RANCANG BANGUN ROBOT BERKAKI 6 MENELUSURI DINDING MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK SRF 04 BERBASIS MIKROKONTROLER ATmega128

Transkripsi

1 RANCANG BANGUN ROBOT BERKAKI 6 MENELUSURI DINDING MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK SRF 4 BERBASIS MIKROKONTROLER ATmega28 Arif Ainur Rafiq (), Ary Sulistyo Utomo(2), Syuryadin Baskoro.(3) () (2) (3) Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Cilacap Jalan Dr Sutomo Sidakaya, Cilacap Tengah rafiq_e@yahoo.com (), ary.utomo@gmail.com (2), Syu_ryadin@ymail.com (3) ABSTRACT One of development of technologies is the development of techonology in robotics. Regarding the motion system, a robot can be divided into two, wheeled robot and legged robot. The topic of this research is DESIGNING 6-LEGGED WALL-BROWSING ROBOT USING SRF SENSOR 4 BASED ON ATmega28 MICROCONTROLLER. The writer chooses legged robot because it has many positive sides, such as high maneuver, not restricted to flat plane, and to study other movements related to biology (imitating living creature movement). In the designing, servo motor is used as sockets in the leg of the robot. Distant sensor is also used to detect wall or other possible constraints. Distant sensor used is the ultrasonic Devantech SRF4 sensor. Key words: ultrasonic SRF4 sensor, servo motor, and Atmega28. I. PENDAHULUAN Teknologi adalah cara untuk mendapatkan suatu kualitas yang lebih baik, lebih mudah, lebih murah, lebih cepat dan lebih menyenangkan. Salah satu perkembangan teknologi yang sedang berkembang dengan pesat saat ini adalah teknologi pada bidang robotika. Robot bukanlah benda yang diam dan melakukan rutinitas sesuai program yang ditentukan oleh pembuatnya. Kehadiran robot dalam kehidupan manusia semakin hari semakin banyak manfaatnya. Robot berkaki enam merupakan salah satu bentuk robot pada dunia industri, permainan, dan ilmu pengetahuan. Pada umumnya robot berkaki enam hanya bergerak pada bidang datar, jadi aplikasi robot berkaki enam yang bergerak di bidang yang tidak datar masih jarang ditemui. II. TEORI PENUNJANG 2. Motor Servo Motor servo adalah sebuah motor dengan sistem closed feedback di mana posisi dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo. Motor ini terdiri dari sebuah motor, serangkaian gear, potensiometer dan rangkaian kontrol. Potensiometer berfungsi untuk menentukan batas sudut dari putaran servo. Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal dari kabel motor.[] Gambar dibawah ini menunjukan diagram blok motor servo. Gambar Diagram blok motor servo DC Page

2 Gambar pensinyalan motor servo ditunjukan pada gambar 2 di bawah ini. Gambar 2 Pensinyalan motor servo 2.2 Mikrokontroler ATmega28 Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer yang dibangun pada sebuah chip tunggal. [7]. Mikrokontroler yang digunakan dalam penelitian ini adalah ATmega28. AT mega28 merupakan salah satu mikrokontroler yang memiliki 28 byte memori flash, 4Kbytes EEPROM, 4Kbytes SRAM dan memiliki port I/O lebih banyak dari pada seri Atmel versi sebelumya. Sehingga untuk penggunaan yang memerlukan I/O yang banyak, komponen menjadi lebih hemat, baik dari segi sisi biaya dan desain hardware yang dibutuhkan.[6] Berikut adalah fitur-fitur yang dimiliki oleh ATmega28 [5]. Memiliki internal EEPROM, sehingga tidak perlu lagi memakai baterai untuk back up isi RAM. Memiliki 8 channel ADC bit RAM internal 4kb dan 4 kb EEPROM untuk program Internal watch dog, sehingga bisa mencegah sistem hang Real time counter with separate oscillator and Brown out detector In system programing, sehingga tidak perlu programmer khusus. 6 PWM saluran dengan resolusi program 2 6 bits Byte oriented two wire serial interface 2 Programmable serial USART Master/slave SPI serial interface dan internal kalibrasi RC oscillator 2.3 Sensor Ultrasonik SRF 4 SRF 4 adalah modul yang berisi transmitter dan receiver ultrasonik. SRF 4 ini dapat memberikan informasi jarak dari kisaran 3 cm hingga 3 m, serta dapat mengukur benda dengan diameter 3 cm pada jarak kurang dari 2 m. Untuk gambar prinsip kerja sensor ultrasonik seperti yang ditunjukan pada Gambar 3 dibawah ini Gambar 3 Prinsip kerja sensor ultrasonik Page 2

