BAB III PERANCANGAN SISTEM

Transkripsi

1 BAB III PERANCANGAN SISTEM Pada bab ini akan dijelaskan mengenai perancangan mekanik robot, perangkat lunak dari algoritma robot, serta metode pengujian robot Perancangan Mekanik Robot Bagian ini menjelaskan tentang perancangan mekanik robot yang dibuat. Gambar 3.1. menunjukkan realisasi desain mekanik tampak depan Gambar 3.1. Realisasi Desain Mekanik. Keterangan dari gambar 3.1. adalah sebagai berikut : 1. Tombol Start 2. LED Indikator 3. Mic untuk Sound Activation 4. Tombol Stop 24

2 5. Sensor Jarak SRF04 6. Sayap Robot 7. Sensor Api 8. Kaki Robot 9. Penyemprot (Extinguisher) 10. Sensor Infrared (IR Sensor) 11. Sensor UVTRON 12. Sensor Garis 13. Sensor Suhu TPA81 Mekanik robot terdiri dari kaki, badan, sayap, dan kepala. Untuk bagian kaki, badan dan sayap, robot menggunakan bahan aluminium 3mm. Penggunaan bahan tersebut dikarenakan bahan ringan dan kuat, sehingga apabila robot bertabrakan dengan dinding, robot tidak akan mengalami kerusakan yang fatal. Sedangkan untuk bagian kepala robot menggunakan bahan plastik acrylic yang berbentuk segi enam, yang terdapat wadah sensor jarak SRF04 dan juga sistem mikrokontroler yang ada didalamnya. Kepala robot dibuat berbentuk segi delapan dan diletakkan delapan buah sensor jarak SRF04. Hal ini dikarenakan agar robot dapat mengetahui kondisi sekitar dengan baik dengan peletakan seperti ini. Kemudian sayap robot berguna untuk melindungi bagian kaki terutama motor servo dan juga sensor-sensor yang ada di robot apabila robot menabrak dinding atau furniture. Pada bagian tengah, terdapat penambahan mikrokontroler ATMega8 yang merupakan salah satu bagian dari Servo Controller. Penempatan tersebut ditujukan agar jarak ATMega8 tersebut dengan pengendali utama yang berada di dalam kepala dan SSC- 32 yang berada di frame bagian tubuh bawah dapat seminimum mungkin, sehingga menghemat penggunaan kabel dan meminimalisir adanya error. Peletakkan SSC-32 yang berada di frame bagian tubuh dikarenakan agar jarak antara SSC-32 dengan servo pada kaki dapat sedekat mungkin, sehingga pergerakan kaki dapat leluasa Perancangan Perangkat Lunak Pada bagian ini akan dijelaskan tentang perancangan perangkat lunak algoritma pergerakan robot. Algoritma pergerakan robot dibagi menjadi dua, yaitu yang pertama merupakan algoritma pergerakan robot yang lama, dan yang kedua merupakan algoritma pergerakan robot yang baru yang direalisasikan dalam skripsi ini. 25

3 Algoritma Pertama Bagian ini menjelaskan tentang algoritma pertama, diagram alir dari algoritma ini adalah sebagai berikut: START Servo Controller menerima perintah dari pusat Servo tidak sibuk? Tidak Ya Inisialisasi servo sibuk Kalkulasi sudut servo menggunakan IK Bergerak satu langkah besar Inisialisasi servo tidak sibuk END Gambar 3.2. Diagram Alir Algoritma Pertama. 26

