui  koneksi bluetooth. Robot arm ini dirancang memiliki 6 derajat kebebasan (DOF) dan aktuator yang digunakan adalah motor servo, yaitu MG996R dan SG90. Pengembangan program pengontrol robot arm dibuat menggunakan bahasa pemrograman Python pada Raspberry Pi, yang kemudian ditransfer ke aplikasi MIT  app  Inventor  yang  ada  pada  smartphone  android  untuk  menggerakkan robot  arm .  Kapasitas angkat robot arm ini adalah 5 gram dengan ukuran maksimal 30x30x30 mm. Hasil pengujian sistem pada robot arm menunjukan akurasi gerakan dengan kecepatan lambat menghasilkan persentase rata –  rata  error  sumbu  X  adalah  3,23%,  dan  sumbu  Y  3,58%..  Sedangkan  pada  kecepatan  sedang menghasilkan persentase rata – rata error sumbu X adalah 10,05%, dan sumbu Y 7,62%., dan pada kecepatan tinggi menghasilkan persentase rata – rata error sumbu X adalah 11,44%, dan sumbu Y adalah 6,58%.
Kata kunci: Rancang Bangun, Robot Arm, Printer 3D, PLA, Raspberry pi

## Abstract.
In the current era of technological  development, robots are one of the important  elements  used  to make it easier for humans to complete their work. Various types of robots are used with various uses to help do human work, one of them is the robot arm . In this study, the Robot Arm was made as an educational media where the components are made with a 3D printer using Polylactic Acid (PLA). This robot arm was designed using the SolidWorks 2020 application, then with finite element analysis (FEA) it can be found which part is the concentration of the load and a simulation is carried out to determine whether the components of this robot are safe to withstand the given load. Next, a robot arm controller was made using a Raspberry Pi microprocessor and developed an android smartphone mobile  device  application  to  control  the robot  arm via  a  bluetooth  connection.  This robot  arm is designed  to  have  6  degrees  of  freedom  (DOF)  and  the  actuators  used  are  servo  motors,  namely MG996R  and  SG90.  The  development  of  the robot  arm controller  program  was  made  using  the Python  programming  language  on  the  Raspberry  Pi,  which  was  then  transferred  to  the  MIT  app Inventor application on the android smartphone to drive the arm robot. The lifting capacity of this
robot arm is 5 grams with a maximum size of 30x30x30 mm. The results of system testing on the robot arm show the accuracy of movement at a slow speed producing an average percentage of X- axis error is 3.23%, and Y-axis is 3.58%. While at medium speed it produces an average percentage of X-axis error is 10, 05%, and the Y-axis 7.62%., and at high speed the percentage of the X-axis error is 11.44%, and the Y-axis is 6.58%.
Keywords: Arm Robot, Forward Kinematics, MATLAB, Robotic Tool Kit, Design.

## PENDAHULUAN
Penggunaan  robot  di  dalam  kehidupan  manusia  semakin  meningkat  dari  waktu  ke  waktu. Robot sering digunakan untuk menangani berbagai tugas yang tidak dapat ditangani oleh manusia, seperti di bidang nuklir, kimia, perjalanan ke luar angkasa dan tugas – tugas lain yang dilakukan di lingkungan  yang  berbahaya.  Hal  ini  terjadi  karena  robot  memiliki  banyak  kelebihan  yang  tidak dimiliki manusia, diantaranya: menghasilkan output yang sama ketika mengerjakan suatu pekerjaan secara  berulang-ulang,  tidak  mudah  lelah,  ketelitian  dan  kecepatan  menyelesaikan  tugas,  dapat diprogram ulang sehingga dapat difungsikan untuk beberapa tugas yang berbeda, dan lebih sedikit melakukan kesalahan dibandingkan manusia.
Berbagai  variasi  robot  yang  diciptakan  oleh  manusia  dapat  membantu  melakukan  tugas  – tugas yang tidak dapat atau sulit dilakukan oleh manusia, salah satunya adalah robot arm . Robot arm biasanya digunakan untuk mengambil  dan memindahkan objek/barang. Pada umumnya robot arm dapat melakukan dua gerakan yaitu gerakan berputar dan gerakan memanjang atau memendek. Robot arm memiliki dua sisi yang digunakan dalam melakukan pergerakan tersebut. Salah satu sisi  yang disebut poros ditanam pada bidang yang statis dan sisi lain disebut ujung ( end effector ) yang dapat dimuati dengan  alat pemegang tertentu  sesuai  dengan tugas robot. Umumnya  alat pemegang  yang digunakan  adalah gripper yang  dapat  difungsikan  sebagai  penjepit  atau  pencengkram  objek  yang akan diambil. Selain itu pergerakan robot arm dapat diatur sesuai dengan kebutuhan yang diinginkan, baik itu sudut putaran robot arm atau pun jarak jangkauan robot arm [1].
Beberapa penelitian telah dilakukan dalam perancangan dan pengendalian robot arm , antara lain menggunakan AVR Atmega 8535 [1] dan Arduino Uno [2,3], baik dikendalikan melalui kabel atupun nirkabel misalnya melalui bluetooth [3]. Dalam projek ini, perancangan robot arm sederhana dilakukan  menggunakan  perangkat  lunak  Solidworks  dengan  mempertimbangkan    proses pembuatannya  yaitu  dengan  printer  3D  dan  menggunakan  material  plastik  PLA  (Polylactic  Acid) yang  ramah  lingkungan,  sedangkan  pengendaliannya  menggunakan  mikroprosesor  Raspberry  Pi. Projek  ini  bertujuan  membuat  prototipe robot  arm yang  ringan  dengan  sedikit  komponen  serta material yang ringan, aman dan ramah bagi lingkungan, yang bisa digunakan sebagai sarana edukasi. Dalam makalah ini pula  akan dihitung berapa beban maksimal  yang bisa diangkat  oleh robot saat posisi menjangkau terjauh ( maximum stretch ).
Robot arm ini menggunakan konfigurasi Articulated Robot dimana robot memiliki gerakan yang alamiah seperti gerakan tangan sehingga akan membuat robot lebih mudah berinteraksi dengan objek  atau  lingkungannya. Robot  arm mempunyai  6  motor  penggerak  pada  masing  masing persendian yang digerakan dengan motor servo mikro yang ditenagai oleh listrik DC bertegangan 5V dan  dikontrol  dengan  mikroprosesor  Raspberry  Pi  3  model  B+,  dan  gripper  sebagai  penjepit  atau
pencengkram  objek/barang.  Robot  ini  bekerja  secara  otomatis  sesuai  dengan  instruksi  yang  telah diprogram dan disimpan.

