BAB III PERANCANGAN SISTEM

Transkripsi

1 BAB III PERANCANGAN SISTEM Bab ini berisi penjelasan mengenai perancangan sistem baik bagian mekanik, perangkat lunak dan algoritma robot, serta metode pengujian yang akan dilakukan Perancangan Mekanik Robot Robot yang dibuat sudah terealisasi secara nyata dan komponen-komponen perangkat keras. Pada bagian ini akan dijelaskan bagian-bagian tersebut sesuai dengan yang ditunjukkan pada gambar 3.1 tampak atas dan gambar 3.2 tampak depan Gambar X. Realisasi Desain Mekanik Tampak Atas 6 Gambar 3.1. Realisasi Desain Mekanik Tampak Atas 24

2 Keterangan dari adalah sebagai berikut : 1. Tombol Stop 2. Mic 3. LED Indikator Mic dan Garis 4. Tombol Start 5. LED Indikator Boneka 6. Extinguisher / penyemprot 7. Sensor Jarak SRF Gambar 3.2. Realisasi Desain Mekanik Tampak Depan 8. Flame Sensor 9. UVtron 10. Sensor Garis 11. Sensor Suhu TPA Infrared Proximity Sensor 13. Kaki Robot Perhitungan Peletakkan Sensor Infrared Untuk peletakkan kedua buah sensor infrared proximity menggunakan metode triangulasi dan perhitungan dengan menggunakan aturan sinus. Rumus 3.1 dan 3.2 berikut yang akan digunakan untuk perhitungan dengan keterangan sesuai gambar

3 Boneka Sensor Infrared Gambar 3.3. Sudut dan Sisi Segitiga yang Terbentuk.... (3.1) (3.2) Dimana a diketahui sebesar 3 cm yaitu jarak minimal yang dapat dideteksi sensor yang terdapat pada datasheet, namun kenyataannya ketika diuji dengan cara mengatur potensio sampai sensor dapat mendeteksi pada jarak sedekat mungkin, lalu jarak terpendek tersebut diukur dengan penggaris dan didapat sensor memiliki jarak deteksi terpendek ~6. Oleh karena itu digunakan a = 6 untuk perhitungan jarak sensor. Sementara nilai sama dengan β yaitu 15 0 (batas maksimal sudut deteksi). Untuk nilai γ adalah didapat dari (2*15 0 ) = = L = L = L = L adalah jarak antara kedua sensor infrared proximity dan didapat hasil ~ cm Mekanik Bagian-bagian robot terdiri dari kepala badan dan kaki yang terbuat dari alumunium dan acrylic dengan dimensi 29 x 28 x 26 cm dimana sudah memenuhi aturan pertandingan KRPAI. Dimensi maksimal pada aturan KRPAI adalah 31 x 31 x 27 cm. Bahan tersebut dipilih karena bahan tersebut ringan dan cukup kuat, jadi apabila robot menabrak dinding, robot tidak akan mengalami kerusakan yang fatal. 26

4 Untuk bagian depan robot dimana dulu digunakan sebagai tempat sensor infrared diganti menjadi tempat untuk tpa81 dan flame sensor, dimana dua buah infrared proximity sensor diletakkan disamping kanan dan kirinya, tempat tersebut terbuat dari alumunium yang dibaut ke bagian shield robot. Bagian kepala robot mengalami perubahan dimana dibuat menjadi octagon dikarenakan ditambahkan SRF04 di bagian delapan robot, selain itu agar bagian dalamnya lebih luas sehingga dapat meletakkan mikrokontroler dengan baik. Kemudian untuk lengan kaki robot ketika digunakan untuk trial ternyata ada beberapa yang bengkok karena tidak kuat menahan body robot yang sekarang sudah menjadi lebih berat, oleh karena itu digunakan dua buah lengan kaki agar lebih kuat dan tidak bengkok sewaktu berjalan. Selain itu untuk bagian bawah dimana dulunya menggunakan sistem minimum arm sebagai servo controller sekarang diganti menggunakan SSC-32 dan menggunakan sistem minimum ATmega8 sebagai bagian dari pengendalian dengan SSC-32. Peletakkan ATmega8 berada di tengah-tengah agar memudahkan untuk menyambungkan antara mikrokontroler atas yang bertindak sebagai pengirim perintah dan SSC-32 yang bertugas mengeksekusi perintah, selain itu juga menghemat penggunaan kabel dan meminimalisir adanya error. Peletakkan SSC-32 di frame bagian tubuh agar jarak antara SSC-32 dengan servo pada kaki dapat sedekat mungkin, sehingga pergerakan kaki dapat lebih leluasa Elektrik Gambar 3.4. Berikut adalah skema pada bagian servo controller yang sebelumnya menggunakan ARM m0 diganti menjadi SSC-32 : Gambar 3.4. Skema Servo Controller 27

