APLIKASI RASPBERRY PI PADA TELEROBOT PEMBERSIH LANTAI

Prosiding SENATEK 2015 Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Purwokerto Purwokerto, 28 November 2015, ISBN 978-602-14355-0 -2

APLIKASI RASPBERRY PI PADA TELEROBOT PEMBERSIH LANTAI Risa Farrid Christianti*, Nindyaning Puspamelati, Danny Kurnianto Program Studi Teknik Telekomunikasi, Sekolah Tinggi Teknologi Telematika Telkom Jl. D.I. Panjaitan no.128 Purwokerto. *Email: [email protected] ABSTRAK Sistem otomasi rumah menjadi makin populer diperbincangkan oleh karena manfaatnya yang banyak. Salah satu aktivitas yang dapat digantikan dengan sistem otomasi tersebut adalah membersihkan lantai. Dalam makalah ini dijelaskan tentang adanya telerobot pembersih lantai, yang dapat membantu pekerjaan manusia. Dengan menggunakan WiFi dan web Browser sebagai sarana komunikasi dan Raspberry Pi sebagai mikroprosesornya mampu mengendalikan telerobot pembersih lantai melalui halaman Web. Pengendalian telerobot menggunakan halaman web dengan memasukkan alamat IP yang sudah ditentukan antar perangkat, dan dilengkapi dengan kamera modul Raspberry Pi, agar pengguna dapat dengan mudah melihat bagian-bagian lantai yang akan dibersihkan pada jarak jauh. Kamera ini juga difasilitasi dengan motor servo sebagai penggerak pergeseran kamera untuk arah kanan, kiri, dan naik, turunnya kamera. Selain itu telerobot ini menggunakan motor DC yang dapat diarahkan untuk melakukan fungsi maju, mundur serta belok kanan dan kiri. Cakupan area yang dapat dijangkau oleh telerobot pembersih lantai ini hanya untuk Local Area Network (LAN), sehingga sangat disarankan penggunaannya untuk sebuah rumah atau sebuah perkantoran kecil. Dalam penelitian yang dilakukan terbukti bahwa telerobot pembersih lantai dapat dikendalikan dari jarak jauh menggunakan Raspberry Pi dengan cakupan area LAN. Kata kunci: LAN, Raspberry Pi, Web Server, , WiFi. PENDAHULUAN Robot merupakan alat mekanik buatan manusia yang saat ini banyak dibutuhkan oleh masyarakat modern. Robot dapat membantu manusia dengan cara dikendalikan oleh manusia itu sendiri maupun dengan ditanamkan kecerdasan buatan. Ada beberapa jenis robot yang dapat membantu manusia, salah satu diantaranya adalah robot mobile, atau robot ini dapat bergerak sesuai kendali manusia Dalam mengendalikan robot mobile ini dapat dilakukan dengan menggunakan remote seperti radio control. Adapun teknologi yang sudah banyak digunakan adalah pengendalian secara wireless atau tanpa menggunakan kabel. Salah satu pengaplikasian kendali menggunakan teknologi wireless adalah dengan menggunaan web server. Dengan mengandalkan teknologi web server sebagai pengendali robot, maka robot yang akan digunakan harus terhubung dengan jaringan komunikasi untuk konektivitas antara robot dengan pengendali. Robot yang memanfaatkan teknologi wireless sebagai pengendali juga disebut dengan telerobot. Telerobot adalah robot yang dapat dikendalikan dari jarak jauh dengan menggunakan teknologi wireless. Salah satu pengaplikasian telerobot dalam membantu pekerjaan rumah adalah Telerobot Pembersih Lantai. Hal ini sangat membantu untuk manusia yang memiliki banyak pekerjaan sehingga tidak memiliki waktu untuk melakukan pekerjaan rumah seperti membersihkan lantai. Maka dengan adanya telerobot yang dapat dikendalikan dengan web server dengan jangkauan jarak yang lebih luas, maka telerobot dinilai efektif untuk membantu manusia yang tidak memiliki banyak waktu untuk membersihkan lantai. Sistem otomasi rumah mengacu pada aplikasi komputer dan teknologi informasi untuk mengendalikan perangkat rumah dan fitur-fitur lokal. Aplikasinya bervariasi dari remote control lampu yang sederhana hingga jaringan-jaringan berbasis komputer kompleks/mikropengendali, melibatkan tingkat kecerdasan dan otomasi yang bervariasi. Otomasi rumah menghasilkan kenyamanan, efisiensi

