Dokumen Perancangan B100-B600 WGCR

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA
Jln. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga Bandung 40012, Kotak Pos 1234,
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Lembar Sampul Dokumen
Judul Dokumen Dokumen Proposal Produk : "Penerapan Sistem Kendali Posisi pada
Wireless Glove Controlled Robot dengan Metoda PID"
Jenis Dokumen PRO : Proposal Proyek Pengembangan
Nomor Dokumen Pro – 01
Nomor Revisi 01
Nama File B100 Kendali Posisi WGCR
Tanggal Penerbitan 28 – 11 – 2016
Unit Penerbit Hilman
Jumlah Halaman 9
Data Pengusul
Pengusul Nama Jabatan Mahasiswa Elektronika D-IV
Hilman Wahyu Caesar Akbar 131354011
Tanggal 28-11-2016
Tanda
Tangan
Lembaga Politeknik Negeri Bandung
Alamat Jln. Gegerkalong Hilir, Ds. Ciwaruga Bandung 40012, Kotak Pos 1234,
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Telepon : 022-2013789 Faks : 022-2013889 Email : polban@polban.ac.id

Daftar Isi
Sejarah Revisi Dokumen .................................................................................................... 3
1. Pengantar .................................................................................................................... 4
1.1. Ringkasan Isi Dokumen ....................................................................................... 4
1.2. Tujuan Penulisan ................................................................................................. 4
1.3. Referensi .............................................................................................................. 4
2. Proposal Pengembangan ............................................................................................. 4
2.1. Pendahuluan ......................................................................................................... 4
2.2. Desain Alat .......................................................................................................... 5
2.3. Upaya Proyek ....................................................................................................... 7
3. Kesimpulan ................................................................................................................. 7
4. Lampiran ..................................................................................................................... 9

Sejarah Revisi Dokumen
Versi Tanggal Oleh Deskripsi

1. Pengantar
1.1. Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen ini berisi proposal penerapan sistem kendali posisi pada wireless glove
controlled robot yang ditujukan sebagai tugas proyek mata kuliah praktek Sistem
Kendali Terdistribusi program studi D4 Teknik Elektronika Politeknik Negeri
Bandung. Penulisan dokumen berdasar pada ide pengembangan yang berisi antara lain
: konsep, desain dan fitur dari miniatur sistem gerhana yang direncanakan akan
dikembangkan, perangkat/tools yang akan digunakan dan rencana pengembangan dari
awal perencanaan hingga produk akhir dari proyek ini.
1.2. Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan dari dokumen ini yaitu:
1. Sebagai landasan dalam pelaksanaan pengembangan alat
2. Untuk memudahkan proses pengembangan alat yang akan dibuat
3. Sebagai acuan dan referensi dalam pengembangan alat dan pengembangan lebih
lanjut,
4. Sebagai bagian dari dokumentasi proyek.
1.3. Referensi
Flex Sensor Based Robotic Arm Controller Using MicroController. Syed,
Abidhusain , et al. India : Journal of Software Engineering and Applications, 2012,
Vol. 5.
2. Proposal Pengembangan
2.1. Pendahuluan
Robot merupakan salah satu bentuk implementasi dari kemajuan teknologi.
Dalam pengoperasiannya robot terbagi kedalam dua jenis yaitu robot otomatis dan
robot yang dikendalikan oleh pengguna. Robot yang dikendalikan oleh pengguna juga
terbagi lagi pada jenis transmisinya yaitu wireless dan wired.
Pengendalian robot wireless memiliki beberapa critical point yaitu pada jarak
transmisi data dan remote pengendalinya itu sendiri. Remote pengendali pada sebuah
robot umumnya berbentuk kotak, trapesium, elips atau bentuk lainnya yang
dioperasikan oleh dua tangan.

Bentuk remote yang konvensional seperti itu sering kali tidak fleksible karena
harus menggunakan dua tangan dalam pengoperasiannya. Dengan memanfaatkan
sarung tangan, user akan lebih fleksible dalam mengoperasikan robot karena hanya
menggunakan satu tangan dan robot bergerak hanya dengan menggerakan jari – jari
tangan. Kombinasi dari jari tangan pun banyak sehingga memudahkan user
dibandingkan dengan tombol – tombol pada remot. Penelitian sebelumnya mayoritas
memanfaatkan glove controller hanya untuk bionic arm padahal glove controller
dapat dimanfaatkan juga untuk mengendalikan sebuah robot beroda untuk
memudahkan user.
Penerapan sistem kendali posisi pada mobile robot digunakan untuk menjaga
jarak antara mobile robot dengan objek yang ada di depannya.
2.2. Desain Alat
Projek ini terdiri dari dua buah unit sistem yaitu unit mobile robot dan unit glove
controller. Pada glove controller menggunakan sarung tangan kendaraan bermotor
yang dipasangi flex sensor sebagai sensor utama pendeteksi tekukan. Pada mobile
robot menggunakan chassis 4 wheel driver dengan 2 motor kiri dan kanan yang
diparalel sehingga dalam proyeksi geraknya hanya roda kiri dan kanan.
Prinsip kerja alat ini adalah pertama pada unit glove controller akan mendeteksi
gerakan jari kemudian mengirimkan data perubahan nilainya pada unit mobile robot.
Pada unit mobile robot telah diprogram mengenai kombinasi gerakan jari dan perintah
yang akan dieksekusi. Perintah pada mobile robot dibatasi lima yaitu, maju, mundur,
kiri, kanan dan berhenti.
Sistem kendali posisi diterapkan pada jarak antara mobile robot dengan objek di
depannya dengan set point yang diberikan dari unit glove controller. Sensor yang
menjadi feedback sistem adalah ultrasonic yang mendeteksi seberapa jauh mobile
robot dengan objek di depannya.
2.2.1. Latar Belakang Alat
Penggunaan remote control dalam pengendalian memiliki beberapa
kelemahan karena penggunaanya lebih diarahkan untuk dua tangan. Komunikasi
antara remote control dengan kendalian (mobile robot) umumnya bersifat kaku
dan konservatif. Banyak kendala yang dihadapi saat pengendalian menggunakan
remote control, salah satunya adalah ketika harus mengendalikan kendalian yang

lebih dari satu dengan jarak tertentu yang tidak dekat. Saat menggunakan remote
control, user juga hanya bisa melakukan satu pekerjaan saja dan ketika remote
control yang digunakan hilang atau lupa menyimpan maka user akan kesulitan
mengendalikan kendalian. Terdapat juga masalah saat user merupakan
penyandang disabilitas karena sebuah remote control didesain untuk kondisi
tangan normal. Kondisi seperti ini mendorong diciptakannya sebuah remote
control berbentuk sarung tangan yang memungkinkan user untuk mengendalikan
sebuah robot hanya menggunakan satu tangan dengan bentuk komunikasi antara
user dan kendalian lebih natural dengan komunikasi jarak jauh secara wireless.
2.2.2. Konsep Alat
Dalam pembuatan alat “Penerapan Sistem Kendali Posisi pada Wireless Glove
Controlled Robot dengan Metoda PID” ini, merujuk pada blok diagram sistem
kendali berikut :
Gambar 1.1 Blok Diagram Sistem Kendali
Teknologi yang digunakan berdasarkan gambar 1.1 adalah :
1. Blok Set Point diimplementasikan oleh unit glove controller dengan sensor
yang digunakan flex sensor dan pemproses data adalah Arduino UNO,
Arduino UNO juga berfungsi mengirimkan data secara wireless
menggunakan komunikasi radio NRF24 pada unit mobile robot.
2. Blok Controller memanfaatkan Arduino UNO (unit mobile robot) yang
berfungsi menerima data dari unit glove controller. Kendali yang digunakan
adalah PID digital.
3. Blok penguat daya / sinyal manipulator diimplementasikan menggunakan
Arduino UNO L298 Shield Driver.