5 Selain itu terjadi perubahan pada bagian mikrokontroller untuk mengolah data sensor, dimana sekarang menggunakan 2 buah mikrokontroller ATmega324 dengan komunikasi USART1 melalui pin TX/RX. Juga perubahan sensor dari GP2D12 menjadi dua buah infrared proximity sensor ditunjukkan oleh gambar 3.5 dan gambar 3.6. Gambar 3.5. Skema Komunikasi antar ATmega324 dan SRF04 serta IR Sensor Gambar 3.6. Sensor GP2D12 (atas) dan Infrared Proximity Sensor (bawah) Robot. 28

6 3.2. Perancangan Perangkat Lunak Pada bagian ini akan dijelaskan tentang perintah-perintah yang diberikan dari mikrokontroler ATmega324A master ke ATmega8 sebagai mikrokontroler yang mengendalikan servo controller SSC-32 serta algoritma pendeteksian boneka dan furniture Perintah-Perintah dari Mikrokontroler Master ke Mikrokontroler Slave Perintah yang diberikan oleh berupa sebuah fungsi yang berguna untuk mengatur keluaran dari 4 buah PORTA pada ATmega324 master. Keluaran tersebut akan diterima oleh mikrokontroler slave ATmega8 dan kemudian ATmega8 akan memberikan sinyal ke SSC-32 untuk mengatur posisi sudut tiap servo. Berikut adalah beberapa perintah yang tersedia : Tabel 3. Perintah Mikrokontroler ATmega324A Master ke Mikrokontroler Atmega8 No Perintah Kondisi Robot 1 PassData(0); Berhenti 2 PassData(1); Maju 3 PassData(2); Mundur 4 PassData(3); Belok Kanan 5 PassData(4); Belok Kiri 6 PassData(5); Rotate Kanan 7 PassData(6); Rotate Kiri 8 PassData(7); Geser Kanan 9 PassData(8); Geser Kiri 10 PassData(9); Bergoyang 29

7 Algoritma pendeteksian boneka yang diterapkan pada robot dibagi menjadi dua, yaitu algoritma pendeteksian yang lama, dan algoritma pendeteksian baru yang direalisasikan dalam skripsi ini Algoritma Lama Bagian ini menjelaskan tentang algoritma pendeteksian boneka dan furniture pertama yang digunakan sebelumnya, diagram alir dari algoritma ini adalah sebagai berikut: Start Inisialisasi GP2D12 dan SRF04 Follow Dinding Room? Follow Furniture Padamkan Api End GP2D12 mendeteksi boneka? Balik Arah Gambar 3.7. Flowchart Pendeteksian Boneka dan Furniture Lama Untuk pendeteksian Boneka dan furniture algoritma yang lama seperti pada flowchart gambar 3.7. Pertama-tama robot melakukan inisialisasi sensor kemudian mengikuti dinding dan akan melakukan pengecekan apakah robot berada di dalam room atau tidak untuk mengetahui adanya perubahan dari room ke lorong atau sebaliknya robot menggunakan sensor garis, disini garis putih digunakan sebagai pintu room. Bila 30

8 robot berada di lorong maka data dari sensor infrared GP2D12 akan terus diambil dan bila nilainya kurang dari batas yang ditentukan atau dengan kata lain ada sesuatu yang dekat didepan robot, maka robot akan berputar. Pengecekan boneka hanya dilakukan di lorong saja karena boneka pasti hanya terdapat di dalam lorong dan tidak di dalam room. Sedangkan bila robot berada di dalam room, maka robot akan bergerak mengikuti dinding dengan melakukan gerakan khusus untuk furniture (langkah kecil dan berjalan pelan-pelan) sampai robot memadamkan api Algoritma Baru Berikut akan dijelaskan tentang algoritma pendeteksian boneka dan furniture kedua yaitu yang diusulkan untuk tugas akhir yang telah diterapkan pada Kontes Robot Pemadam Api Indonesia, gambar 3.8 menunjukkan diagram alir dari algoritma ini. Start Inisialisasi GP2D12 dan SRF04 Follow Dinding Apakah sudah pernah mematikan mati? A B C D 31