3 III. PERANCANGAN SISTEM 3. Perangkat Keras Diagram blok sistem secara keseluruhan seperti Gambar 4 di bawah ini : Gambar 4 Diagram blok secara keseluruhan Pada Gambar 4 diagram blok sistem di atas sensor ultrasonik merupakan input dari mikrokontroler ATmega28, dan pengendali motor servo serta LCD merupakan Output dari ATmega28. Perancangan minimum system ATmega28 Gambar 5 di bawah ini merupakan gambar perancangan rangkaian sistem minimum ATmega28. Gambar 5 Rangkaian sistem minimum ATmega28 Minimum system ATmega28 merupakan sebuah rangkaian pendukung untuk mikrokontroler yang digunakan untuk mengunduh data berupa algoritma dari aplikasi bahasa pemograman CAVR untuk kemudian dimasukan ke dalam ATmega28 sebagai program yang sesuai dengan kebutuhan. Perancangan Rangkaian Sensor Ultrasonik SRF4 Pada penelitian ini terdapat 5 buah sensor ultrasonik yang terpasang pada badan robot. Scanning sensor dilakukan secara bergantian agar mendapatkan hasil yang valid. Sensor ultrasonik ini dihubungkan pada Port D dan Port A. Gambar 7 merupakan gambar perancangan rangkaian sensor ultrasonik SRF4. Gambar 6 Rangkaian sensor ultrasonik SRF4 Page 3

4 Perancangan Rangkaian Pengendali Motor Servo Gambar 7 di bawah ini merupakan gambar perancangan rangkaian pengendali motor servo Gambar 7 Rangkaian pengendali motor servo Pada penelitian ini rangkaian pengendali yang digunakan adalah modul jadi dari SSC32. Rangkaian ini berfungsi untuk mengontrol motor servo agar bergerak sesuai dengan pulsa yang di berikan. Rangkaian pengendali SSC ini mempunyai 32 Port sehingga dapat menggerakan 32 buah motor servo sekaligus. Selain menggunakan port serial untuk menggerakkan motor servo. Rangkaian ini juga bisa digunakan untuk mengontrol motor servo dari mikrokontroler dengan menghubungkan kabel tx dan rxnya saja 3.2 PERANGKAT LUNAK Pada penelitian ini setiap kaki menggunakan dua buah motor servo sebagai pengganti sendi-sendi robot. Servo no berfungsi untuk menggerakan kaki ke atas dan ke bawah, sedangkan servo no 2 berfungsi untuk menggerakkan kaki robot ke depan dan kebelakang. Robot ini berjalan dengan menggerakan 3 buah kaki secara bergantian. Di bawah ini merupakan posisi motor servo pada kaki robot. Page 4

5 Diagram Alir Sensor Ultrasonik SRF4 Gambar 8 merupakan gambar diagram alir sensor ultrasonik SRF4. Gambar 8 Diagram alir sensor ultrasonik SRF4 Start merupakan awal dari program, kemudian melakukan inisialisasi program. Selanjutnya mikrokontroler akan mendapatkan masukan sinyal dari Pin Echo sensor ultrasonik SRF 4. Diagram Alir Keseluruhan Sistem Gambar 9 merupakan gambar diagram alir pembacaan dinding. Gambar 9 Diagram alir untuk pembacaan dinding Start merupakan awal dari program yang selanjutnya dilakukan inisialisasi program. dan setting jarak 57 cm, 37 cm, 2 cm dan count. Count merupakan perhitungan pulsa yang diterima mikrokontroler yang dikirimkan oleh sensor ultrasonik SRF4. Setelah terinisialisasi, mikrokontroler mendapat masukan pulsa dari 5 buah sensor ultrasonik, yang tata letaknya ditunjukan oleh gambar di bawah ini. Page 5