## TINJAUAN PUSTAKA
Secara  umum  robot  adalah  sebuah  alat  mekanik  yang  dapat  melakukan  tugas  fisik,  baik menggunakan  pengawasan  dan  kontrol  manusia,  ataupun  menggunakan  program  yang  telah didefinisikan terlebih dahulu (kecerdasan buatan). Istilah robot berasal dari bahasa Cheko “Robota” yang berarti pekerja atau kuli yang tidak mengenal lelah atau bosan. Robot sejak awal dibuat dengan berbagai  tugas  untuk  dapat  menggantikan  pekerjaan  manusia  dalam  melakukan  pekerjaan  yang berbahaya, membosankan dan berulang.
Dalam  dunia  industri  umumnya  robot  digunakan  sebagai  perangkat  automasi  yang  biasa digunakan dalam lini produksi yaitu untuk melakukan pekerjaan berulang seperti proses perakitan, pengelasan, pengecatan, handling/transfer material atau barang dan pengepakan, sebagaimana terlihat dalam Gambar 1 di bawah ini.

## Gambar 1.  Robot digunakan di lini produksi
Selain banyak digunakan dalam dunia industri, penggunaan robot juga cukup banyak dalam dunia kedokteran atau robot medis, antara lain robot bedah. Robot ini ada di sebagian besar telemanipulator , yang menggunakan aktivator ahli bedah di satu sisi untuk mengontrol efektor di sisi lain.
Penggunaan robot lainnya adalah untuk pekerjaan pelayanan sederhana atau pekerjaan berulang yang  biasa  dilakukan  oleh  manusia  dirumah,  restoran,  bandara.  Seperti  halnya  robot telepresence dalam dunia medis,  robot  ini juga biasaya mempunyai  kemampuan mobilitas, berkomunikasi,  dan tugas handling sederhana.

## Konfigurasi Robot
Dalam  klasifikasinya  ada  beberapa  jenis  konfigurasi  robot  yang  umum  dipakai,  beberapa diantaranya digerakan secara elektronik, hidrolik dan pneumatic. Setiap jenis konfigurasi mempunyai area dan ruang lingkup kerjanya masing-masing sehigga penting bagi kita melihat satu persatu setiap konfigurasi  untuk  bisa  disesuaikan  dengan  area  atau  ruang  lingkup  dimana  robot  tersebut  akan digunakan.
Secara umum terdapat lima konfigurasi robot yang biasa digunakan di dunia industri yaitu: Cartesian Robot, Cylindrical Robot, Spherical Robot, Articulated Robot dan SCARA ( Selectively Compliant Assembly Robot Arm ) [4]. Berbagai konfigurasi robot tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.

