BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pada saat ini kebutuhan eksplorasi suatu tempat atau daerah terkadang sangat dibutuhkan, baik itu untuk tujuan penelitian, penjelajahan, dokumentasi suatu tempat, atau bahkan pencarian sesuatu di daerah yang dieksplorasi. Seperti penelitian kehidupan binatang di padang rumput, penjelajahan hutan yang belum dikenal, dokumentasi goa-goa atau terowongan bersejarah, atau pencarian korban di daerah terjadi bencana alam. Namun di beberapa tempat tertentu seperti yang disebutkan diatas, terkadang banyak sekali bahaya yang mungkin terjadi apabila kita mengirim manusia untuk melakukan suatu misi eksplorasi. Seperti penjelajahan hutan liar yang memiliki hewan buas, eksplorasi goa atau terowongan yang rawan runtuh, maupun pencarian korban di daerah pasca bencana yang masih memiliki potensi terjadinya bencana susulan, dan daerah yang memiliki kawasan yang luas yang akan memakan waktu dan tenaga untuk di eksplorasi. Salah satu contoh kasus yang kita jumpai adalah seperti pencarian korban bencana letusan gunung merapi tahun 2011, terdapat beberapa tim pencari yang hilang karena melakukan pencarian di daerah berbahaya yang masih rawan terjadinya hembusan awan panas. Eksplorasi di tempat-tempat berbahaya tersebut dapat menimbulkan korban jiwa apabila dilakukan oleh manusia. Bahkan terdapat tempat yang akan sulit untuk mengirimkan penjelajah menusia, misalnya planet lain di luar angkasa. 1
2 Seperti yang kita ketahui badan antariksa negara Amerika Serikat yaitu NASA (National Aeronautics and Space Administration) telah melakukan penjelajahan dan penelitian di planet tetangga kita yaitu planet mars dengan mengirimkan robot penjelajah berupa rover space exploration vehicle atau kendaraan penjelajah luar angkasa tanpa awak sejak tahun 1996. Dari beberapa keadaan tersebut diatas, penulis mendapatkan inspirasi untuk merancang suatu robot penjelajah yang dapat melakukan eksplorasi di berbagai tempat yang memiliki berbagai macam karakteristik medan. Robot yang didisain berupa robot rover atau robot penjelajah segala medan dengan menggunakan sistem suspensi pasif rocker bogie. Dengan menggunakan sistem suspensi rocker bogie, robot penjelajah ini akan bisa melalui berbagai medan berat seperti mendaki rintangan dengan ketinggian tertentu. Robot ini juga akan dapat melalui tanjakan atau turunan hingga medan berpasir atau medan yang tidak stabil. Dengan robot rover ini kita tidak perlu mengirimkan manusia untuk melakukan eksplorasi pada daerah-daerah yang berbahaya. Robot rover ini didisain dengan menggunakan mikrokontroler ATMega328 yang dipasangkan pada modul Arduino yaitu perangkat keras prototip elektronik open-source untuk membangun sistem kontrol jarak jauh bagi robot rover, dan memasang sistem kamera wireless, kita dapat mendokumentasikan daerah yang dijelajah. Sistem kontrol dan pengambilan gambar melalui kamera secara wireless akan membuat robot dapat melakukan misi eksplorasi secara efisien.
3 1.2 Rumusan Masalah Robot rover menggunakan sistem suspensi rocker-bogie untuk dapat menjelajah segala medan tanpa mengalami kesulitan. Sistem kontrol untuk robot adalah kontrol manual secara wireless, dan menggunakan sistem kamera untuk mengamati pergerakan robot. Berdasarkan latar belakang tersebut, maka dapat diambil perumusan masalah sebagai berikut: 1. Bagaimana merancang mekanik untuk sistem suspensi rocker-bogie agar dapat berjalan diberbagai karakteristik medan. 2. Bagaimana merancang sistem kontrol jarak jauh dan pengiriman data visual kamera yang menggunakan sistem wireless untuk memantau pergerakan robot rover. 1.3 Batasan Masalah Adapun batasan masalah pada pembuatan robot ini adalah sebagai berikut: 1. Prinsip kerja robot rover menggunakan mikrokontroller ATmega 328 pada modul elektronik open-source Arduino. 2. Prinsip kerja mekanik robot rover yang menggunakan sistem suspensi rocker-bogie yang dibatasi agar dapat memanjat rintangan ringan. 3. Prinsip kerja sistem kontrol navigasi dan kamera robot rover jarak jauh menggunakan sistem pengiriman data wireless.
