BAB 1 PENDAHULUAN. Dewasa ini perkembangan teknologi mengubah setiap sendi kehidupan manusia

Transkripsi

1 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Dewasa ini perkembangan teknologi mengubah setiap sendi kehidupan manusia dan lingkungannya. Banyak dari teknologi itu yang berakibat buruk, digunakan untuk perang dan perbuatan keji lainnya, tetapi tidak sedikit pula yang digunakan untuk kebaikan bersama. Mulai dari yang memudahkan kehidupan kita, sampai yang diperuntukan untuk menyelamatkan jiwa. Perkembangan dunia robotika tentu saja juga ikut bersama perkembangan teknologi. Salah satunya adalah perkembangan robot udara. Sejak tahun 2009 sebuah grup yang terdiri dari mahasiswa dan pembimbingnya dari University of Pennsylvania telah mengembangkan robot udara berukuran kecil yang mampu berkoordinasi satu sama lain untuk membuat suatu kerja sama yang rumit (Michael, Mellinger, Lindsey, & Kumar, 2010). Tahun 2011 saudara-saudara kita di Jepang baru saja diserang gempa dan tsunami yang diikuti bencana nuklir terbesar setelah Chernobyl. Dalam upaya pemulihan salah satu generator nuklirnya, Jepang menggunakan robot untuk masuk ke dalam generator tersebut. Penggunaan robot ditempat tempat seperti inilah yang menjadi sasaran utama pengembang teknologi. Teknologi untuk membantu kehidupan manusia. (Fujita, 2012) (Wakamiya, 2012) Salah satu kebutuhan untuk menangani bencana alam di Indonesia adalah kebutuhan akan pencarian korban selamat di tempat-tempat yang sulit dijangkau oleh tim SAR. Di sinilah robot udara mengambil bagian, penggunaan robot udara dalam operasi pencarian korban akan menghemat waktu yang membuat peluang para 1

2 2 korban untuk bertahan hidup makin besar. Sebenarnya sudah banyak Micro Unmanned Aerial Vehichle(MAV) yang ada, baik dengan tujuan komersial maupun tujuan penelitian, salah satunya adalah GARSP oleh Daniel Mellinger, Michael Shomin, dan Vijay Kumar (Mellinger, Lindsey, Shomin, & Kumar, 2011) Robot udara yang memiliki kemampuan seperti ini salah satunya adalah Quadcopter, atau sebuah helicopter dengan empat baling-baling. Penelitian tentang robot jenis ini telah dilakukan sejak lama, tetapi salah satu penyusun yang terus berkembang adalah algoritma untuk membuat robot ini tetap seimbang di udara. Salah satunya menggunakan sistem pengaturan menggunakan PD Stabilization of a Four Rotor UAV ( National Information and Communications Technology Australia, Hugo Meric, 2009) (Meric, 2009) pada penelitian ini didapatkan ternyata sistem cukup stabil tetapi waktu untuk melakukan penyetimbangan cukup lama, ada juga yang mengunakan Linear Quadratic Gaussian (LQG) yang merupakan gabungan LQR atau Linear Quadratic Regulator dan Kalman Filter, Quadcopter Prototype (Universidade Técnica de Lisboa, Jorge Miguel Brito Domingues, 2009) (Domingues, 2009) pada penelitian ini peneliti mengalami kesulitan dalam menangkap perilaku robot meskipun sudah menggunakan sensor yang mencukupi tetapi kadang sensor masih mengalami kesalahan. Keduanya menyarankan penggunaan sensor yang lebih banyak untuk lebih baik untuk penelitian lebih lanjut. Dari kedua penelitian sebelumnya muncul ide untuk membuat sebuah sistem dengan menggunakan PID dan penambahan sensor untuk membuat sistem lebih cepat dalam penyetimbangan dan menambahkan perlindungan disekitar sensor karena pembacaan sensor dirasa kurang baik. Serta menggunakan filter yang mudah

