Muhamad et al. | Jurnal Teknik Mesin Indonesia | Vol. No. Oktober 2025, hal: 38 Rancang bangun prototype conveyor dengan sensor infrared dan robotic arm berbasis arduino untuk otomatisasi material handling Azam Milah Muhamad. Filia Solagratia Takasumiang. Zezero Meo Cahaya Alam. Farhan Arhani Nawawi. Fajarayhan Afrilio, dan Affan Mahfani Program Studi Teknologi Rekayasa Manufaktur. Jurusan Teknik Mesin. Politeknik Negeri Jakarta Jl. Prof. DR. Siwabessy. Kota Depok 16425 Email korespondensi: azam. milahmuhamad@mesin. Received: 30 September 2025. Reviewed: 7 November 2025. Published: 21 March 2026 DOI: https://doi. org/10. 71452/vj7n4z24 Abstrak. Proses pengemasan dalam industri manufaktur memerlukan sistem yang andal untuk memastikan kualitas produk sebelum Salah satu tantangan utama dalam proses ini adalah mendeteksi karton yang gagal sealing dan memastikan pemindahan karton yang berhasil sealing ke tempat tumpukan dengan efisiensi tinggi. Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan menganalisis sistem conveyor otomatis yang dilengkapi dengan sensor infrared (IR) untuk mendeteksi kegagalan sealing serta sistem pemindahan Perancangan dilakukan menggunakan perangkat lunak CAD dan dianalisis dengan metode Quality Function Deployment (QFD) untuk menyesuaikan kebutuhan pengguna. Lalu dilakukan validasi dengan pendekatan eksperimental, termasuk pembuatan prototipe, pengujian fungsional sensor, aktuator, serta pengujian performa. Hasil pengujian menunjukkan bahwa sistem ini memiliki tingkat akurasi pemisahan 100% serta mampu memindahkan karton dalam waktu rata-rata 16 detik per karton dengan kapasitas 3 karton per menit. Perhitungan teknis seperti panjang belt, umur bearing, torsi, dan daya motor menunjukkan kesesuaian sistem dalam mendukung operasi yang stabil dan berkelanjutan. Penelitian ini membuka peluang pengembangan sistem material handling otomatis yang adaptif dan andal melalui penambahan sensor dan optimasi parameter motor. Kata kunci: Conveyor otomatis, sensor infrared, sealing karton, material handling. Quality Function Deployment (QFD). Abstract. The packaging process in the manufacturing industry requires a reliable system to ensure product quality before distribution. One of the main challenges in this process is detecting cartons that fail to seal and ensuring the transfer of successfully sealed cartons to the stack with high efficiency. This study aims to design and analyze an automatic conveyor system equipped with infrared (IR) sensors to detect sealing failures, as well as an automatic transfer system. The design was carried out using CAD software and analyzed using the Quality Function Deployment (QFD) method to suit user needs. Then, validation was carried out using an experimental approach, including prototyping, functional testing of sensors, actuators, and performance testing. The test results showed that this system has a separation accuracy of 100% and can move cartons in an average of 16 seconds per carton, with a capacity of 3 cartons per minute. Technical calculations such as belt length, bearing life, torque, and motor power indicate the system's suitability for stable, sustainable operations. This study opens opportunities to develop an adaptive, reliable automatic material handling system by adding sensors and optimizing motor parameters. Keywords: Automated conveyor, infrared sensor, carton sealing, material handling. Quality Function Deployment (QFD). PENDAHULUAN Dalam industri manufaktur dan logistik, efisiensi proses pengemasan merupakan faktor utama dalam memastikan kualitas produk sebelum didistribusikan. Salah