BAB III PERANCANGAN SISTEM Pada bab ini akan dijelaskan mengenai konsep dasar sistem, perancangan mekanik robot, perangkat lunak dari algoritma robot, serta metode pengujian robot.
2.1.Konsep Dasar Sistem Untuk membuat algoritma yang baik, sebelumnya harus ada sebuah sistem perangkat keras yang berguna untuk membantu kinerja dari algoritma yang diinginkan dalam mencapai tujuan suatu robot itu dibuat. Blok diagram 3.1. menunjukkan sistem dari robot. Start Sound Activation Stop TPA 81 Uvitron
Atmega 128
Motor Depan Kanan
Motor Depan Kiri
Motor Belakang
Motor Belakang Kiri
Driver Motor
Sensor SRF Sensor IR
Semprotan Air
Rotary encoder
CMUCam5
Mikrokontroler
Lengan Penjepit
Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem. Blok diagram sistem pada gambar 3.1. dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu sistem yang telah ada (dibatasi garis berwarna hitam) dan sensor yang akan ditambahkan (berwarna merah).
22
1. Sistem yang telah ada pada robot Sistem yang telah ada pada robot meliputi mikrokontroler utama driver kipas dan driver motor. Mikrokontroler utama mendapat masukan dari sound activation untuk memulai pergerakan robot. Mikrokontroler utama juga digunakan untuk mengolah data dari sensor jarak SRF04, data dari sensor api UVTRON dan data dari sensor suhu TPA81. Selain itu mikrokontroler utama mendapat masukan dari sensor infrared, sensor garis dan sensor warna. Selain digunakan untuk mengolah data yang didapat dari sensor mikrokontroler utama juga memberikan instruksi kepada driver motor untuk bergerak dan memberi instruksi kepada driver motor untuk mengaktifkan pemadam. 2. Sensor yang Ditambahkan Sensor yang akan ditambahkan adalah Cmucam5 sebagai kamera untuk mendeteksi warna dari led biru indikator cradle dan juga tanda secondary safe zone. Cmucam5 akan dipasang dibagian depan robot.
23
3.2.
Perancangan Mekanik Robot Bagian ini menjelaskan tentang perancangan mekanik robot yang dibuat serta
lengan penjepit robot. 3.2.1. Rancangan Desain Robot Gambar 3.2 menunjukan rancangan desain mekanik dari robot beroda yang dibuat.
Gambar 3.2. Rancangan Desain Mekanik.
24
3.2.2. Rancangan Desain Lengan Penjepit Lengan penjepit merupakan bagian tambahan khusus untuk level 3. Lengan ini berfungsi sebagai alat yang bisa mengangkat serta membawa baby cradle boneka dari lokasi ditemukan menuju ke secondary safe zone. Lengan penjepit terdiri dari sebuah lengan dengan 2 servo untuk bergerak secara vertikal.Kedua servo berikutnya berada di ujung sebagai penggerak horizontal bagian terdepan. Berikut gambar desain dari lengan penjepit:
Gambar 3.3. Lengan Penjepit (Tampak Samping) Lengan penjepit terdiri dari 2 bagian yaitu lengan dan juga penjepit. Servo pertama menempel pada bagian robot dan mampu bergerak secara vertikal. Servo pertama akan disambungkan dengan akrilik sepanjang 15cm. Servo kedua menempel pada ujung akrilik dan tersambung dengan akrilik sepanjang 15cm. Servo kedua berfungsi menggerakan lengan agar bisa dilipat sehingga ukurannya tidak melebihi dimensi robot. Servo nomor 3 dan 4 berada pada ujung dari lengan. Pada tiap servo terdapat akrilik berukuran panjang 5cm. Ketika posisi sudah berada tepat diatas baby cradle maka servo nomor 3 dan 4 akan membuka secara horizontal secara berlawanan sehingga penjepit akan tersangkut pada baby cradle.
