## KENDALI ROBOT LENGAN 4 DOF BERBASIS ARDUINO UNO
DAN SENSOR MPU-6050
Bagus Utomo Fakultas Teknik, Program Studi Teknik Elektro Universitas Muria Kudus Email: bagusutomo0301@gmail.com
Noor Yulita Dwi Setyaningasih, S.T., M.Eng. Fakultas Teknik, Program Studi Teknik Elektro Universitas Muria Kudus Email: noor.yulita@umk.ac.id
Mohammad Iqbal, S.T., M.T. Fakultas Teknik, Program Studi Teknik Elektro Universitas Muria Kudus Email: mohammad.iqbal@umk.ac.id

## ABSTRAK
Dimasa sekarang ini robot banyak digunakan dalam berbagai bidang kehidupan, terdapat berbagai jenis robot yang dikembangkan salah satunya adalah robot lengan karena memiliki fungsi yang sama dengan lengan manusia. Salah satu kendala dalam pengoperasian robot adalah karena kebanyakan robot memerlukan pemrograman terlebih dahulu untuk mengoperasikan sehingga sulit bagi orang awam. Tujuan dari penelitian ini adalah membuat sistem kendali lengan robot yang dapat  mengendalikan lengan robot hanya dengan menggerakan tangan dan menekan tombol. Penelitian ini menggunakan sensor MPU-6050 sebagai sensor sudut dan potensiometer sebagai pengatur gerakan  robot,  selain  itu  juga  menggunakan  Arduino  Uno  sebagai  pengolah  masukan  sensor  agar  dapat mengendalikan lengan robot. Adapun robot yang digunakan adalah robot lengan 4 DOF ( Degree Of Freedom ) dengan penggerak motor servo. Penelitian ini menggunakan metode research and development yaitu dengan mempelajari  dan  mengembangkan  penelitian  sebelumnya.  Pengujian  sensor  MPU-6050  mendapatkan hasil dengan nilai error pembacaan sebesar 0,72% pada sumbu X dan 0,68% pada sumbu Y. Waktu yang dibutuhkan untuk sekali proses pemindahan  barang adalah selama 3 detik. Hasil dari  sistem  yang  telah dibuat,  robot  mampu  memindahkan  barang  ketempat  yang  diinginkan.  Tingkat  keberhasilan  proses pindah barang menggunakan robot lengan 4 DOF adalah 100%.
Kata kunci: kendali; open loop; robot; MPU-6050; arduino; potensiometer.

## ABSTRACT
In today's robot is widely used in various fields of life, there are various types of robots developed, one  of  which  is  a  robot  arm  because  it  has  the  same  function  as  a  human  arm.  One  obstacle  in  the operation of robots is because most robots require programming in advance to operate so it is difficult for ordinary people. The purpose of this research is to create a robot arm control system that can control a robot arm just by moving the hand and pressing a button. This study uses the MPU-6050 sensor as an angle sensor and potentiometer as a regulator of robot motion, while also using Arduino Uno as a sensor input processor in order to control the robot arm. The robot used is the DOF (Degree of Freedom) 4-arm robot with servo motor drive. This research uses research and development methods, namely by studying and developing previous research. MPU-6050 sensor test results with a reading error value of 0.72% on the X axis and 0.68% on the Y axis. The time required for one process of moving goods is for 3 seconds. The results of the system that has been made, the robot is able to move goods to the desired place. The success rate of moving goods using the robot arm 4 DOF is 100%.
Keywords : control; open loop; robot; MPU-6050; arduino; potentiometer.