255


energi, dan manfaat keamanan yang mengarah pada peningkatan kualitas hidup. (Jain dkk.,2014) Jain menyampaikan hasil penelitiannya tentang sistem otomasi rumah melalui e-mail berbasis Raspberry Pi. Sedangkan dalam makalah ini, peneliti mengaplikasikan sistem otomasi rumah berbasis Raspberry Pi, untuk mengendalikan dan memonitor telerobot pembersih lantai Raspberry Pi merupakan komputer kecil atau Single Board Computer (SBC) sebesar kartu kredit dengan harga murah dan dikembangkan di Inggris oleh Raspberry Pi Foundation. Dimana ide awal berasal dari empat mahasiswa Universitas Cambridge yang melakukan eksperimen pada anak-anak mengenai pengalaman anak-anak yang menjadikan pengalaman tersebut menjadi hobi mereka, dan keempat mahasiswa tersebut yaitu Eben Upton, Rob Mullins, Jack Lang dan Alay Mycroft. Saat ini sudah terdapat 9 perkembangan pada model Raspberry Pi, diantaranya yaitu Raspberry Pi edisi 2006, Raspberry pi USB Prototype Board, Raspberry Pi Alpha Board, Raspberry Pi Betha Production Board, Raspberry Pi 1st Production Board, Raspberry Pi Model-B Full Production Board, Raspberry Pi ModelA Full Production Board, Raspberry Pi model B+, dan pada bulan februari 2015 lalu baru dirilis untuk Raspberry Pi2 versi 2 model B. (Rakhman, Edi, dkk. 2014) Dari beberapa model Raspberry Pi tersebut, yang digunakan dalam penelitian ini adalah Raspberry Pi Model B+, mengingat kemampuan yang dibutuhkan terutamadari sisi penggunaan kamera. Berikut ini adalah bagian-bagian dari Raspberry Pi model B+ :

Gambar 1. Raspberry Pi model B+ A. Processor Gambar 1 terdapat chip raspberry pi model B+ dengan system on a chip (SoC) yang digunakan Broadcom adalah BCM 2835 yang terdiri dari Central Processing Unit (CPU) dengan 700 MHz single core ARM1176JZF-S, Graphics Processing Unit (GPU) dengan Broadcom VideoCore IV sebesar 250 MHz, OpenGL ES 2.0(24 GFLOPS), MPEG-2 and VC-1, 1080p 30 H.264/MPEG-4 AVC high-profile decoder and encoder, Memory (SDRAM) sebesar 512 MB. B. Konektor Pin General Purpose Input and Output (GPIO) Pin GPIO berbentuk pin header yang masing-masing pin-nya memiliki fungsi yang berbeda, dan dapat mengatur pin GPIO sebagai input maupun output. Dari beberapa pin tersebut terdapat pin yang berfungsi sebagai antarmuka serial seperti I2C, UART, dan SPI. (Rakhman, Edi, dkk. 2014) Pada bagian B terdapat 40 konektor Pin GPIO pada raspberry pi model B+, dimana pada beberapa fungsi antarmuka serial juga dapat berfungsi sebagai pin GPIO seperti pada gambar 2.

256


Gambar 2. Skematik Pin GPIO Raspberry Pi model B+(Anonymous, 2012) C. Port USB Terlihat pada gambar 2. port bagian C USB 2.0 LAN9514 sebanyak 4 buah yang dapat berfungsi seperti port Wifi USB, Keyboard USB, Mouse USB, dengan masing-masing port membutuhkan arus sebesar 0,5 A. (SMSC, 2014) D. Port Ethernet Ethernet yang digunakan menggunakan LAN9514 seperti pada gambar 1 bagian D, port ini dapat digunakan untuk terkoneksi dengan internet. Standart kabel ethernet yang digunakan adalah RJ45. (Richardson dkk., 2013) E. Audio/Video Output Pada gambar 1 bagian E terdapat Audio/Video untuk konektor TRRS 3,5mm yang dapat berfungsi sebagai audio maupun video. TRRS ini sebagai pengganti dari pengembangan sebelumnya di raspberry pi model B+ berupa RCA. F. Konektor Camera Serial Interface (CSI) Gambar 1 bagian F terdapat konektor CSI MIPI camera interface dengan jumlah pin sebanyak 15. Konektor ini dapat digunakan dengan menggunakan camera module raspberry pi atau menggunakan Raspberry Pi NoIR camera. G. Port HDMI High Definition Multimedia Interface (HDMI) pada gambar 1 bagian G dengan rev 1.3&1.4, resolusi yang ada pada HDMI ini adalah 640x350 hingga 1920x1200 dengan standar PAL dan NTSC, yang kegunaannya juga sama dengan A/V Output. H. Port Micro USB Power Raspberry Pi akan bekerja jika terdapat power sebesar 5V, dapat melalui Micro USB Power tipe B pada gambar 1 bagian H, selain itu juga dapat berasal dari header GPIO. Fuse pada Raspberry Pi ini sudah di tingkatkan menjadi 2A. (A. Lady, 2015) I. Konektor Display Serial Interface (DSI) Konektor MIPI DSI untuk menampilkan LCD berupa video, seperti terdapat pada gambar 1 bagian I. (Adams, 2014)