## Journal of Mechanical Engineering and Mechatronics 2022

## JURNAL TEKNIK MESIN DAN MEKATRONIKA 2022
Gambar 2. Konfigurasi robot (a) Cartesian, (b) Cylindrical, (c) Spherical, (d) SCARA, (e)

## Articulated
Konfigurasi articulated banyak  digunakan  pada robot  arm, terdiri  dari  beberapa  bagian  yang semuanya tersambung oleh revolute joint. Konfigurasi seperti ini biasa digunakan dalam lini proses manufaktur  untuk  melakukan  berbagai  macam  pekerjaan  seperi  mengangkat,  pengelasan, memindahkan material, dan masih banyak lagi pekerjaan yang dapat dilakukan . Kemampuan diatas diperoleh dengan mengadaptasi pergerakan alamiah dari anatomi lengan manusia. [5] Konfigurasi r obot arm dipilih karena konfigurasinya yang sangat sebaguna , dibantu dengan grip dan pergelangan  tangan  pada  ujung  lengan  yang  dapat  berputar  ke  kanan  dan  ke  kiri,  walau  jika dibandingkan  dengan  konfigurasi  robot  lainnya  robot  ini  mempunyai  susunan  konfigurasi  paling rumit, dikarenakan setiap sendi pada robot ini mempunyai derajat kebebasannya sendiri namun robot ini menawarkan fleksibilitas, jangkauan area dan daya guna yang tinggi diantara konfigurasi robot yang lain.

## Aktuator
Aktuator adalah komponen penggerak yang jika dilihat dari prinsip penghasil geraknya dapat dibagi menjadi tiga bagian yaitu penggerak berbasis motor listrik (motor servo, motor steper, motor DC  dan  sebagainya),  penggerak  pneumatik  (berbasis  kompresi:  udara,  nitrogen)  dan  penggerak hidrolik (berbasis benda cair: minyak pelumas) [6].
Pada  project  ini,  motor  servo  digunakan  sebagai  penggerak  lengan-lengan  robot  dan  ditempatkan pada sendi-sendi. Motor servo adalah motor DC yang memiliki system close loop dan mempunyai keluaran  sebuah  poros  dengan  torsi  besar.  Poros  ini  dapat  dikontrol  melalui  modulasi  lebar  pulsa (PWM, Pulse Width Modulation ). Poros dapat diatur untuk bertahan pada posisi tertentu, berputar
searah jarum jam atau sebaliknya. Motor servo terdiri dari servo continuous yang dapat berputar 360° dan servo standar yang dapat berputar 180° [7].

## Mikroprosesor
Mikroprosesor  sering  disebut  CPU  ( Central  Processing  Unit ),  merupakan  elemen  kontrol pada  sistem  komputer.  Sistem  Mikroprosesor,  yaitu  suatu  sistem  yang  didalamnya  terdapat mikroprosesor atau komponen I/O, dan memori yang mana sering disebut juga komputer. Sedangkan Mikrokontroler  adalah  mikrokomputer  chip  tunggal  yang  didalamnya  mengandung  unit mikroprosesor,  memori,  I/O  ( Input/Output ),  ADC  ( Analog  to  Digital  Converter ), timer, clock dan lain–lain.
Salah satu contoh mikroprosesor adalah Raspberry Pi, dan contoh mikrokontroler adalah Arduino. Pada  projek  ini  penulis  menggunakan  Raspberry  Pi,  dimana  Raspberry  pi  digunakan  untuk menjalankan program, untuk di perintah dan dikontrol, Raspberry pi sendiri bahkan dapat memiliki operating  system ,  sehingga  dapat  berfungsi  layaknya  komputer  seperti  yang  kita  tahu.  Mulai  dari membuat  spreadsheet,  pengolah  kata,  menyimpan  file,  memutar  music,  memutar  video, browsing internet , bahkan memainkan game layaknya di komputer [8].
Raspberry Pi adalah komputer seukuran kartu kredit berbiaya rendah yang dihubungkan ke monitor komputer  atau  TV,  menggunakan  keyboard  dan  mouse  standar.  Ini  adalah  perangkat  kecil  yang mampu  memungkinkan  orang  dari  segala  usia  untuk  menjelajahi  komputasi  dan  untuk  belajar bagaimana  memprogram  dalam  bahasa  seperti  Scratch  dan  Phyton.  Ini  mampu  melakukan  semua yang diharapkan dari komputer desktop, mulai dari menjelajah internet dan memutar video kualitas tinggi, hingga membuat spreadsheet, pengolah kata dan bermain game [10].

## MIT App Inventor
MIT  App  Inventor adalah  aplikasi  web  sumber  terbuka  yang  awalnya  dikembangkan  oleh Google, dan saat ini dikelola oleh Massachusetts Institute of Technology (MIT). MIT  App  Inventor membantu  penulis  membuat  aplikasi  Android  untuk  sistem  kendali  robot.  MIT App Inventor menggunakan antarmuka grafis, serupa dengan antarmuka pengguna pada Scratch dan StarLogo TNG,  yang  memungkinkan  pengguna  untuk  men- drag-and-drop obyek  visual  untuk menciptakan  aplikasi  yang  bisa  dijalankan  pada  perangkat  Android.  Dalam  menciptakan  App Inventor,  Google  telah  melakukan  riset  yang  berhubungan  dengan  komputasi  edukasional  dan menyelesaikan lingkungan pengembangan online Google [11].