## 1. PENDAHULUAN
Pada  masa  sekarang  ini  teknologi  robot  sudah  sangat  berkembang  dalam  berbagai  lini  kehidupan sebagaimana  tujuanya  adalah  untuk  memudahkan  pekerjaan  manusia,  teknologi  robot  sudah  merambah berbagai  bidang  mulai  dari  bidang  militer,  perkantoran,  industri,  kesehatan  atau  medis  bahkan  dunia
hiburan.  Dalam  dunia  industri  misalnya,  robot  di  gunakan  dalam  berbagai  bidang  salah  satunya  adalah untuk  memindah  barang,  memasang  komponen  pada  peralatan  elektronik  dan  lain-lain  sebagainya, adapun  keunggulan  dari  penggunaan  lengan  robot  adalah  memiliki  keakuratan  yang  tinggi  dan kemampuan untuk bekerja secara kontinyu dan stabil [1].
Salah  satu  jenis  robot  yang  banyak  digunakan  dan  mempunyai  manfaat  yang  besar  adalah  robot lengan. Seperti layaknya fungsi lengan pada manusia robot lengan juga dapat diprogram untuk melakukan pekerjaan  manusia  seperti  memindahkan  barang  dan  mengangkat  barang,  bahkan  dengan  beban  yang melebihi kemampuan manusia normal tergantung dari spesifikasi dari robot tersebut [2][3].
Hal  yang utama dari sebuah  robot dalam terutama robot  lengan adalah sistem  kendalinya, banyak robot  yang  dibuat  dengan  sistem  kendali  yang  berbeda  dan  kelebihan  dan  kekurangan  masing-masing seperti  peneltian  yang dilakukan  Zambarkah  yaitu  membuat kendali lengan  robot  dengan  sensor MPU- 6050 dengan hasil yang belum digunakan untuk melakukan satu kegiatan yang aplikatif[4][5][6].
Pada  umumnya  proses  kendali  lengan  robot  dilakukan  dengan  cara  pemrograman  terhadap  lengan robot  menggunakan  bahasa  pemrograman , hal  tersebut tentunya  sulit  terutama  bagi  orang  awam  yang tidak menguasai pemrograman. Maka dari itu dalam pengendalian lengan robot agar lebih mudah maka dibuatlah penelitian yang berjudul “Rancang Bangun Kendali Robot Lengan 4 DOF Berbasis Arduino Uno Dan Sensor  Mpu-6050”.  Nantinya  dalam  mengoperasikan  lengan  robot  dapat  dilakukan  dengan  mudah sebagaimana  menggunakan  tangan,  dengan  cara  membuat  alat  kendali  berupa  sarung  tangan  yang dipasangi  sensor  MPU-6050  sebagai  sensor  sudut  atau  sensor Accelerometer sehingga  dengan menggerakan tangan dengan sudut tertentu maka robot akan bergerak juga. Selain itu dipergunakan pula potensiometer yang dipasang pada sarung tangan dan akan dihubungkan dengan jari tangan sehingga jika jari  tangan  digerakan  robot  pun  akan  bergerak  sesuai  fungsi  yang  telah  ditentukan.  Robot  tersebut nantinya  akan  diaplikasikan  untuk  memindahkan  barang  secara  berulang,  Dengan  pusat  kendali  berada ditangan  sehingga  proses  kendali  robot  dapat  dilakukan  dengan  lebih  mudah.  Dengan  adanya  alat  ini penulis berharap dapat bermanfaat bagi kemajuan dunia sistem kendali dan robotika. Selain itu juga dapat memudahkan pekerjaan manusia terutama yang berkaitan dengan robot lengan[7][8][9].

## 2.  METODOLOGI PENELITIAN
Pada  penelitian  ini  menggunakan  metode  penelitian  ” Research  And  Development /  R&D” (penelitian dan pengembangan) artinya dengan mempelajari dan mengembangkan penelitian yang sudah ada. Adapun alur yan digunakan pada penelitian rancang bangun kendali robot lengan 4 dof berbasis arduino uno dan  sensor  mpu-6050  adalah  mulai  dari  studi  literatur  melalui  jurnal  dan  buku  mengenai  penelitian terkait, perancangan hardware , perancangan software , perancangan prototype , pengujian prototype, dan setelah jadi jika prototype dirasa belum berfungsi dengan baik maka akan dilaukan evaluasi dari tahapan sebelumnya, setelah prototype dapat berfungsi dengan baik maka tahap selanjutnya adalah pengambilan data,  dan  pengujian  data.  Semua  tahapan  tersebut  harus  dilakukan  dengan  sistematis  dan  runtut  agar didapat hasil yang diinginkan.

## 2.1 Perancangan Desain Prototipe
Pada perancangan desain prototipe ini, meliputi desain lengan seperti pada Gambar 1, dan desain rangaka sarung tangan seperti pada Gambar 2 desain tersebut selanjutanya dibuat menjadi benda asli menggunakan teknologi printer 3D.

