BAB II LANDASAN TEORI
Pada bab ini akan dibahas mengenai teori – teori yang mendukung dalam perancangan dan realisasi robot line follower dan transporter. Berikut adalah teori tentang robot , terutama robot line follower dan robot transporter yang memiliki fungsi dan kegunaan masing-masing. 2.1.
Robot Robot dapat dijelaskan dengan berbagai definisi, berikut adalah definisi-
definisi mengenai robot dari berbagai ahli dan awam. 2.1.1. Pengertian Robot Ada banyak defenisi yang dikemukakan oleh para ahli mengenai robot, berikut adalah pengertian robot yang dikutip dari buku yang berjudul “Robotika” [2]. Istilah robot berasal dari bahasa Cekoslowakia. Kata robot berasal dari kosakata “Robota” yang berarti “kerja cepat”. Istilah ini muncul pada tahun 1920 oleh seorang pengarang sandiwara bernama Karel Capec. Karyanya pada saat itu berjudul “Rossum’s Universal Robot” yang artinya Robot Dunia milik Rossum. Rossum merancang dan membangun suatu bala tentara yang terdiri dari robot industri yang akhirnya menjadi terlalu cerdik dan akhirnya menguasai manusia. Kata Robotika juga berasal dari novel fiksi sains, yang berjudul “runaround” yang ditulis oleh Isaac Asimov pada tahun 1942. Sedangkan pengertian robot secara tepat adalah, sistem atau alat yang dapat berperilaku atau meniru perilaku manusia dengan tujuan untuk menggantikan dan mempermudah kerja/aktifitas manusia. Untuk dapat diklasifikasikan sebagai robot, maka robot harus memiliki dua macam kemampuan yaitu: 1) Bisa mendapatkan informasi dari sekelilingnya. 2) Bisa melakukan sesuatu secara fisik seperti bergerak atau memanipulasi objek.
II-1
II-2
Untuk dapat dikatakan sebagai robot sebuah sistem tidak perlu untuk meniru semua tingkah laku manusia, namun suatu sistem tersebut dapat mengadopsi satu atau dua dari sistem yang ada pada diri manusia saja sudah dapat dikatakan sebagai robot. Sistem yang diadopsi dapat berupa sistem penglihatan (mata), sistem pendengaran (telinga) ataupun sistem gerak. Robot dapat saja dibuat untuk berbagai macam aktifitas, namun sebuah robot harus dibuat dengan tujuan untuk kebaikan manusia. Ada beberapa fungsi robot, sehingga manusia memerlukan kehadirannya untuk membatu yaitu: 1) Meningkatkan produksi, akurasi dan daya tahan. Robot ini banyak digunakan di industri. 2) Untuk tugas-tugas yang berbahaya, kotor dan beresiko. Robot ini digunakan ketika manusia tidak mampu masuk ke daerah yang beresiko. Seperti Robot Untuk menjelajah planet, robot untuk mendeteksi limbah nuklir, robot militer dan lain-lain. 3) Untuk pendidikan. Banyak robot yang digunakan untuk menarik pelajar belajar teknologi seperti robot lego, dan lain-lain. 4) Untuk menolong manusia. Seperti di rumah untuk membersihkan rumah pakai penghisap debu otomatis, di rumah sakit untuk menghantar makanan, membantu operasi.
2.1.2. Jenis Robot Secara umum, jenis-jenis robot itu dapat dibedakan dalam 4 kategori, berikut penjelasannya:
A. Humanoid Sebuah robot humanoid adalah robot otonom yang dapat beradaptasi dengan perubahan lingkungan atau dirinya sendiri. Ini merupakan perbedaan utama antara jenis humanoid dan jenis robot. Dalam konteks, robot humanoid dapat mencakup, antara lain:
II-3
1. Dapat merawat dirinya sendiri (seperti pengisian sumber tenaga sendiri) 2. Dapat belajar otonom (belajar atau memiliki kemampuan baru tanpa bantuan dari luar (manusia), menyesuaikan diri berdasarkan lingkungan dan beradaptasi dengan lingkunganyang baru) 3. Dapat menghindari hal-hal yang berbahaya bagi manusia, properti, dan dirinya sendiri. 4. Dapat berinteraksi dengan manusia dan lingkungan.