## METODE
Metode yang digunakan dalam studi ini akan ditunjukan dengan diagram alir proses pada Gambar 3 di bawah ini.

## Journal of Mechanical Engineering and Mechatronics 2022
Gambar 3.  Diagram alir proses kajian

## 1. Analisis Kebutuhan
Bagian pertama yang dilakukan saat merencakan projek  ini  adalah  dengan  menganalisa  kebutuhan yang  disesuaikan  dengan  tujuan  dari  awal perancangan  hingga  proses  pencetakan.  Dengan menganalisa  bagaimana  robot  ini  akan  bekerja, karena  ide  dari  design  ini  adalah  dengan mengadopsi  prinsip  kerja  lengan  manusia,  dan beberapa  kesamaan  fungi    seperti    memindahkan, menggenggam, mengambil, maka konfigurasi yang paling  cocok  digunakan  untuk  robot  ini  adalah konfigurasi articulated robot .

## 2. Perancangan Komponen Robot Arm
Gambar  4.  Rancangan Robot  Arm dan penempatan motor servo
Rancangan robot  arm ini  terbuat  dari  beberapa  komponen  atau link yaitu:  base,  waist,  shoulder, elbow, wrist, dan gripper. Antara link satu dengan link lainnya dihubungkan oleh persendian  yang disebut joint . Penempatan posisi Motor Servo pada robot arm ditunjukan pada gambar 4. Analisis kekuatan komponen pada robot arm ini dilakukan menggunakan software analisis element hingga (FEA, Finite Element Analysis ) pada SolidWork 2020, berikut adalah parameter-parameter yang digunakan untuk menjalankan simulasi tersebut, seperti material properties, mesh, bagian yang digunakan sebagai fixture dan pada bagian apa saja force/loads diberikan sesuai besarannya masing- masing.

## Tabel 2. Material Properties PLA [12]

## Mechanical Properties
Name: Polylactic Acid
Model type:
Linear Elastic Isotropic Default failure criterion: Max von Mises Stress Yield strength: 2.608e+07 N/m 2 Tensile strength: 3.293e+07 N/m 2 Elastic modulus: 2e+09 N/m 2
Poisson's ratio: 0.394 Mass density: 1,020 kg/m 3 Shear modulus: 3.189e+08 N/m 2
Menurut  rencana,  robot  akan  mengangkat  beban  sebesar  5  gram  atau  sama  dengan  0.05  N  maka besaran  beban  tersebut  yang  diberikan  pada  kedua  bagian  ujung grip yang  berinteraksi  langsung dengan  benda  tersebut.  Berikutnya  adalah  beban  yang  berasal  dari  berat  motor  pada  sendi-sendi antara Shouder dan Fore Arm serta antara Fore Arm dan Arm, masing-masing sebesar 50g atau 0.5 N.

## Gambar 5. Von Mises Stress maksimum 1,165 MPa
Membandingkan Von Mises stress dari hasil simulasi FEA sebesar 1,165 MPa dengan yield strength PLA sebesar 26 MPa, maka dapat disimpulkan bahwa komponen robot arm ini aman. Dengan menggunakan fitur Design Insight bisa dilihat bagian mana saja yang secara umum menerima beban paling banyak dari design ini. Gambar 6 dibawah menunjukan area-area critical .

## Gambar 6. identifikasi area kritikal dengan fitur Design Insight

## 3. Pembuatan Robot Arm dengan Printer 3D
Dalam tahap pembuatan yang termasuk didalamnya adalah pemodelan, slicing , dan pencetakan. Untuk proses-proses tersebut membutuhkan software, hardware, dan material yang akan dijelaskan seperti berikut:

## Software
● SOLIDWORKS 2020, Dalam proses pemodelan robot arm penulis menggunakan Software SOLIDWORKS  2020,  software  perancangan  yang  biasa  digunakan  untuk  menggambar, simulasi machining, rendering dan fitur-fitur simulasi lainya dalam konsep engineering.
● Ultimaker Cura, adalah aplikasi yang digunakan untuk mengubah model 3D menjadi lapisan atau layer  (proses ini disebut s licing ), kemudian mengubah parameter pencetakan kedalam kode  G,  yang  dimana  sebelumnya  telah  diatur  posisi  pencetakan  bagian,  kecepatan pencetakan dan durasi pencetakan.

## Hardware
Printer 3D Creality CR-10S yang memiliki 3 sumbu yang dibuat dengan frame aluminium dan alas kaca  selebar  300mm  x  300mm,  diatur  dengan  control  box  di  samping  mesin  dan  filamen  holder terpasang di atasnya.

