Rancang Bangun Robot Lengan 4-DOF Pemindah Objek Otomatis Menggunakan Metode Inverse Kinematics dan Yolo
DOI:
https://doi.org/10.25126/jtiik.2025125Kata Kunci:
arm-robot, inverse kinematics, you only look once, object detection, Image ProcessingAbstrak
Kebutuhan akan otomasi robot lengan di berbagai industri menjadi alasan utama untuk pengembangan sistem robot lengan cerdas. Penggunaan robot lengan dalam dunia industri sangat mengandalkan akurasi posisi dalam pemindahan objek. Akurasi ini ditentukan oleh kemampuan sistem dalam menghitung konfigurasi sudut tiap sendi robot secara tepat, yang dapat dicapai melalui metode inverse kinematics. Selain itu, kemampuan dalam mengenali dan memilah objek secara otomatis menjadi hal yang penting, sehingga diperlukan integrasi dengan sistem pengolahan citra. Penelitian ini mengembangkan sistem robot lengan 4-DOF yang menggunakan metode inverse kinematics utnuk pergerakan dan algoritma YOLO (You Only Look Once) sebagai pendeteksi objek secara real-time. Dataset citra terdiri dari 2128 citra yang dibagi menjadi 1706 citra pelatihan, 294 citra validasi, dan 128 citra pengujian. Dataset citra diperoleh melalui proses ekstraksi frame dari video yang diambil langsung dari atas (top-view) terhadap objek. Sistem ini terdiri dari kamera, Raspberry Pi, Arduino, dan robot lengan. Kamera menangkap area kerja, kemudian Raspberry Pi memproses citra dan mengirimkan data koordinat serta jenis objek ke Arduino untuk menghitung konfigurasi inverse kinematics. Robot lengan selanjutnya bergerak untuk mengambil dan memindahkan objek. Hasil pengujian menunjukkan bahwa deteksi objek mencapai tingkat kesesuaian 100% terhadap 4 kategori objek yang digunakan. Pada pengujian koordinat objek, hasil pengukuran kesalahan dalam ruang Euclidean 3 dimensi sebesar 0,77 cm. Penelitian ini menunjukkan kombinasi metode inverse kinematics dan algoritma YOLO dapat diterapkan secara efektif dalam robot lengan untuk memindahkan objek secara otomatis dengan tingkat akurasi yang baik.
Abstract
The need for automation of arm robots in various industries is the main reason for the development of intelligent arm robot systems. The use of arm robots in the industrial world relies heavily on positional accuracy in moving objects. This accuracy is determined by the system's ability to calculate the exact angular configuration of each robot joint, which can be achieved through the inverse kinematics method. In addition, the ability to recognize and sort objects automatically is important, so integration with image processing systems is needed. This research develops a 4-DOF robotic arm system that uses the inverse kinematics method for movement and the YOLO (You Only Look Once) algorithm for real-time object detection. The image dataset consists of 2128 images divided into 1706 training images, 294 validation images, and 128 testing images. The image dataset is obtained through the process of extracting frames from videos taken directly from the top-view of objects. The system consists of a camera, Raspberry Pi, Arduino, and robot arm. The camera captures the work area, then the Raspberry Pi processes the image and sends the coordinate data and object type to the Arduino to calculate the inverse kinematics configuration. The robot arm then moves to pick up and move the object. The test results show that object detection achieves a 100% match rate for the 4 object categories used. In the object coordinate test, the error measurement result in 3-dimensional Euclidean space is 0.77 cm. This research shows that the combination of inverse kinematics method and YOLO algorithm can be effectively applied in a robot arm to move objects automatically with a good level of accuracy.
Downloads
Referensi
ADITYO, R.D., YUNIARNO, E.M., PURNAMA, I.K.E. AND PURNOMO, M.H., 2012. Kalibrasi Parameter Kamera Dengan Proyeksi Patern Menggunakan Projector Pada Proses Rekonstruksi 3D Berbasis Structured Light. Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi Terapan (Semantik 2012), 2012(Semantik), pp.194–200.
