NAVIGASI 4 WHEEL OMNI DRIVE ROBOT MANUAL PADA KRAI 2014 BERBASIS TRAJEKTORI i. JUDUL TUGAS AKHIR

Transkripsi

1 NAVIGASI 4 WHEEL OMNI DRIVE ROBOT MANUAL PADA KRAI 2014 BERBASIS TRAJEKTORI i. JUDUL TUGAS AKHIR Disusun Oleh : NOVENDRA SETYAWAN NIM JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2015

2 ii. LEMBAR PERSETUJUAN LEMBAR PERSETUJUAN NAVIGASI 4 WHEEL OMNI DRIVE ROBOT MANUAL PADA KRAI 2014 BERBASIS TRAJEKTORI Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang Disusun Oleh: NOVENDRA SETYAWAN Pembimbing I Diperiksa dan disetujui oleh: Pembimbing II Ermanu Azizul H, Ir, MT, Dr NIP.UMM: Nur Alif M, Ir, MT NIP.UMM:

3 LEMBAR PENGESAHAN iii. LEMBAR PERSETUJUAN NAVIGASI 4 WHEEL OMNI DRIVE ROBOT MANUAL PADA KRAI 2014 BERBASIS TRAJEKTORI Tugas Akhir ini Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang Oleh: NOVENDRA SETYAWAN Tanggal Ujian : 2 Mei 2015 Tanggal Wisuda : 30 Mei 2015 Disetujui Oleh : 1. Ermanu Azizul H, Ir, MT, Dr (Pembimbing 1) NIP.UMM: Nur Alif M, Ir, MT (Pembimbing II) NIP.UMM: M. Irfan, Ir, M.T (Penguji I) NIP.UMM: M. Chasrun H, S.T, M.T (Penguji II) NIP.UMM: Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Elektro Nur Alif M, Ir, M.T NIP.UMM:

4 LEMBAR PERNYATAAN iv. LEMBAR PERNYATAAN Yang bertanda tangan dibawah ini : Nama : NOVENDRA setyawan Tempat/Tgl. Lahir : SEKAMPUNG/19 NOVEMBER 1992 NIM : Fakultas/Jurusan : TEKNIK/TEKNIK ELEKTRO Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir dengan judul NAVIGASI 4 WHEEL OMNI DRIVE ROBOT MANUAL PADA KRAI 2014 BERBASIS TRAJEKTORI beserta seluruh isinya adalah karya saya sendiri dan bukan merupakan karya tulis orang lain, baik sebagain maupun seluruhnya, kecuali dalam bentuk kutipan yang telah disebutkan sumbernya. Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya. Apabila kemudian ditemukan adanya pelanggaran terhadap etika keilmuan dalam karya saya ini, atau ada klaim dari pihak lain terhadap keaslian karya saya ini maka saya siap menanggung segala bentuk resiko/sanksi yang berlaku. Malang, 29 April 2015 Yang membuat pernyataan, NOVENDRA SETYAWAN Pembimbing I Mangetahui, Pembimbing II Ermanu Azizul H, Ir, MT, Dr NIP.UMM: Nur Alif M, Ir, MT NIP.UMM:

5 KATA PENGANTAR i. KATA PENGANTAR Puji dan syukur senantiasa kita panjatkan ke hadirat Allah SWT atas segala nikmat, kekuatan, taufik serta hidayah-nya. Shalawat serta salam semoga tercurah kepada Rasulullah SAW, keluarga sahabat dan para pengikut setianya, Amin. Atas kehendak Allah sajalah, penulis dapat menyelesaikan proyek akhir yang berjudul : NAVIGASI 4 WHEEL OMNI DRIVE ROBOT MANUAL BERBASIS TRAJEKOTRI Pembuatan Proyek Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik (ST) di Universitas Muhammadiyah Malang. Selain itu penulis berharap agar proyek akhir ini dapat menambah literature dan dapat memberikan manfaat bagi semuanya. Akhir kata semoga buku ini dapat bermanfaat di masa sekarang dan masa mendatang. Sebagai manusia yang tidak luput dari kesalahan, maka penulis mohon maaf apabila ada kekeliruan baik yang sengaja maupun yang tidak sengaja. Malang, 29 April 2015 Penulis 4

6 DAFTAR ISI i. JUDUL... 1 ii. LEMBAR PERSETUJUAN... 1 iii. LEMBAR PERSETUJUAN... 2 iv. LEMBAR PERNYATAAN... 3 i. KATA PENGANTAR... 4 i. JUDUL... 1 ii. LEMBAR PERSETUJUAN... ii iii. LEMBAR PERSETUJUAN... iii iv. LEMBAR PERNYATAAN... iv v. ABSTRAKSI... v vi. KATA PENGANTAR... vii vii. LEMBAR PERSEMBAHAN... viii viii. DAFTAR ISI... ix ix. DAFTAR GAMBAR... xiii x. DAFTAR TABEL... xvii 1 BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan

7 1.5 Metodologi Sistematika Penulisan BAB II DASAR TEORI Model Kinematika Gerak Robot Holonomic dan Non-Holonomic Klasifikasi roda (Omni Wheel ) Konfigurasi Roda Pada Holonomic Piranti Masukan Rotary Encoder Joystick Piranti Keluaran Motor DC Arduino Due PID (Proporsional, Integral, Derivatif) Kontroler P (Proporsional) Kontroler PI (Proporsional dan Integral) Kontroler PD (Proporsional dan Derivative) Kontroler PID (Proporsional, Integral, dan Derivative) Persamaan Diskrit PID (Proporsional, Integral, Derivatif) Trajektori Pengenalan Posisi

8 2.6.2 Path Planning Kontrol Dinamis BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN Konfigurasi Sistem Kinematika Robot Perangkat Keras Rotary Encoder Motor Controler Driver Motor DC Joystick PID Motor Trajektori Pengenalan Global Posisi (Field Position) dan Tracking Path Akselerasi dan Deselerasi Kontroler PD Pada Tracking Path BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS Pengujian Rotary Encoder Pada Motor Tujuan Peralatan Blok Diagram Persiapan

9 4.1.5 Hasil dan Analisis Pengujian Pengendali PID Pada Motor Tujuan Peralatan Blok Diagram Persiapan Hasil dan Analisis Pengujian Trajektori (Keseluruhan) Tahapan Pengujian Hasil dan Analisis Akselerasi dan Deselerasi Robot Path Planing dan Tracking Path Robot Akurasi Pencapaian Pada Target BAB V PENUTUP Kesimpulan Saran xi. DAFTAR PUSTAKA

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 DOF pada Omnidirectional Wheel... 5 Gambar 2.2 Konfigurasi 3 Omni-directional wheel... 7 Gambar 2.3 Grafik V.A.F 3 Omni wheel, 4 Omni Wheel, dan 5 Omni Wheel... 8 Gambar 2.4 Kinematik 4 Wheel Holonomic Drive... 8 Gambar 2.5 Susunan blok rotary encoder Gambar 2.6 Contoh Susunan Pola 16 Cincin Konsentris Pada Absolut Encoder. 11 Gambar 2.7 Contoh Piringan Dengan 10 Cincin Dan 10 Led Gambar 2.8 Contoh Diagram Keluaran Absolut Encoder 4-Bit Tipe Gray Code 12 Gambar 2.9 Contoh Diagram Keluaran Absolut Encoder 4-Bit Tipe Binary Code Gambar 2.10 Susunan Piringan Untuk Incremental Encoder Gambar 2.11 Contoh Pola Keluaran Incremental Encoder Gambar 2.12 Output Dan Arah Putaran Pada Resolusi Yang Berbeda-Beda Gambar 2.13 Perbandingan nilai resolusi rotary rendah dan resolusi tinggi Gambar 2.14 Nilai error pada pengukuran metode frekuensi, periode, dan campuran Gambar 2.15 Konfigurasi Komunikasi Data Pada Joystick Gambar 2.16 Bagan Motor DC Gambar 2.17 Kaidah Tangan Kiri Gambar 2.18 Bentuk Fisik Board Arduino DUE

11 Gambar 2.19 Kendali PID Gambar 2.20 Respon Unit Step Pada Plant Gambar 2.21 Metode Dua Ziegler - Nichols Gambar 2.22 Kurva Berosilasi Dengan Periode Pcr Gambar 2.23 Perbedaan Trajektori Tracking Control Pada Omni Drive dan Diverential drive Gambar 2.24 Navigasi Diverential Drive Gambar 2.25 Pengenalan Posisi Diverential Drive Gambar 2.26 Konfigurasi Kinematik 3 Buah Rotary Encoder Gambar 2.27 Pola Kinematika Pada Roda Rotary Encoder Gambar 2.28 Pola Kinematika Pada Roda Rotary Encoder Gambar 2.29 Pola Kinematika Roda Rotary Encoder Gambar 2.30 Persepektiv Posisi Robot Terhadap Global Posisi Gambar 2.31Akselerasi dan Deselerasi Berdasarkan Jarak Tempuh Gambar 2.32 Akselerasi dan Deselerasi Berdasarkan Fungsi Waktu Gambar 2.33 Velocity Profil Gambar 3.1 Bagan Sistem Trajektori Robot Gambar 3.2 Kinematika Pada Base frame Gambar 3.3 Pola Kinematika Rotary Posisi Gambar 3.4 Blok Diagram Robot Manual KRAI Gambar 3.5 Rangkaian masukan Rotary Encoder E30S pada Arduino Uno

