RANCANG BANGUN SISTEM MOBILE ROBOT PENDETEKSI OBJEK BERBASIS RASPBERRY PI B+ LAPORAN AKHIR Disusun Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Sriwijaya Oleh: M ITANG RUSADY 0612 3033 0995 POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2015
RANCANG BANGUN SISTEM MOBILE ROBOT PENDETEKSI OBJEK BERBASIS RASPBERRY PI B+ Oleh : M ITANG RUSADY 0612 3033 0995 Pembimbing I Palembang, Juni 2015 Pembimbing II Ade Silvia Handayani, ST., MT NIP. 19760930 200003 2 002 M. Zakuan Agung, S.T. NIP. 19690929 199303 1 004 Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Elektro Ketua Program Studi Teknik Telekomunikasi D III Ir. Ali Nurdin, M.T Ciksadan, S.T., M.Kom NIP. 19621207 199103 1 001 NIP. 19680907 199303 1 003 ii
Motto Sukses itu sederhana. Lakukan apa yang benar, dengan cara yang tepat, dan pada saat yang tepat. Setiap orang memiliki cerita. Setiap orang memiliki mimpi. Setiap orang memiliki kenangan yang mengubah mereka. -M. Itang Rusady- Kupersembahkan kepada : Allah SWT Nabi Muhammad SAW Ayah & Ibu-ku yang selalu berdoa serta memberikan dukungan yang amat besar atas keberhasilanku. Adikku Tercinta Kedua Dosen Pembimbingku Ibu Ade Silvia Handayani, S.T.,M.T & Bapak M Zakuan Agung, S.T. Keluargaku, Rekan LA, teman, dan semua sahabatku Teman - teman seperjuangan 6 TD Seluruh Pengurus Himpunan Mahasiswa Jurusan Elektro Bangsa,Negara,dan Almamaterku iii
ABSTRAK RANCANG BANGUN SISTEM MOBILE ROBOT PENDETEKSI OBJEK BERBASIS RASPBERRY PI B+ (2015 : xiii + 54 Halaman + 36 Gambar + 3 Tabel + 27 Lampiran + Daftar Pustaka) M Itang Rusady 0612 3033 09795 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI ABSTRAK Rancang Bangun Sistem Mobile Robot Pendeteksi Objek Berbasis Raspberry PI B+ merupakan rancang bangun sebuah robot pintar yang dapat mengikuti objek tanpa perlu dikoneksikan ke perangkat komputer dikarenakan memiliki sebuah inti yang dapat membantu memproses data langsung. Robot ini dapat mengikuti benda dengan bantuan kamera yang terintergrasi dengan sebuah modul Raspberry PI, robot ini juga memakai Arduino UNO sebagai pemroses data di sektor penggerak dan sensor, sensor yang dipakai adalah sensor Gyro dan Accelerometer yang berfungsi untuk menstabilkan robot. Prinsip kerja dari alat yaitu kamera yang terpasangpada modul Raspi akan menangkap objek yang telah diprogram, kemudian data dari kamera tersebut ditransmisikan ke modul Arduino yang akan membuat servo maju sehingga dapat menjangkau benda, ketika kamera mendeteksi objek, transmitter dan receiver pada Raspi dan Arduino ini akan saling mentransmisikan data yang mempunyai keluaran sebesar 5V Kata Kunci: Raspberry PI B+, Arduino UNO, Kamera Raspberry PI, Sensor Gyro dan Accelerometer, Servo, Mobile Robot iv
ABSTRACT MOBILE ROBOT SYSTEM DESIGN BASED DETECTION OBJECT RASPBERRY PI B+ (2015 : xiii + 54 Pages + 36 Images + 3 Tables + 27 Attachments + List of Refferences) M Itang Rusady 0612 3033 0995 ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT MAJORING TELECOMMUNICATION ENGINEERING ABSTRACT Design of Mobile Robot System Based Object Detection Raspberry PI B + is design an intelligent robot that can follow an object without the need to connect to the device because the computer has a core that can help process the data directly. This robot can follow objects with the aid of a camera that is integrated with a module Raspberry PI, this robot also uses Arduino UNO as a data processor in the driving sectors and the sensor, the sensor used is Gyro and Accelerometer sensor that serves to stabilize the robot. The working principle of the device is a camera that terpasangpada module Raspi will capture objects that have been programmed, then the data from the camera is transmitted to the module Arduino that will make the servo go forward so it can reach the object, when the camera detects an object, the transmitter and receiver on Raspi and Arduino will each transmits data that has output of 5V Keywords: Raspberry PI B +, Arduino UNO, Camera Raspberry PI, Gyro and Accelerometer Sensor, Servo, Mobile Robot v