257


J. Slot Secure Digital Card (SD Card) Penyimpanan raspberry pi model B+ terdapat di SD Card seperti pada gambar 3 dimana SD Card yang digunakan menggunakan micro SD Card, dengan kapasitas minimum yang dapat digunakan pada Micro SD Card ini adalah 4GB, jika menggunakan lebih dari 4GB akan lebih baik lagi proses penyimpanannya serta kualitas minimum yang digunakan adalah Class 4. (Ada. Lady, 2015) K. Status LED Indikator pada raspberry pi berupa LED, dengan warna hijau (ACT) akan menyala apabila terdapat akses pada SD Card. Warna merah (PWR) apabila terdapat tegangan 3.3Volt, warna hijau (FDX) apabila jaringan adapter adalah full duplex, warna hijau (LNK) apabila terdapat aktivitas jaringan serta warna kuning (100) apabila koneksi jaringan sebesar 100Mbps (beberapa raspberry pi juga ada yang terdapat 10Mbps). (Richardson dkk., 2013) Konfigurasi Sistem Telerobot yang dikendalikan melalui teknologi wireless membutuhkan perangkat tambahan untuk mendukung kinerja dari pengendali telerobot tersebut. Perangkat tambahan yang digunakan adalah sebuah microprocessor Raspberry Pi model B+ yang digunakan sebagai otak pengendali dari telerobot tersebut. Raspberry Pi memiliki bentuk seperti microprocessor jenis board pada umumnya. Dimana Raspberry Pi ini terdiri dari beberapa port yang dapat digunakan untuk menghubungkan Raspberry Pi dengan perangkat lainnya. Sistem kerja dari robot yang membantu pekerjaan rumah seperti membersihkan lantai ini menggunakan sebuah microcontroller berupa Arduino Uno R3. Dimana Arduino Uno R3 digunakan sebagai pengolah informasi dari Raspberry Pi ke driver motor untuk menggerakkan motor DC dan motor servo agar robot dapat bergerak. Selain itu pada cara kerja menyapu lantai dibutuhkan penglihatan yang jeli untuk membersihkan kotoran yang berada dilantai, sehingga pada telerobot harus menggunakan kamera untuk melihat kotoran yang akan dibersihkan dengan telerobot. Kamera yang dapat digunakan pada telerobot ini berupa Camera Module Raspberry Pi karena kamera ini sangat support dengan Raspberry Pi, dan pada web server dapat ditampilkan juga kondisi lantai yang akan di bersihkan. Untuk lebih jelasnya dapat dijelaskan konfigurasi sistemnya dalam bentuk blok diagram sebagai berikut :

ACCESS POINT

WI-FI USB

RASPBERRY-PI

PC

ARDUINO UNO R-

MODUL KAMERA

3

RASPBERRY-PI

MOTOR

DRIVER

MOTOR DC

SERVO Gambar 3. Konfigurasi sistem telerobot pembersih lantai

Pada bagian masukan terdapat PC yang digunakan untuk menampilkan halaman web dan mengendalikan telerobot. Masukan dilakukan manual oleh pengguna dengan menekan tombol-tombol perintah di halaman web. Kemudian dalam prosesnya, data yang dikirimkan dari halaman web tersebut ditangkap oleh access point yang kemudian diteruskan ke WiFi USB pada Raspberry Pi. Pada Raspberry Pi ini data diolah dan diteruskan ke Arduino Uno R3 serta memberikan output pada modul kamera Raspberry Pi. Di bagian output terdapat motor DC dan motor servo, dimana motor DC berfungsi sebagai

