pengembangan metode pencarian api pada robot … · 2020. 12. 2. · api pada robot api berkaki...
TRANSCRIPT
-
i
TUGAS AKHIR
PENGEMBANGAN METODE PENCARIAN API
PADA ROBOT PEMADAM API BERKAKI
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat
Memperoleh gelar Sarjana Teknik pada
Program Studi Teknik Elektro
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma
Disusun oleh :
Erika Nugrahingsih
NIM : 165114043
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2020
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
ii
FINAL PROJECT
DEVELOPMENT OF FIRE SEARCHING METHODS
ON LEGGED FIREFIGHTING ROBOTS
Presented as partial fulfillment of the requirements
For a Bachelor Engineering degree
In Electrical Engineering Study program
Department of Electrical Engineering
Faculty of Science and Technology Sanata Dharma Univeristy
By :
Erika Nugrahingsih
NIM : 165114043
DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2020
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
vii
HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP
Motto Hidup :
“God is about to open some important doors in our life“
Skripsi ini saya persembahkan untuk :
Tuhan Yesus Kristus
Bapak Anang Wahyudi, Mama Ruth Rochyatin
Mas Yogi Wahyu Aji, Kak Queen P. Arunglamba
Orang terdekat yang ku sayangi
Teman-teman Tim Robotika KRPAI
Alamamaterku Universitas Sanata Dharma
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
viii
INTISARI
Kontes Robot Pemadam Indonesia (KRPAI) merupakan ajang kompetisi
perancangan dan pembuatan robot untuk bisa memadamkan api lilin dalam satu ruangan
dengan berbagai rintangan, sehingga robot harus memiliki keakuratan sensor untuk dapat
memadamkan api. Penelitian sensor untuk robot pemadam api pernah dilakukan namun
sensor yang diteliti masih belum bisa mendeteksi api bila ada halangan di depan api dan
jarak pembacaan sensor yang terbatas. Pada penelitian ini dikembangkan metode pencarian
api pada robot api berkaki dengan menggunakan tiga tipe sensor api.
Robot pada penelitian ini dirancang untuk bisa mendeteksi frekuensi 3,8 kHz sebagai
start robot kemudian menyusuri lorong menggunakan algoritma wall follower dengan nilai
referensi memakai sensor jarak. Robot kemudian mendeteksi garis ruang dengan sensor
warna ketika robot telah mendeteksi garis dan badan robot telah memasuki ruang kemudian
robot akan mendeteksi api ruang dengan sensor UVTron Hamamatsu, mengarahkan badan
robot dekat api dengan sensor api infrared kemudian mengarahkan penyemprot sesuai titik
api yang telah dideteksi dengan sensor api AMG8833 IR Thermal Array. Penyemprot akan
bergerak sesuai titik api dan menyemprotkan air ke objek lilin. Robot akan diuji dengan 24
konfigurasi ruang yang sesuai dengan peraturan KRPAI.
Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan, robot dapat menjalankan misi
memadamkan api dengan keberhasilan sebesar 95,83%. Setiap sensor yang digunakan dapat
merepresentasikan data yang diharapkan dengan baik kecuali sensor api infrared. Sensor
jarak memiliki keberhasilan sebesar 96,94%, Sensor IR jarak untuk menghindari rintangan
memiliki keberhasilan sebesar 97,79%. Sensor suara dan sensor warna yang digunakan dapat
berfungsi dengan baik. Sensor api UVTron Hamamatsu dan AMG8833 yang digunakan
dapat mendeteksi api ruang dan mampu mengarahkan penyemprot ke titik api.
Kata kunci : KRPAI berkaki, robot pemadam api, UVTron Hamamatsu, AMG8833
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
ix
ABSTRACT
The Indonesian Firefighting Robot Contest (KRPAI) is a competition for designing and
manufacturing robots, to be able to extinguish a candle flame in one room with various
obstacles, so the robot must have accurate sensor to extinguish the fire. Research on sensors
for firefighting robots has been carried out, but the sensors studied are still unable to detect
a fire if there is an obstacle in front of the fire and the sensor reading distance is limited. In
this study, a fire search method was developed in a fire-legged robot using three types of fire
sensors.
The robot in this study is designed to be able to detect a frequency of 3.8 kHz as a start of
the robot and then walked down the aisle using a wall follower algorithm with reference
values using a distance sensor. The robot then detects the space line with a color sensor when
the robot has detected the line and the robot's body has entered the room then the robot will
detect the flame’s room with the UVTron Hamamatsu sensor, directs the robot near the fire
with an infrared fire sensor then directs the nozzle sprayer according to the fire point that
has been detected with the AMG8833 IR Thermal Array fire sensor. The nozzle sprayer will
move according to the point of fire and spray water onto the object. The robot will be tested
with 24 room configurations in accordance with KRPAI rule.
Based on the tests that have been done, the robot can extinguish fire missions with a success
of 95.83%. Each sensor can represent well-expected data except infrared fire sensors. The
distance sensor has 96.94% success, the IR distance sensor to avoid obstacles has 97.79%
success. The sound sensors and color sensors can function properly. The The UVTron
Hamamatsu and AMG8833 fire sensors can detect flame’s room and are able to direct nozzle
sprayers to the point of fire.
Keyword : KRPAI, legged, firefighting robot, UVTron Hamamatsu, AMG8833
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
xii
DAFTAR ISI
HALAMAN SAMPUL (BAHASA INDONESIA) ......................................................... i
HALAMAN SAMPUL (BAHASA INGGRIS) .............................................................. ii
HALAMAN PERSETUJUAN ........................................................................................ iii
HALAMAN PENGESAHAN ......................................................................................... iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA .......................................................................... v
HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH .................................... vi
HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP ................................................ vii
INTISARI ........................................................................................................................ viii
ABSTRACT .................................................................................................................... ix
KATA PENGANTAR ..................................................................................................... x
DAFTAR ISI ................................................................................................................... xii
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................................... xv
DAFTAR TABEL ........................................................................................................... xviii
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................................... 1
1.1. Latar Belakang ................................................................................................... 1
1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian ........................................................................... 2
1.3. Batasan Masalah ................................................................................................. 2
1.4. Metodologi Penelitian......................................................................................... 3
BAB II DASAR TEORI .................................................................................................. 5
2.1. Konfigurasi Arena .............................................................................................. 5
2.2. Mikrokontroler.................................................................................................... 9
2.3. Sensor Jarak ........................................................................................................ 10
2.4. Sensor Infrared ................................................................................................... 11
2.5. Sensor Api UVTron Hamamatsu ........................................................................ 12
2.6. Sensor Infrared Thermal Array........................................................................... 14
2.7. Sensor Infrared Flame ........................................................................................ 14
2.8. Sensor Suara ....................................................................................................... 15
2.9. Sensor Warna ...................................................................................................... 16
2.10. Servo Motor SG90 ............................................................................................ 18
2.11. Pompa Air DC .................................................................................................. 18
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
xiii
2.12. Fuzzy Mamdani ................................................................................................ 19
BAB III RANCANGAN PENELITIAN ......................................................................... 22
3.1. Blok Diagram Sistem.......................................................................................... 22
3.2. Perancangan Mekanik Robot .............................................................................. 23
3.3. Perancangan Hardware ....................................................................................... 25
3.3.1.Power Supplay ........................................................................................... .25
3.3.2.Mikrokontroler Master .............................................................................. .26
3.3.3.Mikrokontroler Slave 1 .............................................................................. .27
3.3.4.Mikrokontroler Slave 2 .............................................................................. .28
3.3.5.Mikrokkontroler Slave 3 ............................................................................ .28
3.3.6.Komunikasi I2C ......................................................................................... .29
3.3.7.Perhitungan Jarak Robot dan Lilin ............................................................ .29
3.3.8.Perhitungan Kemampuan Pompa .............................................................. .31
3.4. Perancangan Diagram Alir ................................................................................. 31
3.4.1.Proses Kerja Sistem ................................................................................... .31
3.4.2.Program Derajat Pergerakan ...................................................................... 32
3.4.3.Program Deteksi Garis............................................................................... 34
3.4.4.Program Deteksi Api ................................................................................. 34
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................................... 35
4.1. Perubahan Perancangan ..................................................................................... 35
4.1.1.Perubahan Flowchart Utama ..................................................................... 35
4.1.2.Perubahan Sensor Api Infrared.................................................................. 36
4.1.3.Perubahan Implementasi Mekanik Robot.................................................. 37
4.2. Hasil Implementasi ............................................................................................. 38
4.3. Pengujian dan Pembahasan Hardware ................................................................ 41
4.3.1.Pengujian dan Pembahsan Sensor Jarak .................................................... 41
4.3.2. Pengujian dan Pembahsan Sensor Obstacle ............................................. 44
4.3.3. Pengujian dan Pembahsan Sensor Suara .................................................. 46
4.3.4. Pengujian dan Pembahsan Sensor Garis ................................................... 48
4.3.5. Pengujian dan Pembahsan Sensor Api UVtron ........................................ 50
4.3.6. Pengujian dan Pembahsan Sensor Api Array ........................................... 53
4.4. Pembahasan Perangkat Lunak ............................................................................ 57
4.4.1.Pembahsan Program Slave 1 ..................................................................... 57
4.4.2.Pembahsan Program Slave 2 ..................................................................... 66
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
xiv
4.4.3.Pembahsan Program Master ...................................................................... 68
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................................... 79
5.1. Kesimpulan ......................................................................................................... 79
5.2. Saran ................................................................................................................... 79
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................................... 80
LAMPIRAN .................................................................................................................... 82
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Bagan Sistem ..................................................................................................... 3
Gambar 2.1 Konfigurasi A .................................................................................................... 5
Gambar 2.2 Konfigurasi B..................................................................................................... 6
Gambar 2.3 Konfigurasi C..................................................................................................... 6