Seperti robot mekanis lainnya, humanoid mengacu pada komponen dasar sebagai berikut : Sensing (Penginderaan), Actuating, Planning (Perencanaan) dan Controling (Pengendalian). Karena untuk mensimulasikan struktur, perilaku manusia dan sistem otonomi, sebagian besar robot humanoid lebih kompleks dibandingkan jenis robot lainnya.
B. Kombinasi Non Mobile dan Mobile Robot Robot ini merupakan penggabungan dari fungsi-fungsi pada robot mobile dan non-mobile. Sehingga keduanya saling melengkapi dimana robot nonmobile dapat terbantu fungsinya dengan bergerak dari satu tempat ke tempat yang lain.
C. Non Mobile Robot Robot ini tidak dapat berpindah posisi dari satu tempat ke tempat lainnya, sehingga robot tersebut hanya dapat menggerakkan beberapa bagian dari tubuhnya dengan fungsi tertentu yang telah dirancang. Salah satu contohnya yaitu robot Industri. Perangkat pendukung robot industri secara umum dapat diilustrasikan dalam 4 bagian, yaitu manipulator, sensor, aktuator, dan kontroler.
D. Mobile Robot Mobile dapat diartikan bergerak, sehingga robot ini dapat memindahkan dirinya dari satu tempat ke tempat lain. Robot ini merupakan robot yang paling populer dalam dunia penelitian robotika. Dari segi manfaat, robot ini diharapkan dapat membantu manusia dalam melakukan otomasi dalam transportasi, platform
II-4
bergerak untuk robot industri , eksplorasi tanpa awak, dan masih banyak lagi. Contoh dari robot mobile ini yaitu : 1. Flying Robot (Robot Terbang) Robot yang mampu terbang, robot ini menyerupai pesawat model yang diprogram khusus untuk memonitor keadaan di tanah dari atas, dan juga untuk meneruskan komunikasi. 2. Under Water Robot (Robot dalam air) Robot ini digunakan di bawah laut untuk memonitor kondisi bawah laut dan juga untuk mengambil sesuatu di bawah laut, biasanya robot jenis ini digunakan untuk penelitian bawah laut, atau juga untuk kegiatan mematau dan memata-matai suatu tempat. 3. Robot Line Tracker / Robot Line Follower Robot ini sangat cocok dikenalkan kepada pemula karena sederhana [5], robot line tracker merupakan robot yang dapat bergerak mengikuti track berupa garis hitam setebal ±3 cm. Untuk membaca garis, robot dilengkapi dengan sensor proximity yang dapat membedakan antara garis hitam dengan lantai putih. Sensor proximity ini dapat dikalibrasi untuk menyesuaikan pembacaan sensor terhadap kondisi pencahayaan ruangan, sehingga pembacaan sensor selalu akurat.
2.2.
Robot Line Follower dan Transporter Berikut adalah penjelasan singkat mengenai robot Line Follower
dan
robot transporter. 2.2.1. Pengertian Robot Line Follower Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya, Line Follower memiliki pengertian sederhana yaitu, robot yang dapat menbaca garis dan bergerak mengikuti garis tersebut. Robot Line Follower adalah, salah satu robot sederhana yang masuk dalam kategori robot mobile yang dapat berjalan atau bergerak secara autonomous [7]. Menggunakan sebuah sensor garis yang mendeteksi dan mengikuti (follows) sebuah lintasan berbentuk sebuah garis (line) berwarna hitam dengan warna latar
II-5
putih ataupun sebaliknya. Robot line follower itu sendiri terbagi menjadi dua jenis, yaitu robot line follower analog dan digital. Perbedaan antara robot line follower analog dengan robot line follower digital adalah tidak perlu adanya pemrograman robot secara software pada robot line follower jenis analog sedangkan robot line follower jenis digital membutuhkan program pada bagian mikrokontrolernya sebagai prosessor atau otak dari robot line follower itu sendiri. Robot line follower jenis analog biasanya paling sering digunakan dalam keperluan praktek sederhana karena biaya dan proses pembuatannya yang tidak membutuhkan biaya banyak dan tidak terlalu rumit pada proses pembuatannya.