258


penggerak roda pada telerobot, sedangkan motor servo berfungsi sebagai penggerak sapu. Keseluruhan sistem ini dicatu dengan sumber tegangan DC 5 Volt. Pengendalian telerobot pembersih lantai ini memanfaatkan jaringan WiFi sebagai media transmisi pengiriman data antara Raspberry Pi dengan halaman web. Dari sisi perangkat keras, Arduino Uno R3 berkomunikasi dengan Raspberry Pi menggunakan komunikasi serial. Dari Raspberry Pi ke halaman web menggunakan Access Point sebagai interface dan jenis jaringan WiFi yang digunakan adalah Wireless Local Area Network (WLAN). Access Point yang digunakan dapat menggunakan access point dari handphone atau biasa disebut dengan thetering atau dapat menggunakan personal computer sebagai access point-nya. Pada jaringan WLAN ini IP yang digunakan agar kedua perangkat dapat saling berkomunikasi menggunakan IP Static.

METODE PENELITIAN Metode penelitian yang dilakukan adalah metode eksperimen dengan melakukan perancangan dan pembuatan alat secara langsung, sesuai dengan konfigurasi sistem yang dibuat, dan kemudian menguji kemampuan Raspberry Pi dalam mengendalikan telerobot pembersih lantai. Secara rinci tahapan metode penelitian yang dilakukan dapat dijelaskan dengan diagram alur sebagai berikut :

Gambar 4. Diagram alur metode penelitian Sesuai dengan gambar 4, yang pertama kali dilakukan adalah melakukan pengumpulan data, datadata ini berupa karakteristik perangkat, alat dan bahan yang dipergunakan hingga lembar data sebagai acuan perancangan alat. Selanjutnya yaitu perancangan alat, pada tahap ini alat dirancang mulai dari masing-masing komponen, merancang penempatan posisi atau desain telerobot pembersih lantai. Tahap berikutnya adalah pembuatan alat baik dari segi hardware maupun software. Setelah melakukan pembuatan alat yaitu melakukan pengujian alat, terutama pada bagian Raspbery Pi. Apabila dari hasil pengujian masih belum sesuai harapan maka dapat diperiksa ulang pada bagian pembuatan alat, namun jika sudah berhasil maka dapat masuk ke tahap analisa. Tahap analisa ini menganalisis hasil dari pengujian alat dengan perancangan alat. Dan tahap terakhir adalah kesimpulan, bagian ini menyimpulkan hasil keseluruhan alat, dari tahap perancangan hingga pengujian.

HASIL DAN PEMBAHASAN Perancangan telerobot pembersih lantai menggunakan 2 buah motor DC untuk menggerakkan roda, sebuah motor Servo untuk menggerakkan modul kamera Raspberry Pi, 3 buah roda dimana 2 roda terhubung pada motor DC dan 1 roda statis, dan driver motor DC. Sumber tegangan yang digunakan adalah Power Bank untuk mencatu Raspberry Pi dan baterai Lippo untuk mencatu driver motor dan Arduino Uno R3. Pengendalian telerobot pembersih lantai, dalam hal ini adalah mengendalikan gerakan roda dan gerakan modul kamera Raspberry Pi. Pertama pada halaman web terdapat data berupa tombol-tombol, dimana masing- masing tombol tersebut memiliki fungsi masing-masing yang sudah disinkronkan dengan

259


python serta Arduino IDE. Pada Tabel 1 merupakan pemetaan yang dilakukan untuk mempermudah pembuatan perancangan komunikasi dari halaman web ke arduino uno melalui raspberry pi. Pemetaan dilakukan untuk data karakter, halaman web serta python, dimana pemetaan tersebut memiliki fungsi masing-masing. Data karakter yang digunakan berupa angka untuk menggerakan motor DC. Angkaangka tersebut adalah 0, 1, 2, 3, dan 4. Sedangkan untuk halaman web karakter yang dikirimkan berupa huruf. Huruf-huruf tersebut adalah ud, dd, rd, ld, dan sd. Dimana kelimanya berfungsi untuk maju motor DC, mundur motor DC, belok kanan motor DC, belok kiri motor DC serta berhenti motor DC.

