BAB 3 PERANCANGAN SISTEM

Transkripsi

1 BAB 3 PERANCANGAN SISTEM 3.1 Perancangan Perangkat Keras Blok Diagram Sistem Gambaran sistem dapat dilihat pada blok diagram sistem di bawah ini : Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem Berdasarkan blok diagram diatas, cara kerja sistem secara singkat dapat digambarkan sebagai sebuah mobile robot yang memiliki sistem 37

2 38 navigasi untuk bergerak mengikuti arah anak panah. Arah anak panah tersebut akan diperlakukan sebagai objek yang akan di-capture oleh kamera. Proses pengenalan dari objek hasil capture kamera tersebut selanjutnya akan dilakukan oleh microcontroller yang juga mengatur pergerakan dari mobile robot itu sendiri. Hasil capture kamera juga akan dikirimkan ke PC yang tergabung dalam suatu jaringan komputer menggunakan komunikasi nirkabel. Langkah selanjutnya adalah PC akan menampilkan hasil capture kamera tersebut sehingga user bisa mengetahui arah anak panah apa yang berada didepan mobile robot dan apakah mobile robot sudah berjalan ke arah yang sesuai dengan arah anak panah yang di-capture oleh kamera. Penjelasan lebih lanjut akan diberikan pada bagian deskripsi cara kerja sistem Modul Controller Modul controller ini disusun dari sebuah microcontroller keluarga AVR keluaran ATMEL dengan kode AVR ATMEGA128. Microcontroller ini berfungsi sebagai controller utama pada sistem, yakni mengatur pergerakan mobile robot dan melakukan pemrosesan terhadap objek hasil capture kamera.

3 Modul Kamera Modul kamera ini terdiri dari kamera CMOS keluaran Omnivision dengan kode OV7620 dan driver C3188a. Kamera disini berfungsi untuk melakukan capture terhadap objek yang ada. Objek yang dimaksud dalam sistem ini adalah gambar arah anak panah ke kiri dan ke kanan. Pengaturan kamera dapat dilakukan melalui register-register yang disediakan dengan menggunakan komunikasi I2C, dimana data dari modul kamera dikirimkan ke modul controller utama secara paralel. Gambar 3.2 Koneksi Modul C3188a dengan Controller Adapun sudut pandang kamera adalah 45 0 untuk ke arah kiri maupun kanan, dan 32 0 untuk ke arah atas maupun bawah, dengan jarak antara objek yang berukuran 80 cm x 50 xm dengan kamera adalah 40 cm.

4 40 Gambar 3.3 Sudut Pandang Kamera ke Samping Kanan Kiri dan Atas Bawah Modul Sensor Modul sensor terdiri dari sensor ultrasonik PING ))) keluaran Parallax. Sensor pengukur jarak ini berfungsi untuk mendeteksi adanya halangan didepan mobile robot sehingga saat bergerak, mobile robot terhindar dari tabrakan. Fungsi lain dari modul sensor adalah sebagai penanda bagi controller dimana dengan terdeteksinya halangan akan menyebabkan mobile robot berhenti kemudian kamera akan melakukan capture terhadap objek didepannya. Dalam sistem ini, halangan yang dimaksud adalah objek gambar arah anak panah. Gambar 3.4 Koneksi Sensor Ultrasonik PING ))) dengan Controller

5 Modul WiFi Modul WiFi terdiri dari modul Airdrop-A keluaran EDTP. Keistimewaan dari modul Airdrop-A ini adalah adanya tambahan protokol b ke dalam microcontroller yang terintegrasi didalamnya, yakni AVR ATMEGA 128L. Modul ini juga mendukung protokol TCP/IP, baik TCP maupun UDP. Fungsi modul Airdrop-A dalam sistem yang dibangun adalah mengirimkan gambar hasil capture kamera dari mobile robot ke jaringan yang terhubung dengannya. Modul Airdrop-A ini menggunakan Wireless CF sebagai wireless network device-nya, dimana setting ip, ssid, dan enkripsi dilakukan dalam microcontroller ATMEGA128L yang terintegrasi pada modul tersebut. Komunikasi antara modul Air Drop A dengan modul controller utama menggunakan Serial Peripheral Interface (SPI). Gambar 3.5 Koneksi Modul Airdrop-A dengan Controller Motor Servo Motor servo merupakan salah satu jenis motor DC yang berfungsi sebagai aktuator (penggerak) dari mobile robot itu sendiri. Mobile robot yang dibangun mempunyai 2 buah motor servo yang masing-masing