satu tahapan penting dalam pengemasan adalah proses sealing karton, yang bertujuan untuk menutup kemasan dengan kuat guna melindungi produk dari kerusakan selama transportasi dan penyimpanan . Namun, dalam praktiknya, banyak ditemukan permasalahan seperti sealing yang tidak sempurna, penyusunan produk yang tidak efisien, serta ketidaksesuaian dengan standar industri yang berlaku . Berbagai penelitian telah dilakukan untuk menjawab Misalnya. Paten WO2024145692A1 Ae Automated Multi-Arm Robotic System menggunakan multi-camera vision system, conveyor berlapis dan robot multi-lengan yang menjadikannya sulit diadopsi untuk industri skala kecil hingga menengah karena membutuhkan biaya yang tinggi. Oleh karena itu, diperlukan sistem otomatis yang dapat meningkatkan keandalan proses ini, khususnya pada lini produksi skala kecil hingga menengah. Penggunaan sensor dalam conveyor berperan penting dalam memastikan bahwa setiap produk yang masuk ke dalam tahap sealing berada dalam posisi yang tepat dan memenuhi spesifikasi yang ditetapkan. Sensor infrared (IR) dapat digunakan untuk mendeteksi keberadaan karton dan mengidentifikasi anomali yang dapat menyebabkan kegagalan dalam proses sealing dengan akurasi hingga 1 Selain itu, robotic arm dapat diterapkan untuk menangani penyusunan produk secara otomatis, sehingga meningkatkan efisiensi dan keamanan dalam proses produksi . Sistem ini diperkuat oleh motor DC FH-7 bertenaga 12 V dan 0,25 Hp, yang memiliki kecepatan tanpa beban 90 rpm dan torsi hingga 3 Nm, cukup untuk menggerakkan conveyor dengan stabil. Selain itu, lengan robot dengan kapasitas beban 0,25 kg mampu memindahkan barang dalam waktu operasi hanya 1 detik, memberikan respons cepat terhadap aliran produk pada conveyor . Rancang mengintegrasikan berbagai komponen tersebut dalam Muhamad et al. | Jurnal Teknik Mesin Indonesia | Vol. No. Oktober 2025, hal: 39 sebuah sistem otomatisasi prototipe conveyor, yang tidak hanya mendeteksi dan menyusun produk, tetapi juga mampu mengoptimalkan aliran kerja di lini produksi. Dengan daya yang efisien dan output power supply 12 V, sistem ini dirancang agar stabil dan hemat energi. Selain itu, waktu reaksi servo sistem QC yang hanya 1 detik memungkinkan sistem untuk melakukan kontrol kualitas secara real-time terhadap produk yang sedang bergerak di atas conveyor. Penelitian Terdahulu Dalam pengembangan Rancang Bangun Prototipe Conveyor dengan Sensor Infrared dan Robotic Arm Berbasis Arduino untuk Otomatisasi Material Handling, terdapat beberapa penelitian terdahulu yang menjadi dasar perancangan sistem ini. Kajian literatur ini mencakup dua paten dan satu jurnal penelitian yang berhubungan dengan teknologi conveyor, sistem robotic arm, serta penggunaan sensor dan mikrokontroler dalam otomatisasi pemindahan Salah satu referensi utama adalah paten EP1710176A2 Ae Belt Conveyor . , yang menjelaskan sistem conveyor belt dengan desain tanpa ujung . Sistem ini memungkinkan pergerakan barang berlangsung secara kontinu dengan efisiensi tinggi. Dalam paten tersebut, conveyor didukung oleh roda pengalihan dan roda penyeimbang yang digerakkan oleh motor untuk menjaga stabilitas dan mengurangi gesekan. Konsep ini menjadi acuan dalam penelitian ini, terutama dalam menentukan desain mekanik conveyor, panjang belt, serta sistem penggerak yang optimal untuk memastikan kelancaran pemindahan material. Gambar 2. Konstruksi Paten WO2024145692A1 Ae Automated Multi-Arm Robotic System Sementara itu, jurnal Prototype Robot Lengan Pemindah Barang pada Conveyor Secara Otomatis Berbasis Arduino Uno . memberikan dasar bagi implementasi sistem kendali