6 Gambar Tata letak sensor ultrasonik SRF4 IV. HASIL PENGUJIAN Pada bab ini akan dibahas pengujian berdasarkan sistem yang telah dirancang. Pengujian dilakukan secara terpisah, dan kemudian dilakukan secara keseluruhan. 4. Pengujian Sensor Ultrasonik Pengujian sensor ultrasonik ini bertujuan untuk mengetahui banyaknya pulsa pada saat jarak yang telah ditentukan dan mengetahui karakteristik dari sensor ultrasonik SRF4. Untuk melakukan percobaan tersebut dibutuhkan beberapa alat yaitu sistem minimum ATmega28, osciloscope dan penggaris. Tabel Jumlah time delay pada saat jarak tertentu 5 Sensor 44 Time Delay (µs) Sensor Sensor Sensor Sensor Jarak (cm) Tabel 2 Hasil percobaan sensor ultrasonik SRF4 Jarak (cm) Frekuensi (Hz) Echo Trigger ,7 746,4 775,2 Duty Cycle (%) Echo Trigger 9,3,8 8,5,9 9,2,77 4,4,78 +Width (µs) Echo Trigger 8 7,8,8 79,83 9,75 549,9,8 Page 6

7 Analisa Berdasarkan hasil percobaan diatas diperoleh grafik yang ditunjukan oleh Gambar berikut ini. pengukuran SRF pulsa (us) jarak (cm) sensor sensor 4 sensor 2 sensor 5 sensor 3 Gambar Grafik Hasil Percobaan Pengukuran Pulsa SRF 4 Dari gambar grafik diatas dapat diketahui bahwa semakin jauh jarak yang diukur, semakin besar pula pulsa yang dikeluarkan, serta sebaliknya, jika jarak yang diukur semakin dekat, maka pulsa yang dikeluarkan sensor ultrasonik semakin kecil. Terlihat terdapat perbedaan pada besarnya lebar pulsa. Hal ini terjadi karena pengukuran dilakukan pada waktu yang berbeda yang memungkinkan terjadinya perbedaan posisi benda yang di ukur. 4.2 Pengujian Rangkaian Pengendali Motor servo Pengujian rangkaian SSC 32 ini bertujuan untuk mengetahui jumlah pulsa yang ada pada rangkaian SSC 32 saat pemberian pulsa dari laptop. Untuk melakukan pengujian ini dibutuhkan beberapa peralatan seperti rangkaian pengendali motor servo SSC32, oscilloscope, kabel koneksi serial to USB, baterai dan laptop atau komputer. Laptop atau komputer digunakan untuk memberikan jumlah pulsa yang di atur meggunakan software linkterm. Di bawah ini merupakan hasil pengujian Pengendali Motor servo. Tabel 3 Hasil pengujian rangkaian pengendali motor servo Pulsa (µs) Besarnya pulsa tiap chanel saat pemberian pulsa tertentu 3 25 (µs) ,2 72,6 72,2 72,8 76, Pada Tabel 4 di bawah ini merupakan tabel hasil pengujian lebar pulsa pada rangkaian pengendali motor servo berdasarkan posisi motor servo Page 7