KATA PENGANTAR Assalammu alaikum Wr, Wb. Segala puji dan syukur bagi Allah Rabb alam semesta. Shalawat dan salam semoga senantiasa tercurah kepada junjungan dan tauladan kita, Muhammad Rasulullah, keluarga, dan para sahabatnya. Wa Ba du. Berkat rahmat dan hidayah- Nya penulis dapat menyelesaikan Laporan Akhir dengan judul Rancang Bangun Sistem Mobile Robot Pendeteksi Objek Berbasis Raspberry PI B+. Adapun tujuan dari penulisan Laporan Akhir ini adalah untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III (tiga) di Politeknik Negeri Sriwijaya. Dalam penyusunan laporan ini, penulis banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak berupa bimbingan, petunjuk, keterangan dan data, baik yang diberikan secara tertulis maupun secara lisan. Oleh sebab itu dalam kesempatan ini, dengan tulus dan ikhlas penulis mengucapkan banyak terimakasih atas bantuan dan kesempatan yang telah diberikan oleh berbagai pihak sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Akhir ini. Maka dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan banyak terimakasih sebesar-besarnya kepada : 1. Ibu Ade Silvia Handayani, S.T, M.T. selaku Dosen Pembimbing I 2. Bapak M Zakuan Agung, S.T selaku Dosen Pembimbing II Yang telah memberikan bimbingan, pengarahan dan nasihat kepada penulis dalam menyelesaikan Laporan Akhir ini. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada pihak-pihak yang telah mendukung serta membantu hingga Laporan Akhir ini dapat diselesaikan, terutama kepada : 1. Bapak RD. Kusumanto, S.T., M.M. selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya. 2. Bapak Ir. Ali Nurdin, M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya. 3. Bapak Ir. Siswandi, M.T. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya. vi
4. Bapak Ciksadan, S.T., M.Kom. selaku Ketua Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Sriwijaya. 5. Seluruh Staff Pengajar Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Sriwijaya 6. Orang tua dan keluarga yang telah memberikan banyak dorongan secara lahiriah dan batiniah 7. Teman seperjuanganku kelompok tugas akhir mobile robot, Dwi Setyo Darmawan dan Tia Apsari atas komitmen, bantuan dan kerjasamanya selama ini meskipun menghadapi berbagai cobaan. 8. Segenap keluarga besar mahasiswa D3 Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Sriwijaya angkatan 2012. 9. Segenap keluarga besar Himpunan Mahasiswa Elektro atas do a dan dukungannya. 10. Dan seluruh teman-teman serta sahabat yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Semoga Allah SWT berkenan melimpahkan balasan yang lebih baik melebihi apa yang telah diberikan kepada penulis. Penulis menyadari bahwa dalam Laporan Tugas Akhir ini masih terdapat kekurangan, untuk itu saran dari semua pihak sangat diharapkan demi kesempurnaan laporan ini. Semoga laporan ini dapat menambah khasanah pengetahuan dan bermanfaat bagi kita semua. Wassalammu alaikum Wr, Wb. Palembang, Juni 2015 Penulis vii
DAFTAR ISI Hal HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PENGESAHAN... ii MOTTO... iii ABSTRAK... iv ABSTRACT... v KATA PENGANTAR... vi DAFTAR ISI... viii DAFTAR GAMBAR... x DAFTAR TABEL... xi DAFTAR LAMPIRAN... xii BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Perumusan Masalah... 2 1.3 Batasan Masalah... 2 1.4 Tujuan dan Manfaat... 2 1.5 Metodologi... 2 1.6 Sistematika Penulisan... 3 1.6.1 Perancangan Perangkat Keras... 4 1.6.2 Perancangan Perangkat Lunak... 4 1.6.3 Pengujian Robot... 4 1.6.4 Analisa...... 4 1.7 Sistematika Penulisan... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Sensor Ultrasonik HC-SRF04... 6 2.2 Perangkat Server Mini PC ( Raspberry PI)... 6 2.2.1 Software Sistem Raspberry PI... 7 2.2.2 Sistem Operasi Raspberry PI... 8 2.2.3 Raspberry PI B+... 10 2.2.4 GPIO Raspberry PI B+... 13 2.3 Giroskop dan Accelerometer... 15 2.4 Servo... 15 2.5 Baterai LiPo 12V... 17 2.6 Arduino... 17 2.6.1 Sejarah Arduino... 19 2.6.2 Hardware Arduino... 20 2.6.3 Software Arduino... 21 viii