4. Actuator diimplementasikan oleh 4 buah motor DC 12 V yang diparalelkan
kiri dan kanan.
5. Feedback diimplementasikan oleh sensor ultrasonic yang mendeteksi jarak
antara objek di depan mobile robot dengan plant.
2.3. Upaya Proyek
2.3.1. Upaya Pengembangan
Pengembangan proyek ini tahapan – tahapannya meliputi:
 perencanaan proyek
 identifikasi spesifikasi kebutuhan sistem
 perancangan rinci sistem
 pengujian prototipe sistem
 perbaikan atau peningkatan sistem
 pengujian dan penyelesaian akhir produk jadi
3. Kesimpulan
a. Kelebihan sistem:
 Mengendalikan objek seperti mobile robot tidak perlu dua tangan, cukup dengan
kombinasi gerak jari.
 Komunikasi menggunakan NRF24 sehingga dapat dilakukan secara wireless
dengan jarak mencapai lebih dari 400 meter.
 Sistem kendali PID dimanfaatkan untuk memberikan jarak antara objek dengan
mobile robot sehingga meminimalisir kemngkinan tabrakan.
 Glove Controller dapat dikembangkan lebih lanjut untuk mengendalikan plant
lain yang lebih besar atau rumit dengan memanfaatka prinsip hand motion
control.
b. Kekurangan sistem
NRF24 yang sensitif terdapat getaran atau guncangan sehingga terkadang
menimbulkan lost connection / request time out pada saat pengiriman data.
c. Tingkat teknologi (tingkat kesulitan):
Teknologi yang dipakai dalam pembuatan produk ini tergolong cukup mudah

d. Ketersediaan material / komponen
Komponen yang diperlukan mudah didapatkan di dalam negeri.

4. Lampiran Biodata
A. Identitas Diri
1 Nama Lengkap Hilman Wahyu Caesar Akbar
2 Jenis Kelamin Laki – laki
3 Program Studi D4 Teknik Elektronika
4 NIM 131354011
5 Tempat Tanggal Lahir Bandung, 02 September 1995
6 E-mail hilman.wahyu@gmail.com
7 Nomor Telepon/HP 083821345783
8 Alamat Jl. Maleer V no. 154/118 B RT 04/01 Kel,
Maleer, Kec. Batununggal
B. Riwayat Pendidikan
SD SMP SMA
Nama Institusi SD Kartika X-2 SMPN 13 Bandung SMAN 14
Bandung
Jurusan - - IPA
Tahun masuk-
Lulus
2001-2007 2007-2010 2010-2013
C. Pemakalahan Seminar Ilmiah
No Nama Pertemuan Ilmiah /
Seminar
Judul Artikel
Ilmiah
Waktu dan
Tempat
D. Penghargaan dalam 10 tahun terakhir
No Jenis Penghargaan Institusi Pemberi Penghargaan Tahun
Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar dan dapat
dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari ternyata dijumpai ketidak-
sesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima sanksi.
Bandung, 2 Nopember 2016
Pengusul,
Hilman Wahyu Caesar Akbar
NIM. 131354011

Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Jenis Dokumen SPE: Spesifikasi Produk
Nomor Dokumen SPE – 01
Nomor Revisi 01
Jumlah Halaman 9
Data Pengusul
Tanggal 28-11-2016
Tanda
Tangan
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889

Daftar Isi
1. Pengantar .................................................................................................................... 4
1.3. Referensi .............................................................................................................. 4
2. Functional Requirement Specification......................................................................... 4
2.1. Pendahuluan ......................................................................................................... 4
2.1.1. Gambaran Umum ..................................................................................... 4
2.1.2. Tujuan ...................................................................................................... 5
2.1.3. Ruang Lingkup.......................................................................................... 5
2.2. Desain Sistem ...................................................................................................... 6
2.3. Elemen yang dibutuhkan ...................................................................................... 6
2.4. Pengembangan Lebih Lanjut ................................................................................ 6
3. Overall Specification ................................................................................................... 6
3.1. Pendahuluan ......................................................................................................... 6
3.2. Deskripsi Sistem ................................................................................................ 7
3.3. Deskripsi Perangkat Keras ................................................................................. 7
3.4. Deskripsi Perangkat Lunak ................................................................................ 9

1. Pengantar
Dokumen B200 ini berisi tentang dokumen spesifikasi alat yang meliputi spesifikasi
sistem dalam mengembangkan alat, serta detail dari alat yang akan dibuat dengan nama
Penerapan Sistem Kendali Posisi pada Wireless Glove Controlled Robot dengan
Metoda PID. Dokumen ini lebih menitik beratkan pada pembahasan rangkaian inti yang
akan dibuat, mekanisme alat, cara kerja, dan mengenai dasar pemrograman yang akan
digunakan.
Tujuan dari penulisan dokumen ini adalah untuk menggambarkan bagaimana cara
kerja dari alat yang akan dibuat, mekanisme alat, dan teknik dalam pengembangan
alat.
1.3. Referensi
Vol. 5.
2. Functional Requirement Specification
 Customer dalam pengembangan sistem ini adalah kalangan disabilitas tangan atau jari
dan untuk mereka yang menderita penyakit sehingga geraknya terbatas.s
 Designer dalam hal ini adalah pengembang sistem, dalam hal ini adalah kami yang
nantinya akan mencoba berfikir mengenai mekanisme dari alat yang akan dibuat.
 Dokumen dasar untuk program pengembangan sistem ini adalah dokumen B100 hingga
B500.
 Definisi requirement adalah deskripsi dari apa yang harus dilakukan oleh sistem. Sistem
yang dikembangkan harus mampu melakukan hal-hal tertentu.
2.1. Pendahuluan
2.1.1. Gambaran Umum
Pengaturan jarak antara objek dan mobile robot dilakukan menggunakan
glove controller yang membaca tekukan jari tangan. Perintah yang dapat
diberikan dibatasi lima yaitu ; maju, mundur, kiri, kanan dan berhenti.

Pertama, flex sensor akan mendeteksi adanya perubahan tekukan pada jari
tangan. Data tersebut kemudian diolah oleh Ardunio UNO unit glove controller
dan dikirimkan secara serial menggunakan radio frekuensi. Data tersebut
kemudian diterima oleh Arduino UNO unit mobile glove lalu dilakukan
eksekusi pada aktuator berupa motor DC. Umpan balik didapatkan dari sensor
ultrasonik yang terpasang di bagian depan mobile robot. Umpan balik tersebut
dibandingkan dengan nilai set point yang diatur oleh gerak tekuk jari tangan.
2.1.2. Tujuan
Tujuan utama dari dibuatnya alat ini adalah :
1. Pengendalian robot akan lebih fleksible karena robot dikendalikan oleh
gerakan jari – jari tangan.
2. Memahami karakteristik flex sensor untuk mendapatkan prinsip kerja
sensor tersebut.
3. Sistem pengendalian menggunakan sarung tangan ini selanjutnya dapat
diaplikasikan pada plant atau kendalian yang lebih besar dan kompleks
lagi seperti mesin besar atau kursi roda sehingga dapat bermanfaat bagi
orang – orang yang memiliki keterbatasan dalam fisik.
4. Membuat Glove Controller dan Mobile Robot yang compact sehingga
mudah dalam penggunaan dan perawatan.
2.1.3. Ruang Lingkup
Alat ini memiliki batasan-batasan sebagai berikut :
Teknis :
o Tangan yang digunakan adalah tangan kanan
o Ukuran jari – jari tangan diasumsikan untuk orang dewasa normal
o Mengatur jarak objek dan mobile robot berdasar set point
o Set point diatur dari tekukan jari tangan
Konten :
o Target pengguna dari alat ini adalah kalangan disabilitas jari dan tangan
atau mereka yang sedang menderita penyakit yang membatasi
pergerakannya
o Alat ini nantinya dapat dipasang diimplementasikan pada plant yang
lebih besar dan kompleks seperti kursi roda elektrik.

2.2. Deskripsi Sistem
Karakteristik sistem dari alat ini adalah :
 Unit glove controller menerima input dari flex sensor.
 Melakukan proses dari input yang diterima.
 Mengirimkan data dari proses input pada unit mobile robot.
 Unit mobile robot menerima input dari sensor ultrasonic.
 Data tersebut dijadikan umpan balik sistem dan disesuaikan kembali nilainya
dengan set point.
2.3. Elemen yang dibutuhkan
Dalam hal ini, elemen yang paling dibutuhkan adalah tekukan jari yang akan
diproses oleh unit glove controller. Pembacaan tekukan jari tersebut akan
mempengaruhi jarak dari mobile robot dengan objek di depannya. Jadi peranan input
di sini sangat penting terutama untuk menentukan output posisi mobile robot.
2.4. Pengembangan Lebih Lanjut
Untuk pengembangan alat ini lebih lanjut, alat ini ditargetkan untuk mampu
mengatur posisinya terhadap objek di depan secara cepat. Untuk itu dibutuhkan :
 Sensor yang mampu mendeteksi tekukan jari tangan.
 Mikrokontroler yang digunakan untuk memproses data secara cepat.
 Modul radio frekuensi untuk pengiriman data secara wireless.
 Driver untuk menggerakan motor DC.
 Motor DC sebagai penggerak mobile robot.
3. Overall Spesification
3.1. Pendahuluan
Pada bab ini akan dibahas mengenai spesifikasi keseluruhan dari Penerapan
Sistem Kendali Posisi pada Wireless Glove Controlled Robot dengan Metoda PID
sebagai suatu sistem dan komponen-komponen penyusunnya. Hal-hal yang akan
dijelaskan antara lain:
 Deskripsi Sistem : menjelaskan mengenai cara kerja secara umum dari sistem alat
ini.

