STROMS. (Smart Underwater Robot for Mapping Sea) ROBOT BAWAH AIR UNTUK PEMETAAN DASAR LAUT BERBASIS PLC OMRON

Transkripsi

1 STROMS (Smart Underwater Robot for Mapping Sea) ROBOT BAWAH AIR UNTUK PEMETAAN DASAR LAUT BERBASIS PLC OMRON Disusun Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Teknik Otomasi Dosen Pengampu : Eka Maulana, S.T., M.T., M.Eng. OLEH: Tri Wahyu O.Putri NIM tri.wahyu.op@gmail.com KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG DESEMBER 2012

2 KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat serta hidayah-nya sehingga penyusunan tugas ini dapat diselesaikan dengan baik tanpa kendala apapun. Tugas ini disusun untuk memenuhi Tugas Mata Kuliah Teknik Otomasi berjudul STROMS (Smart Underwater Robot for Mapping Sea) ROBOT BAWAH AIR UNTUK PEMETAAN DASAR LAUT BERBASIS PLC OMRON. Terima kasih kami haturkan kepada semua pihak yang membantu kelancaran penyusunan tugas akhir ini. Demikianlah tugas ini disusun semoga bermanfaat, agar dapat memenuhi tugas mata kuliah Teknik Otomasi. Malang, Desember 2012 Penyusun

3 DAFTAR ISI Halaman muka i Kata Pengantar..ii Daftar Isi...iii 1. Deskripsi.1 2. Sistem Kerja Inisialisasi I/O.9 4. Ladder Diagram Simulasi Kesimpulan Saran...19

4 STROMS (Smart Underwater Robot for Mapping Sea) ROBOT BAWAH AIR UNTUK PEMETAAN DASAR LAUT BERBASIS PLC OMRON 1. DESKRIPSI a. Pengertian Robot bawah air seperti robot pada umumnya, hanya saja robot ini memiliki keistimewaan khusus yaitu mampu beroperasi di dalam air. Robot ini dirancang untuk mampu bergerak di dalam air dan mampu melaksanakan tugasnya. Robot bawah air jauh lebih kompleks daripada robot darat karena dalam perancangannya robot bawah air harus meninjau masalah tekanan air, arus air, dan kinematika gerak robot di bawah air, disamping masalah elektris robot itu sendiri. Akan tetapi, permasalahan-permasalahan tersebut tidak menyurutkan niat peneliti untuk merancang dan membuat robot bawah air dengan berbagai kegunaan. Robot bawah air bukanlah hal yang baru dalam dunia sains dan teknologi. Tercatat setiap tahunnya banyak digelar berbagai lomba robot bawah air baik yang berskala nasional maupun internasional. Hal ini membuktikan bahwa perkembangan robot bawah air sangat pesat dan mendapat perhatian khusus dari masyarakat. Gambar 1: Lomba Robot Bawah Air yang Digelar ITS Sumber: its.ac.id STROMS (Smart Underwater Robot for Mapping Sea) 1

5 Robot bawah air dikembangkan untuk menggantikan posisi manusia dalam mengeksplorasi bawah laut. Eksplorasi dalam hal ini memiliki makna luas, mulai dari eksplorasi sederhana semacam pengamatan ekosistem bawah laut, hingga eksplorasi berisiko tinggi seperti pengambilan sampel dasar laut untuk mendeteksi logam tambang pada kedalaman lebih dari 1000m. Eksplorasi seperti itu tetap dapat dilakukan tanpa perlu campur tangan manusia langsung dalam mengeksplorasi. Dengan menggunakan robot bawah air, manusia hanya menunggu di daratan untuk selanjutnya tugas menjelajah bawah air dilakukan oleh robot. Robot bawah air yang paling canggih saat ini adalah robot bawah air yang mampu mengambil sampel bahan tambang dasar laut. Robot tersebut dikatakan canggih karena dalam perancangan bodi robot tersebut perlu dipertimbangkan kekuatan bodi pelindungnya, mengingat bahan tambang dasar laut yang dikenal dengan nama deposit sulfide, terletak pada kedalaman minimal 1000m di bawah air laut. Bisa dibayangkan bagaimana tekanan air pada kedalam tersebut. Selan itu diperlukan aktuator yang tangguh untuk dapat menggerakkan robot tersebut. Robot bawah air yang paling sederhana adalah robot ikan. Dikatakan sederhana karena robot memiliki kemampuan seperti ikan pada umumnya, mampu berenang tidak menabrak dinding akuarium. Gambar 2: Robot Ikan Sumber : science.howstuffworks.com Selanjutnya dari robot ikan yang sederhana tersebut, ditambahkan berbagai komponen dan sensor yang bisa menambah nilai robot tersebut. STROMS (Smart Underwater Robot for Mapping Sea) 2