berbasis Arduino dan penggunaan sensor dalam otomatisasi pemindahan barang. Dalam jurnal ini, dikembangkan sistem robot lengan yang mampu bekerja secara otomatis menggunakan sensor untuk mendeteksi objek yang akan dipindahkan. Teknologi ini terbukti meningkatkan presisi dalam proses pemindahan barang, sehingga relevan untuk diterapkan dalam penelitian ini, terutama dalam pemanfaatan sensor infrared sebagai pendeteksi keberadaan material dan sistem kontrol berbasis mikrokontroler untuk mengatur pergerakan robotic arm. Gambar 3. Konstruksi Prototype Robot Lengan Pemindah Barang Gambar 1. Konstruksi Paten EP1710176A2 Ae Belt Conveyor Selain itu. Paten WO2024145692A1 Ae Automated Multi-Arm Robotic System . menjadi referensi utama dalam perancangan robotic arm yang digunakan dalam penelitian ini. Paten ini menjelaskan sistem robot multilengan yang dapat secara otomatis memindahkan barang dari satu conveyor ke conveyor lainnya. Setiap robot dalam sistem ini memiliki peran spesifik dan bekerja secara terkoordinasi untuk memastikan pemindahan barang berlangsung dengan akurat dan efisien. Dari paten ini, konsep pick and place diadaptasi ke dalam sistem robotic arm berbasis Arduino untuk meningkatkan efektivitas pemindahan barang di conveyor otomatis yang sedang Perhitungan Perancangan Prototype Penelitian ini melakukan perhitungan teknis terkait panjang belt conveyor, umur bearing, torsi motor, dan daya motor untuk memastikan sistem yang dirancang memiliki performa yang optimal. Melalui pendekatan ini, diharapkan prototipe conveyor yang dikembangkan dapat menjadi solusi yang efektif dalam otomatisasi proses material handling. Panjang Belt Conveyor . ya = yuU. c1 yc2 ) 2ycu . c1 Oe yc2 )2 ycu Keterangan: L = Panjang belt untuk hubungan terbuka . yuU = Konstanta atau 7 yc1 dan yc2 = Radius roller yang digunakan . ycu = Jarak dari roller 1 ke roller 2 . Muhamad et al. | Jurnal Teknik Mesin Indonesia | Vol. No. Oktober 2025, hal: 40 Asumsi yang digunakan: yc1 = yc2 Umur Bearing . ya= ya 3 ycu. Keterangan: L = Umur bearing . C = Peringkat beban dinamika dasar yayceyc = Beban equivalen . n = Putaran . Torsi Motor . ycN = ya. Keterangan: T = Torsi benda berputar (N. F = Gaya sentrifugal dari benda (N) b = Jarak benda ke pusat rotasi . Daya Motor . ycE= yuU. Keterangan: P = Daya yang dipindahkan (W) A = Konstanta atau 22/7 T = Torsi yang dipindahkan (N. N = Putaran . METODE Metode Rancang Bangun Metode rancang bangun dalam penelitian ini menggunakan pendekatan Quality Function Deployment (QFD) untuk memastikan bahwa sistem conveyor otomatis yang dikembangkan sesuai dengan kebutuhan pengguna dan standar industri . QFD berfungsi sebagai alat untuk menerjemahkan kebutuhan pelanggan menjadi spesifikasi teknis yang dapat diimplementasikan dalam desain sistem . Dengan pendekatan ini, perancangan tidak hanya berfokus pada aspek teknis, tetapi juga mempertimbangkan efisiensi, keandalan, dan kemudahan operasional sistem conveyor serta robotic arm. Pendekatan QFD dimulai dengan mengidentifikasi kebutuhan utama pengguna, seperti kecepatan conveyor, presisi pemindahan barang, dan efisiensi sistem sensor serta robotic arm. Kebutuhan tersebut kemudian dianalisis menggunakan House of Quality (HoQ) untuk menentukan spesifikasi teknis yang harus dipenuhi. Beberapa aspek utama yang diperhatikan dalam QFD meliputi kecepatan dan stabilitas conveyor, efisiensi robotic arm, serta akurasi sensor infrared. Kecepatan dan stabilitas conveyor berkaitan dengan panjang belt, jenis material, serta daya motor yang optimal agar conveyor dapat beroperasi dengan stabil dan efisien . Efisiensi robotic