8 Tabel 4 Hasil pengujian lebar pulsa berdasarkan posisi motor servo Posisi servo (sudut) Lebar pulsa (µs) Frekuensi (Hz) Vpp (Volt) Bentuk gelombang hasil pengujian menggunakan oscilloscope ditunjukan pada Gambar 2. Gambar 2 Gelombang keluaran rangkaian pengendali motor servo Analisa Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa semakin besar pulsa yang diberikan, semakin besar pula pulsa yang diterima oleh motor servo tersebut. Lebar pulsa digunakan untuk menggerakkan motor servo. Saat motor servo diberikan lebar pulsa 5 µs, maka motor servo tersebut tepat berada pada posisi tengah. Sedangkan, saat lebar pulsa lebih dari 5 µs, maka posisi motor servo bergerak ke arah kanan, dan sebaliknya, jika pemberian pulsa kurang dari 5 µs, maka motor servo akan bergerak ke arah kiri. Besarnya pulsa yang ada dirangkaian SSC ini tidak jauh berbeda dengan pulsa yang diberikan. Setelah pengujian menggunakan oscilloscope terlihat bahwa semakin besar pulsa yang diberikan, maka lebar gelombang juga akan ikut membesar. Rangkaian ini bekerja pada frekuensi 5 Hz dengan tegangan 5 volt. Berdasarkan hasil tersebut, dapat disimpulkan bahwa rangkaian pengendali motor servo ini bekerja dengan baik. 4.3 Pengujian Perangkat Lunak Sistem Keseluruhan Perngujian software bertujuan untuk mengetahui bahwa robot bisa berjalan dengan baik sesuai dengan program yang dibuat. Adapun hasilnya adalah seperti Tabel 8 sebagai berikut. Tabel 5 Hasil pengujian sistem robot secara keseluruhan Keterangan : = berhasil Percobaan Hasil = gagal Analisa Pada saat pengujian sistem secara keseluruhan terdapat empat kali error yaitu pada percobaan yang ke, 2, 5, dan ke 7. Error terjadi karena robot berhenti yang disebabkan sensor tidak membaca dinding dan robot menabrak Page 8

9 dinding yang disebabkan karena proses scanning SRF yang lambat. Secara keseluruhan, dapat disimpulkan bahwa robot bekerja dengan baik sesuai dengan apa yang diharapkan dan sesuai dengan algoritma yang telah direncanakan. V. KESIMPULAN Setelah melakukan perancanaan dan pembuatan sistem kemudian dilakukan pengujian serta analisa dari penelitian yang saya buat maka diperoleh beberapa kesimpulan, antara lain:. Berdasarkan pengujian sensor ultrasonik SRF 4 yang telah dilakukan, dapat diketahui bahwa semakin jauh jarak yang diukur akan membuat lebar yang dikeluarkan menjadi semakin besar, serta sebaliknya, jika jarak yang diukur semakin dekat maka lebar pulsa yang dikeluarkan sensor ultrasonik semakin kecil 2. Berdasarkan pengujian rangkaian pengendali SSC 32 yang telah dilakukan, dapat diketahui bahwa semakin besar pulsa yang diberikan, maka semakin besar pula pulsa yang diterima oleh motor servo tersebut. Lebar pulsa digunakan untuk menggerakkan motor servo. Saat motor servo diberikan lebar pulsa 5 µs, maka motor servo tersebut tepat berada pada posisi tengah (). Sedangkan saat lebar pulsa lebih dari 5 µs, maka posisi motor servo bergerak ke arah kanan dan sebaliknya, jika pemberian pulsa kurang dari 5 us, maka motor servo akan bergerak ke arah kiri. 3. Dari pengujian sistem robot secara keseluruhan menunjukan bahwa sistem robot berjalan dengan baik, karena pada saat robot menelusuri lintasan lurus, tingkat keberhasilannya sekitar 9%, pada saat berada pada lintasan belok 9, tingkat keberhasilannya mencapai 75% serta pada saat menelusuri lintasan 8, tingkat keberhasilannya mencapai 8%. Dengan hasil tersebut, dapat disimpulkan bahwa robot dapat berjalan mengikuti dinding sesuai dengan yang diinginkan. DAFTAR PUSTAKA [] paper motor servo diunduh dari pada hari Minggu, 29 Juli 22 pukul.59 [2] Datasheet Atmega 28 [3] Suyadhi, Taufiq. 2. Buku Pintar Robotika. Yogyakarta : Penerbit Andi. [4] diakses pada hari Senin 3 September 22 pukul 2.55 [5] di akses pada hari Senin tangal 3 September 22 pukul 2.52 [6] di akses pada hari Sabtu tanggal 8 September 22 pukul [7] diakses pada hari Senin 3 Juli 22 pukul 2.37 [8]Polosoro, Eko. 29. Sistem Digital. Yogyakarta. Graha Ilmu [9]Pitowarno, Endra. Robotika: Desain, Kontrol dan Kecerdasan Buatan. 26. Yogyakarta. Penerbit Andi. Page 9