Gambar 2.4 Konfigurasi D .................................................................................................... 7
Gambar 2.5 Posisi Home ....................................................................................................... 7
Gambar 2.6 Posisi Api ........................................................................................................... 8
Gambar 2.7 Posisi Boneka..................................................................................................... 8
Gambar 2.8 Pin Mapping Atmega 328 .................................................................................. 9
Gambar 2.9 Sensor PING Parallax ...................................................................................... 10
Gambar 2.10 Sensor Infrared Sharp GP2Y0A41SK0F ....................................................... 10
Gambar 2.11 Rangkaian Skematik Infrared Sharp GP2Y0A41SK0F ................................. 11
Gambar 2.12 Grafik output tegangan terhadap jarak .......................................................... 11
Gambar 2.13 Sensor UVTron Hamamatsu R2868 .............................................................. 12
Gambar 2.14 Sudut lebar (directivity) UVTron Hamamatsu R2868 ................................... 13
Gambar 2.15 Driving Circuit C10807 ................................................................................. 13
Gambar 2.16 Rangkaian Driving Circuit C10807 ............................................................... 14
Gambar 2.17 Sensor Infrared Thermal Array ...................................................................... 14
Gambar 2.18 Sensor infrared flame ..................................................................................... 15
Gambar 2.19 Konfigurasi pin LM567 ................................................................................. 15
Gambar 2.20 Sensor TCS3200 ............................................................................................ 16
Gambar 2.21 Pin-pin pada TCS3200 ................................................................................... 16
Gambar 2.22 Servo Motor SG90 ......................................................................................... 18
Gambar 2.23 Pin Servo Motor SG90................................................................................... 18
Gambar 2.24 Pompa Air DC ............................................................................................... 19
Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem ....................................................................................... 23
Gambar 3.2 Mekanik Robot Keseluruhan ........................................................................... 23
Gambar 3.3 Robot Tampak Atas ......................................................................................... 24
Gambar 3.4 Robot Tampak Depan ...................................................................................... 24
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
xvi
Gambar 3.5 Robot tampak samping .................................................................................... 24
Gambar 3.6 Robot tampak bawah ....................................................................................... 25
Gambar 3.7 Robot tampak belakang ................................................................................... 25
Gambar 3.8 Perancangan Power Supplay .................................................................... 26
Gambar 3.9 Perancangan Mikrokontroler Master ............................................................... 27
Gambar 3.10 Perancangan Mikrokontroller Slave 1 ........................................................... 27
Gambar 3.11 Perancangan Mikrokontroler Slave 2 ............................................................ 28
Gambar 3.12 Perancangan Mikrokontroler Slave 3 ............................................................ 29
Gambar 3.13 Diagram Komunikasi I2C .............................................................................. 29
Gambar 3.14 Posisi sensor dan lilin .................................................................................... 30
Gambar 3.15 Diagram Alir Utama ...................................................................................... 32
Gambar 3.16 Diagram Alir Derajat Pergerakan .................................................................. 33
Gambar 3.17 Diagram Alir Deteksi Garis ........................................................................... 34
Gambar 3.18 Diagram Alir Deteksi Api .............................................................................. 35
Gambar 4.1 Perubahan Diagram Alir Utama ...................................................................... 35
Gambar 4.2 Ilustrasi pengujian sensor api infrared ............................................................. 38
Gambar 4.3 Perubahan Implementasi mekanik robot (robot tampak depan) ...................... 38
Gambar 4.4 Perubahan Implementasi mekanik robot (robot tampak belakang) ................. 38
Gambar 4.5 Robot Part level 1 ............................................................................................ 38
Gambar 4.6 Robot part level 2............................................................................................. 39
Gambar 4.7 Robot part level 3 (1) ....................................................................................... 39
Gambar 4.8 Robot part level 3 (2) ....................................................................................... 40
Gambar 4.9 Robot part level 3 (3) ....................................................................................... 40
Gambar 4.10 Pengujian PING arah 180 derajat .................................................................. 44
Gambar 4.11 Pengujian Sensor Infrared GP2Y0A41SK0F ................................................ 46
Gambar 4.12 Pengujian Sensor Warna TCS3200 ............................................................... 48
Gambar 4.13 Ilustrasi pengujian Sensor Hamamatsu .......................................................... 51
Gambar 4.14 Pengujian Sensor Hamamatsu ....................................................................... 51
Gambar 4.15 (kiri) posisi lilin pada jam 07.30, (kanan) posisi lilin pada jam 09.00 .......... 52
Gambar 4.16 (kiri) posisi lilin pada jam 07.30, (kanan) posisi lilin pada jam 09.00 .......... 53
Gambar 4.17 Posisi lilin pada jam 07.30 ............................................................................. 53
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
xvii
Gambar 4.18 Listing program pada Slave 1 (Inisialisasi sensor IR) ................................... 58
Gambar 4.19 Listing program pada Slave 1 (Inisialisasi sensor PING) .............................. 58
Gambar 4.20 Listing program pada Slave 1 (Inisialisasi nilai pada variabel) ..................... 59
Gambar 4.21 Listing program pada Slave 1 (Void setup) ................................................... 59
Gambar 4.22 Listing program pada Slave 1 (Void loop label soundak) ............................. 60
Gambar 4.23 Listing program pada Slave 1 (Void loop label jalan) ................................... 61
Gambar 4.24 Inisialisasi parameter input dan output Fuzzy ............................................... 61
Gambar 4.25 Fungsi keanggotaan Input S1......................................................................... 62
Gambar 4.26 Fungsi keanggotaan fuzzy output derajatKanan ............................................ 63
Gambar 4.27 Fungsi keanggotaan fuzzy output derajatKiri ................................................ 63
Gambar 4.28 Fuzzy Rule pada Matlab ................................................................................ 64
Gambar 4.29 Grafik Pergerakan Robot ............................................................................... 64
Gambar 4.30 Listing program pada Slave 2 (Inisialisasi Variabel dan treshold) ................ 66
Gambar 4.31 Listing program pada Slave 2 (Void setup) ................................................... 66
Gambar 4.32 Listing program pada Slave 2 (Void loop label standby) .............................. 67
Gambar 4.33 Listing program pada Slave 2 (cek_front) ..................................................... 67
Gambar 4.34 Listing program pada Slave 2 (label startprogram) ....................................... 68
Gambar 4.35 Rangkaian Skematik Infrared Sharp GP2Y0A41SK0F ................................. 68
Gambar 4.36 Listing program master (library dan inisialisasi) ........................................... 71
Gambar 4.37 Ilustrasi pin servo kaki ................................................................................... 71
Gambar 4.38 Void cekdata_slave1 ...................................................................................... 72
Gambar 4.39 Void cekdata_slave2 ...................................................................................... 72
Gambar 4.40 Listing program soundactive ......................................................................... 73
Gambar 4.41 Listing program cari ruang ............................................................................ 73
Gambar 4.42 Ilustrasi robot masuk ruang (1) ...................................................................... 74
Gambar 4.43 ilustrasi robot masuk ruang (2) ...................................................................... 74
Gambar 4.44 Ilustrasi robot masuk ruang (3) ...................................................................... 75
Gambar 4.45 Listing program keluar ruang ........................................................................ 75
Gambar 4.46 Listing program posisi api ............................................................................. 76
Gambar 4.47 Program grideye_2 (1) ................................................................................... 76
Gambar 4.48 Program grideye_2 (2) ................................................................................... 76
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
xviii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Pin Arduino Nano ................................................................................................ 10
Tabel 2.2 Fungsi pin LM567 ............................................................................................... 15
Tabel 2.3 Konfigurasi pin TCS3200 dan fungsinya ............................................................ 17
Tabel 2.4 Pemilihan photodioda pembaca warna ................................................................ 17
Tabel 2.5 Frekuensi Keluaran .............................................................................................. 18
Tabel 4.1 Hasil percobaan sensor api Infrared .................................................................... 36
Tabel 4.2 (Lanjutan) Hasil percobaan sensor api Infrared .................................................. 37
Tabel 4.3 Hasil pengujian Sensor Ultrasonik PING ............................................................ 42
Tabel 4.4 (Lanjutan) Hasil pengujian Sensor Ultrasonik PING .......................................... 43
Tabel 4.5 Hasil pengujian sensor Infrared GP2Y0A41SK0F .............................................. 45
Tabel 4.6 Hasil pengujian sensor suara LM567 .................................................................. 47
Tabel 4.7 Hasil pengujian sensor warna TCS3200 .............................................................. 49
Tabel 4.8 Hasil pengujian sensor Hamamatsu..................................................................... 51
Tabel 4.9 (Lanjutan) Hasil pengujian sensor Hamamatsu ................................................... 52
Tabel 4.10 Hasil pengujian sensor AMG8833 (1) ............................................................... 54
Tabel 4.11 Hasil Perbandingan pembacaan suhu tiap pixel (1) .......................................... 54
Tabel 4.12 Hasil pengujian sensor AMG8833 (2) ............................................................... 55
Tabel 4.13 Hasil Perbandingan pembacaan suhu tiap pixel (2) .......................................... 55
Tabel 4.14 Hasil pengujian sensor AMG8833 (3) ............................................................... 56
Tabel 4.15 Hasil Perbandingan pembacaan suhu tiap pixel (3) .......................................... 56
Tabel 4.16 Kondisi khusus .................................................................................................. 60
Tabel 4.17 Fuzzy rule .......................................................................................................... 64
Tabel 4.18 Tabel perbandingan hasil keluaran Matlab dan program Fuzzy ....................... 64
Tabel 4.19 (Lanjutan) Tabel perbandingan hasil keluaran Matlab dan program Fuzzy ...... 65
Tabel 4.20 kondisi khusus di master ................................................................................... 69
Tabel 4.21 Gerakan posisi siap robot .................................................................................. 70
Tabel 4.22 step gerakan jalan robot ..................................................................................... 70
Tabel 4.23 Data keberhasilan misi memadamkan api ......................................................... 77
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Robot merupakan alat mekanik yang dapat membantu pekerjaan manusia dan dapat
bekerja terus-menerus. Robot dapat menjalankan tugasnya dengan mengikuti instruksi
langsung dari manusia atau bekerja secara otomatis dengan program[1]. Kemajuan robotika
saat ini sangat pesat ditandai dengan banyaknya industri yang menggunakan robot sebagai
mesin produksi. Selain dipakai dalam sektor industri robot juga digunakan dalam sektor yang
dapat membahayakan manusia seperti robot yang dapat menjinakkan bom dan robot
pemadam api.