arm ditentukan berdasarkan torsi dan daya yang cukup untuk mengangkat serta memindahkan barang dengan akurat . Sementara itu, akurasi sensor infrared dipastikan dengan menentukan posisi dan sensitivitas sensor agar dapat mendeteksi objek dengan tepat dan mengoptimalkan respons sistem dalam proses pemindahan barang . Perancangan Konsep Perancangan konsep rancang bangun prototipe dilakukan menggunakan software CAD (Computer-Aided Desig. berupa SolidWorks untuk memodelkan sistem conveyor dan robotic arm secara detail sebelum dilakukan implementasi fisik. Perancangan ini dilakukan setelah kebutuhan utama pengguna teridentifikasi melalui Quality Function Deployment (QFD), sehingga desain yang dihasilkan dapat memenuhi standar fungsional dan teknis yang diinginkan. Langkah awal dalam perancangan konsep adalah membuat sketsa awal sistem conveyor dan robotic arm berdasarkan hasil analisis kebutuhan pengguna. Sketsa ini mencakup dimensi utama, posisi komponen, serta alur kerja sistem secara keseluruhan. Setelah sketsa awal disusun, model 3D CAD dibuat menggunakan SolidWorks untuk mendapatkan visualisasi yang lebih akurat terhadap bentuk dan mekanisme kerja sistem. Pada tahap ini, setiap komponen seperti belt conveyor, motor penggerak, roda pengalihan, robotic arm, serta sensor infrared dimodelkan dengan mempertimbangkan aspek fungsional dan kompatibilitas antar komponen. Konsep perancangan prototipe dalam bentuk pemodelan 3D ditampilkan pada Gambar 5. Setelah konsep perancangan selesai, dilanjutkan untuk merakit prototipe dengan komponen utama motor DC dan belt conveyor sebagai sistem penggerak, sensor infrared (IR) untuk mendeteksi status karton . ealed/gaga. Arduino Uno sebagai mikrokontroler, dan robotic arm untuk pemindahan karton. Kemudian prototipe diuji untuk mengevaluasi akurasi deteksi kegagalan sealing oleh sensor IR, waktu siklus pemindahan karton oleh robotic arm, dan konsistensi sistem dalam memisahkan karton selama beberapa siklus Pengujian dilakukan sebanyak 4 siklus pengujian, masing-masing terdiri dari 3 karton, baik dalam kondisi berhasil maupun gagal sealing. Karton yang diuji memiliki dimensi dan berat yang seragam. Uji coba dilakukan pada suhu ruangan A22 AC. Serta penggunaan stopwatch digital untuk mengukur waktu pemindahan per karton dan kamera pengawas untuk dokumentasi dan evaluasi pergerakan sistem digunakan sebagai alat ukur dalam pencobaan ini. Muhamad et al. | Jurnal Teknik Mesin Indonesia | Vol. No. Oktober 2025, hal: 41 Gambar 5. Konstruksi Prototype Conveyor dengan Sensor Infrared dan Robotic arm HASIL DAN PEMBAHASAN Perhitungan Panjang Belt Conveyor Untuk menentukan panjang belt menggunakan rumus persamaan . ya = yuU. c1 yc2 ) 2ycu . c1 Oe yc2 )2 ycu Diketahui: Asumsi yc1 = yc2 Jarak pusat roller . = 398 . Jari-jari roller . = 15,9 . Konstanta . uU) = 22/7 Maka panjang belt adalah: ya = yuU. 2ycu ya = 7 . ) 2. ya = 895,9428 . OO 0,896 . Jadi, panjang belt yang dibutuhkan adalah 0. 896 meter. Perhitungan Umur Bearing Untuk mengetahui umur bearing, dilakukan perhitungan berdasarkan rumus persamaan . ya= Gambar 4. House of Quality . Tahap 1 (Perencanaan Produ. , . Tahap 2 (Desain Produ. , . Tahap 3 (Perencanaan Prose. , dan . Tahap 4 (Pengendalian Prose. ya 3 ycu. yayceyc Setelah konsep perancangan selesai, dilanjutkan untuk merakit prototipe dengan komponen utama motor DC dan belt conveyor sebagai sistem penggerak, sensor infrared (IR) untuk mendeteksi status karton . ealed/gaga. Arduino Uno sebagai mikrokontroler, dan robotic arm untuk pemindahan karton. Kemudian prototipe diuji untuk mengevaluasi akurasi deteksi kegagalan sealing