6 Pengembangan robot tersebut adalah diciptakannya robot bawah air yang mampu mendeteksi polutan dalam air dengan menambahkan sensor tertentu. Pada makalah ini robot bawah air yang dirancang adalah robot bawah air untuk pemetaan bawah laut yang disebut dengan STROMS. STROMS merupakan singkatan dari Smart Underwater Robot for Mapping Sea. Sesuai dengan namanya, robot ini tergolong robot cerdas karena pemetaan yang dilakukan oleh STROMS dalam hal ini tidak hanya pemetaan secara visual saja tetapi juga pemetaan derajat keasamaan, suhu, dan tekanan dengan batasan kedalam laut tertentu serta luas pemetaan tertentu. Robot dirancang untuk dapat bermanuver dalam air, sama halnya seperti ikan yang mampu berenang ke segala arah. b. Jenis Secara umum, berdasarkan sistem pengendaliannya robot bawah air dibagi menjadi menjadi dua jenis yaitu Autonomous Underwater Vehicles (AUV) dan Remoted Operated Vehicles (ROV). AUV adalah kendaraan bawah air yang mampu bergerak di dalam air secara otomatis tanpa adanya kontrol langsung dari manusia. Sedangkan ROV adalah kendaraan bawah air yang gerakannya dikendalikan secara langsung oleh manusia melalui remote kontrol dari atas permukaan air. Gambar 3: ROV dikhususkan bagi proyek minyak dan gas bumi lepas pantai. Sumber : gunadarma.ac.id STROMS (Smart Underwater Robot for Mapping Sea) 3

7 Gambar 4: AUV Pendeteksi Polutan Air Sumber : spacewar.com Pada makalah ini, jenis robot yang akan dirancang adalah AUV, dimana robot tersebut dapat bergerak secara otomatis tanpa perlu pengendalian langsung dari manusia. c. Kelebihan dan Kekurangan Kelebihan robot bawah air untuk pemetaan bawah laut berbasis PLC adalah: Pengkabelan antara PLC dengan unit input dan output mudah dan sederhana Pemrograman PLC lebih mudah daripada mikrokontroler. Mampu memetakan secara visual dasar laut dalam interval tertentu. Mampu berenang seperti ikan; ke atas, kiri, kanan, dan bawah. Mampu menghindari objek di depan yang menghalanginya. Mampu mendeteksi temperature, tekanan, dan derajat keasaman secara real time. Kekurangan robot bawah air untuk pemetaan bawah laut berbasis PLC adalah: Harga PLC cenderung lebih mahal daripada mikrokontroler biasa. Input dan ouput terbatas pada jumlah port yang terdapat dalam PLC tersebut. STROMS (Smart Underwater Robot for Mapping Sea) 4