4 1.4 Tujuan dan Manfaat 1.4.1 Tujuan Adapun tujuan dari pembuatan tugas akhir ini adalah: 1. Mampu merancang mekanik robot menggunakan sistem suspensi rocker-bogie agar dapat menjelajah di berbagai medan sulit. 2. Mampu merancang sistem kendali robot jarak jauh dengan memanfaatkan teknologi wireless. 1.4.2 Manfaat Berikut adalah manfaat yang diperoleh dari penelitian ini: 1. Manfaat Teknis Membantu atau mempermudah tugas manusia untuk melakukan suatu misi eksplorasi pada tempat-tempat yang sulit dijangkau oleh manusia. Kemampuan fleksibilitas dari perancangan sistem kendali jarak jauh berbasis mikrokontroler dan menggunakan sistem wireless yang dapat diaplikasikan pada sistem kendali lain pada dunia nyata. 2. Manfaat Bagi Penulis Bagi penulis sendiri, sebagai bentuk terapan ilmu-ilmu yang telah dipelajari pada perkuliahan khususnya yang berkaitan dengan sistem kontrol dan elektronika.
5 1.5 Pelaksanaan Pekerjaan 1.5.1 Tahap-Tahap Pekerjaan Tahap-tahap pekerjaan yang dilakukan sebagai berikut: Perancangan konsep penelitian Pengumpulan informasi pada objek penelitian Analisa informasi terkait dengan kebutuhan rencana model rancangan alat yang didesain Pembuatan rancangan desain alat: Desain mekanik Desain rangkaian dalam bentuk diagram skematik Desain layout PCB Pengumpulan alat dan bahan terkait dengan realisasi desain fisik alat Pembuatan alat meliputi: Pembuatan PCB Perangkaian komponen Pembuatan mekanik Pengujian rangkaian dan perbaikan Pembuatan program tahap awal untuk rangkaian dan diuji pada rangkaian yang telah dibuat Pembuatan program untuk komputer yang berfungsi untuk mengontrol robot secara wireless Penyempurnaan program
6 Pengujian keseluruhan bagian dan evaluasi Perbaikan Uji coba dan kesimpulan 1.5.2 Kronologis Pekerjaan Berikut adalah garis besar kronologis pekerjaan. Perancangan konsep penelitian Perancangan konsep penelitan meliputi studi awal penelitian, pengaturan jadwal, dan membuat daftar kebutuhan-kebutuhan dalam penelitian. Pengumpulan informasi pada objek penelitian Pengumpulan informasi dan diskusi-diskusi yang terkait penelitian pada dosen pembimbing, termasuk pencatatan masalah dan batasan-batasan penelitian. Analisa informasi terkait dengan kebutuhan rencana model rancangan alat yang akan di desain Memuat pemahaman lebih lanjut dan menganalisa hasil pengumpulan informasi sehingga alat yang akan didesain dapat meliputi kebutuhan dan permasalahan. Pembuatan rancangan desain alat Pembuatan rancangan desain alat menggunakan bantuan beberapa aplikasikomputer pendukung serta informasi dan referensi dari buku-buku terkait dan datasheet dari komponen-
7 komponen yang digunakan. Referensi dari datasheet dapat membantu desain rancangan karena produsen komponen telah mencantumkan catatan aplikasi (application note) sehingga saran-saran yang ada dapat langsung di aplikasikan dalam desain. Desain mekanik Desain mekanik dalam model tiga dimensi menggunakan aplikasikomputer Autodesk Inventor Professional. Desain rangkaian dalam bentuk diagram skematik Desain rangkaian menggunakan aplikasikomputer PROTEUS ISIS. Desain layout PCB Desain layout PCB menggunakan aplikasi komputer PROTEUS ARES. Pengumpulan alat dan bahan terkait dengan realisasi desain fisik alat Setelah desain hardware selesai maka kebutuhan alat dan bahan termasuk komponen dapat segera diketahui. Semua alat dan bahan yang diperlukan dikumpulkan terlebih dahulu sehingga nantinya dapat memudahkan perakitan alat. Hal ini termasuk dengan pembelian modul elektronik open-source Arduino.