 Deskripsi Perangkat Keras : menjelaskan lebih lanjut dari perangkat keras yang
mendukung sistem.
 Deskripsi Perangkat Lunak: menjelaskan komponen-komponen perangkat lunak
penyusun sistem.
3.2. Deskripsi Sistem
Projek ini terdiri dari dua buah unit sistem yaitu unit mobile robot dan unit glove
controller. Pada glove controller menggunakan sarung tangan kendaraan
bermotor yang dipasangi flex sensor sebagai sensor utama pendeteksi tekukan.
Pada mobile robot menggunakan chassis 4 wheel driver dengan 2 motor kiri dan
kanan yang diparalel sehingga dalam proyeksi geraknya hanya roda kiri dan
kanan.
Prinsip kerja alat ini adalah pertama pada unit glove controller akan mendeteksi
gerakan jari kemudian mengirimkan data perubahan nilainya pada unit mobile
robot. Pada unit mobile robot telah diprogram mengenai kombinasi gerakan jari
dan perintah yang akan dieksekusi. Perintah pada mobile robot dibatasi lima yaitu,
maju, mundur, kiri, kanan dan berhenti.
Sistem kendali posisi diterapkan pada jarak antara mobile robot dengan objek di
depannya dengan set point yang diberikan dari unit glove controller. Sensor yang
menjadi feedback sistem adalah ultrasonic yang mendeteksi seberapa jauh mobile
robot dengan objek di depannya.
3.1. Deskripsi Perangkat Keras
Penerapan Sistem Kendali Posisi pada Wireless Glove Controlled Robot dengan
Metoda PID membutuhkan perangkat keras sebagai pendukung dari sistem ini,
diantaranya :
 Motor DC Low Torque
 Driver berupa shield Arduino
 Flex sensor untuk pembacaan tekukan jari
 Sarung angan
 Modul komunikasi NRF24
 Mekanik mobile robot berupa chasis mobil 4 wd
 Dan komnponen lainnya

Spesifikasi flex sensor
1. Cakupan suhu : -35o C sampai +80o C
2. Hambatan datar : 10K Ohm
3. Toleransi hambatan : ±30%
4. Cakupan hambatan tekukan : 60K Ohm
5. Nilai power : 0,5 Watt dst. 1 Watt sampai batas maksimal
Spesifikasi Arduino Uno sebagai controller :
Tabel 1.1 Spesifikasi Arduino UNO
Spesifikasi motor dc sebagai actuator :
1. Built-in gearbox
2. Tegangan supply : 12 volt
3. Arus : 2 ampere
4. Torsi : 6,5 kg.cm
Spesifikasi ultrasonik sebagai sensor mobile robot :
 Jangkauan deteksi: 2cm sampai kisaran 400 -500cm
 Sudut deteksi terbaik adalah 15 derajat
 Tegangan kerja 5V DC
 Resolusi 1cm
 Frekuensi Ultrasonik 40 kHz

Spesifikasi Arduino Shield Motor L298 adalah sebagai berikut :
 Logic Control Voltage：5V (dari Arduino)
 Motor Driven Voltage：4.8～35V (dari Arduino atau sumber daya eksternal)
 Logic supply current Iss：≤36mA
 Motor Driven current Io：≤2A
 Maximum power consumption：25W（T=75℃）
 PWM、PLL Speed control mode
 Control signal level:
 High：2.3V≤Vin≤5V
 Low：-0.3V≤Vin≤1.5V
3.2. Deskripsi Perangkat Lunak
Secara garis besar, pemrograman yang digunakan pada Penerapan Sistem Kendali
Posisi pada Wireless Glove Controlled Robot dengan Metoda PID adalah :
Realisasi perangkat lunak adalah proses pembuatan perangkat lunak sesuai
dengan diagram alir yang telah dibuat. Berikut adalah tahapan dalam realisasi
perangkat lunak.
 Menentukan bahasa pemrograman yang dipakai adalah bahasa C++ Arduino.
 Menentukan compiler yang digunakan untuk pemrograman adalah Arduino IDE.
 Membuat dan menguji program berdasarkan diagram alir yang telah dibuat dan
mensimulasikannya pada mikrokontoler.
 Men-download program ke dalam embedded system.
 Menguji program pada alat yang telah dibuat.

Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Jenis Dokumen PRO : Proposal Proyek Pengembangan
Nomor Dokumen Pro – 01
Nomor Revisi 01
Jumlah Halaman 10
Data Pengusul
Tanggal 28-11-2016
Tanda
Tangan
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889

Daftar Isi
1. Pengantar .................................................................................................................... 4
1.3. Referensi .............................................................................................................. 4
2. Proposal Pengembangan Produk Mekanik dan Sistem Elektronik.............................. 4
3. Perancangan Sistem Elektronik ................................................................................... 5
3.5. Diagram Blok Sistem ........................................................................................... 5
3.2. Analisis Rangkaian Per Blok ............................................................................... 5
3.2.1. Analisis Masukan Unit Glove Controller ................................................... 5
3.2.2. Analisis Masukan Unit Mobile Robot ........................................................ 6
3.2.3. Proses Pengontrolan ................................................................................... 6
3.2.4. Analisis Keluaran ....................................................................................... 7
4. Perancangan Perangkat Lunak ...................................................................................... 8
5. Perancangan Mekanik ................................................................................................... 10
5.1. Unit Glove Controller........................................................................................... 10
5.2. Unit Mobile Robot ............................................................................................... 10

1. Pengantar
Dokumen ini berisi proposal spesifikasi produk yang ditujukan sebagai proyek
tugas akhir mata kuliah sistem kendali terdistribusi. Dokumen ini menjelaskan lebih
detail mengenai konsep dan desain alat serta upaya pengembangan serta perangkat yang
akan digunakan.
Tujuan penulisan dokumen ini secara umum adalah untuk melanjutkan proyek sistem
kendali terdistribusi dalam hal hardware dan sistem elektronikanya dalam hal
pengembangan dari konsep dan ide pada dokumen sebelumnya, sehingga proyek ini
bisa terelalisasikan.
1.3. Referensi
Vol. 5.
HAND MOTION CONTROL UNTUK MENGGERAKKAN QUADCOPTER ROBOT
DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR ACCELEROMETER ADXL335 DAN
WIRELESS XBee-PRO Series 1 60 mW BERBASIS MIKROKONTROLLER
ATmega32. Swamardika, Ida Bagus Alit. Bali : Jurnal Ilmiah Mikrotek, 2014, Vol.
1.
Implementasi Sistem Bluetooth menggunakan Android dan Arduino untuk Kendali
Peralatan Elektronik. RAHMIATI, PAULINE , FIRDAUS, GINANJAR dan
FATHORRAHMAN, NUGRAHA . Bandung : Jurnal ELKOMIKA, 2014, Vol. 2.
2. Functional Requirement Specification
Pada pengembangan proyek ini kami memberikan rancangan mekanik dan elektronik
yang akan menjadi acuan dalam proses pengambangan dan perealisasian proyek sehingga
dalam pengerjaannya bisa menjadi lebih mudah. Dan tidak menutup kemungkinan bila
disaat proses pengerjaannya mengalami beberapa perubahan dan modifikasi dalam hal
mekanik maupun sistem elektroniknya.