## Gambar 2. Desain Rangka Sarug Tangan [11]
Setelah  lengan  robot  dan  rangka  sarung  tangan  jadi  maka  tahap  selanjutnya  adalah  menyatukan dengan komponen elektronik berupa motor servo dan potensiometer.

## 2.2 Perancangan Hardware
Perancangan hardware dari sistem ini terdiri dari perancangan komponen elektronika dan penyesuaian komponen yang akan digunakan. Untuk lebih jelasnya bisa lihat pada Gambar 3.
Gambar 1. Perancangan Hardware
Perancangan hardware disini  meliputi  yang  pertama  ada  arduino  uno  sebagai  pusat  pengolah perintah, sensor MPU-6050 sebagai sensor Accelerometer yaitu sebagi masukan pada arduino uno untuk mengendalikan  lengan  robot,  potensiometer  digunakan  sebagai  masukan  pada  arduino  untuk  kendali lengan robot, push button digunakan sebagai masukan untuk arduino untuk save dan play perintah pada lengan robot, dan yang terakhir adalah motor servo yaitu sebagai penggerak dari lengan robot.

## 2.3 Perancangan Software
Perancangan software ini  menggunakan program  Arduino IDE versi 1.8.5  yang sudah dipasang di PC. Yang dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 2. Perancangan Software
Alur  sistem  kendali  dimulai  dari  inisialisasi port ,  membaca input dari  sensor  MPU-6050  dan potensiometer,  masukan  tersebut  akan  digunakan  sebagai  pengatur  sudut  putaran  dari  masing-masing servo  pada  robot  lengan,  jika  gerakan  sudah  sesuai  yang  diinginkan  maka  langkah  selanjutnya  adalah merekam gerakan tersebut dengan menekan tombol save maka gerakan tersebut akan tersimpan ke case1 kemudian  secara  otomatis  akan  ber  alih  ke case berikutnya  sampai  jumlah case yang  ditentukan  dalm penelitian  ini  maksimal  8  case.  Langkah  selanjutnya  adalah  menekan  tombol run untuk  menjalankan gerakan yang sudah di simpan. Setelah itu robot lengan akan bekerja secara otomatis sampai dihentikan dengan Reset program atau aliran listrik di cabut.

## 2.4 Skema Perancangan Alat
Untuk skema perancangan alat, bisa dilihat pada Gambar 5:

## Gambar 3. Skema Perancangan Alat
Gambar 5 merupakan gambar skema rangkaian dari sistem kendali pada penelitian ini, yaitu terdiri dari 4 buah servo, 2 buah potensiometer, MPU-6050, LCD I2C, dan push button .

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1. Pengujian Sensor MPU-6050
Berikut merupakan proses pengujian sesor MPU-6050 pada Gambar 6.