9 A B C D Home End Perempatan? Cari jalan yang bebas boneka Room? C Posisikan Robot Lakukan Gerakan Rotasi 90 0 Daerah Boneka? Apakah Sudah 90 0 && tidak ada furniture? SRF04 depan mendeteksi? Proximity mendeteksi boneka? State Rotasi Robot Apakah masih mendeteksi? Balik Arah, Simpan Letak Boneka Geser ke daerah tanpa furniture Pointing Api Follow Gambar 3.8. Flowchart Pendeteksian Boneka dan Furniture Baru 32

10 a. Penjelasan flowchart pendeteksian boneka Untuk mendeteksi boneka, robot harus dapat memasuki daerah boneka yang ditentukan dengan nilai dari SRF, baru kemudian menggunakan kedua IR proximity sensor sehingga robot dapat mengetahui di daerah manakah boneka tersebut berada dengan menggunakan indikator LED sebagai penanda, sehingga sebisa mungkin tidak melewati daerah tersebut untuk yang kedua kalinya. Hal ini dilakukan untuk meminimalisir kemungkinan bila terjadi error komponen sensor yang dapat menyebabkan robot melewat boneka. Selain itu dengan dibantu oleh pengenalan ruang robot lebih mudah untuk mengetahui letak boneka. Robot harus bertemu boneka setidaknya sekali untuk dapat mengetahui letak dari boneka tersebut. Kemudian setelah memadamkan api, ketika robot akan kembali ke home, robot sudah mengenali letak boneka, oleh karena itu ketika robot mendeteksi perempatan (yang dideteksi dengan cara mengecek SRF04 depan, kanan, kiri, dan belakang) maka robot akan memilih jalan mana yang bebas dari boneka. Pada gambar 3.9. Berikut ditunjukkan kemungkinan letak boneka yang diberi simbol huruf 1, 2, dan 3 dimana pada setiap pertandingan hanya terdapat satu boneka dari kemungkinan ketiga kandidat letak boneka tersebut. Serta jenis boneka yang digunakan yaitu boneka 1 (abu) dan boneka 2 (coklat) yang ditunjukkan oleh gambar Gambar 3.9. Posisi Kemungkinan Letak Boneka 33

11 Gambar Boneka 1 (kiri-abu) dan Boneka 2 (kanan-coklat) b. Penjelasan flowchart pendeteksian furniture Untuk mendeteksi furniture menggunakan metode scanning dimana gerakan rotasi akan dilakukan oleh robot sambil mengambil data dari SRF04 depan, rotasi tersebut dibagi menjadi 2 tahap untuk menentukan daerah 1 atau 2, ketika ada furniture maka SRF04 akan bernilai kecil dan kurang dari batas yang telah ditentukan. Batas nilai tersebut didapat dari jarak terpendek ketika robot menghadap tembok. Batas tersebut dibuat berbeda untuk daerah 1 dan daerah 2 karena bila menggunakan batas yang sama bisa jadi furniture yang berada pada jarak terjauh robot tidak dapat terdeteksi. Pembagian tiap room yang dimasuki menjadi 2 bagian dengan aturan sesuai gambar Arah Masuk Robot Gambar Pembagian Daerah Berdasarkan Letak Room nya Panah dan garis hitam menandakan robot masuk room 1 dari pintu yang menghadap ke atas dan pembagian daerahnya sedangkan panah abu-abu robot masuk 34