2.2.2. Pengertian Robot Transporter. Robot transporter adalah robot gabungan antara nonmobile dan mobile, seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya robot gabungan nonmobile dan mobile adalah, penggabungan dari fungsi-fungsi pada robot mobile dan non-mobile. Sehingga keduanya saling melengkapi dimana robot nonmobile dapat terbantu fungsinya dengan bergerak dari satu tempat ke tempat yang lain [2]. Robot transporter dapat didefinisikan sebagai suatu robot yang dirancang / dibuat menyerupai mobil, dan cara kerjanya ialah robot tersebut dapat memindahkan suatu benda dari suatu titik ke lain. Robot ini bergerak dengan mengikuti garis hitam/putih secara otomatis, seperti pada robot line follower. Pengendali robot transporter adalah microcontroller yang mendapat input dari sensor-sensor, yang selanjutnya akan di eksekusi oleh microcontrolller ke motor yang membuat robot bisa bekerja sebagai mana mestinya.
2.2.3. Persamaan Robot Line Follower dan Robot Transporter. Robot line follower dan robot transporter memiliki beberapa persamaan, persamaan yang ada pada robot tersebut yaitu :
A. Komponen Robot Line Follower dan Transporter Pada robot line follower dan transporter terdiri dari beberapa komponen, berikut adalah komponen yang terdapat pada robot line follower dan transporter :
II-6
1) Sensor Line Follower Sensor adalah jenis tranduser yang digunakan untuk mengubah besaran mekanis, magnetis, panas, sinar, dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. Sensor sering digunakan untuk pendeteksian pada saat melakukan pengukuran atau pengendalian. Robot Line follower harus memiliki kemampuan untuk mendeteksi atau membedakan garis pada lintasan, garis tersebut berwarna hitam dan papan lintasan yang berwarna putih [5]. Sensor yang digunakan untuk robot ini yaitu, photo dioda. Sensor ini nilai resistansinya akan berkurang bila terkena cahaya dan bekerja pada kondisi riverse bias. Untuk sensor cahayanya digunakan LED Superbright, komponen ini mempunyai cahaya yang sangat terang, sehingga cukup untuk mensuplai cahaya ke photo dioda.
2) Motor Penggerak (dinamo) / Motor DC Motor DC pada robot line follower dan transporter adalah penggerak utama robot yang membuat robot dapat bergerak maju, mudur , serta berputar ke kiri dan ke kanan. Motor DC adalah komponen yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik, dalam kasus perancangan robot, umumnya digunakan motor DC, karena jenis motor tersebut mudah untuk dikendalikan. Kecepatan yang dihasilkan oleh motor DC berbanding lurus dengan potensial yang diberikan. Untuk membalik arah putarnya cukup membalik polaritas yang diberikan.
Gambar 2. 1 Motor
3) Motor Driver Motor driver digunakan untuk mengontrol arah putaran dan kecepatan motor DC, yang merupakan penggerak utama dari robot. Motor driver ini memiliki komponen penting di dalamnya seperti IC L293D, dioda, dan regulator.
II-7
a. IC L293D IC motor driver L293D yang didalamnya terdapat rangkaian HBridge akan mengontrol putaran motor sesuai data masukan digital yang berasal dari microcontroller, dan pada IC L293D ini juga terdapat pin untuk pengaturan aplikasi PWM (Pulse Width Modulator) yang akan mengatur kecepatan motor dc yang dikendalikannya. L293D memiliki rangkaian dual H-Bridge, sehingga mampu mengendalikan dua buah motor DC sekaligus.
Gambar 2. 2 Konfigurasi pin L293D
Karakteristik dari motor driver L293D adalah: 1. Tegangan operasi supply sampai dengan 36 Volt. 2. Total arus DC sampai dengan 1A. 3. Tegangan logic ”0” sampai dengan 1,5 Volt. 4. Memiliki dua Enable input.
Fungsi dari tiap-tiap pin motor driver L293D adalah sebagai berikut: 1. Output 1 dan Output 2 (pin 3 dan pin 6). Pin ini merupakan output untuk bridge A. 2. Vs (pin 8). Merupakan pin supply tegangan untuk output. 3. Input 1 dan Input 2 (pin 2 dan pin 7). Pin ini digunakan untuk mengontrol bridge A. 4. Enable 1 dan Enable 2 (pin 1 dan pin 9). Berfungsi untuk mengaktifkan dan menonaktifkan bridge A dan bridge B. 5.
Ground (pin 4, 5, 12, dan 13) .Berfungsi sebagai grounding rangkaian driver.