## Gambar 6. Media Pengujian Sensor MPU-6050
Gambar 3.1 merupakan tampilan dari media pengujian sensor MPU-6050 yaitu menggunakan tripod sebagai  penyangga,  busur  sebagai  pengujur  dusut,  dan  bandul  dengan  benang  sebagi  titik  acuan  sudut memanfaatkan  gaya  grafitasi  dan  hasil  pembacaan  dari  sensor  ditampilkan  melalui  serial  monitor  dan akan dibandingkan dengan sudut sebenarnya pembacaan dari busur untuk tabel pengujianya dapat dilihat pada Tabel 1 dan Tabel 2.
Tabel 1. Perbandingan sudut pembacaan sensor dengan sudut sebenarnya pada sumbu X
No. Sudut Pada Busur Sudut Sumbu X Pada Sensor Sudut Rata-rata Sensor Error % 1 2 3 1. 20 o 20,17 o 20,02 o 20,09 o 20,09 o 0,45 2. 40 o 40,11 o 40,03 o 40,07 o 40,07 o 0,17 3. 60 o 61,41 o 61,39 o 61,31 o 61,37 o 2,18 4. 80 o 80,47 o 80,55 o 80,6 o 80,54 o 0,75 5. 100 o 98,74 o 98,73 o 98,75 o 98,74 o 1,25 6. 120 o 120,57 o 120,55 o 120 ,6 o 120,57 o 0,5 7. 140 o 141,4 o 140,95 o 140,9 o 141,08 o 0,64 8. 160 o 160,7 o 160,67 o 160,73 o 160,7 o 0,45 9. 180 o 180,03 o 180,2 o 180,19 o 180,14 o 0,10 Total Nilai Error Pengujian Data 0,72% Tabel 2. Perbandingan sudut pembacaan sensor dengan sudut sebenarnya pada sumbu Y No. Sudut Pada Busur Sudut Sumbu Y Pada Sensor Sudut Rata-rata Sensor Error % 1 2 3 1. 20 o 20,15 o 19,96 o 19,97 o 20,02 o 0,13 2. 40 o 39,32 o 39,31 o 39,2 o 39,27 o 1,80 3. 60 o 59,21 o 59,14 o 15,16 o 59,17 o 1,38 4. 80 o 80,21 o 80,34 o 80,4 o 80,31 o 0,39 5. 100 o 100,71 o 100,83 o 100,92 o 100,82 o 0,82 6. 120 o 120,71 o 120,69 o 120,71 o 120,70 o 0,58 7. 140 o 140,19 o 140,37 o 140,4 o 140,32 o 0,22 8. 160 o 160,41 o 160,66 o 160,63 o 160,56 o 0,35 9. 180 o 180,88 o 180,91 o 180,96 o 180,91 o 0,50 Total Nilai Error Pengujian Data 0,68 %
Berdasarkan pengujan sensor MPU-6050 baik pada sumbu X maupun Y didapatkan hasil nilai rata-rata presentase error yang kecil yaitu 0,72% pada sumbu X dan 0,68% pada sumbu Y. Berdasarkan hal  tersebut  sensor  MPU-6050  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  dalam  kondisi  yang  baik  untuk digunakan dalam sistem kendali lengan robot.

## 3.2. Pengujian Potensiometer
Potensiometer digunakan untuk mengendalikan gerakan robot maka dari itu potensiometer dipasang pada sarung tangan seperti pada Gambar 7.
Gambar 7. Hasil Perakitan Sarung Tangan
Setelah  komponen  elektronik  terpasang  pada  sarung  tangan  maka  dilanjutkan  dengan  pengujian tegangan output potensiometer. Dengan mengenakan sarung tangan dan digerakan untuk menggenggam dan membuka tangan seperti
Gambar 8. Pengambilan Data Output Potensiometer
Pada Gambar 8, kemudian sarung tangan pada arduino. Kemudian output analog read dicatat dan digunkan untuk mapping servo. Maka servo yang digunakan untuk menggerakan robot akan bergerak mengikuti gerakan jari tangan. Dari pengujian ini didapat hasil seperti pada Tabel 3, hasil tersebut akan dimasukan dalam program kendali lengan robot.
Tabel 3. Data analog read output potensiometer No. Posisi Jari Nilai Analog Read Rata-rata Percobaan 1 Percobaan 2 Percobaan 3 1. Jari Telunjuk lurus 471 469 485 475 2. Jari Telunjuk mengepal 256 256 257 256 3. Jari Tengah lurus 514 514 513 514 4. Jari Tengah mengepal 269 269 271 267
Dari tabel tersebut didapat nilai rata-rata dan akan digunakan untuk maping servo. Yaitu pada jari telunjuk memiliki rentang antara 256 sampai 475, dan pada jari tengah memiliki rentang antara 267 sampai 514.

## 3.3. Pengambilan data kendali robot
Berikut merupakan hasil pengujian keseluruhan sistem yang meliputi pengujian kendali lenga robot dengan sensor accelerometer MPU-6050, pengujian kendali lenga robot dengan potensiometer, dan pengujian keseluruhan untuk memindahkan barang seperti pada Gambar 9. Adapun hasilnya dapat dilihat pada Tabel 4.

## Tabel 4. Hasil pengujian kendali lengan robot memindahkan barang
Dari hasi pengujian memindahkan barang sebanyak 3 kali pengujian didapatkan nilai keberhasilan sebesar 100% karena semua gerakan sarung tangan sama dengan gerakan lengan robot .