Kontes Robot Indonesia (KRI) merupakan kontes robot di Indonesia yang
diselenggarakan oleh Kementrian Riset, Teknologi, dan Pendidikan Tinggi Republik
Indonesia yang di ikuti oleh hampir seluruh perguruan tinggi di Indonesia. Perlombaan KRI
ini bertujuan untuk mengembangkan kreatifitas mahasiswa. Selain itu mahasiswa dapat
menerapkan ilmu pengetahuan dan teknologi di dunia nyata serta dapat mengembangkan
teknologi di bidang robotika. Dalam perlombaan KRI ada enam divisi yaitu Divisi Robot
Pemadam Api, Divisi Robot Sepak Bola Beroda, Divisi Robot Seni Tari, Divisi Robot ABU
dan Divisi Robot Tematik.[2]
Divisi Kontes Robot Pemadam Api (KRPAI) mengalami perkembangan yang pesat
dilihat dari berkembangnya penguasaan mahasiswa terhadap teknologi dan prestasi di lomba
Trinity College International Robot Contest (TCIRC). Peraturan lomba KRI divisi KRPAI
semakin disempurnakan agar mampu meningkatkan prestasi peserta di ajang TCIRC[3].
Lomba KRI divisi pemadam api mengharuskan robot untuk bisa memadamkan api lilin
dalam satu ruangan dengan berbagai rintangan, sehingga robot harus memiliki keakuratan
sensor untuk dapat memadamkan api.
Penelitian tugas akhir karya Aldinova Samuel membahas Sensor Thermal TPA81.
Penelitian tersebut dapat mengimplementasi sensor thermal array untuk mendeteksi cahaya
api namun sensor tersebut tidak dapat mendeteksi cahaya api bila ada halangan tepat di depan
api [4]. Penelitian tugas akhir karya Lukas Ardiyanto Herlambang Jati membahas tentang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
2
Algoritma Depth First Search. Penelitian tersebut menggunakan flame sensor untuk
mendeteksi cahaya lilin api dan sensor line untuk mendeteksi garis pada pintu masuk ruang,
namun pembacaan warna putih dan hitam pada line sensor hanya bisa sampai 2 cm
sedangkan flame sensor dapat mendeteksi api tepat ke arah sumber api dengan jarak hingga
74 cm [5].
Berdasarkan permasalahan di atas maka penelitian ini mengembangkan metode
pencarian api pada robot pemadam api berkaki dengan menggunakan tiga tipe sensor api.
Robot dapat melakukan start dengan sensor suara yang dapat mendeteksi frekuensi sebesar
3,8kHz. Kemudian robot akan berjalan keluar ruang start dengan algoritma wall follower
menggunakan sensor jarak. Saat robot telah keluar dari ruang start, robot akan menyusuri
lorong dan mendeteksi garis putih ruang yang baru dengan sensor warna. Setelah mendeteksi
garis putih, sensor api UVTron akan mendeteksi cahaya api pada ruang tersebut, jika tidak
ada api pada ruang tersebut robot akan keluar dari ruangan, jika pada ruang terdapat api
maka robot akan menggunakan sensor api infrared flame untuk menyusuri ruang dan
mengarahkan wajah robot tepat didepan sumber cahaya api kemudian sensor api IR Thermal
Array bekerja dan mengarahkan pemompa sesuai dengan titik api. Pada arena ujicoba
terdapat rintangan (obstacle) yang akan dilalui oleh robot pemadam api berkaki, untuk
melewati rintangan tersebut digunakan sensor infrared sehingga robot dapat berbalik dan
berjalan mencari ruang api menggunakan wall follower kembali.
1.2 Tujuan dan Manfaat
Tujuan dilakukan penelitian ini adalah untuk menghasilkan metode pencarian api
robot api berkaki yang lebih akurat dengan menggunakan tiga tipe sensor api.
Manfaat dari penelitian ini adalah untuk mahasiswa lain sebagai referensi
pengembangan robot api berkaki dalam mengikuti lomba Kontes Robot Indonesia
selanjutnya.
1.3 Batasan Masalah
Penelitian ini hanya membahas sistem navigasi dari posisi start hingga proses
pencarian api serta sensor-sensor yang digunakan oleh robot pemadam api berkaki. Batasan
masalah pada penelitian ini adalah :
1. Menggunakan Arduino Nano sebagai mikrokontroler slave dan mikrokontroler
master
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
3
2. Menggunakan sensor api AMG8833, Hamamatsu R2868, dan infrared flame
sebagai pendeteksi api
3. Menggunakan sensor warna TCS3200 sebagai pendeteksi garis ruang
4. Menggunakan sensor suara LM567 untuk mengaktifkan robot dengan frekuensi
3,8kHz
5. Menggunakan sensor jarak ultrasonic Parallax sebagai pembaca jarak dan wall
following
6. Menggunakan sensor obstacle infrared GP2Y0A41SK0F untuk menghindari
boneka pada arena
7. Arena uji coba berukuran 244 cm x 244 cm, dengan 2 jenis arena, 1 jenis posisi
boneka, 3 jenis posisi home dan 4 jenis posisi api
1.4 Metodologi Penelitian
Untuk mencapai tujuan dari Tugas Akhir ini, maka penulis menggunakan metode
penelitian sebagai berikut :
1 Studi Literatur dilakukan untuk mendapatkan data dari buku-buku dan jurnal-jurnal
yang memuat informasi tentang arduino, sensor api, sensor warna, sensor suara,
sensor jarak dan infrared
2 Perancangan sistem perangkat lunak bertujuan untuk mengoptimalkan cara kerja
sistem pencarian api, dengan mempertimbangkan faktor-faktor yang ada di batasan
masalah. Bagan sistem dapat dilihat pada Gambar 1.1.
Gambar 1.1 Bagan sistem
3 Proses pegambilan data dilakukan dengan cara menjalankan robot dalam arena dan
melihat keberhasilan robot berjalan menyusuri tembok, menemukan sumber api
dengan 24 konfigurasi yang telah ditentukan dan mengarahkan posisi badan tepat
sumber api.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
4
4 Analisis dan penyimpulan hasil percobaan dilakukan dengan melihat keberhasilan
dari pembacaan sensor – sensor robot dan perintah dari mikrokontroler master ke
penggerak dan penyemprot.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
5
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Konfigurasi Arena[3][10]
Perlombaan Kontes Robot Pemadam Api Indonesia (KRPAI) memiliki konfigurasi
arena dengan berbagai parameter yang akan diundi bagi tiap-tiap peserta. Parameter dalam
penelitian ini berdasarkan TCFFHRC (Trinity College Fire-Fighting Home Robot Contest)
dan Panduan KRPAI. Parameter yang diundi untuk menentukan konfigurasi arena adalah
Posisi Pintu (Variable Door Location) yang memiliki empat jenis konfigurasi, kemudian
Posisi Start (Home) yang memiliki kemungkinan 11 posisi home tiap konfigurasi posisi
pintu, Posisi Api (lilin) memiliki 15 kemungkinan posisi api tiap konfigurasi posisi pintu
dan Posisi boneka memiliki tiga jenis konfigurasi.
Posisi Pintu (Variable Door Location) memiliki empat konfigurasi, konfigurasi A
(gambar 2.1), konfigurasi B (gambar 2.2), konfigurasi C (gambar 2.3) dan konfigurasi D
(gambar 2.4), posisi pintu mewakili denah rumah yang berbeda-beda. Konfigurasi untuk
Posisi Start (Home) dapat dilihat pada gambar 2.5, posisi start sebagai konfigurasi posisi
awal robot dalam arena. Posisi Api (lilin) dapat dilihat pada gambar 2.6. Posisi Boneka dapat
dilihat pada gambar 2.7.
Gambar 2.1. Konfigurasi A
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
6
Gambar 2.2. Konfigurasi B
Gambar 2.3. Konfigurasi C
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
7
Gambar 2.4. Konfigurasi D
Gambar 2.5. Posisi Home
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
8
Gambar 2.6. Posisi Api
Gambar 2.7. Posisi Boneka
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
9
2.2 Mikrokontroler[11][12]
Mikrokontroler adalah suatu terobosan dalam teknologi mikroprosessor dan
mikrokomputer, perbedaannya mikrokontroler hanya digunakan untuk menangani suatu
aplikasi tertentu. Perbedaan mikrokontroler lain terletak pada perbandingan RAM dan ROM.
Komputer memiliki RAM dan ROM yang besar, tetapi pada mikrokontroler sangat terbatas.
ROM pada mikrokontroler digunakan untuk menyimpan program, sedangkan RAM untuk
menyimpan data sementara. Mikrokontroler terdiri dari ALU (Aritmatic Logical Unit), CU
(Control Unit), PC (Program Counter), SP (Stack Pointer), Register, Timer, Interupt.
Mikrokontroler juga dilengkapi dengan beberapa piranti pendukung lain seperti ROM (Read
Only Memory), RAM (Random Accses Memory), decoder, communication interface,
input/output (I/O) serial atau parallel. Pin Mapping Atmega dapat dilihat pada gambar 2.8.
Gambar 2.8. Pin Mapping Atmega 328
Arduino Nano adalah sebuah board mikrokontroler yang didasarkan pada
ATmega328. Arduino Nano mempunyai 14 pin digital input/output (6 di antaranya dapat
digunakan sebagai keluaran PWM), 6 masukan analog, sebuah osilator Kristal 16 MHz,
sebuah koneksi USB, sebuah power jack, sebuah ICSP header, dan sebuat tombol reset.
Arduino Nano memuat semua yang dibutuhkan untuk menunjang mikrokontroler, mudah
menghubungkannya ke sebuah komputer dengan sebuah kabel USB atau mensuplainya
dengan sebuah adaptor AC ke DC atau menggunakan baterai untuk memulainya. Pin
Arduino Nano dapat dilihat pada Tabel 2.1.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
10
Tabel 2.1 Pin Arduino Nano
2.3 Sensor Jarak [7]
Sensor jarak yang digunakan pada penelitian ini adalah sebuah sensor ultrasonik
buatan Parallax (Sensor PING Ultrasonik Range Finder). Sensor jarak ultrasonik PING
adalah sensor dengan sinyal 40kHz, yang banyak digunakan untuk aplikasi atau kontes robot
cerdas. Gambar 2.9 menunjukan sensor jarak PING Parallax.