3. Perancangan Sistem Elektronik
3.1.Diagram Blok Sistem
Pada gambar 3.1 berikut merupakan diagram blok sistem rangkaian elektronika
yang akan dibuat.
Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem
3.2. Analisis Rangkaian Per Blok
a. Analisis Masukan Unit Glove Controller
Gambar 3.2 Rangkaian Input Glove Controller
Nilai resistansi yang dihubungkan paralel dengan sistem adalah 10k Ohm, karena
nilai normal berdasarkan datasheet dari flex sensor adalah 25k Ohm sehingga
perubahan yang dihasilkan dapat terbaca oleh arduino. Terdapat lima buah flex
sensor yang dimasang satu tiap jari.
Arduino Uno

b. Analisis Masukan Unit Mobile Robot
Gambar 3.3 Sensor ultrasonic HC-SR04
Sensor ultrasonic yang diapakai pada proyek ini adalah modul jenis HC-
SR04. Modul HC-SR04 ini dapat mendeteksi pengukuran jarak non-kontak dari
2cm sampai 400cm, akurasi jangkauan sekitar 3mm. Module terdiri dari
Ultrasonic transmitter dan receiver serta rangkaian kontrol.
Seperti yang ditampilkan pada gambar 3.3 di atas, modul HC-SR04
mempunyai 4 buah pin yaitu 5V Supply, Trigger Pulse Input, Echo Pulse Output,
dan 0V Ground. Trigger pulse dihubungkan ke pin mikrokontroler yang
difungsikan sebagai output sedangkan Echo pulse dihubungkan ke pin
mikrokontroler yang difungsikan sebagai input.
Sensor ini seperti pada fungsinya yaitu untuk mendeteksi jarak antara mobile
robot dengan objek di depannya. Nilai tersebut merupakan umpan balik / process
value (PV) sistem yang akan dibandingkan dengan set point value (SV). Sistem
kendali PID membuat respon antara SV dan PV dapat di-tunning.
c. Proses Pengontrolan
Gambar 3.4 Arduino Uno sebagai Embedded System Projek
Blok pengontrolan dalam projek ini bertugas untuk menerima input dari
pendeteksian flex sensor yang dikirim secara serial dan input dari sensor ultrasonik

mengenai jarak pendeteksian objek. Data yang diterima dari unit glove controller
telah dibuat aturan mengenai lima gerak mobile robot yaitu gerak maju, mundur,
belok kiri, belok kanan dan diam. Glove controller juga memberikan SV pada
sistem yang akan dibandingkan dengan pembacaan ultrasonik (PV). Hasil selisih
antara SV dan PV tersebutlah yang menjadi nilai error dan diproses menggunakan
kendali PID secara digital. Hasil dari proses PID digital mengasilkan nilai
manipulated value (MV) yang memberikan aksi pada roda kiri dan kanan mobile
robot.
d. Analisis Keluaran
Gambar 3.5 Arduino Motor Shield L298
Arduino L298 Motor Shield adalah perangkat tambahan untuk Arduino yang
memungkinkan Arduino untuk men-drive dua channel DC motor. Menggunakan
IC L298N yang arus keluarannya hingga 2A setiap channel. Kontrol kecepatan
dilakukan melalui PWM konvensional yang dapat diperoleh dari PWM keluaran
Arduino pin 5 dan 6. Pengaktifkan / penonaktifkan fungsi dari kontrol motor
ditandai dengan Arduino Digital Pin 4 dan 7.
Motor shield dapat didukung langsung dari Arduino atau dari sumber daya
eksternal. Hal ini sangat dianjurkan untuk menggunakan catu daya eksternal
untuk daya shield bermotor.
Pada projek ini, Arduino Shiled langsung dihubungkan dengan Arduino sehingga
wiring yang dilakukan hanya pada motor, supply dan NRF.

4. Perancangan Perangkat Lunak
Terdapat dua buah unit dalam projek ini, yaitu unit glove controller dan unit mobile robot,
sehingga terdapat dua buah alur program sistem. Unit glove controller berperan sebagai
transmitter yang mengirimkan data perubahan tekukan jari, sehingga unit mobile robot
berperan sebagai receiver. Sistem kendali PID digital diterapkan pada unit mobile robot
karena pada embedded system itulah terdapat umpan balik yang berperan juga sebagai
process value (PV). Nilai set point value (SV) didapatkan dari pembacaan perubahan
tekukan jari tangan dan dibandingkan dengan process value (PV).
Sistem kendali PID dimanfaatkan untuk mengkompensasi selisih yang terjadi antara SV
dan PV sehingga error yang terjadi selalu dikejar pada nilai 0.
Flowchart transmitter ditunjukan pada gambar 3.6
Gambar 3.6 Flowchart Transmitter Sistem

Flowchart receiver sistem ditunjukan pada gambar 3.7
Gambar 3.7 Flowchart Receiver Sistem dan PID Digital

5. Perancangan Mekanik
Berdasarkan flowchart gambar 3.6 dan gambar 3.7, maka projek ini terdiri atas dua buah
barang yaitu unit mobile robot dan unit glove controller. Berikut ada desain mekanik unit
tersebut.
5.1. Unit Mobile Robot
Gambar 3.8 Desain Box Motor Mobile Robot 4 wd
Mekanik mobile robot diambil dari chasis mobile robot 4 wd sehingga pada desain
yang dirancang hanyalah penempatan motor yang digunakan.
5.2. Unit Glove Controller
Gambar 3.9 Desain Glove Controller
Terlihat pada gambar 3.9 terdapat lima buah flex sensor yang dipasang di masing –
masing jari. Sensor tersebut diparalelkan dengan sebuah resistor sebagai pembagi
tegangan karena pada prisnipnya sensor ini merupakan sebuah potensiometer.

Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Jenis Dokumen B400
Nomor Dokumen B400 – 01
Nomor Revisi 01
Jumlah Halaman 21
Data Pengusul
Tanggal 12-12-2016
Tanda
Tangan
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889

Daftar Isi
Sejarah Revisi Dokumen..........................................................................................................31
1. Pengantar ..........................................................................................................................32
1.1. Ringkasan Isi Dokumen................................................................................................32
1.2. Tujuan Penulisan...........................................................................................................32
1.3. Referensi .......................................................................................................................33
2. Realisasi............................................................................................................................33
2.1. Mekanik ........................................................................................................................33
2.2. Elektronik....................................................................................................................35
2.3. Komputer ......................................................................................................................40
3. Pengujian Sub Sistem.......................................................................................................42
3.1. Sasaran Pengujian .........................................................................................................42
3.2. Pengujian dan Analisa...................................................................................................42
3.2.1. Pengujian dan Analisa Rangkaian Sistem Arduino Uno Glove Controller ..............42
3.2.2. Pengujian dan Analisa Rangkaian Sistem Arduino Uno Mobile Robot....................42
3.2.3. Pengujian dan Analisa Ultrasonic .............................................................................43
3.2.4. Pengujian dan Analisa Flex Sensor...........................................................................44
3.2.5. Pengujian dan Analisa Mobile Robot........................................................................48
3.2.6. Pengujian dan Analisa Modul Komunikasi NRF24L01 ...........................................48
3.2.7. Hasil Pengujian .........................................................................................................49

1. Pengantar
1.1.Ringkasan Isi Dokumen
Dokumen ini berisi realisasi dan pengujian sub sistem dari proyek mandiri yang
berjudul “Penerapan Sistem Kendali Posisi pada Wireless Glove Controlled Robot
dengan Metoda PID”. Deskripsi dan gambaran umum proyek telah diuraikan pada
dokumen B100, spesifikasi telah diuraikan pada dokumen B200 dan desain telah
diurakan pada dokumen B300.
Isi dokumen ini secara garis besar berisi dua bagian yakni hasil realisasi dan
Pengujian sub sistem. dibagi menjadi empat bagian kecil yaitu mekanik, elektronik, dan
komputer. Bagian mekanik akan menjelaskan implementasi di bagian mekanik yang
digunakan pada sistem ini. Bagian elektronik menjelaskan perangkat-perangkat
elektronik yang digunakan dan fungsinya. Bagian komputer menjelaskan implementasi
pemrograman software sistem ini. Bagian kontrol menjelaskan alur pengontrolan sistem
ketika bergerak.
Pengujian sub sistem menjelaskan berbagai macam test yang akan dilakukan untuk
performa suatu sistem. Ukuran tersebut dapat berupa bekerja atau tidaknya suatu sub
sistem yang menyusun sistem yang dirancang
1.2.Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan dokumen ini secara umum adalah melanjutkan proses perancangan
dan realisasi dari proyek mekatronika dalam hal realisasi dan implementasi hardware
serta sistem elektronikanya dalam hal pengembangan dari konsep dan ide pada
dokumen sebelumnya, sehingga proyek ini bisa terelalisasikan. Sedangkan tujuan
khusus dari dokumen ini adalah :
1. Untuk memudahkan proses pengembangan dan pembuatan sistem.
2. Sebagai landasan dalam proses pengerjaan proyek.
3. Sebagai tolak ukur fungsionalitas setiap sub sistem.
4. Sebagai dokumentasi tahapan dalam perancangan dan pengembangan sebuah proyek
sistem kendali PID posisi.

