Perpustakaan Digital ITB

Pandemi COVID-19 mengakibatkan mahasiswa tidak dapat mengakses kampus, sehingga tidak dapat melaksanakan berbagai praktikum yang menunjang pembelajaran. Dibutuhkan sebuah metode agar mahasiswa dapat melaksanakan praktikum selama tidak dapat mengakses kampus. Pada penelitian ini, dibangun sebuah sistem Tele-Lab berbasis robot lengan dan Internet of Things yang dapat memberi akses mahasiswa menjalankan praktikum secara jarak jauh, khususnya untuk praktikum rangkaian listrik. Tele-Lab yang dibangun dibuat berdasarkan modul praktikum pada mata kuliah Laboratorium Teknik Fisika I ITB. Tele-Lab yang dibangun menggunakan sebuah robot lengan DOBOT Magician yang dikendalikan sebuah Raspberry Pi. Dirancang sebuah kit praktikum rangkaian listrik sederhana yang dapat dimanipulasi oleh robot lengan ini. Komponen untuk rangkaian listrik yang digunakan disimpan di dalam berbagai kotak dengan kontak tembaga agar dapat dipindahkan dan dirangkai ke dalam bentuk rangkaian pada kit praktikum oleh robot lengan. Pengukuran pada rangkaian dan kit praktikum dilakukan oleh sebuah mikrokontroler Arduino Mega yang mengalirkan sinyal melalui sebuah digital-to-analog converter dan mengukur pada berbagai lokasi dengan menggunakan multiplekser. Robot lengan yang digunakan memiliki dua mode pergerakan utama, yaitu bergerak dengan motor yang bergerak secara individu dan bergerak dalam garis lurus dengan motor bekerja bersamaan. Dirancang beberapa lintasan pergerakan berdasarkan kedua mode gerak ini. Antarmuka pengguna dibangun dengan menggunakan perangkat lunak Node-Red, dan terhubung dengan sistem fisis dengan menggunakan protokol MQTT. Raspberry Pi mengirim perintah kepada robot lengan melalui API dalam Bahasa Pemrograman Python dan menerima perintah dari antarmuka pengguna melalui MQTT. Algoritma graph traversal digunakan untuk menentukan urutan pergerakan robot lengan yang diberikan melalui antarmuka pengguna. Algoritma graph traversal yang diujikan adalah Dijkstra’s Shortest Path Algorithm dan Best-First Search. Pengujian dilakukan pada tiap-tiap bagian sistem yang dibangun. Untuk robot lengan, dilakukan pengujian kinerja berupa pengujian pergerakan robot lengan untuk mencari mode pergerakan paling optimal serta pengujian akurasi dan keterulangan robot lengan. Dilakukan pula pengujian pada kedua algoritma graph traversal untuk menentukan algoritma optimal untuk Tele-Lab yang dibangun. Pada kit praktikum dilakukan pengujian pada sensor pengukuran yang digunakan. Dengan menggunakan hasil yang diperoleh pada pengujian-pengujian ini, dilakukan pengujian pada 3 buah rangkaian, yaitu rangkaian resistor dan potensiometer secara seri, rangkaian CR-RR, dan rangkaian low-pass filter aktif. Untuk robot lengan, diperoleh hasil pengujian berupa mode pergerakan terbaik merupakan mode pergerakan yang menggabungkan pergerakan motor individu dan pergerakan garis lurus dengan lintasan yang mengangkat kepala robot lengan terlebih dahulu, bergerak secara horizontal ke posisi berikutnya, kemudian menurunkan kepala robot lengan. Dari pengujian akurasi, diperoleh informasi bahwa akurasi posisi horizontal robot lengan cukup baik dengan galat mendekati 0mm, dan akurasi posisi vertikal yang masih memiliki galat sekitar 3mm. Ditemukan pula bahwa keterulangan waktu atau kecepatan robot lengan tidak konsisten. Algoritma graph traversal optimal untuk sistem Tele-Lab yang dibangun adalah algoritma best-first search karena waktu komputasinya yang jauh lebih cepat dibandingkan Dijsktra’s Shortest Path Algorithm, yaitu di bawah 1ms. Pengujian sensor menunjukkan bahwa sensor yang digunakan sudah dapat digunakan dalam sistem Tele-Lab, meskipun masih terdapat galat rata-rata sebesar 0,12V terhadap sinyal masukan. Pengujian pada ketiga rangkaian yang diuji memberi informasi bahwa sistem Tele-Lab sudah dapat menjalankan ketiga rangkaian dengan baik. Ketiga rangkaian yang diuji memberi luaran yang sesuai dengan sifat ketiga rangkaian masing-masing. Disimpulkan bahwa sistem Tele-Lab yang dibangun dapat digunakan untuk menjalankan praktikum rangkaian listrik sederhana.