Gambar 2.9 Sensor PING Parallax
Sensor PING mendeteksi jarak objek dengan cara memancarkan gelombang
ultrasonik (40 kHz) selama t = 200 𝜇𝑠 , kemudian mendeteksi pantulannya. Sensor PING
memancarkan gelombang ultrasonik sesuai dengan pulsa trigger dari mikrokontroler sebagai
pengendali (pulsa trigger dengan tout min 2𝜇𝑠). Spesifikasi sensor ultrasonik PING :
1. Kisaran pengukuran 2cm-3m.
2. Masukkan trigger: pulsa TTL positif , 2 µs min, 5 µs tipikal.
3. Echo hold off 750 µs dari pulsa trigger.
4. Selang waktu sebelum pengukuran berikutnya 200 µs.
5. Indikator LED menampilkan aktivitas sensor
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
11
2.4 Sensor Infrared [13][16]
Pada penelitian ini digunakan modul infrared Sharp GP2Y0A41SK0F. Modul
infrared Sharp GP2Y0A41SK0F adalah sebuah sensor pengukur jarak yang dibangun dari
PSD (position sensitive detector), infrared emitting diode dan sirkuit pemroses sinyal.
Modul ini mengadopsi metode triangulasi, sehingga jarak pengukuran tidak mudah
terpengaruh oleh berbagai refleksitifitas objek, suhu lingkungan dan durasi operasi.
Perangkat ini menghasilkan tegangan yang sesuai dengan jarak deteksi. Rentang jarak yang
dapat diukur oleh sensor ini antara 4 cm sampai dengan 30 cm dengan tipe keluaran analog.
Bentuk dari sensor infrared Sharp GP2Y0A41SK0F ditunjukkan pada Gambar 2.10.
Rangkaian skematik dan grafik output tegangan terhadap jarak dapat dilihat pada Gambar
2.11 dan 2.12.
Gambar 2.10. Sensor Infrared Sharp GP2Y0A41SK0F
Gambar 2.11. Rangkaian Skematik Infrared Sharp GP2Y0A41SK0F
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
12
Gambar 2.12. Grafik output tegangan terhadap jarak
2.5 Sensor Api UVTron Hamamatsu R2868[9][17][18]
Sensor Api UVTron Hamamatsu R2868 (gambar 2.13) merupakan detektor
ultraviolet UVTron yang memanfaatkan efek fotolistrik logam dan efek penggandaan gas.
Output rangkaian sensor berupa pulsa tegangan dengan nilai 0 sampai dengan 5 volt. Default
perioda pulsa output 10 ms. Sensor R2868 memiliki sensitivitas spektral antara 185 nm
hingga 260 nm, sensitivitas sudut lebar (directivity) dapat dilihat pada gambar 2.14, handal
dan cepat mendeteksi radiasi ultraviolet lemah yang dipancarkan dari api karena penggunaan
pelat logam.
Pengoperasian UVTron Hamamatsu R2868 menggunakan Driving Circuit C10807
(gambar 2.15). Driving Circuit C10807 dihubungkan dengan R2868 dapat dioperasikan
sebagai sensor yang sensitivitasnya tinggi terhadap sinar UV, sehingga mampu mendeteksi
nyala api (panjang sinar api 25 nm) yang berada pada jarak hingga 5 m. Tegangan input yang
dibutuhkan untuk mengaktifkan rangkaian C10807 berkisar antara 12 sampai 24 volt dc.
Rangkaian driving circuit C10807 dapat dilihat pada gambar 2.16.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
13
Gambar 2.13. Sensor UVTron Hamamatsu R2868
Gambar 2.14. Sudut lebar (directivity) UVTron Hamamatsu R2868
Gambar 2.15. Driving Circuit C10807
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
14
Gambar 2.16. Rangkaian Driving Circuit C10807
2.6 Sensor Infrared Thermal Array[14]
Sensor infrared thermal array merupakan perangkat non-kontak yang dapat
mendeteksi energi inframerah (panas) dan mengubahnya menjadi sinyal elektronik dan
diproses untuk mengasilkan gambar thermal. Sinyal elektronik tersebut dapat digunakan
sebagai pengukuran suhu. Sensor ini hanya menggunakan komunikasi I2C, dan memiliki pin
interrupt yang dapat dikonfigurasi dan dapat diaktifkan ketika setiap pixel berada diatas atau
dibawah treshold yang telah ditentukan. Sensor infrared array dapat dilihat pada gambar
2.17.
Gambar 2.17. Sensor Infrared Thermal Array
2.7 Sensor Infrared Flame [5]
Sensor infrared flame merupakan sensor yang sensitif terhadap cahaya dengan
panjang gelombang 760nm hingga 1100nm dari sumber api. Sensor ini dapat mendeteksi api
dengan jarak hingga 100 cm dengan sudut deteksi 60 derajat dan jarak deteksi 30 cm. Output
yang dipakai pada sensor ini adalah output digital dan output analog. Sensor infrared flame
dapat dilihat pada gambar 2.18.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
15
Gambar 2.18. Sensor infrared flame
2.8 Sensor Suara [8]
Sensor suara yang digunakan pada penelitian ini adalah LM567. LM567 adalah
decoder suara yang dirancang untuk memberikan switch transistor ke GND ketika sinyal
input berbentuk passband. LM567 terdiri dari I dan Q Detector dikontrol osilator tegangan
yang menentukan frekuensi pusat decoder. Komponen eksternal digunakan untuk mengatur
frekuensi pusat, bandwidth dan delay output. Konfigurasi pin LM567 dan fungsinya dapat
dilihat pada gambar 2.19 dan tabel 2.2
Gambar 2.19. Konfigurasi pin LM567
Tabel 2.2. Fungsi pin LM567
Nama No kaki IC I/O Deskripsi
GND 7 - Ground
IN 3 I Input
LF_CAP 2 I Pin kapasitor loop filter
OUT 8 O output
OF_CAP 1 I Output pin kapasitor
T_CAP 5 I Timing capacitor connection pin
T_RES 6 I Timing resistor connection pin
VCC 4 - Power supply
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
16
2.9 Sensor Warna [6][21]
Sensor warna yang digunakan dalam penelitian ini adalah TCS3200. TCS3200
merupakan konverter yang diprogram untuk mengubah warna menjadi frekuensi yang
tersusun atas konfigurasi silicon photodiode dan konverter arus ke frekuensi dalam IC
CMOS monolithic yang tunggal. Keluaran dari sensor ini adalah gelombang kotak (duty
cycle 50%) frekuensi yang berbanding lurus dengan intensitas cahaya (irradiance). Di dalam
TCS3200 (Gambar 2.20), konverter mengubah warna ke frekuensi dengan cara membaca
sebuah array 8x8 photodioda yakni, 16 photodioda mempunyai penyaring warna biru, 16
photodioda mempunyai penyaring warna merah, 16 photodioda mempunyai penyaring
warna hijau dan 16 photodioda untuk warna terang tanpa penyaring.
Gambar 2.20. Sensor TCS3200
Sensor warna TCS3200 memiliki konfigurasi pin dan fungsinya masing-masing
yang dapat dilihat pada gambar 2.21 dan tabel 2.3
Gambar 2.21. Pin-pin pada TCS3200
Tabel 2.3 Konfigurasi pin TCS3200 dan fungsinya
Nama No kaki IC I/O Deskripsi
GND 4 - Ground power supply
OE 3 I Aktif saat Fo (aktif rendah)
OUT 6 O Frekuensi keluaran (Fo)
S0,S1 1,2 I Saklar pemilih pada frekuensi keluaran
S2,S3 7,8 I Input pilihan photodioda
VDD 5 - Supply tegangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
17
Sensor warna TCS3200 bekerja dengan cara membaca nilai intensitas cahaya yang
dipancarkan oleh LED super bright terhadap objek, pembacaan nilai intensitas cahaya
tersebut dilakukan melalui matriks 8x8 photodioda. 64 photodioda tersebut dibagi menjadi
4 kelompok pembaca warna dapat dilihat pada tabel 2.4, setiap warna yang disinari LED
akan memantulkan sinar LED menuju photodioda, pantulan sinar tersebut memiliki panjang
gelombang yang berbeda–beda, tergantung pada warna objek yang terdeteksi.
Tabel 2.4 Pemilihan photodioda pembaca warna
S2 S3 Photodioda
L L Merah
L H Biru
H L Clear (tanpa filter)
H H Hijau
Tabel 2.5 merupakan contoh untuk mode frekuensi output 100% (S0=H, S1=H).
Frekuensi keluaran Red pass filter, Blue pass filter dan Green pass filter dibandingkan
dengan frekuensi tipikal (600kHz) dan disajikan dalam bentuk persen. Seperti yang di
tunjukan pada tabel, jika panjang gelombang warna adalah 470nm, output dari Blue pass
filter adalah 61% hingga 84% dari frekuensi tipikal, output dari Green pass filter adalah 22%
hingga 43% dari frekuensi tipikal dan output dari Red pass filter adalah 0% hingga 6% dari
frekuensi tipikal.
Tabel 2.5 Frekuensi Keluaran
Test Conditions
Blue Photodiode Green Photodiode Red Photodiode
S2 = L, S3 = H S2 = H, S3 = H S2 = L, S3 = L
MIN MAX MIN MAX MIN MAX
λp = 470 nm (Blue) 61% 84% 22% 43% 0% 6%
λp = 524 nm (Green) 8% 28% 57% 80% 9% 27%
λp = 640 nm (Red) 5% 21% 0% 12% 84% 105%
2.10 Servo Motor SG90[15]
Penelitian ini menggunakan servo motor SG90 milik Towerpro. Servo ini dapat
berputar 180 derajat (masing-masing arah 90 derajat), memiliki berat 9gr, torsi sebesar 1.8
dan tegangan kerja 4.8 V. Servo SG90 memiliki 3 pin (jingga, merah dan hitam) , gambar
2.22 dan 2.23 menunjukkan servo motor SG90 dan pin servo.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
18
Gambar 2.22. Servo Motor SG90
Gambar 2.23. Pin Servo Motor SG90
2.11 Pompa Air DC [19]
Pompa adalah alat yang mampu memindahkan fluida dari tempat yang rendah
menuju tempat yang tinggi, serta mampu menaikkan tekanan fluida dari tekanan rendah
menjadi tekanan tinggi. Pompa air penggerak motor DC disuplai dengan energi listrik dari
tegangan DC yang berasal dari baterai atau adaptor. Pompa air penggerak motor DC lebih
disukai karena sangat efisien dan dapat langsung dari sumber listrik. Jenis pompa air DC
yang sering digunakan yaitu model brushes yang lebih murah dan lebih umum. Gambar 2.24
menunjukan pompa air DC.