## Material
Filament PLA (Polylactic Acid) digunakan pada projek ini karena kemudahannya dan hasil cetak tidak melengkung dan crack dikarenakan penyusutannya yang sedikit, selain itu material ini adalah material yang biodegradable sehingga lebih mudah terurai di alam dan aman bagi lingkungan.
Komponen-komponen robot arm yang telah selesai dicetak kemudian dirakit dan dipasangi motor servo, seperti terlihat pada Gambar 6.
Gambar 7. Hasil perakitan robot arm lengkap dengan motor servo

## Rangkaian Sistem Robot Arm
Merupakan bagian yang digunakan dalam rangkaian kontroler robot arm , seperti menyambungkan Servo, Raspberry Pi, dan catu daya. Untuk detailnya ditunjukan pada Gambar dibawah 7 ini.

## Gambar 8. Rangkaian Raspberry Pi

## 4. Pengembangan Software Pengendali Robot Arm
Software  pengendali robot  arm dibuat  menggunakan  bahasa  pemrograman  Python.  Yang dilakukan adalah mendefinisikan semua servo dan juga Bluetooth, termasuk juga memasukan library serial untuk komunikasi serial Bluetooth dan library serial servo yang disertakan dalam pemrograman Python. Dan juga perlu mendefinisikan variabel untuk posisi Servo, dan array untuk mode otomatis serta loop untuk pemrograman instruksi berulang.
Pada set  up awal  membuat  perintah  awal  dengan  membuat library sebagai  dasar  perintah  untuk menginisiasi perintah program selanjutnya.

## Gambar 9. Set up awal
Selanjutnya  melakukan  koneksi  ke  bluetooth  dengan  fungsi  status  koneksi  Bluetooth  hingga terkoneksi. Pada kodingan ini jika serial Bluetooth tidak terkoneksi maka status dari Bluetooth akan mengeluarkan tulisan not connected.

## Gambar 10. Fungsi koneksi Bluetooth
Berikutnya  melakukan  penyimpanan  dari  masing-masing  posisi  servo,  dilanjutkan  dengan membaca posisi akhir yang ada pada file masing-masing servo. Berikut di bawah ini koding untuk inisiasi servo di pin GPIO dengan format penomoran BCM.

## Gambar 11. Posisi Pin Servo
Koding untuk setting tiap pin GPIO yang terkoneksi sebagai output dapat dilihat pada Gambar 12, sedangkan setting frekuensi pada Bluetooth untuk setiap servo terlihat pada Gambar 13.
Gambar 12. Setting pin GPIO
.

## Journal of Mechanical Engineering and Mechatronics 2022
Kemudian inisiasi posisi awal tiap servo. Dari sini mulai program utama untuk menentukan arah atau gerakan pada saat robot arm dijalankan secara manual atau dijalankan secara otomatis melalui Smartphone .  Ketika  menekan  tombol  save  maka  script  dari  servo  akan  dijalankan,  kemudian  file dijadikan    tipe data string lalu di enter, dan serial koneksi Bluetooth dari masing-masing posisi servo akan diekstrak dengan koneksi serial 600 – 2400.
Servo satu dan servo  yang lainnya bergerak dengan menyimpan variabel sementara. Jika posisi servo lebih dari posisi yang sebelumnya, maka nilai servo dikurangi satu. Dan jika posisi servo kurang dari posisi  yang sebelumnya, maka nilai servo ditambah satu, dan program ini berjalan seterusnya sampai servo yang ke 6.
Selanjutnya  fungsi  program  untuk auto  run .  Kemudian  menyambungkan  Bluetooth  serial  dari raspberry pi dengan android, dan nilai yang dimasukkan pada servo01 ke dalam array, yang kemudian dikirim melalui signal pada Bluetooth.
Kemudian  setting  speed  control  yang  telah  diatur  pada  aplikasi  arm  robot  dan  dijalankan  pada Raspberry pi. Dan dengan program yang ada pada scratch MIT app Inventor. Dilakukan berulang– ulang pada setiap servo. Selanjutnya di return, ini adalah akhir dari semua pemilihan speed kontrol, maka dilanjutkan kembali ke script berikutnya.

## Gambar 14. Speed control

## Program Aplikasi Smartphone
Program aplikasi Smartphone dibuat menggunakan MIT app Inventor. Di dalam tahap ini penulis akan menjelaskan program aplikasi smartphone. Dibagian atas antarmuka, ada dua tombol connect dan disconnect untuk menghubungkan smartphone ke Bluetooth. Di bagian sisi kiri terdapat 7 slider, yang 6 diantaranya untuk menggerakkan servo, dan satu lagi untuk speed . Dibawahnya terdapat saved positions untuk melihat berapa banyak posisi yang disimpan, dan dibawahnya lagi terdapat 4 tombol SAVE , RUN , STOP , dan RESET untuk mode otomatis.