1.3.Referensi
Flex Sensor Based Robotic Arm Controller Using MicroController. Syed, Abidhusain
, et al. India : Journal of Software Engineering and Applications, 2012, Vol. 5.
WIRELESS XBee-PRO Series 1 60 mW BERBASIS MIKROKONTROLLER ATmega32.
Swamardika, Ida Bagus Alit. Bali : Jurnal Ilmiah Mikrotek, 2014, Vol. 1.
2. Realisasi
Pada pengembangan proyek ini diberikan rancangan mekanik dan elektronik yang akan
menjadi acuan dalam proses pengambangan dan perealisasian proyek sehingga dalam
pengerjaannya bisa menjadi lebih mudah. Dan tidak menutup kemungkinan bila disaat
proses pengerjaannya mengalami beberapa perubahan dan modifikasi dalam hal mekanik
maupun sistem elektroniknya.
2.2.1. Mekanik
Gambar 4.1 Realisasi Mekanik Tampak Samping Mobile Robot

Gambar 4.2 Realisasi Mekanik Tampak Depan Mobile Robot
Gambar 4.3 Realisasi Mekanik Tampak Samping Glove Controller
Gambar 4.1 merupakan hasil realisasi dari desain mekanik penempatan motor
mobile robot pada dokumen B300. Mekanik merupakan produk chasis mobile robot 4
wheel driver, chasis ini memiliki keuntungan dengan tersedianya tempat untuk
memasangkan perangkat pendukung seperti sensor.

Power Bank 3000 mAH
Modul NRF24L01
Arduino Uno
Arduino L298 Motor
Shield
Lipo 1000 mAH 11,1 V
Sensor Ultrasonic
Gambar 4.2 merupakan hasil realisasi dari desain mekanik glove controller pada
dokumen B300. Glove controller merupakan sarung tangan kendaraan bermotor bagian
kanan yang ditempeli sensor dan Arduino Uno.
2.2.2. Elektronik
Gambar 4.4 Penempatan Komponen Elektronik Mobile Robot

Flex Sensor
Arduino Uno
Arduino Proto-
Shield
Modul NRF24L01
Gambar 4.5 Penempatan Komponen Elektronik Glove Controller
Flex Sensor
Gambar 4.6 Dimensi Flex Sensor
Flex sensor seperti pada namanya merupakan sebuah sensor fleksibel yang
memiliki panjang 4,5 inch. Sensor tekuk ini dipatenkan oleh Spectra
Symbol. Hambatan sensor fleksibel ini berubah ketika bantalan logam
berada diluar ditekuk. Spesifikasi :
1. Cakupan suhu : -35o C sampai +80o C
2. Hambatan datar : 10K Ohm
3. Toleransi hambatan : ±30%

4. Cakupan hambatan tekukan : 60K Ohm
5. Nilai power : 0,5 Watt dst. 1 Watt sampai batas maksimal
Arduino Uno
Gambar 4.7 Arduino Uno sebagai pemproses data
Kontroller yang digunakan adalah Arduino Uno yang memiliki fungsi
sebagai pengolah hasil pembacaan sensor dan sebagai masukkan bagi driver
motor dengan output PWM.
Sensor Ultrasonic
Gambar 4.8 Sensor Ultrasonik sebagai feedback sensor
Sensor ultrasonic yang diapakai pada proyek ini adalah modul jenis HC-
SR04. Modul HC-SR04 ini dapat mendeteksi pengukuran jarak non-kontak
dari 2cm sampai 400cm, akurasi jangkauan sekitar 3mm. Module terdiri dari
Ultrasonic transmitter dan receiver serta rangkaian kontrol.

Arduino L298 Motor Shield
Gambar 4.9 Arduino L298 Motor Shield.
Motor shield dapat didukung langsung dari Arduino atau dari sumber daya
eksternal. Hal ini sangat dianjurkan untuk menggunakan catu daya eksternal
untuk daya shield bermotor.
Spesifikasi Arduino Shield Motor L298 adalah sebagai berikut :
 Logic Control Voltage：5V (dari Arduino)
 Motor Driven Voltage：4.8～35V (dari Arduino atau sumber daya eksternal)
 Logic supply current Iss：≤36mA
 Motor Driven current Io：≤2A
 Maximum power consumption：25W（T=75℃）
 PWM、PLL Speed control mode
 Control signal level:
 High：2.3V≤Vin≤5V
 Low：-0.3V≤Vin≤1.5V

Modul NRF24L01
Gambar 4.10 Modul komunikasi radio NRF24L01
Modul untuk komunikasi antara perangkat Arduino Unit Glove
Controller dengan Arduino Unit Mobile Robot pada projek ini digunakan
NRF24L01. NRF24L01 memiliki baseband logic Enhanced ShockBurst™
hardware protocol accelerator yang support “high-speed SPI interface for the
application controller”. Jarak komunikasi menggunakan modul ini ketika tanpa
halangan dengan posisi horizontal sejajar bisa mencapai 200m.

2.2.3. Komputer
Program Transmitter
#include <SPI.h>
#include "nRF24L01.h"
#include "RF24.h"
RF24 radio(9,10);
const uint64_t pipe = 0xF0F0F0F0E1LL;
typedef struct{
int A;
int B;
int C;
int D;
int E;
}A_t;
A_t duino;
void setup() {
// put your setup code here, to run once:
radio.begin();
radio.openWritingPipe(pipe);
}
void loop() {
// put your main code here, to run
repeatedly:
duino.A = analogRead(A0);
duino.B = analogRead(A1);
duino.C = analogRead(A2);
duino.D = analogRead(A3);
duino.E = analogRead(A4);
radio.stopListening();
bool ok = radio.write(&duino,
sizeof(duino));
}
Program Receiver
#include <SPI.h>
#include "nRF24L01.h"
#include "RF24.h"
int E1 = 5;
int M1 = 4;
int E2 = 6;
int M2 = 7;
RF24 radio(9,10);
const uint64_t pipe = 0xF0F0F0F0E1LL;
typedef struct{
int A;
int B;
int C;
int D;
int E;
int F;
}A_t;
A_t duino;
void setup() {
// put your setup code here, to run once:
pinMode(M1, OUTPUT);
pinMode(M2, OUTPUT);
radio.begin();
radio.openReadingPipe(1, pipe);
}
void loop() {
// put your main code here, to run
repeatedly:
radio.startListening();
unsigned long started_waiting_at =
millis();
bool timeout = false;
while (! radio.available() && ! timeout){
if(millis() - started_waiting_at > 250)
timeout = true;
}
if (timeout){
Serial.println("Failed, response timed
out");

}else{
radio.read(&duino,sizeof(duino));
}
if (duino.A < 900 && duino.A > 800){
digitalWrite(M1,HIGH);
digitalWrite(M2, HIGH);
analogWrite(E1, 255); //PWM Speed
Control
Control
delay(30);
}else{
digitalWrite(M1,HIGH);
digitalWrite(M2, HIGH);
Control
Control
delay(30);}
}

42
3. Pengujian Sub Sistem
3.1. Sasaran Pengujian
Pada pengujian yang akan dilakukan suatu pengujian yang diuji untuk melihat
apakah hasil realisasi dari perancangan dapat memenuhi sasaran yang ditentukan.
Adapun sasaran dari pengujian yang akan dilakukan adalah sebagai berikut:
1. Arduino Uno Unit Glove Controller dapat memproses data dari input flex
sensor.
2. Modul NRF dapat mentrasmisikan data dari Unit Glove Controller ke Unit
Mobile Robot.
3. Flex sensor dapat mendeteksi perubahan dari tekukan jari tangan.
4. Sensor ultrasonic dapat mendeteksi jarak dengan satuan centimeter.
3.2. Pengujian dan Analisa
3.2.1. Pengujian dan Analisa Rangkaian Sistem Arduino Uno Glove
Controller
Pengujian sub sistem arduino uno dilakukan dengan pengecekan setiap port
output. Adapun langkah yang harus dilakukan dalam pengujian ini adalah
sebagai berikut :
 Memberikan catu daya pada Arduino Uno.
 Membuat seluruh pin digital yang digunakan berlogika 1.
 Dilakukan pengukuran setiap tegangan keluaran.
Pengujian sub sistem ini dilakukan dengan men-download program cek port
ke dalam arduino. Hasil dari pengukuran akan menunjukkan bahwa port I/O
berfungsi dengan baik atau tidak.
3.2.2. Pengujian dan Analisa Rangkaian Sistem Arduino Uno Mobile
Robot
Pengujian sub sistem arduino uno dilakukan dengan pengecekan setiap port
output. Adapun langkah yang harus dilakukan dalam pengujian ini adalah
sebagai berikut :
 Memberikan catu daya pada Arduino Uno.
 Membuat seluruh pin digital yang digunakan berlogika 1.
 Dilakukan pengukuran setiap tegangan keluaran.