Gambar 2.24. Pompa Air DC
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
19
2.12 Fuzzy Mamdani [20]
Sistem inferensi fuzzy Metode Mamdani dikenal juga dengan nama metode Max-
Min. Metode Mamdani bekerja berdasarkan aturan-aturan linguistik. Metode ini
diperkenalkan oleh Ebrahim H. Mamdani pada tahun 1975. Untuk mendapatkan output
(hasil), diperlukan 4 tahapan :
1. Pembentukan himpunan fuzzy
Menentukan semua variabel yang terkait dalam proses yang akan
ditentukan. Untuk masing-masing variabel input, tentukan suatu fungsi
fuzzifikasi yang sesuai. Pada metode Mamdani, baik variabel input maupun
variabel output dibagi menjadi satu atau lebih himpunan fuzzy.
2. Aplikasi fungsi implikasi
Menyusun basis aturan, yaitu aturan-aturan berupa implikasi-
implikasi fuzzy yang menyatakan relasi antara variabel input dengan variabel
output. Pada Metode Mamdani, fungsi implikasi yang digunakan adalah Min.
Bentuk umumnya adalah sebagai berikut :
Jika a adalah A¡ dan b adalah B¡, maka c adalah Ci
dengan Ai, Bi, dan Ci adalah predikat-predikat fuzzy yang merupakan nilai
linguistik dari masing-masing variabel. Banyaknya aturan ditentukan oleh
banyaknya nilai linguistik untuk masing-masing variabel masukan.
3. Komposisi aturan
Apabila sistem terdiri dari beberapa aturan, maka inferensi diperoleh
dari kumpulan dan kolerasi antar aturan. Ada 3 metode yang digunakan
dalam melakukan inferensi sistem fuzzy, yaitu :
a. Matode Max (Maximum)
Pada metode ini, solusi himpunan fuzzy diperoleh
dengan cara mengambil nilai maksimum aturan, kemudian
menggunakan nilai tersebut untuk memodifikasi daerah fuzzy
dan mengaplikasikannya ke output dengan menggunakan
operasi OR (gabungan). Jika semua proporsi telah dievaluasi,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
20
maka output akan berisi suatu himpunan fuzzy yang
merefleksikan kontribusi dari tiap-tiap proporsi. Secara umum
dapat dituliskan :
µ ( xi) = max ( µsf (xi),µkf (xi) )
dengan :
µsf (xi) = nilai keanggotaan solusi fuzzy sampai aturan ke-i
µkf (xi) = nilai keanggotaan konsekuen fuzzy aturan ke-i
b. Metode Additive (Sum)
Pada metode ini solusi himpunan fuzzy diperoleh
dengan cara melakukan penjumlahan terhadap semua output
daerah fuzzy.
c. Metode Probabilistik (probor)
Pada metode ini, solusi himpunan fuzzy diperoleh
dengan cara melakukan perkalian terhadap semua output
daerah fuzzy.
4. Defuzzifikasi
Input dari proses penegasan adalah suatu himpunan fuzzy yang
diperoleh dari komposisi aturan-aturan fuzzy, sedangkan output yang
dihasilkan merupakan suatu bilangan real yang tegas. Sehingga jika diberikan
suatu himpunan fuzzy dalam range tertentu, maka harus dapat diambil suatu
nilai tegas tertentu sebagai output.
Ada beberapa cara metode penegasan yang biasa dipakai pada
komposisi aturan Mamdani, dalam skripsi ini metode yang akan dipakai
adalah metode centroid:
Metode Centroid (Composite Moment)
Pada metode ini, solusi tegas diperoleh dengan cara mengambil titik
pusat daerah fuzzy. Secara umum dituliskan :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
21
untuk domain diskret, dengan di adalah nilai keluaran pada aturan ke-i dan
µÃi(di) adalah derajat keanggotaan nilai keluaran pada aturan ke-i sedangkan
n adalah banyaknya aturan yang digunakan.
dan
untuk domain kontinu, dengan Z0 adalah nilai hasil defuzzifikasi dan µ(Z) adalah derajat
keanggotaan titik tersebut, sedangkan Z adalah nilai domain ke-i.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
22
BAB III
RANCANGAN PENELITIAN
Dalam proses perancangan, pembuatan dan pengembangan metode pencarian api
pada robot api berkaki ini diperlukan beberapa alat dan bahan yang menunjang
pembuatannya. Selain pembuatan perangkat keras (Hardware), diperlukan juga perancangan
perangkat lunak (Software) serta komunikasi antar mikrokontroler BAB ini akan membahas
tiga sensor api yang memiliki tugas dan kegunaannya masing-masing. Pendeteksian pertama
dilakukan oleh sensor api Uvtron Hamamtsu R2868, sensor ini digunakan untuk mendeteksi
sinar UV yang berasal dari lilin/sumber api dengan posisi robot berada pada ruangan. Setelah
mendeteksi sinar UV kemudian sensor api infrared flame yang memiliki 32 buah sensor
mendeteksi posisi api dengan tepat ketika robot berjalan masuk kedalam ruangan. Sensor api
thermal array AMG8833 digunakan setelah robot berhasil mendeteksi posisi api dengan
tepat, sehingga sensor ini akan membaca data suhu sumber api..
3.1 Blok Diagram Sistem
Sistem yang dibuat terdiri dari tiga mikrokontroler slave dan satu mikrokontroler
master blok diagram sistem dapat dilihat pada Gambar 3.1 . Sistem ini juga menggunakan
berbagai sensor untuk menunjang kerja sistem. Pada sistem yang akan dibuat banyak
mikrokontroler yang digunakan untuk kebutuhan multitasking kerja sensor sehingga
mikrokontroler master tetap bisa menjalankan tugas utama dan sensor-sensor yang
membutuhkan waktu untuk kerja bisa bekerja dalam waktu yang bersamaan dengan
mikrokontroler master.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
23
Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem
3.2 Perancangan Mekanik Robot
Perancangan mekanik robot disesuaikan dengan aturan KRPAI 2019. Aturan KRPAI
2019 membatasi ukuran robot yakni dengan panjang x lebar x tinggi = 31cm x 31cm x 27cm,
sehingga mekanik robot yang dirancang dalam penelitian ini berukuran panjang 22.5 cm,
lebar 20 cm dan tinggi 20 cm. Material yang digunakan untuk badan robot, kerangka, kaki
dan lengan menggunakan bahan akrilik dengan ketebalan 2 mm agar robot lebih ringan.
Desain mekanik robot keseluruhan dapat dilihat pada gambar 3.2, desain robot tampak atas
beserta keterangan sensor dapat dilihat pada gambar 3.3, desain robot tampak depan beserta
keterangan sensor dapat dilihat pada gambar 3.4, desain robot tampak samping dapat dilihat
pada gambar 3.5, desain robot tampak bawah beserta keterangan sensor dapat dilihat pada
gambar 3.6 dan robot tampak belakang dapat dilihat pada gambar 3.7.
Gambar 3.2. Mekanik Robot Keseluruhan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
24
Gambar 3.3. Robot Tampak Atas
Gambar 3.4. Robot Tampak Depan
Gambar 3.5. Robot tampak samping
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
25
Gambar 3.6. Robot tampak bawah
Gambar 3.7. Robot tampak belakang
3.3 Perancangan Hardware
3.3.1 Power Supply
Gambar 3.8 menunjukkan perancangan power supply yang digunakan pada
penelitian. Power utama robot berasal dari sebuah baterai 12 volt DC, yang kemudian
tegangan 12 volt diturunkan menjadi 5 volt untuk menyuplai kebutuhan tegangan
mikrokontroler Arduino Nano dan sensor. Tegangan 3.3 volt yang digunakan sensor
dihasilkan oleh pin 3.3v milik Arduino nano.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
26
Gambar 3.8. Perancangan Power Supplay
3.3.2 Mikrokontroler Master
Gambar 3.9 menunjukkan perancangan mikrokontroler master. Mikrokotroler master
mengontrol beberapa modul sensor yaitu modul sensor suara untuk mengaktifkan robot, IR
thermal array (AMG 8833) untuk mendeteksi posisi sumber api, servo SG90 untuk
menggerakkan penyemprot, UVTron Hamamatsu untuk mendeteksi sumber api pada
ruangan dan pompa DC 12V untuk memompa air sebagai penyemprot sumber api.
Gambar 3.9. Perancangan Mikrokontroler Master
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
27
3.3.3 Mikrokontroler Slave 1
Gambar 3.10 merupakan perancangan Mikrokontroler Slave 1. Mikrokontroler slave
1 mengontrol sensor PING dan IR. PING yang digunakan berjumlah 7 buah dan
dihubungkan masing-masing ke pin Input mikrokontroler slave 1. Modul sensor infrared
SHARP yang digunakan berjumlah 3 buah agar dapat mendeteksi obstacle yaitu boneka.
Gambar 3.10. Perancangan Mikrokontroller Slave 1
3.3.4 Mikrokontroler Slave 2
Gambar 3.11 merupakan perancangan Mikrokontroller Slave 2. Mikrokontroller
Slave 2 hanya mengontrol pembacaan garis menggunakan modul sensor warna. Modul
sensor warna TCS3200 merupakan komponen pengembangan dari penelitian sebelumnya,
dalam penelitian ini modul sensor TCS3200 dimanfaatkan pembacaan gelap atau terang,
karena dalam arena terdapat 3 warna yakni warna hitam, abu-abu (karpet) dan putih (garis
ruangan). Modul sensor ini diletakkan 5 cm dari tanah.
Gambar 3.11. Perancangan Mikrokontroler Slave 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
28
3.3.5 Mikrokontroler Slave 3
Gambar 3.12 merupakan perancangan Mikrokontroler Slave 3. Mikrokontroler slave
3 untuk melakukan pembacaan terhadap 32 sensor IR flame. 32 sensor IR Flame bertujuan
untuk mendeteksi posisi api dengan tepat ketika robot berjalan masuk ke dalam ruangan.
Gambar 3.12. Perancangan Mikrokontroler Slave 3
3.3.6 Komunikasi I2C
Komunikasi I2C dirancang pada robot untuk bisa mengirimkan data-data dengan
nilai yang besar dan komunikasi yang cepat. Komunikasi I2C pada penelitian ini dipakai
untuk memberi jalur komunikasi antara mikrokontroler Master, Mikrokontroler Slave 1,
Slave 2, Slave 3, Mikrokontroler servo dan sensor Thermal Array. Diagram komunikasi I2C
dapat dilihat pada gambar 3.13.