8 Pembuatan alat meliputi: Pembuatan PCB Pembuatan PCB diserahkan kepada PCB Fabrication House agar hasil PCB lebih terjamin kualitasnya denganmenggunakan lapisan silver (silver coated). Perangkaian Komponen Setelah PCB tercetak dilanjutkan dengan perangkaian komponen pada PCB. Pembuatan Mekanik Pembuatan mekanik menggunakan bahan dari aluminium dan acrylic. Bahan acrylic digunakan sebagai bahan utama karena cukup kokoh dah mudah dibentuk. Aluminium digunakan untuk memperkuat konstruksi mekanik yang terbuat dari acrylic. Bahan aluminium yang digunakan terdiri dari aluminium tubeberbentuk kotak dan aluminium lembaran yang dipotong dan dibentuk sesuai desain mekanik. Pengujian rangkaian dan perbaikan Pengujian rangkain dilakukan dengan menggunakan multimeter dan memastikan semua jalur pada PCB telah tersambung dengan baik. Perbaikan dilakukan apabila terdapat rangkaian yang tidak tersambung dengan baik.
9 Pembuatan program tahap awal dan diuji pada rangkaian yang telah dibuat. Pembuatan program menggunakan aplikasi Arduino IDE 1.0 yang merupakan aplikasi untuk memprogram Arduino board. Pengujian dilakukan dengan merangkai modul Arduino dengan rangkaian yang telah dibuat. Pada pengujian ini Arduino board telah dimasukkan program yang telah dirancang. Evaluasi dilakukan pada rangkaian setelah pengujian untuk menentukan apakah rangkaian telah bekerja dengan baik atau tidak. Pembuatan program untuk komputer yang berfungsi untuk mengontrol robot secara wireless Pembuatan program untuk pengontrol robot dari komputer menggunakan bahasa pemrograman Python. Kontrol robot secara wireless menggunakan metode pengiriman data melalui serial port dengan menggunakan modul XBee wireless. Penyempurnaan program Penyempurnaan program dilakukan untuk mendapatkan program sistem kontrol robot secara wireless yang baik. Pengujian keseluruhan bagian dan evaluasi Tahap selanjutnya adalah pengujian setelah semua bagian hardware serta software digabungkan. Evaluasi dilakukan kepada keseluruhan rangkaian setelah pengujian.
10 Perbaikan Perbaikan dilakukan apabila dalam pengujian sebelumnya rangkaian belum bekerja dengan baik. Perbaikan dilakukan baik pada software maupun hardware. Uji coba dan kesimpulan Tahapan ini merupakan akhir dari penelitian. Hal ini dilakukan agar kekurangan dan kelebihan sistem secara keseluruhan dapat diketahui. Kekurangan ini adalah keterbatasan hasil rancangan. 1.6 Metode Penelitian Karya tulis ini disusun dengan tahap-tahap : 1. Studi Kepustakaan (Library Study) yaitu studi yang dilakukan untuk mendapat pengetahuan dengan cara mengumpulkan data baik dari internet maupun dari buku-buku. 2. Studi Lapangan (Field Study) yaitu dengan cara mengumpulkan komponen yang diperlukan untuk perancangan, merakit komponen dan melakukan pengujian bertahap. 3. Metode Observasi yaitu pengamatan terhadap alat yang akan dibuat, dengan cara melakukan percobaan baik secara langsung maupun secara tidak langsung.
11 4. Metode Perancangan yaitu tahap perancangan yang akan dibuat, mengenai perencanaan rangkaian, layout PCB, tata letak komponenkomponen yang di perlukan dan perencanaan mekanik rangkaian. 5. Analisis dan Evaluasi, setelah dilakukan pengumpulan data baik berdasarkan studi kepustakaan maupun studi lapangan, maka dilakukan analisis terhadap data-data yang telah terkumpul serta perlu dilakukan evaluasi agar sistem berjalan lancar. 1.7 Sistematika Penulisan BAB I. PENDAHULUAN Bab ini berisi latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan dan manfaat, metode penelitian dan sistematika penulisan. BAB II. TINJAUAN PUSTAKA Bab ini berisi penjelasan tentang dasar-dasar teoritis serta komponen-komponen yang digunakan pada pembuatan robot. BAB III. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN Bab ini berisi tentang proses perancangan robot yang akan dibuat serta merealisasikan perancangan dengan proses pembuatan robot, serta melakukan pengujian terhadap robot. BAB IV. PRODUK AKHIR DAN DISKUSI Bab ini berisi spesifikasi dan analisis robot. BAB V. PENUTUP Bab ini berisi kesimpulan dan saran