6 42 terhubung dengan roda bagian kiri dan kanan dari mobile robot tersebut. Motor servo yang digunakan merupakan motor servo keluaran Parallax dan dikontrol menggunakan teknik pemberian pulsa, yang dikenal dengan teknik Pulse Width Modulation (PWM). Jenis motor servo yang dipakai adalah servo continuous. Hal ini menyebabkan motor servo dapat berputar sebesar penuh, selain itu, pemberian PWM dapat mengakibatkan pada berubahnya arah putaran motor servo (searah jarum jam atau berlawanan arah dengan jarum jam). Gambar 3.6 Motor Servo Access Point Access Point merupakan suatu perangkat yang berfungsi untuk menghubungkan beberapa device melalui komunikasi nirkabel. Dalam sistem ini, access point digunakan untuk menghubungkan mobile robot dengan PC dimana access point berada terpisah dengan mobile robot. Access point yang digunakan adalah Linksys WRT54G keluaran Linksys.

7 43 Gambar 3.7 Access Point Linksys WRT54G Personal Computer Personal Computer (PC) dalam sistem ini berfungsi untuk menampilkan hasil capture kamera terhadap objek yang ada, yakni gambar arah anak panah ke kiri atau ke kanan. Hal ini akan memudahkan user sehingga user dapat mengetahui gambar arah anak panah apa yang di-capture oleh kamera dan apakah mobile robot bergerak ke arah yang sesuai dengan gambar arah anak panah yang dicapture kamera. PC dalam sistem ini terhubung dengan mobile robot melalui jaringan nirkabel Cara Kerja Sistem Pada saat awal mobile robot dinyalakan, akan dilakukan inisialisasi untuk keseluruhan sistem dari mobile robot tersebut. Proses inisialisasi tersebut dilakukan oleh controller utama yang terdapat pada modul utama. Terhubungnya modul WiFi dengan jaringan komputer, ditandakan dengan menyalanya sebuah indikator berupa LED yang

8 44 terdapat pada modul WiFi. Mobile robot kemudian akan berjalan lurus ke depan. Sensor pada mobile robot akan mendeteksi adanya halangan dan memberikan perintah interupsi ke modul controller. Halangan yang dimaksud disini adalah gambar yang menunjukkan arah anak panah kiri atau kanan. Hal ini akan menyebabkan modul controller memberikan perintah pada mobile robot untuk berhenti bergerak, kemudian controller akan memberikan perintah ke modul kamera untuk melakukan capture terhadap gambar arah anak panah tersebut. Proses selanjutnya adalah kamera mengirimkan data gambar hasil capture, yakni arah anak panah kiri atau kanan, ke memory eksternal yang terdapat pada modul utama. Controller kemudian memproses data gambar yang terdapat pada memory eksternal tersebut untuk selanjutnya dikenali apakah gambar tersebut adalah gambar arah anak panah kiri atau gambar arah anak panah kanan. Mobile robot kemudian akan tetap berhenti menunggu perintah user untuk menampilkan pada PC gambar hasil capture kamera. Jika user telah memerintahkan untuk menampilkan pada PC gambar hasil capture kamera, maka controller utama akan mengirimkan data gambar ke modul WiFi, kemudian data gambar tersebut dikirimkan dari modul WiFi ke PC secara nirkabel. Setelah diterima oleh PC, data gambar akan ditampilkan dalam sebuah tampilan antar muka tersendiri yang terdapat

9 pada PC. Mobile robot kemudian bergerak sesuai dengan arah yang dikenali Perancangan Perangkat Lunak Flowchart Sistem Secara Umum Flowchart sistem secara umum menggambarkan aliran kerja sistem secara keseluruhan seperti yang digambarkan sebagai berikut : Gambar 3.8 Flowchart Keseluruhan Sistem