Gambar 3.13. Diagram Komunikasi I2C
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
29
3.3.7 Perhitungan Jarak Robot dan Lilin
Gambaran posisi robot (sensor) dan lilin (ketika robot telah menemukan sumber api)
dapat dilihat pada gambar 3.14. Posisi lilin berada dalam jarak minimal, sensor IR Flame
mendeteksi sumber api dengan sudut 60o dan jarak pembacaan sensor ± 30 cm.
Gambar 3.14. Posisi sensor dan lilin
Perhitungan jarak minimal dapat dicari dengan rumus aturan sinus dan Pythagoras
sebagai berikut :
y (posisi min. lilin) = 2.3 cm
Aturan sinus :
𝑦
sin 30=
𝑟
sin 90
𝑦
12
= 𝑟
1
𝑦(1) = 𝑟
2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
30
2.3 × 2 = 𝑟
4.6 = 𝑟
5 = 𝑟
Aturan Pythagoras :
𝑥 = √(𝑟2) − (𝑦2)
𝑥 = √(52) − (2.32)
𝑥 = 4.4 𝑐𝑚
𝑥 = 4 𝑐𝑚
Sehingga ditemukan jarak minimal (sensor IR Flame-lilin) yakni sebesar 4 cm.
3.3.8 Perhitungan Kemampuan Pompa
Alat-alat yang digunakan dalam memadamkan api adalah pompa air, selang dan
nozzle. Selang yang dipakai menggunakan diameter 6 mm dan panjang 23 cm sesuai
dengan ukuran chasis kepala. Pompa air yang digunakan adalah pompa air DC 12V dengan
flow rate 1.8 L/min, sesuai dengan aturan KRI robot hanya bisa membawa 50 ml air,
sehingga waktu maksimal yang diperlukan untuk memadamkan api dihitung sebagai
berikut :
Volume : 50 ml
Debit : 1.8 L/m atau 30 ml/s
t = Volume/Debit
t = (50 ml)/(30 ml/s)
t = 1.67 s
Sehingga waktu yang diperlukan maksimal adalah 1.67 s.
3.4 Perancangan Diagram Alir
3.4.1 Proses Kerja Sistem
Robot pemadam api berkaki akan start dengan frekuensi 3,8kHz selama 3-5 sekon.
Frekuensi tersebut dideteksi oleh modul sensor suara LM567 sehingga robot akan berjalan
mencari jalan keluar dari ruang start. Robot keluar dari ruang start dengan cara menyusuri
nilai derajat pergerakan yang memanfaatkan sensor jarak Ultrasonic dan mendeteksi garis
pintu pertama untuk menandakan posisi robot sudah berada di lorong arena. Kemudian
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
31
ketika robot berada di lorong ada lorong yang diberi rintangan untuk dilalui oleh robot
sehingga robot akan menghindari rintangan tersebut. Setelah menghindari rintangan, robot
akan menyusuri dinding kembali dan mendeteksi garis ruang menandakan posisi robot telah
berada di ruang yang baru.
Posisi robot pemadam api telah masuk ke dalam ruang yang baru sehingga robot akan
mencari api pada ruang tersebut. Robot akan berhenti di ruang yang baru dan melakukan
scanning ruangan apakah ada api atau tidak dalam ruang tersebut menggunakan sensor
UVTron. Jika di ruang tersebut ada api maka robot akan berjalan menyusuri dinding, jika
tidak ada api maka badan robot akan masuk seluruhnya ke dalam ruang kemudian berbalik
arah untuk keluar dari ruang tersebut dan mencari ruang selanjutnya. Ketika robot telah
mendeteksi adanya api dalam ruang yang telah dipindai dengan sensor UVTron. Robot akan
menyusuri dinding dan mencari titik api dengan sensor Infrared Flame ketika sensor sudah
mendapatkan api dengan jarak minimal antara robot dan api, maka robot akan berhenti dan
mendeteksi ulang posisi api dengan sensor Thermal Array untuk mengarahkan penyemprot
ke arah titik api yang tepat. Diagram alir utama dapat dilihat pada Gambar 3.14.
Gambar 3.14. Diagram Alir Utama
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
32
3.4.2 Program Derajat Pergerakan
Derajat pergerakan menggunakan mikrokontroler slave 1 sebagai pemrosesannya,
sensor jarak, suara dan infrared. Pertama-tama melakukan inisialisasi Fuzzy Rule, Sensor
PING dan IR. Saat sensor suara mendeteksi suara dengan frekuensi 3.8kHz selanjutnya
sensor PING akan membandingkan nilai pada sensor PING nol lebih besar dari 11 cm dan
nilai PING lima kurang dari nilai PING tiga, jika memenuhi akan menjalankan program jalan
dengan membandingkan nilai PING tujuh, nol dan IR, lalu data nilai tersebut akan disimpan,
jika tidak memenuhi maka derajat pergerakan akan berubah dengan nilai kiri : 0, kanan : 80
sehingga robot akan berbelok ke arah kiri dan melakukan proses pengecekan terus menerus
hingga nilai yang diinginkan terpenuhi. Setelah program jalan, selanjutnya akan dilakukan
proses perhitungan Fuzzy Mamdani, data hasil perhitungan tersebut juga akan disimpan
hingga mikrokontroler master meminta data dan dikirim jika tidak, maka akan terus
melakukan proses program jalan. Gambar 3.15 menunjukkan diagram alir derajat
pergerakan.
Gambar 3.15. Diagram Alir Derajat Pergerakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
33
3.4.3 Program Deteksi Garis
Garis ruang dideteksi menggunakan Mikrokontroler slave 2 dan sensor warna.
Sensor warna mengambil data nilai Red jika lebih dari 500 maka robot mendeteksi adanya
garis jika tidak, maka robot akan terus membaca sensor warna hingga mendapati data nilai
Red. Ketika robot mendeteksi adanya garis maka data akan dikirim ke mikrokontroler master
(receiver), mikrokontroler master akan mengecek data yang dikirim oleh sensor warna,
kemudian receiver akan mengirim sinyal kembali ke sensor warna. Setelah mendapatkan
sinyal dari receiver maka mikrokontroler sensor warna akan reset data yang sebelumnya ada
di sensor warna. Gambar 3.16. menunjukkan diagram alir deteksi garis.
Gambar 3.16. Diagram Alir Deteksi Garis
3.4.4 Program Deteksi Api
Program deteksi api menggunakan mikrokontroler slave 3 dan 32 sensor IR flame,
pertama-tama menginisialisasikan input dan threshold, lalu mereset nilai counter dan
membaca nilai analog dari sensor. Setelah itu menyimpan nilai analog pada variable array,
kemudian counter terus menerus hingga jika counter bernilai 31 maka counter akan mereset
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
34
dan jika tidak akan berulang membaca nilai analog sensor. Setelah mendapatkan nilai yang
diinginkan jika nilai sensor lebih dari treshold maka robot akan mendekati api, jika tidak
maka akan dilakukan counter lagi hingga nilai yang diinginkan tercapai. Setelah robot
mendekati api hingga mikrokontroler master meminta data, data tersebut akan dikirim jika
master tidak meminta data maka proses robot mendekati api akan berjalan hingga proses
yang diinginkan sesuai. Gambar 3.17. menunjukkan diagram alir deteksi api.
Gaambar 3.17. Diagram Alir Deteksi Api
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
35
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Perubahan Perancangan
Penelitian ini mengalami perubahan rancangan yang ada pada BAB III Rancangan
Penelitian. Perubahan perancangan terdapat pada flowchart utama, Sensor IR flame dan
implementasi mekanik robot.
4.1.1 Perubahan Flowchart Utama
Perubahan flowchart utama dilakukan karena sensor api infrared tidak digunakan
oleh peneliti. Perubahan flowchart terjadi pada bagian deteksi api bagian mikrokontroler
slave 3, sehingga ketika robot telah mengecek api ruang, robot akan berjalan menyusuri
dinding dan kemudian membaca sensor api thermal array untuk mengarahkan penyemprot
pada sumber api. Perubahan flowchart utama dapat dilihat pada gambar 4.1
Gambar 4.1. Perubahan Diagram Alir Utama
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
36
4.1.2 Perubahan Sensor Api Infrared
Penelitian direncanakan menggunakan sensor api infrared untuk mengarahkan robot
ke sumber api (lilin) setelah sensor UVtron mendeteksi api dalam ruang. Setelah dilakukan
uji coba terhadap sensor api infrared, sensor tersebut tidak memberikan hasil yang
diharapkan peneliti. Pembacaan sensor tersebut kurang stabil dapat dilihat pada tabel 4.1 dan
4.2 dengan ilustrasi percobaan gambar 4.2, berdasarkan tabel tersebut saat lilin di posisi 1
IR flame ke- 3 mendeteksi api (saat hasil pembacaan sensor rendah menandakan sensor
mendeteksi api), kemudian di saat bersamaan ketika posisi lilin dipindah ke posisi 2 semua
nilai IR berubah namun pembacaan IR ke – 8 sampai 13 mendeteksi api, hal yang sama saat
lilin berada di posisi 3 nilai IR berubah kembali. Perubahan nilai IR saat lilin dipindahkan
ke berbagai posisi menyulitkan untuk mendapatkan nilai threshold yang akan digunakan
dalam program.
Gambar 4.2. Ilustrasi pengujian sensor api infrared
Keterangan :
Garis biru : letak 32 sensor api
Persegi Panjang merah : Posisi api
Tabel 4.1. Hasil percobaan sensor api Infrared
Posisi
api
Hasil Pembacaan sensor
IR Flame ke- IR Flame ke- IR Flame ke- IR Flame ke-
0 1 2 3 8 9 10 11 16 17 18 19 24 25 26 27
4 5 6 7 12 13 14 15 20 21 22 23 28 29 30 31
1 694 655 310 447
508 564 555 602
608 634 651 664
665 677 684 702
661 642 639 620
648 621 616 638
620 618 621 604
609 634 649 663
2 246 229 200 177
160 154 150 150
44 39 52 51 145 145 146 148
149 150 150 152
155 158 164 173
190 203 220 236 48 97 203 152
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
37
Tabel 4.2. (Lanjutan) Hasil percobaan sensor api Infrared
Posisi
api
Hasil Pembacaan sensor
IR Flame ke- IR Flame ke- IR Flame ke- IR Flame ke-
0 1 2 3 8 9 10 11 16 17 18 19 24 25 26 27
4 5 6 7 12 13 14 15 20 21 22 23 28 29 30 31
3 484 483 454 457
433 442 430 439
423 433 447 453
454 463 473 484
237 137 287 319
370 378 372 405
406 401 396 400
403 410 429 438
4 755 753 699 709
660 686 657 674
671 685 705 713
712 724 732 744
689 659 637 607
656 586 574 648
258 307 466 491
513 591 627 656
4.1.3 Perubahan Implementasi Mekanik Robot
Perubahan mekanik robot terjadi pada bagian kaki robot pada BAB III, design kaki
yang digunakan dalam mekanik robot menggunakan kaki enam (hexapod), namun pada
penelitian ini robot menggunakan kaki empat (quadruped) untuk pergerakan dan digunakan
dalam uji coba implementasi robot. Perubahan kaki robot dapat dilihat pada gambar 4.3.