AFRISAL, H., SOESANTI, I. AND CAHYADI, A.I., 2019. Estimasi Posisi Dengan Menggunakan Kamera Monokular. digilib.unila.ac.id, 21(1), p.1. https://doi.org/10.14710/transmisi.21.1.1-9.
ALAUDDIN, A.F. AND ROSADI, A., 2023. Penerapan Algoritma Yolo Untuk Mendeteksi Ketersediaan Lahan Parkir Di Umsurabaya. SEMASTER: Seminar Nasional Teknologi Informasi & Ilmu Komputer, 2(1), pp.387–391.
ANDIKA, A.A., 2019. Analisis Pengaruh Intensitas cahaya terhadap Pemodelan Objek 3D Menggunakan Kamera Digital Single Lens Reflex (DSLR). Sustainability (Switzerland), 11(1), pp.1–14.
ANDRIEIEV, Y., BRESLAVSKY, D., SHABANOV, H., NAUMENKO, K. AND ALTENBACH, H., 2025. Solution to the Inverse Problem of the Angular Manipulator Kinematics with Six Degrees of Freedom. Applied Sciences (Switzerland), 15(5). https://doi.org/10.3390/app15052840.
AZMI, K., DEFIT, S. AND SUMIJAN, S., 2023. Implementasi Convolutional Neural Network (CNN) Untuk Klasifikasi Batik Tanah Liat Sumatera Barat. Jurnal Unitek, 16(1), pp.28–40.
https://doi.org/10.52072/unitek.v16i1.504.
CALZADA-GARCIA, A., VICTORES, J.G., NARANJO-CAMPOS, F.J. AND BALAGUER, C., 2025. A Review on Inverse Kinematics, Control and Planning for Robotic Manipulators With and Without Obstacles via Deep Neural Networks. Algorithms, https://doi.org/10.3390/a18010023.
CAMPILHO, R.D.S.G. AND SILVA, F.J.G., 2023. Industrial Process Improvement by Automation and Robotics. Machines, 11(11), pp.1–5. https://doi.org/10.3390/machines11111011.
DEWI, T., NURMAINI, S., RISMA, P., OKTARINA, Y. AND RORIZ, M., 2020. Inverse kinematic analysis of 4 DOF pick and place arm robot manipulator using fuzzy logic controller. International Journal of Electrical and Computer Engineering, 10(2), pp.1376–1386. https://doi.org/10.11591/ijece.v10i2.pp1376-1386.
EKO, F.P., MULYANTO, E., KETUT EDY PURNAMA, I. AND HERY PURNOMO, M., 2012. Kalibrasi Parameter Kamera Dengan Plate Calibration Pada 3D Laser Scanner. Seminar Nasional Aplikasi Teknologi Informasi, 2012(Snati), pp.15–16.
FADHLURRAHMAN, F., 2021. Livestream Pengenalan Penyakit Padi Menggunakan Algoritma Yolo Berbasis Raspberry. Repository.Pnj.Ac.Id, pp.33–34.
FAJAR WIRAYUDHA, M. AND WAHYU WIRIASTO, G., 2024. Prototype Model 3D Robot Lengan dan Simulasi Kendali Pergerakan pada 4-DOF Berbasis Virtual Reality. 11(2), pp.159–166.
HIDAYATULLOH, M.S., 2021. Sistem Pengenalan Wajah Menggunakan Metode Yolo ( You Only Look Once ). Universitas Medika, pp.i–43.
JOKO SETIYONO, 2019. Pemanfaatan Kamera Digital. Institutional Repository ISI Surakarta, 4, pp.22–23.
JUPIYANDI SANIPUTRA, PRATAMA, F.R. AND YOGA DHARMAWAN, 2019. PENGEMBANGAN DETEKSI CITRA MOBIL UNTUK MENGETAHUI JUMLAH TEMPAT PARKIR MENGGUNAKAN CUDA DAN MODIFIED YOLO. Jurnal Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer (JTIIK), 6(4), pp.413–419. https://doi.org/10.25126/jtiik.201961275.