43
 Membaca nilai dari pin – pin analog read.
Pengujian sub sistem ini dilakukan dengan men-download program cek port
ke dalam arduino. Hasil dari pengukuran akan menunjukkan bahwa port I/O
berfungsi dengan baik atau tidak.
3.2.3. Pengujian dan Analisa Ultrasonic
Pengujian sub sistem sensor dilakukan dengan men-download program
pembacaan ultrasonic secara serial. Ultrasonic pertama – tama ditempatkan
pada jarak 20 cm atau 8 inchi. Hasil pembacaan ditunjukan secara serial
plotter dan monitor.
Gambar 4.11 Data Serial Plotter Pembacaan Awal
Gambar 4.12 Data Serial Monitor Pembacaan Awal

44
Gambar 4.13 Data Serial Plotter ketika terjadi perubahan.
3.2.4. Pengujian dan Analisa Flex Sensor
Berdasarkan penekukannya, flex sensor terbagi kedalam tiga kondisi,
yaitu kondisi normal, kondisi tekukan ±45° dan kondisi tekukan ±90°.
Kondisi tersebut digambarkan pada gambar 4.1
Gambar 4.14 Kondisi flex sensor berdasakan penekukannya
Kondisi Normal
Tabel 4.1 Kondisi Normal
No. Kode Flex Sensor
Analog
Read
Tegangan yang
terdeteksi (V)
1 10 740 3.64
2 19 736 3.59
3 21 720 3.51
4 42 766 3.74
5 49 693 3.38

45
Kondisi Tekukan ±45°
Tabel 4.2 Kondisi Tekukan ±45°
No.
Kode
Flex
Sensor
Analog
Read
Tegangan
yang
terdeteksi
(V)
1 10 861 4.28
2 19 823 4.02
3 21 817 3.99
4 42 864 4.22
5 49 838 4.09
Kondisi Tekukan ±90°
Tabel 4.3 Kondisi Tekukan ±90°
No.
Kode Flex
Sensor
Analog
Read
Tegangan yang
terdeteksi (V)
1 10 892 4.35
2 19 870 4.25
3 21 837 4.09
4 42 912 4.45
5 49 884 4.32
Pengujian dan Analisa Glove Controller
Perubahan data atau nilai pada flex sensor sangat bergantung pada perubahan
tekukan yang diberikan. Penekukan flex sensor pada glove controller akan
berbeda dengan penekukan secara langsung / tanpa glove controller, bukan
berarti pengambilan data yang dilakukan sebelumnya sia – sia karena data
tersebut diambil untuk menggambarkan range / karakteristik dari flex sensor
yang diuji karena seperti pada resistor, setiap resistor memiliki nilai yang bisa
jadi tidak sama karena adanya nilai toleransi. Jari jemari memliki penekukan
yang berbeda – beda disetiap ruasnya. Hal ini dikarenakan adanya perbedaan
ukuran ruas tulang dan adanya sendi sehingga jari bisa ditekukan. Gambar 4.15

46
menunjukan nama ruas dan sendi jari tangan sehingga menjadi ilustrasi
mengenai penekukan yang dilakukan.
Gambar 4.15 Ruas Tulang Jari dan Sendi pada Jari
Kondisi Normal
Kondiri normal adalah kondisi jari yang bila dilihat dari samping, akan sejajar
dengan punggung tangan. Kondisi ini disebut kondisi normal karena tidak ada
penekukan pada jari tangan. Gambar 4.16 posisi jari telunjuk menunjukan
kondisi normal.
Gambar 4.16 Ilustrasi Kondisi Normal
Tabel 4.4 Kondisi Normal Glove
No.
Kode Flex
Sensor
Jari Tangan Analog Read
Tegangan yang
terdeteksi (V)
1 10 Kelingking 751 3.67
2 19 Manis 745 3.64
3 21 Tengah 720 3.51
4 42 Telunjuk 780 3.81
5 49 Ibu Jari 735 3.59
Kondisi Normal

47
Kondisi Tekukan Sedang
(Sendi Metacharpo-phalangeal)
Kondisi tekukan sedang adalah kondisi jari dimana sendi yang ditekuk adalah
sendi Metacharpo-phalangeal. Bila dilihat dari samping atau secara
horizontal, jari tegak lurus dengan punggung tangan. Gambar 4.17
menunjukan ilustrasi kondisi tekukan sedang.
Gambar 4.17 Ilustrasi Kondisi Tekukan Sedang
Tabel 4.5 Kondisi Tekukan Sedang
No.
Kode Flex
Sensor
Jari Tangan
Analog
Read
Tegangan yang
terdeteksi (V)
2 19 Manis 825 4.03
3 21 Tengah 760 3.71
4 42 Telunjuk 855 4.17
5 49 Ibu Jari 805 3.93
Kondisi Tekukan Maksimal
(Sendi Metacharpo-phalangeal & Proximal Inter-phalangeal)
Kondisi tekukan maksimal adalah kondisi dimana sendi Metacharpo-
phalangeal & Proximal Inter-phalangeal aktif atau secara mudahnya kondisi
jari jemari mengepal. Gambar 4.18 menunjukan ilustrasi kondisi tekukan
maksimal.
Gambar 4.18 Ilustrasi Kondisi Tekukan Maksimal
Kondisi Tekukan
Sedang

48
Tabel 4.6 Kondisi Tekukan Maksimal
No.
Kode Flex
Sensor
Jari Tangan
Analog
Read
Tegangan yang
terdeteksi (V)
2 19 Manis 892 4.35
3 21 Tengah 870 4.25
4 42 Telunjuk 927 4.53
5 49 Ibu Jari 872 4.26
3.2.5. Pengujian dan Analisa Mobile Robot
Pengujian sub sistem mobile robot dilakukan untuk memeriksa Arduino L298
Motor Shield apakah bekerja sesuai fungsinya atau tidak. Pengujian dilakukan
dengan mendownloadkan program sederhana berupa maju dengan pwm 255,
mundur dengan pwm 255 lalu belok kiri, belok kanan dan perubahan pwm dari
0-255 dalam rentang waktu.
3.2.6. Pengujian dan Analisa Modul Komunikasi NRF24L01
Pengujian sub sistem modul komunikasi NRF24L01 dilakukan untuk
memeriksa apakah Arduino Unit glove controller dapat mentrasmisikan data
pada Arduino Unit mobile robot atau tidak. Pengujian dilakukan dengan
mendownloadkan program sederhana berupa pengujian transmitter dan receiver
seperti yang sudah dituliskan pada bagian realisasi komputer.

49
3.2.7. Hasil Pengujian
No. Hasil yang diharapkan Hasil Pengujian Keterangan
1. Arduino Uno unit glove controller
dapat memproses data dari
perubahan flex sensor
baik
2. Arduino Uno unit mobile robot
dapat berfungsi dengan baik
baik
3. Ultrasonic dapat mendeteksi jarak
dengan baik
baik
4. Flex sensor memberikan perubahan
nilai yang baik
baik Perubahan tiap flex
bervariasi
5. Glove controller dapat mendeteksi
prubahan tekukan jari tangan
baik Perubahan tiap flex
bervariasi
6. Mobile robot dapat menggerakan
roda kiri dan kanan dengan baik
baik
7. Modul komunikasi NRF24L01
mentransmisikan data dari Arduino
Uno unit glove controller pada
Arduino Uno unit mobile robot
dengan baik
baik

50
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Jenis Dokumen B500
Nomor Revisi 01
Jumlah Halaman 10
Data Pengusul
Tanggal 12-12-2016
Tanda
Tangan
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889

51
Daftar Isi
1. Pengantar ..........................................................................................................................53
1.1.Ringkasan Isi Dokumen................................................................................................53
1.2.Tujuan Penulisan...........................................................................................................53
1.3.Referensi .......................................................................................................................53
2. Desain Kendali Sistem......................................................................................................54
2.1.Proses Desain Kendali Ziegler Nichols 2 .....................................................................54
3. Kesimpulan.......................................................................................................................59

52

53
1. Pengantar
Dokumen ini berisi desain kendali dari proyek yang berjudul “Penerapan Sistem
Kendali Posisi pada Wireless Glove Controlled Robot dengan Metoda PID”. Deskripsi
dan gambaran umum proyek telah diuraikan pada dokumen B100, spesifikasi telah
diuraikan pada dokumen B200, perancangan desain telah diurakan pada dokumen B300
dan realisasi alat telah diuraikan pada dokumen B400. Pada dokumen ini akan
dijelaskan proses desain kendali dari sistem
Tujuan penulisan dokumen ini secara umum adalah memaparkan tentang penjelasan
desain kendali. Sedangkan tujuan khusus dari dokumen ini adalah :
3. Sebagai dokumentasi tahapan dalam perancangan dan pengembangan sebuah
desain PID dari proyek sistem kendali PID posisi.
1.3.Referensi