25
4 1
2
3
Gambar 3.4. Lengan Penjepit Sebelum Dipasang Lengan penjepit akan dipasang dibagian teratas dari robot dan tidak melebihi dimensi P=31 x L=31 x T=27. Ketika menjalankan algoritma lengan penjepit memiliki 4 posisi utama yaitu: 1. Posisi lengan penjepit standby Posisi ini merupakan posisi standby dari lengan penjepit. Pada posisi ini lengan penjepit berada diatas robot dalam kondisi terlipat. Posisi ini digunakan ketika robot melakukan pencarian sebelum menemukan baby cradle. Posisi ini akan digambarkan oleh gambar berikut:
Gambar 3.5: Posisi Standby Lengan Penjepit (Tampak Samping)
26
2. Posisi lengan penjepit turun Posisi ini merupakan posisi dimana lengan penjepit turun dan berada pada posisi horizontal. Posisi ini digunakan ketika robot akan bersiap menjepit dan mengangkat babycradle. Posisi ini akan digambarkan oleh gambar berikut:
Gambar 3.6: Posisi Lengan Penjepit Turun(Tampak Atas) 3. Posisi membawa baby cradle Posisi ini merupakan posisi dimana lengan penjepit berada pada posisi standby seperti pada nomor 1, namun kondisi lengan membuka sehingga baby cradle akan tersangkut pada lengan. Posisi ini digunakan ketika robot melakukan pencarian safe zone. Posisi ini akan digambarkan oleh gambar berikut:
Gambar 3.7: Posisi Ujung Lengan Penjepit Terbuka (Tampak Samping)
27
4.
Posisi menurunkan baby cradle Posisi ini merupakan posisi mirip dengan posisi nomor 2, namun perbedaannya saat ini lengan penjepit berada pada posisi terbuka membawa baby cradle. Posisi ini digunakan ketika robot bersiap
menurunkan dan
melepaskan baby cradle di safe zone. Posisi ini akan digambarkan dengan gambar berikut:
Gambar 3.8: Posisi Ujung Terbuka Melewati Dinding (Tampak Atas)
28
3.2.3. Realisasi Mekanik Robot
Gambar 3.9. Realisasi Desain Mekanik. Keterangan dari gambar 3.9. adalah sebagai berikut : 1. Tombol Stop 2. Mic untuk Sound Activation 3. LED Indikator 4. Tombol Start 5. Tanda Arah Depan Robot 6. Kompas 7. Servo Penggerak Capit 8. Servo Penggerak Lengan Pertama 9. Servo Penggerak Lengan Kedua 10. CMUCam5
29
Mekanik robot terdiri dari badan, lengan penjepit dan roda. Untuk bagian badan robot, digunakan bahan aluminium 3 mm. Penggunaan bahan tersebut dikarenakan bahan ringan dan kuat, sehingga robot akan kokoh dan tidak mudah mengalami kerusakan mekanik. Sedangkan untuk bagian lengan penjepit digunakan bahan akrilik 3 mm. Bagian roda berbahan nylon dengan diameter 8 cm dan didukung dengan karet sebagai ban dari roda.
3.3.
Perancangan Perangkat Lunak Pada bagian ini akan dijelaskan tentang perancangan perangkat lunak algoritma
robot. Pada KRPAI 2016 level 3, ada 2 area yaitu area A tempat robot start dan area B tempat dimana diletakan baby cradle dan target secondary safe zone. Lapangan pertandingan KRPAI level 3 dapat dilihat pada gambar 3.10.
Gambar 3.10. Lapangan Pertandingan [11, h.50]. Untuk dapat menyelesaikan KRPAI level 3 robot harus mampu menemukan baby cradle di salah satu ruang di area B dengan posisi tertentu. Setelah berhasil menemukan robot juga harus mampu mengangkat dan membawa baby cradle ke safe zone. Untuk meletakan baby cradle di safe zone robot harus mampu menemukan target secondary safe zone. Setelah menemukan target, robot akan meletakan baby cradle dibalik dinding yang bertarget.