10 Proses Pengenalan Citra Pengenalan citra pada sistem ini menggunakan algoritma momen yang telah dimodifikasi dari algoritma momen yang terdahulu. Algoritma momen pertama kali dikembangkan oleh Thomas Hartono, dkk. Teknik yang digunakan pada algoritma momen versi awal tersebut adalah dengan membagi gambar panah menjadi 4 bagian, kemudian membandingkan bobot pixel bagian-bagian tersebut. Pertama-tama dibandingkan jumlah pixel bagian kiri atas dengan bagian kanan atas. Apabila jumlah pixel tersebut sama, maka menunjukkan arah panah ke atas atau ke bawah. Apabila jumlah pixel tersebut berbeda, maka menunjukkan arah panah ke kiri atau ke kanan. Pengecekan selanjutnya dilakukan dengan membandingkan jumlah pixel bagian kiri atas dengan bagian kiri bawah. Apabila jumlah pixel tersebut sama, maka menunjukkan arah panah ke kiri atau ke kanan. Apabila jumlah pixel tersebut berbeda, maka menunjukkan arah panah ke atas atau ke bawah. Tiap bagian akan dilakukan pengecekan terhadap bagian lainnya sehingga akan didapat arah panah yang diinginkan apakah ke kiri, kanan, atas, ataupun ke bawah. Modifikasi yang dilakukan terhadap algoritma momen pada sistem ini adalah dengan mengubah jumlah pembagian citranya. Algoritma momen yang digunakan pada sistem ini adalah dengan membagi citra menjadi 2 bagian secara vertikal, sehingga citra terbagi menjadi bagian kiri dan kanan.

11 47 Gambar 3.9 Pembagian Citra oleh Algoritma Momen Langkah selanjutnya adalah dengan melakukan perbandingan pixel terhadap bagian kiri dan kanan tersebut. Jumlah pixel yang dibandingkan adalah jumlah pixel hitam. Jika jumlah pixel pada bagian kiri lebih besar daripada bagian kanan, maka panah menunjukkan arah kiri. Jika jumlah pixel pada bagian kanan lebih besar daripada bagian kiri, maka panah menunjukkan arah kanan. Modifikasi ini dilakukan karena dalam sistem ini, objek yang dikenali hanya dibatasi pada gambar arah anak panah ke kiri atau ke kanan saja. Pembatasan ini membuat citra tidak perlu lagi dibagi menjadi 4 bagian. Citra cukup dibagi menjadi 2 bagian secara vertikal, sehingga akan lebih mudah dalam hal perbandingan jumlah pixel yang dimiliki oleh masing-masing bagian. Keuntungan lain dari modifikasi ini adalah proses perbandingan jumlah pixel hanya dilakukan 1 kali. Hal ini membuat proses pengenalan citra menjadi lebih sederhana dan lebih cepat bila dibandingkan dengan

12 48 algoritma momen pada awalnya. Adapun flowchart dari algoritma momen yang digunakan dalam sistem ini dapat dilihat pada gambar berikut : Start Ambil data gambar dari modul kamera Bagi gambar secara vertikal menjadi 2 bagian Hitung bobot pixel untuk gambar sebelah kiri dan kanan Bobot kiri > bobot kanan? T Bobot kanan > bobot kiri? T Y Y Belok kiri Belok Kanan Belok Kanan Gambar 3.10 Flowchart Algoritma Momen

13 Gambar 3.11 Flowchart Proses Thresholding 49

14 Rancang Bangun Sistem Desain Mobile Robot Gambaran desain mobile robot yang digunakan dapat dilihat pada gambar di bawah ini : Gambar 3.12 Desain Mobile Robot Tampak Atas Base Platform Roda Penggerak Kiri Roda Penggerak Kanan Modul Power Roda Penyeimbang Gambar 3.13 Desain Mobile Robot Tampak Bawah

15 Objek Objek yang dimaksud dalam sistem ini adalah gambar arah anak panah ke kiri dan ke kanan. Objek ini juga berperan sebagai halangan terhadap mobile robot. Desain objek ini secara jelas dapat dilihat pada gambar dibawah ini : Gambar 3.14 Objek Arah Anak Panah Kanan Gambar 3.15 Objek Arah Anak Panah Kiri

16 Ukuran objek secara lengkap dapat dilihat pada gambar di bawah 52 ini : Gambar 3.16 Ukuran objek secara lengkap