Realisasi Robot Pembersih Lantai Dengan Fasilitas Tangan Pengambil Sampah Dan Penghisap Sampah

Transkripsi

1 Realisasi Robot Pembersih Lantai Dengan Fasilitas Tangan Pengambil Sampah Dan Penghisap Sampah Disusun Oleh: Nama : Reftudie Naga Sakti NRP : Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha, Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no. 65, Bandung, Indonesia. tudilc@yahoo.com ABSTRAK Robot pembersih lantai yang telah banyak diciptakan umumnya hanya dapat membersihkan debu dengan sapu atau vacuum cleaner. Robot pembersih yang hanya dapat membersihkan debu tidak dilengkapi dengan sensor pendeteksi sampah. Dalam tugas akhir ini telah dibuat robot pembersih lantai dengan sensor deteksi sampah dan halangan. Sampah yang diambil dalam percobaan tugas akhir memiliki ukuran relatif besar, contohnya kaleng minuman. Sampah berukuran relatif besar ini akan diambil oleh robot dengan tangan pengambil. Robot juga akan melakukan penghisapan sampah. Sampah yang dihisap relatif ringan seperti sampah kapas, tisu, dll. Robot memakai sensor magnetometer HMC 5883L dan ultrasonik untuk mengetahui posisi robot, sensor inframerah dan ultrasonik untuk mendeteksi sampah, halangan, dan dinding. Dari hasil pengujian, didapatkan robot dapat membersihkan lantai dengan tingkat keberhasilan misi 81,25 persen jika hanya terdapat satu objek objek sampah, dan pada saat terdapat empat objek sampah tingkat keberhasilan misi menjadi 60 persen. Pada saat terdapat satu objek halangan, tingkat keberhasilan misi 66,67 persen. Pada saat terdapat tiga objek halangan tingkat keberhasilan misi 37,5 persen. Makin banyak benda di lantai, tingkat keberhasilan misi semakin menurun. Kata Kunci : Sampah, Robot, HMC 5883L, ultrasonik, inframerah, sensor i

2 REALIZATION OF FLOOR CLEANING ROBOT WITH GARBAGE TAKER ARM FACILITY AND VACUUM CLEANER Composed By: Nama : Reftudie Naga Sakti NRP : Electrical Engineering Department, Maranatha Christian University Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no.65, Bandung, Indonesia Many robots have been created, only can clean dust with broom or a vacuum cleaner. Cleaning robot which only clean dust isn t facilited with sensors to detect garbages. In this final assigment, a robot with sensors to detect garbages and obstacles have been created. Garbages which are taken by a garbage taker arm in this final assigment, relatively big in size, for the examples are softdrink can. These garbages which relatively big in size will be taken by a garbage taker arm. Robot will suck garbages too. The garbages will be sucked by robot relatively light, they are like cooton, tisue, and ect. Robot uses magnetometer sensor HMC 5883L and ultrasonic to know it s location, Infrared sensor and ultrasonic to detect garbages, obstacles and wall. From the result of the tests, has been got that robot can clean the floor with 81,25 percent of success rate if only figured one object of garbage, and when figured four objects of garbage, the success rate become 60 percent. When there is an obstacle, the success rate is 66,67 percent. When there are three objects of garbage, the success rate is 37,5 percent. These all shows the more objects on the floor, the success rate of the missions is decrease.. Key Word : Garbage, Robot, HMC 5883L, ultrasonic, infrared, sensor ii

3 DAFTAR ISI Halaman LEMBAR PENGESAHAN PERNYATAAN ORISINALITAS LAPORAN PENELITIAN PERNYATAAN PUBLIKASI LAPORAN TUGAS AKHIR KATA PENGANTAR ABSTRAK... i ABSTRACT... ii DAFTAR ISI... iii DAFTAR GAMBAR... vi DAFTAR TABEL... viii BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Identifikasi Masalah Perumusan Masalah Tujuan Pembatasan Masalah Sistematika Penulisan... 3 BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1 Sensor Inframerah Inframerah Fotodioda Prinsip Kerja Sensor Inframerah Sensor Ultrasonik HC-SR Motor DC Motor Servo Mikrokontroler Atmega Fitur-Fitur Atmega Arduino Mega Arduino IDE (Integrated Development Environment) Magnetometer HMC5883L iii

4 2.7 Komunikasi I2C BAB 3 PERANCANGAN DAN REALISASI 3.1 Perancangan Lapangan Perancangan Sistem Algoritma Robot Sensor Ultrasonik Magnetometer Sensor Inframerah Gabungan Fungsi Sensor Perancangan Fisik Perancangan Mekanik robot Perancangan Elektronika Robot BAB 4 DATA PENGAMATAN DAN ANALISA 4.1 Pengujian Nilai Sensor Inframerah Terhadap Warna Pengujian Berat Beban pada Lengan Robot Pengujian Penelusuran Jalur Pengujian 1 Objek Silinder sampah (Berwarna Biru) Pengujian 1 Objek Silinder sampah (Berwarna Hijau) Pengujian 1 Objek Silinder sampah (Berwarna Kuning) Pengujian 1 Objek Sampah Kapas Pengujian 3 Objek Silinder Sampah dan 1 Objek Sampah Kapas Pengujian 1 Objek Halangan Besar (Berwarna Hijau) Pengujian 1 Objek Halangan Besar (Berwarna Kuning) Pengujian 1 Objek Halangan Kecil (Berwarna Hitam) Pengujian 3 Objek Halangan Pengujian 2 Objek Halangan dan 2 Objek Silinder sampah Pengujian 3 Objek Halangan, 3 Objek Silinder sampah, 1 Objek Sampah Kapas Pengujian Sampah Dengan Spesifikasi Berbeda dari Batasan Masalah Analisa Data iv