8 Respon PLC cenderung lebih lambat dibanding mikrokontroler dalam hal penggunaannya untuk robot. Robot terbatas pada kedalaman tertentu di bawah laut. Dimensi robot yang menggunakan PLC jauh lebih besar daripada dimensi robot yang menggunakan mikrokontroler. PLC omron secara default, tanpa expansion unit umumnya hanya memiliki 2 input analog. 2. SISTEM KERJA a. Cara Kerja STROMS adalah robot yang dirancang untuk bisa bekeja di bawah air guna pemetaan bawah laut. Cara kerjanya hampir sama seperti robot darat pada umumnya. Sedangkan dari sisi desainnya, robot ini memiliki tingkat kerumitan yang lebih tinggi daripada robot darat. Hal ini disebabkan karena STROM didesain untuk mampu menyelam sehingga harus memperhitungkan keseimbangan robot bila dioperasikan di dalam air. STROMS memiliki 7 sensor antara lain: 4 sensor jarak, 1 sensor ph, 1 sensor tekanan, 1 sensor suhu. Robot ini juga memiliki 1 buah kamera yang berguna untuk pemetaan bawah laut secara visual. Seperti yang dijelaskan pada subbab sebelumnya, pemetaan yang dilakukan oleh STROMS tidak hanya pemetaan secara visual saja tetapi juga pemetaan terhadap ph, tekanan, dan suhu. Desain STROMS dibuat mirip dengan ikan, tentu saja robot ini memiliki sirip yang berguna untuk mempermudah gerak robot. Pemetaan yang dilakukan oleh STROMS memiliki batasan sebagai berikut yaitu semua sistem pemetaan akan aktif jika tekanan air kurang dari 50 dbar (5 bar) atau setara dengan kedalaman kurang dari 50 meter, jika kedalaman selam robot lebih dari 50 meter maka robot akan mengaktifkan motor clockwise sehingga robot naik ke atas, kamera akan mengambil gambar pada ketinggian antara cm di atas dasar laut yang terdeteksi, robot akan menyelam serta mampu menghindari objek di depan, samping kanan, samping kiri dengan jarak aman lebih dari 1 meter, artinya jika di STROMS (Smart Underwater Robot for Mapping Sea) 5

9 depan robot ada suatu objek dengan jarak kurang dari 1 meter dari robot maka robot akan berenang menghindarinya, jika semua keadaan memenuhi maka pemetaan akan dilakukan tiap 5 detik, tiap 5 detik juga LED di sekitar kamera akan aktif. Pemetaan di sini berarti kamera mengambil gambar, sensor tekanan, sensor suhu, sensor ph mengambil data. Untuk cara kerja yang lebih jelas pada tiap-tiap komponen, akan dijelaskan dalam subbab Gambar dan Penjelasan di bawah ini. b. Gambar dan Penjelasan Gambar 5: STROMS Tampak Atas dan Tampak Samping Sumber : data pribadi Gambar di atas adalah gambar STROMS tampak atas dan tampak samping. Terlihat bahwa motor utama terletak di tengah bodi robot. Hal itu memungkinkan robot untuk teteap seimbang walaupun motor utama berputar dan bermanuver dalam air. Motor utama tersebut berguna sebagai pergerakan ke atas dan ke bawah robot. Sedangkan untuk bergerak ke kanan dan ke kiri, dilakukan oleh sirip samping dan ekor robot. Artinya jika robot akan bergerak ke kanan, ekor digerakkan ke kanan, sirip kanan yang aktif mendayung, sedangkan sirip kiri diam. Agar robot dapat bergerak maju ke depan maka sirip samping digerakkan, seperti pergerakkan ikan pada umumnya. Gambar di bawah ini menjelaskan tentang komponen-komponen yang terdapat dalam STROMS beserta fungsinya. STROMS (Smart Underwater Robot for Mapping Sea) 6