## 4. KESIMPULAN
a. Hasil yang diperoleh dari penelitian ini adalah terciptanya prototype kendali robot lengan 4 dof berbasis arduino uno dan sensor mpu-6050.
b. Pengujian sensor MPU-6050 mendapatkan hasil dengan nilai error pembacaan sebesar 0,72% pada sumbu X dan 0,68% pada sumbu Y.
c. Konversi  gerakan  jari  telunjuk  dan  jari  tengah  menggunakan  potensiometer  untukmenggerakan lengan robot dapat diproses oleh sistem dengan tingkat keberhasilan 100%.
d. Proses kendali lengan robot untuk memindahkan barang dapat berjalan dengan tingkat keberhasilan 100%.
e. Kendali  lengan  robot  melalui  gerakan  tangan  akan  lebih  praktis  yaitu  dengan  mengerakan  sarung tangan dan menekan tombol, dibandingkan dengan melukan kendali dengan proses pemrograman.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  A.  Saifuddin,  Sumardi,  and  Darjat,  “Perancangan  Sistem  Kendali  Pergerakan  Arm  Manipulator Berbasis Sensor Inertial Measurement Unit ( Imu ) Dan Sensor Flex,” Transient , vol. 6, no. 3, pp. 424–431, 2017.
[2]  H.  D.  Siswaja,  “Prinsip  Kerja  dan  Klasifikasi  Robot,” Media  Inform. ,  vol.  7,  no.  3,  pp.  147–157, 2008.
[3]  R. Syam, “Kinematika dan Dinamika Robot Lengan,” in Seri Buku Ajar Robotika , 2015, p. 76.
[4]  A. Zambarkah, N. Salahuddin, and S. Sari, “Gyroscope Untuk Menggerakkan,” J. Ilm. Komputasi , vol. 16, no. 3, pp. 1–6, 2017.
[5]  R.  Chandra,  “Perancangan  Lengan  Robot  Dengan  Micro  Servo  Berbasis  Arduino  Uno,”  no. February. p. 5, 2017.
[6]  A. Triwiyatno, “Konsep Umum Sistem Kontrol,” Buku Ajar Siste Kontrol Analog . pp. 1–11, 2011.
[7]  M.  Didi,  E.  D.  Marindani,  and  A.  Elbani,  “Rancang  Bangun  Pengendalian  Robot  Lengan  4  DOF dengan GUI ( Graphical User Interface ) Berbasis Arduino Uno I-2.” pp. 1–11, 2006.
[8]  F.  Supegina  and  D.  Sukindar,  “Perancangan  Robot  Pencapit  Untuk  Penyotir  Barang  Berdasarkan Warna  Led  Rgb  Dengan  Display  Lcd  Berbasis  Arduino  Uno,” Tek.  Elektro,  Univ.  Mercu  Buana , vol. 5, no. 1, pp. 9–17, 2014.
[9]  P.  Prasetyawan,  Y.  Ferdianto,  S.  Ahdan,  and  F.  Trisnawati,  “Pengendali  Lengan  Robot  Dengan Mikrokontroler Arduino Berbasis Smartphone,” vol. 7, no. 2, pp. 104–109, 2018.
[10]  DaGHIZmo, “EEZYbotARM,” 2015. [Online]. Available: https://www.thingiverse.com/thing:1015238. [Accessed: 07-Aug-2019]. [11]  Hatsyflatsy, “Potentiometer Servo Controller Glove,” 2018. [Online]. Available:
https://www.thingiverse.com/thing:2782111. [Accessed: 07-Aug-2019].
No. Posisi tangan dan pergerakan robot Respon gerakan robot Pengujian1  Pengujian2  Pengujian3 1. Gerakan tangan 1 Awal Gerakan robot Sesuai Sesuai Sesuai 2. Gerakan tangan 2 Robot bergerak ke kanan Sesuai Sesuai Sesuai 3. Gerakan tangan 3 Robot bergerak maju dan turun Sesuai Sesuai Sesuai 4. Gerakan tangan 4 Robot mencengkram benda Sesuai Sesuai Sesuai 5. Grakan tangan 5 Robot bergerak naik Sesuai Sesuai Sesuai 6. Gerakan tangan 6 Robot bergerak ke kiri Sesuai Sesuai Sesuai 7. Gerakan tangan 7 Robot bergerak maju dan turun Sesuai Sesuai Sesuai 8. Gerakan tangan 8 Robot meletakan benda Sesuai Sesuai Sesuai