12 Gambar 3.6 Sinyal masukan Rotary Encoder pada Arduino Gambar 3.7 Flowchart Penghitungan RPM Rotary Encoder Gambar 3.8 Blok Diagram Motor Controler Gambar 3.9 Skematik Motor Controler Gambar 3.10 Skematik Driver Motor H-Bridge Gambar 3.11 Pengaplikasian IR Gambar 3.12 Blok Diagram Komunikasi Joystick Gambar 3.13 Skematik Rangkaian Joystick Pada At-Mega Gambar 3.14 Diagram PID Motor Gambar 3.15 Flowchart PID Gambar 3.16Path Planning Gambar 3.17 Flowchart Global Posision dan Path Planning Gambar 3.18 Flochart Alur Akselerasi dan Deselerasi Gambar 3.19 Diagram PD Controler pada Tracking Gambar 3.20 Flowchart PD Kontroler Gambar 4.1 Blok Diagram Pengujian Rotary Encoder Pada Motor Gambar 4.2 Pengujian Rotary Motor menggunakan Tachometer Digital Gambar 4.3 Blok Diagram Pengujian Pengendali PID (Proporsional Integral Derivative) pada Motor Gambar 4.4 Osilasi Motor saat Tuning PID Metode Kedua Zieglr Nichols Gambar 4.5 Kurva PID Motor 1 Pada Setpoint 100 rpm dan 250 rpm

13 Gambar 4.6 Kurva PID Motor 2 Pada Setpoint 100 rpm dan 250 rpm Gambar 4.7 Kurva PID Motor 3 Pada Setpoint 100 rpm dan 250 rpm Gambar 4.8 Kurva PID Motor 3 Pada Setpoint 100 rpm dan 250 rpm Gambar 4.9 Dinamika Kecepatan Pada Target X=0, Target Y =200 cm Gambar 4.10 Dinamika Kecepatan Pada Target X=-185, Target Y =0 cm Gambar 4.11 Dinamika Kecepatan Pada Target X=185 cm, Target Y =200 cm.. 77 Gambar 4.12 Dinamika Kecepatan Pada Target X=-185 cm, Target Y =200 cm 77 Gambar 4.13 Dinamika Kecepatan Pada Target X=0 cm, Target Y =200 cm Gambar 4.14 Dinamika Kecepatan Pada Target X=-185 cm, Target Y =0 cm Gambar 4.15 Dinamika Kecepatan Pada Target X=185 cm, Target Y =200 cm.. 79 Gambar 4.16 Dinamika Kecepatan Pada Target X=-185 cm, Target Y =200 cm 79 Gambar 4.17 Pola Path dan Tracking Path Target X=0 cm, Target Y =200 cm.. 80 Gambar 4.18 Pola Path dan Tracking Path Target X=185 cm, Target Y =200 cm Gambar 4.19 Posisi Saat Start X=0 dan Y= Gambar 4.20 Posisi Saat Finish X=-185cm dan Y=260cm

14 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Output Biner Dan Posisi Pada Absolute Encoder 4-Bit Tabel 2.2 Tabel Format Pengiriman Data Digital PSX Tabel 2.3 Tabel Format Pengiriman Data Digital dan Data Analog PSX Tabel 2.4 Pengaruh PID Pada Waktu Naik,Overshoot, Waktu Turun dan Kesalahan Keadaan Tunak Tabel 2.5 Rumus Metode Pertama Zieger-Nichols Tabel 2.6 Rumus Metode Kedua Zieger-Nichols Tabel 4.1 Data Pengujian Rotary Encoder Pada Motor Tabel 4.2 Rata-Rata Error Tracking Pada Target X=-185 cm Tabel 4.3 Rata-Rata Error Tracking Pada Target X=185 cm Tabel 4.4 Pengujian Akurasi Pencapaian Target

15 ii. DAFTAR PUSTAKA DAFTAR PUSTAKA [1] Karyanto, Jusuf Dwi. Navigasi Mobile Robot Berbasis Trajektori dan Odometry dengan Pemulihan Jalur Secara Otomatis, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya ITS, Surabaya, [2] Goris, Kristof. Autonomus Mobile Robot Mechanical Design, Vrije Universiteit, Brussel, [3] Asmore, Mark, Omni-drive robot motion on curved paths: The fastest path between two points is not a straight-line,university of Melbourne,Australia, 2005 [4] PETRELLA, Roberto, Speed Measurement Algorithms for Low-Resolution Incremental Encoder Equipped Drives: a Comparative Analysis, University of Udine, Italy,2008. [5] Adi, Agung Nugroho, Antarmuka Joystick Playstation dengan Mikrokontroler AVR Menggunakan CVAVR, Universitas Islam Indonesia, Jogjakarta, [6] Arduino Due Datasheet, website : 14