10 LED indicator ON OFF Gambar 6: STROMS tampak atas Sumber : data pribadi Sensor jarak kanan Sensor jarak depan Sensor Tekanan air Sensor ph Sensor Suhu Kamera LED kamera Motor utama Sensor Jarak kiri Sirip Pegas Solenoid Motor ekor Ekor Gambar 7: STROMS tampak bawah Sumber : data pribadi Sensor jarak bawah Masing-masing komponen memiliki fungsi yang berbeda-beda. LED indicator memiliki fungsi sebagai indicator bahwa STROMS diaktifkan. Tombol ON OFF berfungsi untuk menghidupkan dan mematikan robot. Sensor jarak berguna untuk mengetahui jarak robot dari objek terdekat. Sirip digerakkan oleh pegas, dimana dalam keadaan default, sirip akan membuka. Pegas tersebut digerakkan oleh solenoid, jadi saat solenoid dialiri arus, pegas akan tertarik sehingga sirip bergerak menutup. Ekor digerakkan oleh motor DC dengan sistem H-Bridge, dimana saat port direction pada motor tersebut STROMS (Smart Underwater Robot for Mapping Sea) 7

11 aktif, maka motor akan bergerak ke kanan brgitu juga sebaliknya. Motor utama juga menggunakan motor DC biasa yang dapat bergerak searah jarum jam (CW) maupun berlawanan arah dengan jarum jam (CCW). Prinsipnya juga sama seperti motor ekor, yaitu menggunakan H-Bridge. Gambar 8: H-Bridge 4 FET pada Motor DC Sumber : wiki.mech.uwa.edu.au Pada STROMS, arah motor DC dikendalikan oleh 2 kontrl, yaitu direction dan enable. Motor DC dapat bergerak searah jarum jam jika direction dan enable kedua-duanya berlogika 1 (aktif), sedangkan motor akan bergerak CCW (berlawanan arah dengan jarum jam) jika direction berlogika 0 dan enable berlogika 1. c. Urutan Langkah Berikut ini adalah urutan langkah STROMS: Saat tombol ON ditekan maka sistem akan aktif, led indicator aktif kedip-kedip dalam interval waktu 1 detik. Saat dimasukkan ke dalam air, jika sensor jarak bawah tidak aktif maka motor utama akan bergerak CCW sampai sensor jarak bawah aktif (mendeteksi jarak antara robot dengan dasar laut antara cm) dan sensor tekanan kurang dari 50dbar. Motor utama CW aktif saat sensor tekanan mendeteksi tekanan lebih dari atau sama dengan 50dbar atau saat terdapat objek di depan robot yang menghalangi robot bergerak maju (sensor jarak depan aktif mendeteksi objek dalam jarak kurang dari 100 cm), dan atau saat sensor suhu mendeteksi suhu di atas 70 derajat celcius. STROMS (Smart Underwater Robot for Mapping Sea) 8

12 Solenoid kanan dan kiri aktif saat sensor jarak depan tidak aktif (tidak mendeteksi objek dalam jarak 100 cm), sensor jarak bawah aktif (mendeteksi jarak antara robot dengan dasar laut antara cm), dan sensor tekanan tidak aktif. Solenoid kanan aktif, motor ekor CW, sedangkan solenoid kiri tidak aktif saat robot akan berbelok ke kanan, yaitu saat sensor samping kiri aktif (mendeteksi objek dalam jarak kurang dari 100 cm) dan sensor jarak depan tidak aktif. Solenoid kiri aktif, motor ekor CCW, sedangkan solenoid kanan tidak aktif saat robot akan berbelok ke kiri, yaitu saat sensor samping kanan aktif (mendeteksi objek dalam jarak kurang dari 100 cm) dan sensor jarak depan tidak aktif. Kamera dan LED kamera aktif dan mengambil gambar setiap 5 detik ketika sensor tekanan mendeteksi tekanan kurang dari 50 dbar, sensor jarak kanan dan kiri tidak aktif, sensor jarak depan tidak aktif, sensor bawah mendeteksi jarak antar cm. Ketika pengambilan gambar mencapai 100 kali maka otomatis STROMS akan bergerak ke permukaan (Motor CW aktif). 3. INISIALISASI I/O INPUT OUTPUT ON M_UTAMAEN OFF M_UTAMADIR A448 S_JARAKDE M_EKOREN A449 S_JARAKKA M_EKORDIR A959 S_JARAKKI SOLE_KA A958 S_JARAKBA SOLE_KI A957 S_TEKANAN LED_IND A956 S_PH LED_CAM A955 S_SUHU CAMERA STROMS (Smart Underwater Robot for Mapping Sea) 9