30
Robot memiliki dua algoritma untuk menyelesaikan penyelamatan pada KRPAI level 3. Algoritma pertama adalah algoritma robot dalam melakukan pencarian serta mengangkat baby cradle. Algoritma kedua adalah algoritma robot setelah berhasil mengangkat baby cradle dan melakukan pencarian target secondary safe zone serta meletakan baby cradle di safe zone. 3.3.1. Algoritma Pertama Pencarian Baby Cradle Ketika robot mendeteksi garis di pintu room pada area B maka robot akan mengetahui apakah ruang tersebut selain ruang 1 dan 2 dari pembacaan kompas dan srf. Jika ruang tersebut adalah ruang 3 maka robot akan melakukan penelusuran dalam ruang mencari led penanda, jika tidak ditemukan robot akan keluar dan mencari keranjang bayi di ruang lain. Jika yang dimasuki adalah ruang 1 maka robot akan melakukan telusur sampai jarak tertentu. Jika sampai jarak tersebut belum di temukan led penanda, maka robot akan melanjutkan telusur dan keluar ruangan. Jika ruang yang di masuki adalah ruang 3 maka robot kan melakukan penelusuran mencari keranjang bayi. Jika robot menemukan tanda dari baby cradle, robot akan memposisikan diri untuk bersiap mengangkat baby cradle dengan lengan penjepitnya. Jika ruang yang dimasuki adalah ruang 4 maka robot akan menghadap kanan dan melihat apakah ada led biru atau tidak. Jika tidak ada maka robot akan keluar, jika ada robot akan memposisikan diri bersiap mengangkat target. Posisi robot akan menghadap sisi baby cradle yang terdapat tanda led biru. Setelah robot berada dalam posisi,lengan penjepit akan turun keatas baby cradle dan membuka, lengan akan tersangkut di celah baby cradle. Setelah itu lengan penjepit akan mengangkat baby cradle ke atas robot agar tidak mengganggu kinerja darisensor.
31
Gambar 3.11. Diagram Alir Algoritma Pencarian Baby Cradle (Bagian Pertama)
32
Gambar 3.12. Diagram Alir Algoritma Pencarian Baby Cradle (Bagian kedua)
33
3.3.2. Algoritma Kedua Pencarian Target Secondary safe zone Setelah robot keluar room sambil membawa baby cradle,robot akan menelusuri area B sambil melakukan scanning mencari secondary safe zone. Ketika tanda secondary safe zone sudah ditemukan maka robot akan memposisikan diri menghadap ke tanda. Setelah berada diposisi tepat didepan tanda, lengan penjepit kemudian diturunkan melewati dinding. Setelah lengan turun dan baby cradle berada diseberang dinding, lengan penjepit yang tadinya membuka akan ditutup sehingga baby cradle akan jatuh di luar dinding dan robot berhasil menyelesaikan tugas. Gambar 3.13 berikut menunjukan algoritma pencarian secondary safe zone:
34
START
Follow dinding & scanning secondary safe zone
Mendapat secondary safe zone?
NO
YES Posisikan badan menghadap secondary safezone
Turunkan lengan penjepit melewati sisi dinding
Tutup lengan penjepit sehingga babycradle terlepas
END
Gambar 3.13. Diagram Alir Algoritma Pencarian Secondary safe zone
35
3.4.
Metode Pengujian Bagian ini akan menjelaskan tentang metode pengujian dari skripsi ini.
Pengujian algoritma pertama akan dilakukan pada letak baby cradle di setiap room di area B. Pengujian algoritma kedua akan dilakukan pada 11 titik target secondary safe zone di area B. 3.4.1. Konfigurasi Letak Baby Cradle Pengujian algoritma pertama akan dilakukan pada konfigurasi baby cradle di area B seperti pada gambar 3.14. sebagai berikut :
ROOM 1 ROOM 4
1.1 4.1
1.2
4.2
3.2
2.1
3.1 ROOM 3
2.2
ROOM 2
Gambar 3.14. Konfigurasi Letak Baby Cradle. Pengujian algoritma pertama berfokus pada proses robot dalam menemukan led tanda baby cradle dan melakukan pengangkatan. Untuk pengujian skripsi ini robot akan langsung diletakan di dekat ruang yang terdapat baby cradle, dan dinyatakan berhasil jika robot mampu menemukan baby cradle dan kemudian mengangkatnya dengan lengan penjepit.
36
3.4.2. Konfigurasi Letak Secondary safe zone
1
11
10
2
9
ROOM 1
ROOM 4
8
ROOM 3 ROOM 2 3
7 6
5
4
Gambar 3.15. Konfigurasi Letak Secondary safe zone. Pengujian Algoritma kedua berfokus pada proses robot setelah berhasil mengangkat baby cradle dengan lengan penjepit dan melakukan pencarian target tanda secondary safe zone. Untuk pengujian dimulai ketika robot sudah berhasil mengangkat baby cradle di dalam ruang dan keluar mencari target. Robot dinyatakan berhasil ketika berhasil menemukan target dan mampu meletakan baby cradle ke balik dinding yang terdapat target secondary safe zone.
37
