Permasalahan pengelolaan sampah menjadi salah satu topik yang menjadi perhatian, khususnya dalam proses pemilahan sampah yang memerlukan tenaga manusia dengan risiko higienitas dan ketidakakuratan. Beberapa teknologi telah dicoba untuk menyelesaikan masalah tersebut. Robot lengan dengan pengindraan visual adalah salah satu yang banyak digunakan, beberapa permasalahnnya adalah area kerja yang terbatas dan proses instalasi yang relatif kompleks. Penelitian ini mengembangkan robot pemilah sampah berbasis robot beroda holonomic dengan integrasi pengindraan visual dan algoritma YOLOv5 untuk klasifikasi sampah. Robot dilengkapi vacuum gripper untuk pengambilan dan peletakan sampah, serta sensor untuk navigasi dan kontrol posisi. Uji coba dilakukan pada empat jenis sampah, yaitu botol, daun, logam, dan kertas. Hasil penelitian menunjukkan tingkat keberhasilan akurasi klasifikasi mencapai 100%, dengan rata-rata keberhasilan peletakan sampah sebesar 90% untuk daun dan kertas, serta 80% untuk botol, yang dipengaruhi oleh faktor permukaan sampah dan konsistensi posisi robot. Sistem robot ini menunjukkan peningkatan efisiensi dan akurasi dibandingkan metode manual, meskipun terdapat ruang untuk perbaikan pada aspek gripping dan sinkronisasi gerakan robot. Secara keseluruhan, sistem robot menunjukkan performa dengan akurasi di atas 80% dengan area kerja yang lebih luas dibandingkan jika menggunakan robot lengan.