54
2. Desain Kendali Sistem
Tujuan dari desain kendali yang dilakukan pada sistem ini adalah untuk menentukan
nilai dari parameter kendali yang akan digunakan. Jenis kendali yang digunakan pada sistem
ini adalah kendali PID. Dalam proses desain kendali PID ini, nilai parameter PID didapatkan
dengan menggunakan metoda ziegler nichols tipe 2
3.1. Proses Desain Kendali Ziegler Nichols 2
Dalam proses desain kendali PID dengan metoda ziegler nichols 2 respon dari sistem
dibuat berosilasi tetap untuk mendapatkan nilai Kcr dan Pcr. Untuk menghasilkan
osilasi tetap sistem dibuat loop tertutup lalu nilai Kp diatur. Nilai Kp pada saat osilasi
tetap merupakan nilai Kcr yang dicari. Nilai Pcr merupakan perioda dari ouput sistem
yang berosilasi.
Gambar 2.1 merupakan output sistem yang sudah dibuat berosilasi tetap.
Gambar 2.1 Osilasi tetap sistem
Dari gambar 2.1 didapatkan data untuk nilai Pcr bernilai 0.5. Nilai tersebut
didapatkan dari stopwatch dengan beberapa sampling. Nilai tersebut
merupakan pendekatan dari nilai sebenarnya karena keterbatasan
pengukuran.
Kcr saat terjadi osilasi adalah 6.
0,5 detik

55
Maka didapatkan :
𝐾𝑝 = 0.6 𝐾𝑐𝑟
𝐾𝑝 = 0.6 𝑥 6 = 𝟑. 𝟔
𝑇𝑖 = 0.5 𝑃𝑐𝑟
𝑇𝑖 = 0.5 𝑥 0.5 = 0.25
𝑇𝑑 = 0.125 𝑃𝑐𝑟
𝑇𝑑 = 0.125𝑥 0.5 = 0.0625
Berdasar persamaan (6) maka didapat
𝐾𝑖 =
𝐾𝑝
𝑇𝑖
𝐾𝑖 =
3.6
0.25
= 𝟏𝟒. 𝟒
Berdasar persamaan (6) maka didapat
𝐾𝑑 = 𝐾𝑝 ∗ 𝑇𝑑
𝐾𝑑 = 3.6 ∗ 0.0625 = 𝟎. 𝟐𝟐𝟓
Gambar 2.2 Hasil PID tanpa tunning
Pada gambar 2.2 ditunjukan hasil PID tanpa tunning dengan parameter Kp = 3.6, Ki =
14.4 dan Kd = 0.225. Dari gambar 2.2 terlihat bahwa nilai settling time masih tinggi,
overshoot yang terjadi pun hampir menyentuh angka 30. Walaupun demikian, respon
sistem masih menuju 20 atau kestabilannya tercapai.

56
Hasil tunning pertama
Gambar 2.3 Hasil PID tunning pertama
Pada gambar 2.2 respon sistem yang perlu diperbaiki adalah settling time, oleh karena
itu parameter yang perlu ditunning adalah Ki. Untuk menghilangkan settling time
maka perlu memperkecil nilai Ki. Karena kendali posisi untuk plant ini tidak terlalu
membutuhkan Ki maka nilai Ki dihilangkan atau = 0.
Pada gambar 2.3 ditunjukan hasil PID tunning pertama dengan parameter
Kp = 3.6
Ki = 0
Kd = 0.225
Terlihat pada gambar 2.3 nilai settling time langsung menurun secara signifikan dan
nilai overshoot pun turun menjadi 25.

57
Hasil tunning kedua
Gambar 2.4 Hasil PID tunning kedua
Pada gambar 2.3 respon sistem yang perlu diperbaiki adalah settling time dan
overshoot. Nilai Ki sudah tidak dapat diperkecil lagi karena sudah minimum pada 0.
Oleh karena itu parameter yang perlu ditunning adalah Kd. Pada gambar 2.4
ditunjukan hasil PID tunning kedua dengan parameter
Kp = 1
Ki = 0
Kd = 0.0625
Terlihat pada gambar 2.4 nilai settling time langsung menurun dan nilai overshoot pun
turun walaupun tidak signifikan.

58
Hasil tunning akhir
Gambar 2.5 Hasil PID tunning akhir
Pada gambar 2.4 respon sistem yang perlu diperbaiki adalah settling time dan
overshoot, oleh karena itu parameter yang perlu ditunning adalah Kd. Pada gambar
2.5 ditunjukan hasil PID tunning ketiga dengan parameter
Kp = 0.5
Ki = 0
Kd = 0.03125
Terlihat pada gambar 2.5 nilai settling time dan overshoot pun turun secara signifikan.
Sistem lebih cepat menuju titik kestabilan dengan overshot yang bernilai 22.

59
3. Kesimpulan
Berdasarkan percobaan di atas maka dapat disimpulkan bahwa :
3.1. Desain kendali menggunakan metoda PID Ziegler Nichols tipe 2 karena sistem
reponnya cepat dan lebih mudah dalam melakukan analisis respon.
3.2. Nilai tunning pertama sistem dapat dikategorikan buruk karena overshoot yang
terjadi bernilai 30 dengan settling time yang tinggi. Hal ini disebabkan karena
ketidakakuratan saat proses desain ketika mencari perioda osilasi.
Ketidakadaannya keterangan waktu di serial plotter menjadi sebab tidak
didapatkannya nilai yang akurat.
3.3. Parameter Ki pada sistem kendali posisi plant wireless glove controlled robot
dibuat 0 karena menyebabkan nilai settling time dan overshoot yang tinggi.
3.4. Hasil tunning akhir parameter kendali sistem adalah Kp bernilai 0.5, Ki = 0, dan
Kd = 0.03125, parameter ini menghasilkan respon cukup baik dengan overshoot
22, settling time yang rendah dan error steady state = 0.

60
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889
Jenis Dokumen B600
Nomor Revisi 01
Jumlah Halaman 11
Data Pengusul
Tanggal 15-01-2017
Tanda
Tangan
Telepon (022) 2013789, Fax. (022) 2013889

61
Daftar Isi
1. Pengantar ..........................................................................................................................63
1.1. Ringkasan Isi Dokumen................................................................................................63
1.2. Tujuan Penulisan...........................................................................................................63
1.3. Referensi .......................................................................................................................63
2. Pengujian Tipe Kendali PID.............................................................................................64
2.1. Pengujian Kendali PID Tipe A .....................................................................................64
2.2. Pengujian Kendali PID Tipe B .....................................................................................65
2.3. Pengujian Kendali PID Tipe F......................................................................................66
2.4. Pengujian Kendali PID Tipe ISA..................................................................................67
3. Pengujian terhadap Gangguan..........................................................................................69
4. Kesimpulan.......................................................................................................................70

62

63
1. Pengantar
Dokumen ini berisi desain kendali dari proyek yang berjudul “Penerapan Sistem
Kendali Posisi pada Wireless Glove Controlled Robot dengan Metoda PID”. Deskripsi
dan gambaran umum proyek telah diuraikan pada dokumen B100, spesifikasi telah
diuraikan pada dokumen B200, perancangan desain telah diurakan pada dokumen
B300, realisasi alat telah diuraikan pada dokumen B400 dan desain kendali sistem telah
dijelaskan pada B500. Pada dokumen ini akan dijelaskan proses desain kendali dari
sistem
Tujuan penulisan dokumen ini secara umum adalah memaparkan tentang penjelasan
desain kendali. Sedangkan tujuan khusus dari dokumen ini adalah :
6. Sebagai dokumentasi tahapan dalam perancangan dan pengembangan sebuah
desain PID dari proyek sistem kendali PID posisi.
7. Sebagai dokumentasi proses menentukan tipe PID optimum yang dapat digunakan
dan pengujian sistem terhadap gangguan yang diberikan.
1.3.Referensi