4 Penjelasan dari diagram alir algoritma pertama ini adalah sebagai berikut: pertama saat start, Servo Controller akan menerima perintah dari pengendali utama. Perintah ini dapat bermacam-macam, dan dikirimkan dalam bentuk angka, dimana satu angka mewakili perintah untuk bergerak sesuai yang diinginkan (misalnya saja perintah angka 0 adalah diam di tempat, sedangkan 1 adalah berjalan maju dan 2 adalah belok kanan, dan sebagainya). Setelah itu, program akan mengecek apakah saat itu program sedang melakukan pergerakan, atau dengan kata lain apakah servo sedang sibuk. Jika servo sedang sibuk, maka perintah yang diterima tidak akan dilaksanakan dan program akan kembali ke titik awal lagi dimana program akan menerima perintah dari pusat kembali. Namun jika ternyata kondisi robot sedang dalam keadaan tidak melakukan suatu gerakan, maka program akan menginisialisasikan bahwa servo sedang sibuk, atau dengan kata lain saat ini program sedang melakukan sebuah gerakan. Setelah itu program akan menghitung sudut yang diperlukan setiap sendi pada setiap kaki berdasarkan koordinat yang diinginkan dengan menggunakan rumus Inverse Kinematic (IK). Setelah didapatkan sudut yang diinginkan, maka robot melakukan satu langkah besar, dimana maksud dari satu langkah besar adalah sebagai berikut: Gambar 3.3. Siklus Langkah Besar. Satu siklus langkah besar terdiri atas 3 tahap, yaitu pertama kaki diangkat, kedua kaki diturunkan, dan ketiga kaki digeser selebar langkah yang diinginkan. Setelah program melakukan satu langkah besar tersebut, maka program menginisialisasikan bahwa servo tidak sibuk agar dapat menerima perintah kembali, dan program selesai. 27

5 Algoritma Kedua Berikut adalah diagram alir untuk algoritma kedua : START Servo Controller menerima perintah dari pusat Kalkulasi sudut servo menggunakan IK Bergerak satu langkah kecil Tidak Sudah satu siklus langkah besar? Ya END Gambar 3.4. Diagram Alir Algoritma Kedua. Penjelasan dari diagram alir algoritma kedua ini adalah sebagai berikut: pertama saat start, Servo Controller akan menerima perintah dari pengendali utama, yang perintahnya dapat bermacam-macam sesuai keinginan, seperti pada algoritma pertama. Lalu setelah menerima perintah tersebut, program melakukan kalkulasi sudut yang diperlukan oleh servo untuk merealisasikan pergerakan tersebut dengan menggunakan IK. Setelah itu robot melakukan pergerakan satu langkah kecil, dimana penjelasan satu siklus langkah kecil adalah sebagai berikut: 28

6 Gambar 3.5. Siklus Langkah Kecil. Siklus langkah kecil merupakan perkembangan dari siklus langkah besar, dimana dalam setiap tahap dalam siklus langkah besar, terdapat satu langkah kecil, yang pada gambar diatas direpresentasikan sebagai garis pendek yang tersusun menjadi garis panjang. Setiap satu langkah kecil tersebut selesai, maka dilakukan pengecekan perintah. Perintah yang dimaksud adalah perintah pergerakan yang dapat berarti bermacam-macam gerakan seperti berhenti atau berjalan. Besar kecilnya sebuah langkah kecil dapat diatur sesuai dengan kebutuhan yang ada, semakin kecil satu langkah kecil tersebut, maka semakin banyak pengecekan perintah yang ada, sehingga semakin teliti sebuah langkah yang terjadi. Namun hal ini dapat berdampak pada kecepatan gerakan yang menurun dikarenakan proses kalkulasi dan pengiriman perintah kepada servo yang meningkat. Setelah melakukan satu langkah kecil tersebut, maka program akan mengecek apakah robot telah melakukan satu siklus langkah besar atau tiga tahap tersebut, jika sudah maka pergerakan robot telah selesai. Jika belum maka robot akan menerima perintah untuk melakukan satu langkah kecil kembali Metode Pengujian Bagian ini akan menjelaskan tentang metode pengujian dari skripsi ini. Pengujian dibagi menjadi tiga bagian, yaitu pengujian robot mengikuti dinding, pengujian ketepatan robot berhenti pada garis, dan pengujian ketepatan robot berputar pada sudut ruangan. 29