BAB III RANCANG BANGUN 3.1 Umum... 24 3.2 Tujuan Perancangan... 24 3.3 Langkah Langkah Perancangan... 24 3.4 Diagram Blok Rangkaian... 25 3.5 Prinsip Kerja Alat... 26 3.6 Flowchart... 28 3.7 Gambar Rangkaian... 29 3.7.1 Gambar Rangkaian Modul Raspberry pi B+... 29 3.7.2 Gambar Rangkaian Modul HC-SRF04... 31 3.7.3 Gambar Diagram Modul Arduino UNO... 32 3.7.4 Gambar Rangkaian Keseluruhan...... 34 3.7.1 Tata Letak Raspberry pi... 35 3.8 Board Perakitan... 36 3.9 Perancangan Mekanik... 36 3.10Perancangan Software... 39 3.10.1 Instalasi ARCH LINUX ARM RPI... 39 3.10.2 Koneksi Via SSH... 39 3.10.3 Ekstend Partisi... 40 3.10.4 Set Hostname.... 41 3.10.5 Tambah User... 41 3.10.6 Install Sudo...... 41 3.10.3 Login Otomatis Ke Konsol... 40 BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Pengukuran Alat... 43 4.2 Tujuan Pengukuran... 43 4.3 Alat-Alat Yang Digunakan... 43 4.4 Langkah-Langkah Pengukuran... 43 4.5 Titik Uji Pengukuran... 44 4.5.1 Titik Uji pengukuran pada tegangan Input Baterai LiPo 12v 44 4.5.2 Titik Uji Pengukuran pada Modul Raspberry PI B+... 45 4.5.3 Titik Uji Pengukuran pada Modul Arduino Uno... 48 4.6 Analisa Kerja Rangkaian..... 51 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... 53 5.2 Saran... 54 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN ix
DAFTAR GAMBAR Hal Gambar 1.1 Perancangan Alat... 3 Gambar 1.2 Blok Diagram... 4 Gambar 2.1 Diagram Pin Sensor Ultrasonik HC-SRF04... 6 Gambar 2.2 Logo Raspberry PI... 7 Gambar 2.3 Raspberry PI B+... 11 Gambar 2.4 Raspberry PI B+ tampak atas... 11 Gambar 2.5 Raspberry PI B+ tampak bawah... 12 Gambar 2.6 Raspberry PI GPIO Pin... 13 Gambar 2.7 Servo... 16 Gambar 2.8 Perbedaan Lebar Pulsa Servo... 17 Gambar 2.9 Arduino Pin Out... 20 Gambar 2.10 Tampilan Toolbar Arduino... 22 Gambar 3.1 Diagram Blok Rancang Bangun Sistem Mobile Robot Pendeteksi Objek Berbasis Raspberry Pi B+... 26 Gambar 3.2 Flowchart Saat robot bekerja... 28 Gambar 3.3 Rangkaian Modul Raspberry Pi B+... 29 Gambar 3.4 Diagram Modul HCSR 04... 31 Gambar 3.5 Diagram Arduino uno... 32 Gambar 3.6 Rangkaian Keseluruhan... 34 Gambar 3.7 Tata Letak rangkaian Raspberry pi... 35 Gambar 3.8 Board Perakitan... 36 Gambar 3.9 Chassing Robot Tampak Depan... 37 Gambar 3.10 Chassing Robot Tampak Samping Kiri... 37 Gambar 3.11 Chassing Robot Tampak Samping Kanan... 38 Gambar 3.12 Chassing Robot Tampak Belakang... 38 Gambar 4.1 Hasil Pengukuran pada Baterai LiPo... 44 Gambar 4.2 Data Hasil Pengukuran pada Modul Raspberry Pi B+ TP 2 (Pin GPIO 14)..... 45 Gambar 4.3 Data Hasil Pengukuran pada Modul Raspberry Pi B+ TP 3 (Port GPIO 15)... 45 Gambar 4.4 Hasil pengukuran pada Transmitter Modul Raspberry Pi B+ 46 Gambar 4.5 Hasil pengukuran pada Receiver Modul Raspberry Pi B+... 47 Gambar 4.6 Titik Pengukuran 4 pada pin 9 Arduino Uno baterai full... 48 Gambar 4.7 Titik Pengukuran 5 pada pin 10 Arduino Uno baterai full... 48 Gambar 4.8 Titik Pengukuran 6 pada pin 8 Arduino Uno baterai full... 49 Gambar 4.9 Titik Pengukuran 4 pada pin 9 Arduino Uno baterai 10 %.. 49 Gambar 4.10 Titik Pengukuran 5 pada pin 10 Arduino Uno baterai 10 %. 50 Gambar 4.11 Titik Pengukuran 6 pada pin 8 Arduino Uno baterai 10 %... 50 x
DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Data Hasil Pengukuran pada Baterai LiPo... 44 Tabel 4.2 Data Hasil Pengukuran pada Modul Raspberry Pi B+... 45 Tabel 4.3 Data Hasil Pengukuran pada Modul Arduino Uno.... 51 Hal xi
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Lembar Revisi Ujian Laporan Akhir Lampiran 2 Surat Persetujuan Bimbingan Laporan Akhir Lampiran 3 Lembar Konsultasi Laporan Akhir Lampiran 4 Lembar Rekomendasi Laporan Akhir Lampiran 5 Lembar Peminjaman Alat Lampiran 6 Lembar Bukti Penyerahan Hasil Karya/Rancang Bangun Lampiran 7 Data Sheet HC SR04 Lampiran 8 Data Program xii