64
2. Pengujian Tipe Kendali PID
Tujuan dari pengujian tipe kendali PID ini adalah untuk menentukan tipe PID optimum
/ terbaik yang dapat diimplementasikan pada sistem. Terdapat 5 buah tipe PID yaitu tipe
PID A, tipe PID B, tipe PID C, tipe PID F dan tipe PID ISA, akan tetapi untuk tipe PID C
tidak dapat diimplementasikan pada sistem yang diuji, karena pada tipe PID C harus terdapat
Ti dalam parameternya, sedangkan seperti yang telah terdokumentasi pada B500 bahwa
parameter kendali Ti akan menyebabkan sistem lebih lama mencapai posisi steady state
sehingga tipe PID C tidak dapat digunakan.
2.1. Pengujian Kendali PID Tipe A
PID Tipe A merupakan tipe yang digunakan pada dokumen B500. Pada hasil tuning
terakhir, parameter yang diberikan sudah memberikan respon yang cukup baik dengan
overshoot 6% dan settling time yang rendah ±3 detik. Akan tetapi masalah dari Tipe A
adalah kestabilan sistem yang sangat sensitif terhadap gangguan dan terkadang sistem
akan kembali terdapat error ketika PV sudah mencapai SV di rentang waktu melebihi
settling time.
Gambar 6.1 Pengujian Kendali PID Tipe A

65
Gambar 6.1 menunjukan bagaimana respon dari kendali PID tipe A, seperti yang telah
disebutkan sebelumnya bahwa terdapat ketidakstabilan sistem saat telah mencapai
steady state terlihat pada kotak merah gambar 6.1. Gangguan sekecil mungkin dapat
membuat sistem tidak mencapi kestabilannya kembali dan perlu dilakukan perubahan
nilai SV terlebih dahulu untuk mencapai nilai kestabilannya.
Parameter kendali yang digunakan pada pengujian 2.1 masih sama seperti dokumen
B500 yaitu :
Kp = 0.5
Ki = 0
Kd = 0.03125
2.2. Pengujian Kendali PID Tipe B
Gambar 6.2 Pengujian Kendali PID Tipe B
Secara teori kendali PID Tipe B merupakan tipe kendali yang tidak akan begitu reaktif
seperti PID Tipe A. Akan tetapi seperti yang ditunjukan pada gambar 6.2, tidak begitu
terlihat apakah respon yang diberikan tidak begitu reaktif seperti tipe A atau kurang
lebih sama karena tidak ada indikator rentang waktunya, akan tetapi yang terlihat pada
gambar 6.2 adalah bahwa nilai error ketika telah mencapai steady state nya berkurang
walaupun tidak hilang sama sekali. Overshoot yang terjadi pun ± 2%, sedikit lebih kecil
dibanding kendali PID Tipe A.

66
Parameter kendali yang digunakan pada pengujian 2.2 masih sama seperti sebelumnya
yaitu :
Kp = 0.5
Ki = 0
Kd = 0.03125
Kekurangan dari tipe kendali ini adalah masih adanya error seperti tipe kendali A, saat
rentang waktu tertentu dari keadaan steady state, sistem terkadang kembali bergerak
lalu terjadi kembali steady state error.
2.3. Pengujian Kendali PID Tipe F
Gambar 6.3 Pengujian Kendali PID Tipe F
Secara teori, tipe kendali PID Tipe F memiliki parameter filter dalam alogritmnaya dan
akan meredamkan noise yang terjadi pada sistem melalui program. Terlihat pada
gambar 6.3 untuk pengujian kendali PID Tipe F memiliki respon yang paling baik,
walaupun pada dasarnya noise yang terjadi pada respon sistem tidaklah terlalu besar
akan tetap bila dibandingkan dengan respon pada gambar 6.1 dan 6.2, respon gambar
6.3 terlihat lebih halus dari noise. Untuk pengujian yang diberikan, walaupun tidak
secepat respon tipe A akan tetapi error ketika sistem telah mencapai steady state jauh

67
lebih berkurang. Overshoot yang terjadi kurang lebih sama seperti respon PID Tipe B
yaitu ± 2 %.
yaitu :
Kp = 0.5
Ki = 0
Kd = 0.03125
Dan untuk perhitungan filter dalam programnya adalah sebagai berikut :
Secara umum, penggunaan kendali PID tipe F menghasilkan respon yang paling terbaik
disbanding tipe PID lainnya, walaupun terkadang masih terdapat error steady state
tetapi nilainya masih lebih kecil dibanding respon PID lainnya dan jauh lebih stabil
terhadap gangguan yang diberikan.
2.4. Pengujian Kendali PID Tipe ISA
Gambar 6.4 Pengujian Kendali PID Tipe ISA

68
Secara teori, kendali PID tipe ISA memiliki struktur yang sama seperti tipe F tetapi
ditambahkan pembobotan terhadap bagian proporsional (alpha) dan derivatif (gamma).
Respon yang dihasilkan dari kendali PID tipe ISA menunjukan nilai yang cukup baik
dengan overshoot yang kurang lebih sama sepeti kendali PID tipe F yaitu ± 2 %.
yaitu :
Kp = 0.5
Ki = 0
Kd = 0.03125
Dan untuk perhitungan filter dalam programnya adalah sebagai berikut :
Nilai pembobotan proporsional untuk pengujian 2.4 ini yaitu 0.8 dan pembobotan untuk
derivatif yaitu 0.5.
Bila dibandingkan dengan respon PID tipe A dan B, tipe ISA jauh lebih baik karena
noise yang dihasilkan lebih sedikit karena teredam, sistem juga jauh lebih stabil karena
masih perubahan direntang waktu tertentu ketika telah mencapai steady state sangat
jarang akan tetapi bila dibandingkan dengan respon PID tipe F, ketika terjadi error
steady state, nilainya sedikit lebih besar dibanding PID tipe F.

69
3. Pengujian terhadap Gangguan
Gambar 6.5 Pengujian Kendali terhadap Gangguan
Pengujian dilakukan saat sistem menggunakan kendali PID tipe F karena responnya
yang lebih baik dibandingkan tipe PID lainnya. Gangguan yang biberikan berupa
penggerakan halangan di depan sensor ultrasonic, sehingga pembacaan PV menjadi
berbeda kembali. Penggerakan dilakukan dengan mendekatkan dan menjauhkan
halangan. Pada gambar 6.5, garis berwarna orange merupakan PV dan garis berwarna
biru merupakan SV, ketika PV berada di bawah SV, gangguan yang diberikan adalah
mendekatkan halangan pada mobile robot dan ketika PV berada di atas SV gangguan
yang diberikan adalah menjauhkan halangan pada mobile robot. Terlihat pada gambar
6.5 setiap telah terjadinya gangguan, maka sistem akan segera mengkompensasi error
tersebut agar tetap mengejar nilai SV. Hal ini menandakan bahwa sistem kendali PID
berjalan dengan baik.

70
4. Kesimpulan
Berdasarkan percobaan di atas maka dapat disimpulkan bahwa :
4.1 Tipe PID C tidak dapat diterapkan pada sistem, karena tipe PID C memiliki
parameter Ki dalam perhitungannya, sedangkan pada dokumen B500 ketika
diberikan nilai Ki pada parameter sistemnya maka akan terjadi osilasi, sehingga
Ki diset = 0 dan PID C tidak dilakukan pengujian.
4.2 Tipe PID A menghasilkan respon yang cukup baik dengan overshoot ±8 % akan
tetapi tipe ini cenderung tidak stabil dalam rentang waktu tertentu dan malah
mendimbulkan error steady state.
4.3 Tipe PID B menghasilkan respon yang lebih baik dibanding tipe A dengan
overshoot ±2 %, tetapi sama seperti tipe A, terkadang menghasilkan error
steady state walaupun tidak seperti tipe A.
4.4 Tipe PID F merupakan tipe PID terbaik yang dapat diterapkan pada sistem
karena overshoot sama seperti tipe B yaitu ± 2 % akan tetapi sistem jauh lebih
stabil dibanding tipe A, walaupun terkadang terjadi error steady state, tetapi
nilainya lebih kecil dibanding tipe B.
4.5 Tipe PID ISA menghasilkan respon yang hampir sama dengan tipe F, sehingga
lebih baik dibandingkan tipe A dan B, akan tetapi ketika terjadi error steady
state, nilianya sedikit lebih besar dibanding dengan tipe PID F.
4.6 Pengujian terhadap gangguan dilakukan menggunakan kendali PID tipe F dan
menunjukan bahwa sistem dapat mengatasi error yang terjadi dan nilai PV dapat
terus mengejar kembali pada kestabilan atau SV.

Dokumen Perancangan B100-B600 WGCR

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Dokumen Perancangan B100-B600 WGCR

Similar to Dokumen Perancangan B100-B600 WGCR (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Dokumen Perancangan B100-B600 WGCR