Gambar 5. Flowchart motor DC pada bahasa pemrograman Python

260


Tabel 1. Pemetaan Data Serial untuk kendali Motor DC Data (Char) 0 1 2 3 4

Fungsi Maju Motor DC Mundur Motor DC Belok Kanan Motor DC Belok Kiri Motor DC Berhenti Motor DC

Halaman Web Ud Dd Rd Ld Sd

Python ud -> 0 dd -> 1 rd -> 2 ld ->3 sd -> 4

Pada tahap pengujian, hasil yang diperoleh adalah sebagai berikut : Pengujian Kamera Kamera yang digunakan untuk telerobot pembersih lantai ini menggunakan modul kamera dari Raspberry Pi. Pengujian yang dihasilkan apabila halaman web dapat menampilkan hasil tangkapan kamera seperti pada gambar

Gambar 6. Hasil Tangkapan Kamera Pada Halaman Web Pada gambar tersebut di halaman web sudah tertampil hasil tangkapan kamera. Pengujian yang membuktikan bahwa halaman web tersebut sesuai dengan tangkapan kamera yang diambil berupa frameframe seperti pada gambar 6. Frame yang dihasilkan berupa foto dari kamera modul secara continues, dengan cara membuka perintah frame modul kamera pada Raspberry Pi seperti yang terlihat pada gambar 7.

Gambar 7. Frame-frame hasil tangkapan kamera

261


Pengujian Pengiriman Data dari Raspberry Pi ke Arduino Uno Pengujian pengiriman data dari Raspberry Pi ke Arduino Uno R3 menggunakan puTTy untuk melihat apakah data yang dikirimkan dari python yang sudah di sambungkan dengan pengendali di halaman web sesuai dengan data yang berada pada Arduino Uno R3. Gambar 6 merupakan hasil pengujian dengan skenario bahwa Arduino Uno R3 meneruskan data yang dikirim dari Raspberry Pi.

Gambar 8. Pengujian pengiriman data dari Raspberry Pi menggunakan Python Saat tombol pengendali pada halaman web di tekan maka data yang diterima Raspberry Pi, disesuaikan dengan data di Arduino Uno R3. Pada puTTy dibuatkan perintah untuk membaca data yang dikirimkan dari halaman web yang diteruskan ke Raspberry Pi.

KESIMPULAN Dari hasil pengujian dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut : a. Modul kamera Raspberry Pi dapat bekerja sesuai harapan, yaitu dengan menampilkan tangkapan gambar pada kamera yang di kirimkan ke halaman web. Dibuktikan dengan adanya frame-frame setiap penangkapan gambar. b. Pengiriman kendali dari halaman web ke arduino uno R3 dapat bekerja sesuai dengan fungsinya masing-masing. Hal ini dibuktikan dengan adanya hasil berupa karakter huruf sesuai pemetaan pada halaman web yang tertampil pada puTTy saat pengiriman data berlangsung.

DAFTAR PUSTAKA Ada, Lady, (2015), Introducing the Raspberry Pi Model B+, Dokumen PDF, [Online]. https://learn.adafruit.com/downloads/pdf/introducing-the-raspberry-pi-model-b-plus-plusdifferences-vs-model-b.pdf.

262


Adams, (2014), Raspberry Pi Compute Module IO Board Electrical Schematic Diagram, Raspberry Pi Foundation Anonymous, (2012), Raspberry Pi B Plus V1.2 datasheet, Dokumen PDF. [Online], www.raspberrypi.org/documentation/hardware/raspberrypi/schematics/Raspberry-Pi-B-Plus-V1.2Schematics.pdf (diakses pada 3 April 2015) Jain dkk., (2014), Raspberry Pi based Interactive Home Automation System through E-mail, International Conference on Reliability, Optimization and Information Technology-ICROIT 2014, India, Feb 6-8 2014 Rakhman, Edi, dkk. (2014), Raspberry Pi Mikrokontroler Mungil yang serba bisa. Penerbit Andi, Yogyakarta Richardson, Matt and Wallace, Shawn, (2013), Getting Started with Raspberry Pi, US: O’Rely Media, Inc. Septian, R.F., (2013), Buku Serial Open Source Belajar Pemrograman Python Dasar, Bandung : POSSUPI SMSC, (2014), Microchip/SMSC LAN 9514 datasheet, http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/9514.pdf

263

Dokumen

PDF.

[Online],

APLIKASI RASPBERRY PI PADA TELEROBOT PEMBERSIH LANTAI

Recommend Documents