6. Vss (pin 16). Pin ini berfungsi sebagai supply logic untuk driver. 7. Input 3 dan Input 4 (pin 10 dan 15).
II-8
b. Dioda Fungsi dioda adalah komponen elektronika dengan 2 terminal (anoda dan katoda) dan terbentuk dari dua jenis semikonduktor (silikon jenis N dan silikon jenis P) yang tersambung [4]. Bahan ini mampu dialiri arus secara relatif mudah dalam satu arah. Dioda dibuat dalam berbagai bentuk dan ukuran serta amat berguna. Dari pengertian dioda, maka pada simbol dioda terdapat tanda menyerupai anak panah yang menunjukkan arah aliran arus listrik.
Gambar 2. 3 Dioda dan Simbol Dioda
Dioda penyearah yang gunakan pada motor driver ini yaitu 1N40021N4007, pengunaanya tergantung kebutuhan yang ada. c. Regulator Regulator adalah rangkaian regulasi atau pengatur tegangan keluaran dari sebuah catu daya agar efek dari naik atau turunnya tegangan jala-jala tidak mempengaruhi tegangan catu daya sehingga menjadi stabil. Regulator yang digunakan pada motor driver ini adalah LM7805, keuntungan memakai LM 7805 yaitu : a) Tidak membutuhkan penambahan komponen luar yang sangat sedikit. b) Mempunyai proteksi terhadap arus hubungan singkat c) Mempunyai tegangan output yang konstan d) Mempunyai arus rendah e) Memiliki ripple output yang sangat kecil f) Pembiayaan rendah
Gambar 2. 4 PINOUT diagram LM7805
II-9
4) Microcontroller Microcontroller adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol rangkaian elektronik dan umunya dapat menyimpan program didalamnya. Microcontroller umumnya terdiri dari CPU (Central Processing Unit), memori, I/O tertentu dan unit pendukung seperti Analog-to-Digital Converter (ADC) yang sudah terintegrasi di dalamnya. Kelebihan utama dari mikrokontroler ialah tersedianya RAM dan peralatan I/O pendukung sehingga ukuran board mikrokontroler menjadi sangat ringkas. Microcontroller yang
gunakan pada penelitian ini yaitu DFRduino,
DFRduino R3 memiliki spesifikasi yang sama dengan Arduino uno R3, sehingga compatible untuk melakukan upload program menggunakan sofware arduino pada DFRduino ini [8]. Berikut spesifikasi robot DFRduino:
1) Microcontroller: ATmega328 (DIP Package) 2) Operating Voltage: 5V 3) Input Voltage (recommended): 7 ~ 12V 4) Input Voltage (limits): 6 ~ 20V 5) Digital I/O Pins: 14 (of which 6 provide PWM output) 6) Analog Input Pins: 6 7) DC Current per I/O Pin: 40 mA 8) DC Current for 3.3V Pin: 50 mA 9) Flash Memory: 32 KB of which 2KB used by bootloader 10) SRAM: 2 KB (ATmega328) 11) EEPROM: 1 KB (ATmega328) 12) Clock Speed: 16 MHz 13) Size: 75 x54 x15 mm 14) Envionment Friendly: Rohs Compliance
II-10
Gambar 2. 5 DFRduino V3
B. Bentuk Line yang bisa di lalui oleh dan Transporter Bentuk line ada beberapa macam, yaitu : 1. Lurus, garis lurus tanpa hambatan. 2. Belok, belokan bisa banyak sekali macamnya ada yang 90’, 45’, dan ada juga yang berberntuk setengah lingkaran. Belokan ini dibentuk sesuai kebutuhan yang ada. 3. Rintangan Line Follower Rintangan yang ada pada Line follower banyak sekali macamnya, seperti : a. Garis putus – putus, biasanya garis putus – putus ini terdapat di bagian garis lulus. b. Belokan tajam, belokan tajam bisa pula di sebut rintangan karena dibutuhkan akselerasi yang cukup bagus untuk melaluinya. c. Persimpangan jalan, persimpangan jalan ini bisa banyak sekali jenisnya, Contoh dari persimpangan jalan yaitu, jalan persimpangan bebentuk T, jalan persimpangan berbentuk L, jalan persimpangan berbentuk Y, jalan persimpangan berbentuk +. Seperti yang sudah dikatakan rintangan bisa banyak sekali jenisnya tergantung untuk tujuan apa rintangan itu di buat, bisanya rintangan tersebut semakin sulit tergantung medan yang dilalui.