Gambar 4.3. Perubahan Implementasi mekanik robot (robot tampak depan)
Gambar 4.4. Perubahan Implementasi mekanik robot (robot tampak belakang)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
38
4.2 Hasil Implementasi
Hasil implementasi robot yang telah dibuat memiliki ukuran panjang x lebar x tinggi
= 26.5 cm x 25 cm x 26 cm. Robot yang telah dibuat memiliki empat part level berdasarkan
ketinggian dan fungsi tiap bagian robot tersebut.
Part level satu (gambar 4.5) adalah bagian paling atas robot. Bagian robot ini
dinamakan panel, isi dari panel ini adalah mic sensor suara LM567, LED hijau untuk
menandakan robot dapat mendeteksi frekuensi dari aplikasi Tone Generator dengan
frekuensi 3.8kHz dan LED merah untuk menandakan sensor UVtron telah mendeteksi api
dalam ruang.
Gambar 4.5. Robot Part level 1
Keterangan :
1. LED indikator sound activation
2. LED indikator sensor UVtron Hamamatsu
3. Mic sensor suara LM567
Part Level dua (gambar 4.6) adalah bagian topi robot yang memiliki dua buah sensor
jarak PING di samping kiri dan kanan sisi topi untuk menghindari tembok, selain itu sensor
api thermal array AMG8833 yang berfungsi untuk mengarahkan servo penyemprot ke arah
sumber api terletak pada bagian sisi depan topi robot.
1
2
3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
39
Gambar 4.6. Robot part level 2
Keterangan :
4. Sensor jarak PING ultrasonic ke-7
5. Sensor api array AMG8833
6. Sensor jarak PING ultrasonic ke-1
Part level tiga (gambar 4.7) adalah bagian kepala robot, pada bagian ini terdapat
sensor UVtron untuk mendeteksi api dalam ruang, servo untuk menggerakkan penyemprot,
nozzle dan selang air, pompa air dan botol penampung air, selain itu di bagian sisi kepala
robot terdapat lima buah sensor jarak PING dan sensor jarak infrared SHARP sebanyak tiga
buah pada bagian sisi depan kepala robot.
Gambar 4.7. Robot part level 3 (1)
Keterangan :
7. Sensor UVtron Hamamatsu
8. Servo penyemprot dan nozzle
9. Sensor jarak infrared SHARP ke-2
10. Sensor jarak infrared SHARP ke-0
4 6
5
7
8
10
9 11
12
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
40
11. Sensor jarak infrared SHARP ke-1
12. Sensor jarak PING ultrasonic ke-0
Gambar 4.8. Robot part level 3 (2)
Keterangan :
13. Sensor jarak PING ultrasonic ke-5
14. Sensor jarak PING ultrasonic ke-6 (sensor fuzzy kanan)
15. Pompa DC
16. Botol penampung air
17. Selang air
Gambar 4.9. Robot part level 3 (3)
13 14
15
16
17
18 19
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
41
Keterangan :
18. Sensor jarak PING ultrasonic ke-2
19. Sensor jarak PING ultrasonic ke-3
Part level terakhir adalah bagian dalam kepala robot, pada bagian ini terdapat tiga
mikrokontroler masing-masing untuk master, slave 1 dan slave 2.
4.3 Pengujian dan Pembahasan Hardware
Hardware yang diuji adalah seluruh sensor yang digunakan pada robot untuk mencari
api dan memadamkannya. Pengujian pada setiap sensor pada subbab ini dilakukan dengan
cara memvariasikan parameter yang akan diuji seperti jarak sensor terhadap objek dan tinggi
objek.
4.3.1 Pengujian dan Pembahasan Sensor Jarak
Sensor jarak digunakan pada penelitian ini untuk membantu pergerakan kaki agar
dapat berjalan sesuai dengan wall follower yang dipilih. Sensor jarak yang digunakan adalah
sensor jarak Ultrasonic PING Parallax. Pengujian sensor jarak PING dilakukan dengan cara
badan robot berada dalam ruangan tertutup tanpa atap sehingga sensor dapat mendeteksi
objek (tembok ruangan) yang dapat memantulkan gelombang ultrasonik. Variasi pengujian
berdasarkan arah robot (dalam derajat), jarak sebenarnya (cm) dan hasil jarak pembacaan
sensor (cm). Sensor jarak PING yang digunakan dalam pengujian sebanyak 7 buah sensor.
PING ke-0 berfungsi untuk mengukur posisi depan robot terhadap boneka dan tembok,
PING ke-1 untuk mengoreksi posisi robot jika terlalu miring ke kiri, PING ke-2 untuk
referensi nilai wall follower kiri, PING ke-3 berfungsi untuk mengukur jarak tembok sebelah
kiri saat awal start robot, PING ke-5 berfungsi untuk mengukur jarak tembok sebelah kanan
saat awal start robot, PING ke-6 untuk referensi wall follower kanan dan PING ke-7 untuk
koreksi posisi robot jika terlalu miring ke kanan. Sensor PING terletak pada sisi kepala dan
topi robot (Gambar 4.6, 4.8 dan 4.9). Data pengujian sensor PING dapat dilihat pada tabel
4.3.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
42
Tabel 4.3. Hasil pengujian Sensor Ultrasonik PING
Arah
robot
(derajat)
Sensor
PING
ke-
Jarak
Sebenarnya
(cm)
Jarak hasil
pembacaan
sensor
(cm)
𝐺𝑎𝑙𝑎𝑡 =
|𝑗𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑠𝑒𝑏𝑒𝑛𝑎𝑟𝑛𝑦𝑎−𝑗𝑎𝑟𝑎𝑘 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑠𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟
𝑗𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑠𝑒𝑏𝑒𝑛𝑎𝑟𝑛𝑦𝑎| × 100%
(%)
90
0 35.5 35 1,4
1 46 47 2,17
2 28 27 3,57
3 27 27 0
5 26 27 3,84
6 28 27 3,57
7 40 39 2,5
270
0 34.5 35 1,44
1 45 47 444
2 28 27 3,57
3 27 27 0
5 26 27 3,84
6 28 27 3,57
7 44 47 6,81
180
0 26 24 7,69
1 30 31 3,33
2 42 41 2,38
3 45 45 0
5 38 36 5,26
6 40 41 2,5
7 30 29 3,33
360
0 21 22 4,76
1 48 49 2,08
2 41 40 2,43
3 40 40 0
5 42 41 2,38
6 40 40 0
7 29 28 3,44
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
43
Tabel 4.4. (Lanjutan) Hasil pengujian Sensor Ultrasonik PING
Arah
robot
(derajat)
Sensor
PING
ke-
Jarak
Sebenarnya
(cm)
Jarak hasil
pembacaan
sensor
(cm)
𝐺𝑎𝑙𝑎𝑡 =
|𝑗𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑠𝑒𝑏𝑒𝑛𝑎𝑟𝑛𝑦𝑎−𝑗𝑎𝑟𝑎𝑘 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑠𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟
𝑗𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑠𝑒𝑏𝑒𝑛𝑎𝑟𝑛𝑦𝑎| × 100%
(%)
315
0 40 40 0
1 29 27 6,89
2 22 22 0
3 29 27 6,89
5 30 31 3,33
6 40 39 2,5
7 39 38 2,56
225
0 40 40 0
1 39 38 2,56
2 51 52 1,96
3 34 33 2,94
5 29 28 3,44
6 25 24 4
7 26 26 0
135
0 40 40 0
1 29 27 6,89
2 26 25 3,84
3 33 30 9,09
5 29 28 3,44
6 45 44 2,22
7 39 37 5,12
45
0 40 39 2,5
1 38 37 2,63
2 45 45 0
3 33 32 3,03
5 29 27 6,89
6 24 22 8,33
7 24 24 0
𝑅𝑒𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑔𝑎𝑙𝑎𝑡 =𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑔𝑎𝑙𝑎𝑡 𝑡𝑖𝑎𝑝 𝑑𝑎𝑡𝑎
𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑑𝑎𝑡𝑎
3,06
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
44
Dari hasil pengujian sensor PING pada tabel 4.3 dan 4.4, pembacaan sensor pada
robot berbeda sekitar 2 cm dari jarak sebenarnya dan memiliki rerata galat sebesar 3,06%
sehingga tingkat keberhasilan pengujian sensor sebesar 96,94%. Galat yang ada pada
pengujian tersebut terjadi karena Sensor PING dapat membaca objek yang lebih dekat
dengan sensor sehingga hasil pembacaan sensor dan pengukuran jarak sebenarnya berbeda
namun tidak mengurangi fungsi kerja sensor pada penelitian ini. Gambar 4.10 pengujian
PING arah 180 derajat menunjukkan galat pembacaan yang terjadi pada sensor PING ke-0
dan PING ke-5, pada kedua PING tersebut sensor dapat membaca kabel data di samping
sehingga pembacaan sensor dan jarak sebenarnya berbeda, karena sensor PING dapat
membaca objek terdekatnya.
Gambar 4.10. Pengujian PING arah 180 derajat
4.3.2 Pengujian dan Pembahasan Sensor Obstacle
Sensor obstacle digunakan untuk menghindari rintangan berupa boneka yang terletak
pada lorong samping ruang 4. Sensor obstacle yang dipakai adalah sensor Infrared SHARP
GP2Y0A41SK0F. Pengujian sensor Infrared SHARP dilakukan dengan cara robot diletakan
pada lorong arena dengan rintangan boneka yang telah dipersiapkan. Variasi pengujian
berdasarkan jarak robot dengan rintangan (cm) dan arah robot terhadap rintangan. Sensor IR
yang digunakan berjumlah tiga buah sensor, ketiga sensor tersebut berfungsi untuk
mendeteksi boneka. Sensor tersebut terletak pada sisi samping depan kepala robot. Hasil
pengujian sensor IR dapat dilihat pada tabel 4.5.