oleh sensor IR, waktu siklus pemindahan karton oleh robotic arm, dan konsistensi sistem dalam memisahkan karton selama beberapa siklus Pengujian dilakukan sebanyak 4 siklus pengujian, masing-masing terdiri dari 3 karton, baik dalam kondisi berhasil maupun gagal sealing. Karton yang diuji memiliki Muhamad et al. | Jurnal Teknik Mesin Indonesia | Vol. No. Oktober 2025, hal: 42 dimensi dan berat yang seragam. Uji coba dilakukan pada suhu ruangan A22 AC. Serta penggunaan stopwatch digital untuk mengukur waktu pemindahan per karton dan kamera pengawas untuk dokumentasi dan evaluasi pergerakan sistem digunakan sebagai alat ukur dalam pencobaan ini. Tabel 1. Dimensi dan Peringkat Beban Dasar Single Row Radial Deep GBB . Bearing No. Bore Outside Diameter Width Balls Capacity, lb No. Diam. Dynamic Static ycyeiyei 32 1,2598 9 0. 3543 9 3/16 5906 35 2. 3780 11 0. 4331 7 1/4 6535 13 0. 5188 8 17/64 1660 In. In. Perhitungan Torsi Motor DC Untuk memastikan conveyor dapat beroperasi dengan optimal, diperlukan perhitungan torsi yang bekerja pada Perhitungan torsi pada sistem conveyor ini dapat dilakukan menggunakan rumus . In. sealing berhasil maupun gagal, sehingga total terdapat 12 karton yang diuji. Seluruh karton memiliki dimensi dan berat yang seragam guna menjaga konsistensi variabel ycN = ya. yca atau ycN = . yca Diketahui: Massa roller = 0,1967 kg x 2 = 0,3934 . A Massa belt = 0,233 . A Massa karton = 0,08 . A Massa total . coycycuyc ) = 0,7064 . A Jari-jari roller . = 15,9 . A Percepatan gravitasi = 9,81 . co/yc 2 ) Maka didapat torsi yang diperlukan pada sistem Uji coba dilakukan dalam kondisi lingkungan yang terkendali pada suhu ruangan A22 AC. Hasil pengujian menunjukkan bahwa sistem berhasil mendeteksi seluruh karton yang gagal sealing secara akurat dan memindahkan karton yang berhasil sealing ke tempat penumpukan dengan waktu rata-rata pemindahan 16 detik per karton. Tingkat akurasi deteksi mencapai 100%, yang mengindikasikan bahwa sensor infrared yang digunakan mampu bekerja secara presisi dalam skenario pengujian. Tabel 2. Hasil Pengujian Prototype ycN = (. ,7. )0,0159 ycN = 0. 1101 (N. Perhitungan Daya Motor DC Setelah menentukan torsi yang bekerja pada sistem conveyor, langkah selanjutnya adalah menghitung daya motor yang dibutuhkan untuk menggerakkan conveyor secara optimal, yang dapat dihitung menggunakan rumus . ycE= yuU. ycA No. Parameter Indikator Keberhasilan Hasil Pengukuran Akurasi Persentase karton gagal sealing yang Kecepatan Waktu rata-rata 16 s/karton Efisiensi Persentase dengan benar Keandalan Waktu operasi tanpa gangguan 4 jam Kapasitas Jumlah karton 3 karton/men Diketahui: A Torsi . cN) = 0,1101 (N. A Putaran . cA) = 90 . Dengan mensubtitusi nilai ke dalam rumus, maka diperoleh hasil perhitungan: 2yuU0,1101. ycE= ycE = 1,0376 . Analisis Kinerja Pengujian dilakukan sebanyak 4 siklus dengan masingmasing siklus melibatkan 3 karton, baik dalam kondisi Muhamad et al. | Jurnal Teknik Mesin Indonesia | Vol. No. Oktober 2025, hal: 43 Gambar 6. Pengujian Karton Gagal Gambar 7. Pengujian Pemindahan Karton Namun, jumlah sampel pengujian yang relatif kecil . membatasi generalisasi terhadap reliabilitas sistem dalam kondisi nyata. Uji coba berulang dalam skala yang lebih besar diperlukan untuk memastikan konsistensi hasil, terutama dalam menghadapi variasi bentuk, warna, dan posisi karton, serta potensi gangguan lingkungan seperti pencahayaan berlebih atau debu. Oleh karena itu, meskipun hasil yang diperoleh valid dalam konteks terbatas, reliabilitas jangka panjang belum dapat disimpulkan secara menyeluruh. Jika dibandingkan dengan Paten WO2024145692A1 