KANG, S., HU, Z., LIU, L., ZHANG, K. AND CAO, Z., 2025. Object Detection YOLO Algorithms and Their Industrial Applications: Overview and Comparative Analysis. Electronics (Switzerland), https://doi.org/10.3390/electronics14061104.
NOVIA ANGGRAINI, S.P., 2021. Kamera Lubang Jarum. [online] OIF UMSU. Available at: <https://oif.umsu.ac.id/2021/02/kamera-lubang-jarum-klj/>.
RENDYANSYAH, R., PRASETYO, A.P.P., EXAUDI, K., SEMBIRING, S., TARIGAN, B.A. AND AMARIA, M.A., 2022. Pergerakan Robot Lengan Pengambil Objek Dengan Sistem Perekam Gerak Berbasis Komputer.
JTEV (Jurnal Teknik Elektro dan Vokasional), 8(2), p.230. https://doi.org/10.24036/jtev.v8i2.113147.
SAMPUL, H. AND HARYANTO, S., 2023. Perancangan Model Kinematika Maju Robot Manipulator Menggunakan Metode Denavit-Hartenberg.
SEPTYAN NU, H., SOFYAN, Y. AND RAFI AL TAHTAWI, A., 2020. Pengendalian Robot Lengan Pemilah Benda Berdasarkan Bentuk Menggunakan Teknologi Computer Vision. SEMNASTERA (Seminar Nasional Teknologi dan Riset Terapan), 2(0), pp.42–48.
SINAGA, M.A.H.K. AND PAMUNGKAS, D.S., 2020. Invers Kinematik Robot Arm 4 Dof Mengunakan Sensor Leap Motion. Seminar Nasional Terapan Riset Inovatif (SENTRINOV) Ke-6 ISAS Publishing Series: Engineering and Science, 6(1), pp.363–371.
WIDYACANDRA, A., AL TAHTAWI, A.R. AND MARTIN, M., 2022. Forward and inverse kinematics modeling of 3-DoF AX-12A robotic manipulator. JITEL (Jurnal Ilmiah Telekomunikasi, Elektronika, dan Listrik Tenaga), 2(2), pp.139–150.
https://doi.org/10.35313/jitel.v2.i2.2022.139-150.
ZOPHIE, J. AND HIMAWAN TRIHARMINTO, H., 2023. Implemetasi Algoritma You Only Look Once (YOLO) menggunakan Web Camera untuk Mendeteksi Objek Statis dan Dinamis. TNI Angkatan Udara, 1(1). https://doi.org/10.62828/jpb.v1i1.50.
Unduhan
Diterbitkan
Terbitan
Bagian
Lisensi
Hak Cipta (c) 2025 Jurnal Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer
Artikel ini berlisensiCreative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Artikel ini berlisensi Creative Common Attribution-ShareAlike 4.0 International (CC BY-SA 4.0)
Penulis yang menerbitkan di jurnal ini menyetujui ketentuan berikut:
- Penulis menyimpan hak cipta dan memberikan jurnal hak penerbitan pertama naskah secara simultan dengan lisensi di bawah Creative Common Attribution-ShareAlike 4.0 International (CC BY-SA 4.0) yang mengizinkan orang lain untuk berbagi pekerjaan dengan sebuah pernyataan kepenulisan pekerjaan dan penerbitan awal di jurnal ini.
- Penulis bisa memasukkan ke dalam penyusunan kontraktual tambahan terpisah untuk distribusi non ekslusif versi kaya terbitan jurnal (contoh: mempostingnya ke repositori institusional atau menerbitkannya dalam sebuah buku), dengan pengakuan penerbitan awalnya di jurnal ini.
- Penulis diizinkan dan didorong untuk mem-posting karya mereka online (contoh: di repositori institusional atau di website mereka) sebelum dan selama proses penyerahan, karena dapat mengarahkan ke pertukaran produktif, seperti halnya sitiran yang lebih awal dan lebih hebat dari karya yang diterbitkan. (Lihat Efek Akses Terbuka).