## 5. Pengujian Sistem Robot Arm
Setelah selesai membuat semua desain program dan aplikasi serta desain perancangan sistem robot arm , penulis melakukan proses pengujian sistem. Parameter yang digunakan dalam pengujian sistem ini  adalah  berasal  dari  program  Raspberry  Pi  dan  aplikasi  Smartphone,  yang  terdiri  dari  dua  jenis pengujian sistem yaitu: pengujian akurasi dan repea repeatabillity .
Pengujian repeatability dilakukan dengan menggerakkan robot arm dari satu posisi ke posisi  yang lain  yang diinginkan, dan mengukur perpindahan pada target.  Pengujian ini dilakukan sebanyak  5 kali, kemudian hasilnya dibandingkan dengan data posisi target sebelumnya.
Pengujian akurasi gerakan dilakukan dengan kecepatan yang berbeda. Pengujian ini adalah dengan menggerakkan robot  arm dari  satu  posisi  ke  posisi  yang  lain  yang  diinginkan,  dengan  kecepatan bergerak yang pertama di setting dengan kecepatan lambat (20%), kemudian yang kedua di setting dengan  kecepatan  sedang  (50%),  dan  terakhir  di  setting  dengan  kecepatan  cepat  (100%),  lalu
mengukur perpindahan pada target untuk mendapatkan nilai error. Hasil tes akan ditampilkan pada bab berikutnya.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Komponen-komponen robot arm yang dibuat dengan printer 3D dan telah dirakit diuji coba. Robot arm ini memiliki 6 derajat kebebasan, tapi hanya ada 5 servo yang mempengaruhi posisi robot arm , yaitu  waist,  shoulder,  elbow,  dan  wrist.  Servo  terakhir  digunakan  untuk  gripper.  Berikut  ini merupakan rakitan dan uji tes dari robot arm.
Hasil pengujian akurasi dan repeatability dirangkum dalam Tabel 3. Pada gambar di bawah ini jarak dari titik A ke titik B adalah 300 mm.

## Gambar 23. Jarak titik A ke titik B
Tabel 3. Hasil tes pergerakan robot arm kecepatan 20, 50, dan 100
Kecepatan  Test ke Posisi awal [mm] Posisi akhir [mm] Persentasi error X Y X Y X Y Rendah (20) 1 173 173 170 168 1,73% 2,89% 2 173 173 167 185 3,46% 6,93% 3 173 173 176 175 1,75% 1,15% 4 173 173 176 175 1,75% 1,15% 5 173 173 160 183 7,51% 5,78% Rata-rata error 3,28% 3,68% Sedang (50) 1 173 173 204 149 19,07% 13,87 2 173 173 175 178 1,15% 2,89% 3 173 173 198 190 14,45% 9,89% 4 173 173 178 175 2,89% 1,15% 5 173 173 151 191 12,71% 10,40%