3 3 untuk terus dikembangkan, yakni filter yang dapat digunakan untuk semua sistem, dalam hal ini filter untuk mendapatkan nilai sudut yang akurat dari nilai sensor. Pemilihan helikopter empat baling-baling didasarkan kepada kebutuhan akan sistem yang lincah untuk menaklukan medan yang sulit, salah satu kemampuan yang dirasa harus dimiliki sistem ini juga vertical take-off atau lepas-landas vertikal, dan kemampuan untuk hovering atau melayang di udara. Karena pada kondisi darurat seperti kondisi bencana ketersediaan tempat yang luas untuk menerbangkan alat ini amat sulit didapat, dan lagi, bila menggunakan pesawat terbang yang tidak bisa melayang maka pengambilan data visual harus dilakukan dari jauh atau dengan kamera yang cepat mengambil gambar, agar pengambilan gambar tidak kabur, yang mana kedua pilihan ini merupakan kekurangan. Semua kebutuhan ini sebenarnya telah disediakan oleh helikopter, tetapi helikopter memanfaatkan gerak putaran dari baling-baling secara mendatar, dan vertikal. Baling-baling berputar terhadap sumbu vertikal dan ada gerakan perputaran baling-baling terhadap porosnya sendiri. Memanipulasi putaran baling-baling secara mendatar membutuhkan banyak lagi bagian-bagian yang terlibat, ini menyebabkan sistem ini akan tidak dapat digunakan bila terjadi kesalahan di bagian kecil pengatur putaran mendatar. Untuk menghindari hal ini dipilihlah sistem helikopter empat baling-baling, karena tidak ada bagian bergerak selain motor utama dari sistem. Penelitian ini dibuat untuk mengatasi masalah pengaturan keseimbangan helikopter 4 rotor atau quadcopter agar dapat menjadi salah satu ujung tombak pada saat dibutuhkan di area bencana. Penggunaan catu daya sebagai penganti minyak bumi pada pesawat aeromodeling membuatnya mudah untuk diisi kembali dan lebih ramah lingkungan, yang menambah nilai postif dari penelitian ini.

4 Identifikasi masalah Masalah ditemui oleh selama ini a. Proses pencarian korban dengan jalur darat pada lokasi bencana memakan waktu lama b. Dibutuhkan alat pemantau dari udara yang lincah dan setimbang c. Sistem penyetimbang robot udara yang ada dirasa belum optimal Masalah yang dihadapi dari kedua peneliti sebelumnya adalah a. Kurang cepatnya waktu yang dibutuhkan oleh alat untuk mencapai keadaan setimbang, hal ini terlihat dari proyek yang di kerjakan sebelumnya oleh Jorge Miguel Brito Domingues membutuhkan waktu sampai 20 detik sebelum benar benar stabil (masih ada osilasi hampir 8 ), beliau menggunakan metode LQG (Domingues, 2009) b. Penerimaan sensor yang yang dirasa kurang baik, pada metode LQR yang membuat Jorge Miguel Brito Domingues harus menambahkan Kalman Filter (Domingues, 2009). Sedangkan Hugo Meric mengandalkan lowpass filter yang ternyata hasilnya kurang memuaskan (Meric, 2009) 1.3. Rumusan masalah Masalah yang ingin diselesaikan adalah: a. Noise pada data sensor b. Waktu untuk menyetimbangkan sistem 1.4. Batasan Masalah Ruang lingkup dalam penelitian ini dilakukan dengan memperhatikan secara khusus pada:

5 5 Kondisi ruang yang akan digunakan adalah ruangan tertutup tanpa angin yang mengganggu proses penyetimbangan Jarak dengan halangan terdekat minimal 3 meter Motor yang digunakan adalah DC motor (motor arus searah). Sistem mampu menyeimbangkan sampai kemiringan 30 pada sumbu x dan y dalam 10 detik Catu daya yang digunakan 3 cell, 10-12V DC. Ruang lingkup pada penelitian ini dibagi menjadi 3 bagian, yaitu: 1. Input Input menggunakan 4 macam sensor yaitu accelerometer, gyroscope, magnetometer dan sebuah barometric sensor. Semua sensor ini digunakan untuk merasakan 9 parameter yang menjadi dasar keseimbangan sistem. Selain input juga didapat dari penerima berupa sinyal sudut yang diinginkan yang dikirimkan dari pemancar berupa remote control. 2. Proses Pada bagian processing, penulis menggunakan embedded system. Pada bagian ini digunakan beberapa aplikasi bantuan seperti pemrograman dengan basis arduino dan penggunaan PID sebagai sebuah sistem pengaturan, juga Complementary filter dan low-pass filter untuk mendapatkan sudut yang aktual 3. Output Output yang didapat adalah pemberian nilai kepada ESC yang sudah dipengaruhi oleh besar nilai pengaturan keseimbangan yang di dapat dari

6 6 nilai output PID. Nilai ini kemudian akan mengatur kecepatan motor DC untuk mencapai keseimbangan yang diinginkan Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah merancang sistem penyetimbang quadcopter yang mampu menjaga sikap dari quadcopter untuk tetap setimbang meski mengalami gangguan yang mengakibatkan kemiringan sampai Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai dasar studi lebih lanjut tentang quadcopter, baik itu sebagai alat pembantu dalam pencarian korban, pengganti manusia di tempat yang tidak bersahabat, atau mungkin suatu saat nanti akan menjadi sebuah moda transportasi baru.

7 7