Ae Automated Multi-Arm Robotic System menggunakan multicamera vision system, conveyor berlapis dan robot multilengan, sistem ini menawarkan pendekatan yang lebih sederhana dan hemat biaya, meskipun dengan potensi keterbatasan dalam mengenali kegagalan sealing yang lebih kompleks . isalnya sebagian tertutup atau penyok Kelebihan utama sistem yang dikembangkan adalah kemudahan implementasi, kecepatan respons, dan integrasi langsung dengan sistem pemindahan otomatis. Dengan optimalisasi parameter sistem dan pengujian yang lebih luas, sistem ini berpotensi menjadi solusi efektif untuk otomatisasi proses material handling di industri berskala kecil hingga menengah. Kelebihan dan Kelemahan Sistem conveyor otomatis yang dikembangkan memiliki beberapa kelebihan yang signifikan dalam meningkatkan efisiensi proses pengemasan. Dengan penerapan sensor infrared (IR), sistem ini mampu mendeteksi karton secara akurat dan memastikan hanya karton yang telah melalui proses sealing yang sempurna yang akan diproses lebih Hal ini meningkatkan akurasi pemisahan hingga 100%, sehingga meminimalkan kesalahan dalam distribusi Selain itu, sistem ini juga memiliki efisiensi operasional yang tinggi, dengan 95% karton diproses dengan benar dan waktu operasi tanpa gangguan hingga 4 Kecepatan pemindahan karton mencapai 3 karton per menit, yang menunjukkan kapasitas pemindahan yang cukup untuk kebutuhan industri skala menengah. Keandalan sistem ini juga didukung oleh desain torsi dan daya motor yang telah dihitung secara optimal, sehingga mampu menjaga kestabilan operasi dalam jangka waktu Namun, sistem ini juga memiliki beberapa kelemahan yang perlu diperhatikan. Salah satu tantangan utama adalah waktu pemindahan rata-rata per karton yang masih relatif lama, yaitu 16 detik per karton. Hal ini dapat menjadi kendala dalam lingkungan produksi dengan volume tinggi yang membutuhkan kecepatan lebih tinggi. Selain itu, sistem ini sangat bergantung pada sensor infrared, sehingga apabila sensor mengalami gangguan atau kesalahan deteksi, maka akurasi pemisahan karton dapat Komponen seperti robotic arm yang digunakan pemrograman dan kalibrasi yang presisi, yang dapat menjadi tantangan dalam implementasi di berbagai Selain itu, biaya awal untuk pengadaan dan instalasi sistem ini mungkin cukup tinggi, sehingga investasi ini perlu dipertimbangkan oleh perusahaan, terutama bagi usaha kecil dan menengah. Oleh karena itu, meskipun sistem ini menawarkan peningkatan efisiensi dan keandalan, perlu dilakukan optimalisasi lebih lanjut untuk meningkatkan kecepatan dan fleksibilitas dalam berbagai kondisi produksi. KESIMPULAN Berdasarkan hasil perancangan dan pengujian sistem conveyor otomatis, dapat disimpulkan bahwa penggunaan sensor infrared (IR) dalam proses deteksi karton gagal sealing mampu meningkatkan akurasi pemisahan hingga Selain itu, sistem ini berhasil meningkatkan efisiensi operasional dengan tingkat keberhasilan pemrosesan karton yang mencapai 95%. Dari segi kecepatan, conveyor mampu memindahkan karton dengan rata-rata waktu 16 detik per karton, dengan kapasitas pemindahan 3 karton per menit. Perhitungan teknis terkait panjang belt, umur bearing, torsi, dan daya motor juga menunjukkan bahwa sistem ini dirancang dengan mempertimbangkan faktor keandalan dan efisiensi energi. Namun, terdapat beberapa tantangan dalam sistem ini, seperti ketergantungan pada sensor infrared yang memerlukan kalibrasi berkala serta waktu pemindahan yang masih dapat dioptimalkan untuk meningkatkan throughput produksi. Muhamad et al. | Jurnal Teknik Mesin Indonesia | Vol. No. Oktober 2025, hal: 44 DAFTAR PUSTAKA