## Journal of Mechanical Engineering and Mechatronics 2022
Rata-rata error 10,06% 7,62% Tinggi (100) 1 173 173 183 164 5,78% 5,20% 2 173 173 136 191 21,36% 10,40 3 173 173 180 163 8,67% 5,78% 4 173 173 145 186 15,60% 7,51% 5 173 173 183 166 5,78% 4.04% Rata-rata error 11,44% 6,58%
Dari data diatas dapat diketahui nilai persentase error perpindahan robot arm dari titik A ke titik B pada kecepatan rendah, yang paling rendah dari sumbu X ditunjukan pada percobaan nomor 1, 3, dan 4 dengan nilai 1,73%, dan persentase error paling tinggi ditunjukan pada percobaan nomor 5 dengan nilai  7,51%.  kemudian  nilai  persentase  error  yang  paling  rendah  dari  sumbu  Y  ditunjukan  pada percobaan  nomor  3  dan  4  dengan  nilai  1,15%,  dan  persentase  error  paling  tinggi  ditunjukan  pada percobaan  nomor  2  dengan  nilai  6,93%.  Sedangkan  nilai  rata-rata  error  persentase  dari  sumbu  X adalah 3,23%, dan nilai rata-rata error persentase dari sumbu Y adalah 3,58%. Pada  kecepatan  sedang,  nilai  persentase  error  perpindahan robot  arm dari  titik  A  ke  titik  B  yang paling rendah dari sumbu X ditunjukkan pada percobaan nomor 2 dengan nilai 1,15%, dan persentase error  paling  tinggi  ditunjukkan  pada  percobaan  nomor  1  dengan  nilai  19,07%.  Kemudian  nilai persentase error yang paling rendah dari sumbu Y ditunjukkan pada percobaan nomor 4 dengan nilai 1,15%, dan persentase error paling tinggi ditunjukkan pada percobaan nomor 1 dengan nilai 13,87%. Sedangkan  nilai  rata-rata  error  persentase  dari  sumbu  X  adalah  10,05%,  dan  nilai  rata-rata  error persentase dari sumbu Y adalah 7, 62%.
Sedangkan pada kecepatan tinggi, nilai persentase error perpindahan robot arm dari titik A ke titik B yang paling rendah dari sumbu X ditunjukan ditunjukan pada percobaan nomor 1 dan 5 dengan nilai 5,78%, dan persentase error paling tinggi ditunjukan pada percobaan nomor 2 dengan nilai 21,38%. Kemudian nilai persentase error yang paling rendah dari sumbu Y ditunjukan pada percobaan nomor 5 dengan nilai 4,04%, dan persentase error paling tinggi ditunjukan pada percobaan nomor 2 dengan nilai 10,40%. Sedangkan nilai rata-rata error persentase dari sumbu X adalah 11,44%, dan nilai rata- rata error persentase dari sumbu Y adalah 6,58%.
Penyebab  error  yang  lebih  besar  pada  sumbu  X  kemungkinan  adalah  karena  adanya  kelembaman yang  dipengaruhi  oleh  beban robot  arm dan  jarak  yang  jauh,  sedangkan  yang  menyebabkan  error lebih besar pada sumbu Y adalah dipengaruhi oleh 2 motor servo sehingga nilai error yang dihasilkan akan menjadi dua kali lipat.
Dari serangkaian data percobaan diatas dapat disimpulkan bahwa nilai persentase error perpindahan robot arm dari titik A ke titik B yang paling rendah dari sumbu X ditunjukan pada percobaan dengan kecepatan sedang (50) dengan nilai 1,15%, dan yang paling tinggi ditunjukan pada percobaan dengan kecepatan  tinggi  (100)  dengan  nilai  21,38%.  Kemudian  nilai  persentase  error  perpindahan  yang paling rendah dari sumbu Y ditunjukan pada percobaan dengan kecepatan sedang (50) dan lambat (20) dengan nilai 1,15%, dan yang paling tinggi ditunjukan pada percobaan dengan kecepatan sedang (50) dan tinggi (100) dengan nilai 10,40%.
Nilai rata-rata error yang paling rendah dari sumbu X ditunjukan pada percobaan dengan kecepatan lambat (20) dengan nilai 3,23%, dan yang paling tinggi ditunjukan pada percobaan dengan kecepatan tinggi (100) dengan nilai 11,44%. Nilai rata – rata error yang paling rendah dari sumbu Y ditunjukan pada percobaan dengan kecepatan lambat (20) dengan nilai 3,58%, dan yang paling tinggi ditunjukan pada percobaan dengan kecepatan sedang (50) dengan nilai 7,62%.
Selain  itu,  pada  saat  uji  coba  diketahui  bahwa  gerakan  yang  paling  lancar  dan  beraturan  dari percobaan gerakan diatas ditunjukan oleh kecepatan lambat (20) dan sedang (50), sedangkan gerakan yang paling tidak beraturan ditunjukan oleh kecepatan tinggi (100).
Berdasarkan data dari hasil uji tes, kita dapat mengetahui persentase nilai rata-rata error perpindahan robot arm yang paling rendah pada sumbu X ditunjukan pada percobaan dengan kecepatan lambat

## Journal of Mechanical Engineering and Mechatronics 2022
(20)  dengan  nilai  3,23%,  sedangkan  persentase  nilai  rata-rata  error  perpindahan robot  arm yang paling tinggi pada sumbu X ditunjukan pada percobaan dengan kecepatan tinggi (100) dengan nilai 11,44%. Dan persentase nilai rata-rata error perpindahan robot arm yang paling rendah pada sumbu Y adalah pada percobaan kecepatan lambat (20) dengan nilai 3.58%, sedangkan yang paling tinggi pada percobaan kecepatan sedang (50) dengan nilai 7,62%.
Pada  uji  coba  ditemukan  juga  terkadang  posisi  gerakan  servo  pada robot  arm tidak  presisi  atau melebihi target posisi yang seharusnya, sehingga servo tidak bisa digerakan, cara ini diatasi dengan mereset koneksi yang terhubung dengan aplikasi yang ada pada smartphone, dan melepas USB yang terhubung dengan Raspberry pi, kemudian dikoneksikan kembali.

## KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan
Dari pembahasan pada bagian sebelumnya dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Robot arm ini menggunakan konfigurasi articulated robot yang mempunyai fleksibilitas yang tinggi  sehingga  mudah  digunakan  untuk  berbagai  macam  interaksi  sesuai  dengan  program yang digunakan.
2. Dari hasil analisa Finite Element yang dilakukan dapat diperoleh data bahwa rancangan robot arm ini mempunyai nilai Von Mises sebesar 1.54 MPa yang dimana nilai yield strength yang dimiliki material Polylactic Acid adalah 26 MPa, oleh karena itu robot ini dapat dikategorikan tahan terhadap beban yang diaplikasikan.
3. Software  pengendali  telah  berhasil  dibuat  menggunakan  bahasa  pemrograman  Python  dan MIT App Inventor, serta telah diuji coba dapat melaksanakan fungsinya dengan baik.
4. Pengujian  akurasi  dan  repeatability  telah  dilakukan  dengan  persentase  nilai  error  rata-rata perpindahan  yang  paling  rendah  pada  sumbu  X  dan  Y  adalah  pada  percobaan  kecepatan lambat (20) dengan nilai 3,23% dan 3,58%, sedangkan error yang paling tinggi pada sumbu X pada percobaan kecepatan cepat atau tinggi (100) dengan nilai 11,44%, dan sumbu Y pada kecepatan  sedang  (50)  dengan  nilai  7,62%.  Sehingga  disarankan  untuk  menggunakan kecepatan rendah (20).
5. Terkadang  posisi  gerakan  servo  tidak  presisi,  sehingga  servo  tidak  bisa  digerakan,  dengan mereset dan melepas USB  yang terhubung dengan Raspberry pi dan dikoneksikan kembali dapat menjadi solusinya.

## Saran-saran
1. Karena  hasil  dari  analisa  beban  robot  ini  masih  jauh  dibawah  batas  maksimal  yang diijinkan, maka di kemudian hari robot ini bisa menggunakan beban yag lebih berat dari beban yang sekarang digunakan.
2. Untuk penelitian lebih lanjut, disarankan untuk mengembangkan lagi kemampuan robot arm yang  didukung  Raspberry  pi  dan  aplikasi  bahasa  pemrograman,  agar  dapat mengendalikan robot melalui internet.
3. Agar  pergerakan robot  arm bisa  lebih  lancar  dan  meminimalisir  terjadinya  kesalahan, dapat ditambahkan sensor dan kontrol aktuator menggunakan close loop.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  R. Arismarjito, “Robot Lengan Otomatis Sebagai Pemisah Barang Berdasarkan Warna Dengan Menggunakan ATMEGA8535,” Skripsi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta, 2011.
[2]  R. A. Pamungkas, “Analisis Penerapan Arm Robot 4 Degree of Freedom (DOF) Sebagai Alat Penyortir Buah Otomatis,” Skripsi, Politeknik Negeri Sriwijaya, 2017.

## Journal of Mechanical Engineering and Mechatronics 2022
[3]  M.  I.  Satria,  “Development  of  Robotic  Arm  Controller  Using  Arduino  Microcontroller  and Mobile Device Application,” Skripsi, President University, Cikarang, 2021.
[4]    F.G. Ohoirat, et al., "Rancang Bangun Sistem Mekanik Penggiring Dan Penendang Pada Robot Sepak Bola." Jurnal Teknik Elektro dan Komputer 8.3, 2019, pp. 171-180.
[5]  Mikell P. Groover., “Automation, Production Systems, and Computer-Integrated Manufacturing, Third Edition”. Pearson Education, Inc., Upper Saddle River, NJ, 2008
[6]  A. Wibowo, “Prototipe Robot Manipulator Sendi Lengan (Joint – Arm) Berbasis Arduino Uno Pada Sistem Pemilah Barang,” Skripsi, Universitas Nasional, 2020.
[7]  M. Didi, E. D. Marindani and A Elbami. “Rancang Bangun Pengendalian Robot Lengan 4 DOF dengan  GUI  (Graphical  User  Interface)  Berbasis  Arduino  Uno.” Jurnal  Teknik  Elektro Universitas Tanjungpura , pp. 1-11, 2015.
[8]  A.  Sandi,  “Pemanfaatan  Raspberry  Pi  Sebagai  Server  Portable,”  Skripsi,  UIN  Alauddin, Makassar, 2016.
[9]  Spesifikasi Raspberry Pi. Tersedia di https://Raspberrypi.org/help/what-%20is-a-raspberry-pi/. [Diakses 10 Desember 2021].
[10]  Raspberry Pi. Tersedia di https://www.raspberrypi.com/products/raspberry-pi-3-model-b-plus/ [Diakses 6 Oktober 2021]
[11]  Y. Efendi. “Rancangan Aplikasi Game Edukasi Berbasis Mobile Menggunakan App Inventor.” Jurnal Intra-Tech , Vol. 2, No. 1: 40-48, 2018.
[12]  S. R. Subramaniam., et al. "Preliminary investigations of polylactic acid (PLA) properties." AIP conference proceedings. Vol. 2059. No. 1. AIP Publishing LLC, 2019.