7 3.3.1 Pengujian Robot Mengikuti Dinding Pada pengujian ini, robot diprogram untuk mengikuti dinding bagian kiri robot dari poin A hingga poin B. Di sepanjang jalur yang ditempuh robot, akan terdapat dua garis, dimana garis yang pertama berjarak 3cm dari dinding, dan garis yang kedua berjarak 10cm dari dinding. Di sepanjang jalur juga terdapat furniture, dimana robot tidak diperkenankan untuk menggeser furniture tersebut. Pengujian ini ditujukan untuk menguji apakah robot dapat mengikuti dinding dengan tetap mempertahankan jaraknya dengan dinding tersebut. Di bagian akhir poin B, ditempatkan boneka dengan tujuan robot harus dapat berhenti tepat sebelum robot menyenggol atau menabrak boneka tersebut. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut: Gambar 3.6. Pengujian Robot Mengikuti Dinding Contoh pengujian dimana robot dinyatakan gagal mengikuti dinding dengan baik adalah sebagai berikut: 1. Robot menggeser furniture lebih dari 5 cm Gambar 3.7. Ilustrasi Robot Menggeser Furniture 30

8 2. Robot menabrak boneka dan menjatuhkan boneka Gambar 3.8. Ilustrasi Robot Menabrak Boneka 3. Jarak robot antara dinding kurang dari 3 cm atau lebih dari 10 cm Gambar 3.9. Ilustrasi Robot Mengikuti Dinding dengan Melanggar Batas Pengujian Ketepatan Robot Berhenti pada Garis Pada pengujian ini, robot diprogram untuk mengikuti dinding bagian kiri robot dari poin A hingga poin B, dan akan berhenti apabila robot menemukan garis berwarna putih di lantai. Di ujung poin B, terdapat garis tersebut. Robot diharuskan untuk berhenti tepat di garis tersebut. Ralat jarak robot dengan garis diperoleh dari jarak antara garis bagian datangnya robot hingga bagian tengah robot, seperti pada gambar berikut: 31

9 Gambar Pengujian Ketepatan Robot Berhenti pada Garis Contoh pengujian pengukuran jarak robot dengan garis adalah seperti pada gambar berikut: Gambar Ilustrasi Pengukuran Jarak Robot dengan Garis Pengujian Ketepatan Robot Berputar pada Sudut Ruangan Pada pengujian ini, robot ditempatkan pada lapangan KRPAI bagian A. Robot diprogram untuk mengikuti dinding dari poin pertama hingga poin kedua, dan robot akan berhenti setelah robot berputar pada sudut ruangan dan meluruskan badannya. Ralat sudut robot dengan dinding diperoleh dari pengukuran jarak antara kepala robot bagian depan dengan dinding dan jarak antara kepala robot bagian belakang dengan dinding, yang selanjutnya dihitung dengan menggunakan rumus trigonometri untuk memperoleh sudut robot. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat gambar berikut: 32

10 Gambar Pengujian Ketepatan Robot Berputar pada Sudut Ruangan Contoh pengujian pengukuran sudut robot pada sudut ruangan adalah seperti pada gambar berikut: Gambar Ilustrasi Pengukuran Sudut Robot pada Sudut Ruangan Nilai sudut derajat diatas didapatkan dari perhitungan dengan menggunakan pengukuran jarak robot dengan dinding dan pengukuran panjang robot, seperti pada gambar berikut: 33

11 Gambar Pengukuran Kondisi Robot untuk Perhitungan Sudut Dapat dilihat bahwa jarak kepala robot bagian belakang dengan dinding sebesar 11 cm, jarak kepala robot bagian depan dengan dinding sebesar 17,5 cm, dan panjang kepala robot adalah 22 cm. Melalui data tersebut, dapat digunakan rumus phytagoras, dimana nilai dari tinggi segitiga diperoleh dari selisih antara jarak kepala robot bagian belakang dengan jarak kepala robot bagian depan (menurut gambar diatas yaitu sebesar 17,5 11 = 6,5 cm) dan nilai dari bagian segitiga yang miring diperoleh dari panjang kepala robot (yaitu 22 cm). Setelah memperoleh tinggi segitiga dan panjang segitiga yang miring, maka dapat digunakan rumus phytagoras yaitu: sin θ = (tinggi segitiga / panjang segitiga yang miring) sin θ = (6,5 / 22) sin θ = 0,295 θ = sin -1 (0,295) θ = 17,18 Dengan θ adalah besar sudut kemiringan robot terhadap dinding setelah berputar di sudut ruangan. 34