12 room 1 dari pintu di sebelah kiri serta pembagian daerahnya. Demikian juga dengan room 4, panah hitam robot masuk dari pintu yang menghadap ke atas sedangkan panah abu-abu robot masuk dari pintu yang menghadap ke bawah gambar Ketika SRF04 mendeteksi adanya halangan (nilai data yang dibaca kecil) berarti terdapat furniture di depan robot pada daerah sesuai dengan tahap rotasi robot tersebut maka robot akan berhenti berotasi dan robot akan menentukan kearah mana akan melakukan follow. Bila furniture tersebut terdapat di tengah maka robot dapat melakukan follow kanan maupun ke kiri Metode Pengujian Pada bagian ini akan dijelaskan tentang metode-metode yang akan dilakukan sebagai pengujian dari skripsi yang dibuat. Pengujian akan dibagi menjadi dua bagian, yaitu pengujian robot mendeteksi adanya boneka yang terletak di lorong kemudian menghindari boneka ketika akan balik ke home setelah memadamkan api. Kemudian pengujian kedua adalah untuk mengetahui kemampuan robot dalam mendeteksi adanya furniture yang terletak di dalam room Pengujian Robot Mendeteksi dan Menghindari Boneka Pengujian mendeteksi boneka dengan menggunakan LED sebagai penanda boneka tersebut berada. LED warna merah menandakan boneka ada di daerah 1, LED warna hijau berarti boneka di daerah 2 dan LED warna biru boneka berada di daerah 3 ditunjukkan pada gambar X 1 2 LED Biru LED Hijau LED Merah X Daerah Perempatan Gambar Warna LED Penanda Letak Boneka 35

13 Pengujian algoritma menghindari boneka dilakukan dengan menggunakan robot yang bergerak secara otomatis. Robot tersebut diprogram agar dapat menelusuri dinding dan bila menemukan boneka akan melakukan gerakan berputar menghindari boneka tersebut serta menyimpan letak boneka tersebut. Kemudian ketika robot akan pulang ke home, robot akan mencari jalan yang tidak terdapat boneka ketika berada di perempatan (bagian tengah map yang bertanda X pada gambar 3.12). Start robot dari room 4 dengan pintu menghadap ke atas, kemudian menelusuri dinding sampai mendeteksi garis yang merupakan penanda dari pintu pada sebuah room. Kemudian robot agar bergerak ke arah kiri dan mendeteksi adanya boneka pada daerah 3. Selanjutnya robot akan berputar balik untuk menghindari boneka tersebut sekaligus menyalakan LED warna biru yang menandakan ada boneka di daerah 1, data ini akan disimpan yang selanjutnya digunakan sebagai referensi ketika robot akan balik home. Kemudian robot akan mengelilingi lapangan dan memadamkan api di room. Gambar 3.13 berikut menunjukkan cara pengujian. Gambar Pengujian Robot Mendeteksi dan Menghindari Boneka Alur robot ketika berangkat sebelum memadamkan api Robot Berkaki Pancaran sensor ultrasonik SRF04 Alur robot ketika balik ke home setelah memadamkan api Boneka Lilin 36

14 Pengujian akan dinyatakan gagal apabila menggeser lebih dari batas yang ditentukan pada peraturan pertandingan [1] atau melewati boneka dan gagal mendeteksi atau menentukan arah yang tepat pada saat berada di perempatan ketika akan pulang home. Ilustrasi gambar 3.14 >1 cm >1 cm Gambar Ilustrasi Robot Menggeser Boneka > 1 cm (kiri) dan Robot Melewati Boneka (kanan) Pengujian Pendeteksian Furniture pada Robot Pengujian dilakukan dengan menggunakan robot yang bergerak secara otomatis dari room 4, kemudian keluar menemukan boneka kemudian berbalik dan melanjutkan follow kiri pada dinding, ketika memasuki room 1 maka robot akan melakukan scanning. Robot akan mendeteksi dimana letak furniture tersebut apakah berada di daerah 1 atau 2. Penanda dari daerah tersebut menggunakan sebuah 7 segmen. Langkah selanjutnya adalah robot menentukan akan follow ke kanan atau kiri tergantung letak furniture tersebut. Pengujian dinyatakan gagal apabila robot salah mendeteksi ada atau tidaknya furniture maupun salah mendeteki daerah furniture. Selain itu robot tidak dapat melakukan follow sesuai dengan syarat yang telah ditentukan. Ilustrasi pengujian pada gambar 3.15 dan gambar

15 Gambar Ilustrasi Robot Ketika Mendeteksi Adanya Furniture Gambar Ilustrasi Robot Ketika Mendeteksi Adanya Furniture Pancaran Sensor srf04 Pancaran Infrared Proximity Sensor Furniture Lilin 38