5 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A PIN MAPPING DAN SKEMATIK LAMPIRAN B REALISASI LAMPIRAN C LISTING PROGRAM LAMPIRAN D DATASHEET v

6 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Contoh-contoh bentuk fotodioda... 6 Gambar 2.2 Rangkaian sensor inframerah falling edge... 7 Gambar 2.3 Rangkaian sensor inframerah rising edge... 7 Gambar 2.4 Sensor ultrasonik HC-SR Gambar 2.5 Motor DC sederhana... 9 Gambar 2.6 Aturan tangan kanan Gambar 2.7 Aturan tangan kiri Gambar 2.8 Skema cara kerja komutator Gambar 2.9 IC ATMega2560 produk ATMEL Gambar 2.10 Board Arduino Mega Gambar 2.11 Tampilan halaman pemrograman Arduino IDE Gambar 2.12 Magnetometer HMC5883L Gambar 2.13 Konfigurasi sistem I 2 C Gambar 2.14 Kondisi sinyal start dan stop pada I 2 C Gambar 2.15 Sinyal ACK dan NACK Gambar 2.16 Transfer bit pada I 2 C Bus Gambar 3.1 Perancangan lapangan robot Gambar 3.2 Jalur jalan robot Gambar 3.3 Toleransi nilai ultrasonik tiap jalur Gambar 3.4 Robot bergerak di jalur Gambar 3.5 Robot mengalami kesalahan jalur Gambar 3.6 Error pada robot jika keluar jalur Gambar 3.7 Robot kembali ke jalur awal Gambar 3.8 Cakupan deteksi sensor ultrasonik di depan robot Gambar 3.9 Algoritma pengambilan sampah oleh robot Gambar 3.10 Gerakan robot saat mendeteksi sampah kapas Gambar 3.11 Diagram alir cara kerja robot Gambar 3.12 Peletakan sensor ultrasonik pada robot Gambar 3.13 Diagram alir sensor ultrasonik 1 dan ultrasonik Gambar 3.14 Diagram alir Sensor ultrasonik 3,4, dan vi

7 Gambar 3.15 Sudut yang dihasilkan magnetometer pada posisi START Gambar 3.16 Diagram alir koreksi arah magnetometer Gambar 3.17 Arah gerak robot ke kanan dalam menghindari halangan Gambar 3.18 Arah gerak robot ke kiri dalam menghindari halangan Gambar 3.19 Sensor inframerah bagian depan Gambar 3.20 Sensor ultrasonik dan inframerah bagian depan Gambar 3.21 Robot berjalan sesuai jalur Gambar 3.22 Robot keluar jalur lebih besar dari 15 cm Gambar 3.23 Algoritma robot untuk kembali ke jalurnya Gambar 3.24 Tampak depan robot Gambar 3.25 Tampak kanan robot Gambar 3.26 Tampak kiri robot Gambar 3.27 Tampak bawah robot Gambar 3.28 Pengaturan tinggi sensor ultrasonik Gambar 3.29 Perancangan jarak sensor ultrasonik depan Gambar 3.30 Skematik sensor inframerah Gambar 3.31 Rangkaian sensor inframerah Gambar 3.32 Koneksi I/O arduino ke servo, sensor ultrasonik, dan servo gripper48 Gambar 3.33 Koneksi I/O arduino pengendali motor DC dan vacuum cleaner Gambar 3.34 Blok diagram Robot Pembersih Sampah Gambar 4.1 Referensi koordinat letak benda dalam lapangan Gambar 4.2 Ilustrasi pada percobaan di lapangan saat terdapat benda Gambar 4.3 Sudut ukur inframerah penyebab kegagalan Gambar 4.4 Robot terkena dinding pada bagian depan vii

8 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 4.1 Deskripsi letak benda pada data percobaan Tabel 4.2 Contoh Tabel data percobaan untuk Gambar Tabel 4.3 Nilai sensor inframerah dalam ADV 10 bit Tabel 4.4 Pengujian Berat Beban Pada Lengan Robot Tabel 4.5 Pengujian tanpa ada benda di lapangan Tabel 4.6 Pengujian terdapat silinder sampah biru Tabel 4.7 Pengujian terdapat silinder sampah hijau Tabel 4.8 Pengujian terdapat silinder sampah kuning Tabel 4.9 Pengujian terdapat sampah kapas Tabel 4.10 Pengujian dengan tiga silinder sampah dan kapas Tabel 4.11 Pengujian dengan satu penghalang besar hijau Tabel 4.12 Pengujian dengan satu penghalang besar kuning Tabel 4.13 Jarak Pengujian dengan satu penghalang kecil hitam Tabel 4.14 Pengujian dengan 3 penghalang Tabel 4.15 Pengujian dengan 2 penghalang dan 2 silinder sampah Tabel 4.16 Pengujian dengan seluruh objek utama Tabel 4.17 Jarak Pengujian dengan silinder sampah tinggi 10 cm Tabel 4.18 Pengujian dengan silinder sampah tinggi 8 cm Tabel 4.19 Pengujian dengan sampah kertas Tabel 4.20 Pengujian dengan sampah tisu viii