II-11
2.2.4. Perbedaan Robot Line Follower dan Robot Transporter. Perbedaan yang sangat tampak antara robot line follower dan transporter yaitu, tidak adanya gripper pada robot line follower, sedangkan pada robot transporter terdapat gripper yang dapat digunakan untuk memindakan barang. Penggabungan antara jenis robot nonmobile dan mobile tampak jelas pada robot transporter, bagian robot nonmobile yaitu gripper, sedangkan bagian robot yang yang mobile yaitu robot line follower itu sendiri.
2.2.5. Pemrograman Robot Line Follower dan Robot Transporter. Pemrograman yang digunakan pada penelitian ini yaitu mengunakan pemrograman arduino, arduino adalah sebuah nama produk design system minimum microcontroller yang di buka secara bebas. Kelebihan dari arduino adalah dia mempunya bahasa pemroraman sendiri, bahasa pemrogramannya mirip bahasa C. Untuk program yang namanya boot loader yang sudah di tanam di si mikronya sebelum di jual ke pasaran, bootloader ini yang menjembatani antara software compiler arduino dengan microcontroller. Arduino membuka semua sourcenya mulai dari diagram rangkain, jalur pcb, software compiler (gratis tinggal download) . Contoh pemrograman Arduino: void setup( ) { pinMode(13,OUTPUT); // mengset ‘pin’ 13 sebagai output } void loop( ) { digitalWrite(13, HIGH);
// nyalakan ‘pin’ 13
delay(1000);
// pause selama 1 detik
digitalWrite(13, LOW);
// matikan ‘pin’ 13
delay(1000);
/// pause selama 1 detik
} Listing 2. 1 Contoh Pemrograman dengan Arduino
II-12
Gambar 2. 6 Software Compiler
A. Kelebihan Pemrograman Arduino a) Open Source. b) Tidak memerlukan chip programmer. c) Koneksi USB. d) Fasilitas chip yang cukup lengkap Arduino menggunakan chip AVR ATmega 168/328 yang memiliki fasilitas PWM, komunikasi serial, ADC, timer, interupt, SPI dan I2C. Sehingga Arduino bisa digabungkan bersama modul atau alat lain dengan protokol yang berbeda-beda.. e) Ukuran kecil dan mudah dibawa. f) Bahasa pemrograman relatif mudah Walaupun bahasa pemrograman Arduino adalah bahasa C/C++, tetapi dengan penambahan library dan fungsi-fungsi standar membuat pemrograman Arduino lebih mudah dipelajari dan lebih manusiawi. Contoh, untuk mengirimkan nilai HIGH pada pin 10 pada Arduino, cukup menggunakan fungsi digitalWrite(10, HIGH); Sedangkan kalau menggunakan bahasa C aslinya adalah PORTB |=(1<<2);. g) Tersedia library gratis. h) Pengembangan aplikasi lebih mudah. i) Komunitas open source yang saling mendukung.
II-13
B. Pengertian dan penggunaan framework pada arduino Dalam pencarian pada tanggal 18 Mei 2015, melalui search engines Google dengan kata kunci “apa itu framework” , ditemukan beberapa penjelasan yang cukup dalam menjelaskan apa itu framework, berikut hasil print srceen pencarian tersebut.
Gambar 2. 7 Print Screen pencarian pengertian framework pada Google
Pada gambar 2.7 terdapat beberapa situs yang menjelaskan tentang framework, untuk penjelasan mengenai situs-situs yang membahas mengenai pengertian framework dapat dilihat pada halaman Lampiran 1 : Pencarian 1. Kesimpulan yang didapat yaitu,
framework adalah kumpulan dari fungsi-
fungsi/prosedur-prosedur dan class-class untuk tujuan tertentu yang sudah siap digunakan. Sehingga framework dapat mempermudah dan mempercepat pekerjaan seorang programmer, tanpa harus membuat fungsi atau class dari awal. Jadi, dengan adanya framework, pekerjaan programmer akan lebih tertata dan terorganisir, sehingga dalam pencarian kesalahan dalam pembuatan program akan lebih mudah dideteksi.