90
180
Ber
das
ark
an
tab
el
4.6
suh
u
bari
s
ke-
4,
kol
om
ke-
5
ada
lah
44,
75°
C
dan
bari
s
ke-
5,
kol
om
ke-
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
45
Tabel 4.5. Hasil pengujian sensor Infrared GP2Y0A41SK0F
Arah
robot ke
boneka
Jarak
sensor ke
boneka
Sensor
IR ke-
Jarak
Sebenarnya
(cm)
Jarak hasil
pembacaan
sensor (cm)
𝐺𝑎𝑙𝑎𝑡 =
|𝑗𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑠𝑒𝑏𝑒𝑛𝑎𝑟𝑛𝑦𝑎−𝑗𝑎𝑟𝑎𝑘 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑠𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟
𝑗𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑠𝑒𝑏𝑒𝑛𝑎𝑟𝑛𝑦𝑎| × 100%
(%)
Depan
9
0 9 8 11,11
1 9 9 0
2 8 8 0
Serong
Kanan
0 9 8 11,11
1 10 10 0
2 14 14 0
Serong
Kiri
0 12 11 8,33
1 28 28 0
2 10 10 0
Depan
12
0 12 11 8,33
1 12 12 0
2 14 14 0
Serong
Kanan
0 12 11 8,33
1 13 13 0
2 28 28 0
Serong
Kiri
0 16 15 6,25
1 28 28 0
2 15 15 0
Depan
15
0 15 15 0
1 15 15 0
2 15 15 0
Serong
Kanan
0 15 15 0
1 15 15 0
2 28 28 0
Serong
Kiri
0 16 15 6,25
1 18 18 0
2 15 15 0
𝑅𝑒𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑔𝑎𝑙𝑎𝑡 =𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑔𝑎𝑙𝑎𝑡 𝑡𝑖𝑎𝑝 𝑑𝑎𝑡𝑎
𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑑𝑎𝑡𝑎
2,21
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
46
Dari hasil pengujian sensor Infrared GP2Y0A41SK0F pada tabel 4.4 pembacaan
sensor memiliki rerata galat sebesar 2,21% sehingga tingkat keberhasilan pengujian sensor
sebesar 97,79%. Galat yang ada pada hasil pengujian sensor didapatkan karena pantulan
intensitas cahaya dari pemancar ke objek tidak seluruhnya diterima oleh penerima sensor.
Gambar 4.11 merupakan foto pengujian sensor Infrared GP2Y0A41SK0F dengan jarak 15
cm dari rintangan dan posisi robot serong kiri, pada sensor ke-0 (depan tengah) sensor hanya
mendeteksi sebagian dari badan boneka sehingga pantulan intensitas cahaya yang diterima
penerima IR tidak seluruhnya diterima oleh sensor, meskipun memiliki perbedaan hasil
pembacaan sensor dan pengukuran sebenarnya, sensor sudah dapat bekerja dengan baik.
Gambar 4.11. Pengujian Sensor Infrared GP2Y0A41SK0F
4.3.3 Pengujian dan Pembahasan Sensor Suara
Sensor suara digunakan pada penelitian ini untuk mengaktifkan robot pada frekuensi
yang telah ditentukan. Sensor suara yang dipakai adalah sensor suara LM567. Pengujian
sensor suara LM567 dilakukan dengan cara mengaktifkan Tone Generator (aplikasi dari Play
Store) sebagai sumber bunyi dan didekatkan ke mic dari sensor LM567. Tujuan dilakukan
pengujian ini untuk mengetahui variasi jarak yang dapat di terima oleh sensor dengan variasi
frekuensi dari 3,5kHz-4,2kHz. Hasil pembacaan sensor LM567 dapat dilihat pada tabel 4.6.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
47
Tabel 4.6. Hasil pengujian sensor suara LM567
No Jarak sumber suara
ke sensor (cm) Frekuensi (kHz)
Hasil pembacaan
data sensor
1 5
3,5 OFF
3,6 OFF
3,7 ON
3,8 ON
3,9 ON
4,0 ON
4,1 ON
4,2 OFF
2 10
3,5 OFF
3,6 OFF
3,7 ON
3,8 ON
3,9 ON
4,0 ON
4,1 ON
4,2 OFF
3 30
3,5 OFF
3,6 OFF
3,7 OFF
3,8 OFF
3,9 ON
4,0 ON
4,1 OFF
4,2 OFF
Dari tabel 4.6 sensor suara LM567 mampu mendeteksi sumber suara dari jarak 5 cm,
10 cm dan 30 cm dari sumber suara. Berdasarkan hasil pengujian tersebut sensor suara dapat
mendeteksi frekuensi 3,7kHz-4,1kHz dari jarak 5 cm dan 10 cm sumber suara sedangkan
saat jarak sumber suara 30 cm dari sensor, sensor hanya mampu mendeteksi frekuensi
3,9kHz dan 4,0kHz karena frekuensi sumber terlalu kecil sehingga pada jarak yang cukup
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
48
jauh sensor tidak mampu mendeteksi frekuensi sumber. Hasil pengujian sensor suara sudah
sesuai dengan aturan KRPAI yaitu robot akan aktif saat mendeteksi frekuensi 3,8kHz dengan
jarak sumber suara dan robot sekitar 5 cm.
4.3.4 Pengujian dan Pembahasan Sensor Garis
Sensor garis digunakan pada penelitian ini untuk mendeteksi garis putih pada pintu
tiap ruang pada arena. Sensor garis yang digunakan adalah Sensor TCS3200. Pengujian data
sensor dilakukan dengan cara mengukur ketinggian yang berbeda-beda dari objek uji dapat
dilihat pada gambar 4.12. Objek uji pada pengujian memiliki warna hitam, abu-abu dan
putih, selain ketinggian sensor yang berbeda-beda digunakan juga pengukuran intensitas
cahaya (lux meter). Tujuan dilakukan pengujian ini untuk mengetahui threshold pada garis
putih saat robot di arena sehingga akan meminimalkan kesalahan pembacaan robot pada
warna objek di arena dan robot dapat memproses program lain ketika robot mendeteksi garis
putih pada arena. Hasil pengujian sensor TCS3200 dapat dilihat pada tabel 4.7.
Gambar 4.12. Pengujian Sensor Warna TCS3200
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
49
Tabel 4.7. Hasil pengujian sensor warna TCS3200
No Intensitas
cahaya
Jarak sensor
ke objek Objek
Hasil pembacaan data
sensor
R G B
1 1711
6 cm
Hitam 2386 2697 2382
Abu-abu 391 444 388
Putih 73 85 72
5 cm
Hitam 2345 2649 2336
Abu-abu 361 417 354
Putih 76 91 76
4 cm
Hitam 2699 1402 2693
Abu-abu 509 466 509
Putih 99 110 93
2 387
6 cm
Hitam 2825 3185 2816
Abu-abu 1287 1411 1288
Putih 512 553 510
5 cm
Hitam 2758 3184 2741
Abu-abu 1299 1464 1293
Putih 418 459 411
4 cm
Hitam 2232 2661 2269
Abu-abu 1089 1247 1088
Putih 479 551 478
3 196
6 cm
Hitam 5578 6069 5553
Abu-abu 2348 2516 2338
Putih 1069 1109 1069
5 cm
Hitam 5580 5576 5592
Abu-abu 1973 1976 1977
Putih 895 889 888
4 cm
Hitam 6171 1719 6154
Abu-abu 3167 1505 3251
Putih 1236 1049 1228
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
50
Dari tabel 4.7 sensor warna dapat mendeteksi warna objek uji dengan intensitas
cahaya yang berbeda-beda. Saat sensor warna mendeteksi warna hitam, maka pembacaan
photodioda penyaring warna merah pada sensor akan sangat tinggi dibandingkan dengan
warna objek lain. Saat sensor warna mendeteksi warna abu-abu pembacaan photodioda
penyaring warna merah akan lebih tinggi ketimbang objek berwarna putih, namun lebih
rendah dari objek uji warna hitam. Saat sensor warna mendeteksi warna putih pembacaan
photodioda penyaring warna merah akan lebih rendah ketimbang objek berwarna hitam
maupun abu-abu. Photodioda penyaring warna merah pada tabel sudah dapat mendeteksi
warna objek putih, sehingga dapat digunakan pada penelitian ini.
Berdasarkan aturan KRPAI yakni intensitas cahaya (lampu) yang digunakan pada
arena minimal sebesar 300 lux, pada tabel pengujian sensor warna TCS3200 dapat
mendeteksi objek warna yang berbeda saat intensitas cahaya sebesar 387 lux sehingga sensor
sudah memberikan hasil yang sesuai dengan aturan KRPAI yaitu minimal intensitas cahaya
yang terukur sebesar 300 lux.
4.3.5 Pengujian dan Pembahasan Sensor Api UVtron
Sensor api Uvtron Hamamatsu digunakan untuk mendeteksi api dalam ruang.
Pengujian sensor Hamamatsu dilakukan dengan cara lilin diletakkan sesuai dengan arah jam
yang bervariasi yaitu 12.00, 01.30, 03.00, 04.30, 06.00, 07.30, 09.00 dan 10.30 (gambar
4.13), kemudian robot (dalam keadaan diam) diletakan sejauh 100 cm dari lilin, lilin yang
digunakan juga memiliki variasi ketinggian 20 cm, 15 cm dan 10 cm, gambar pengujian
dapat dilihat pada Gambar 4.14. Tujuan dilakukan pengujian ini untuk mengetahui
pembacaan maksimal sensor Hamamatsu ketika objek dititik tertentu dengan jarak tertentu
dan ketinggian objek tertentu. Hasil pengujian dapat dilihat pada tabel 4.8 dan 4.9.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
51
Gambar 4.13. Ilustrasi pengujian Sensor Hamamatsu
Gambar 4.14. Pengujian Sensor Hamamatsu
Tabel 4.8. Hasil pengujian sensor Hamamatsu
no Tinggi
lilin (cm)
Posisi
lilin
Pembacaan
hasil sensor
1 20
01.30 1
03.00 1
04.30 1
06.00 1
07.30 0
09.00 0
10.30 1
12.00 1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
-
52
Tabel 4.9. (Lanjutan) Hasil pengujian sensor Hamamatsu
no Tinggi
lilin (cm)
Posisi
lilin
Pemba