13 4. LADDER DIAGRAM (Menggunakan CX- PROGRAMMER) STROMS (Smart Underwater Robot for Mapping Sea) 10

14 STROMS (Smart Underwater Robot for Mapping Sea) 11

15 STROMS (Smart Underwater Robot for Mapping Sea) 12

16 5. SIMULASI Saat tombol ON ditekan Led Indikator nyala 1 detik, mati 1 detik, dst. Motor utama enable aktif motor utama berputar ke kiri STROMS (Smart Underwater Robot for Mapping Sea) 13

17 Mengganti isi yang terdapat pada address yang memmuat masing-masing sensor sehingga STROMS berada pada keadaan siap melakukan pemetaan Sensor jarak bawah diatur agar jarak antar cm Kemudian semua memori indicator OK berlogika 1. STROMS (Smart Underwater Robot for Mapping Sea) 14

18 Solenoid kanan dan kiri semua aktif (STROMS mendayung) Kamera akan mengambil gambar tiap 5 detik, counter akan menghitung hingga 100 kali pengambilan gambar lalau otomatis STROMS berenang ke atas STROMS (Smart Underwater Robot for Mapping Sea) 15

19 Ketika ada objek di sebelah kiri STROMS yang jaraknya 60 cm dari robot Solenoid kanan akan menyala selama 30 detik dan ekor juga akan bergerak ke kiri (motor ekor enable on) Begitu juga ketika ada objek di kiri STROMS yang jaraknya kurang dari 100cm akan terjadi hal yang sebaliknya. STROMS (Smart Underwater Robot for Mapping Sea) 16

20 Ketika tekanan lebih dari 50dbar, atau keadaan lain yang tidak sesuai dengan keadaan robot saat siap melakukan pemetaan. Motor utama akan bergerak ke kanan (naik). STROMS (Smart Underwater Robot for Mapping Sea) 17

21 6. KESIMPULAN Berdasarkan simulasiyang telah dilakukan pada software CX-Programmer maka dapat disimpulkan bahwa: STROMS termasuk robot bawah air jenis AUV Dalam pembuatan ladder programnya, STROMS terdiri atas 9 input dan 9 output. Ladder program yang dibuat dapat disimulasikan dengan baik. 7. SARAN Robot bawah air adalah robot yang masih belum banyak dikembangkan di Indonesia padahal kegunaan robot ini begitu luas jika mampu dikembangkan dengan baik. Indonesia termasuk Negara maritime yang luas perairannya lebih besar daripada luas daratan, karena itu pengembangan robot bawah air sangat perlu diadakan di Indonesia guna pemantauan dasar laut. Dalam implementasinya sendiri, STROMS masih memiliki banyak kekurangan terutama kemampuan untuk kembali ke titik awal dimana robot tersebut dinyalakan. STROMS (Smart Underwater Robot for Mapping Sea) 18

22 Daftar Pustaka Feby, Fattah Robot Bawah Air Lebih Efisien. (Online : diakses tanggal 4 Desember 2012). Lamb, Robert Can Robot Fish Find Pollution? (Online: diakses tanggal 4 Desember 2012) Maryati Ilmuwan Uji Coba Robot Ikan Pemantau Polusi. (Online: diakses tanggal 4 Desember 2012). No name Drive a Motor Using a Pulse Width Modulated Signal (Online: diakses tanggal 19 Desember 2012). No name. Robot Jelajah Bawah Air. (Online: diakses tanggal 4 Desember 2012). Staff Writer Biologically Inspired Sensors Can Augment Sonar, Vision System In Submarines. (Online: Biologically_Inspired_Sensors_Can_Augment_Sonar_Vision_System_In_Submarin es_999.html, diakses tanggal 4 Desember 2012) STROMS (Smart Underwater Robot for Mapping Sea) 19