BAB III PERENCANAAN DAN PERANCANGAN
3.1
Perencanaan Dalam sebuah robot terdapat dua sistem yaitu sistem elektronis dan sistem
mekanis, dimana sistem mekanis dikendalikan oleh sistem elektronis bisa berupa motor penggerak ataupun lengan hidrolik, dimana perangkat mekanis tersebut mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanik dalam penerapannya perangkat mekanis ini dilengkapi dengan sejumlah sensor. Sensor-sensor ini bertugas membaca informasi dari pergerakan mekanis, kemudian mengirimkan sinyal elektronis kedalam sistem elektronika robot yang kemudian diolah oleh sistem untuk menghasilkan output berupa perintah atau pengendalian operasi kerja kepada perangkat mekanis. Robot yang akan penulis buat (Robot Transmitter), diharapkan mempunyai kemampuan sebagai Robot Pencari Jalan dan mengirim trigger melalui Bluetooth bagi Robot Receiver untuk beroperasi. a. Fungsi Pencari Jalan Fungsi ini, diperlukan agar robot dapat mendeteksi adanya belokan yang berada didepannya, sehingga robot dapat berbelok mengikuti arah jalur. Jika jalur lurus, maka robot akan bergerak maju dan lurus kedepan, jika jalur berbelok ke kanan, maka robot akan berbelok kekanan mengikuti jalur dan begitu juga apabila jalur berbelok ke kiri, maka robot akan berbelok kekiri mengikuti jalur. Untuk itu digunakan sensor Ultrasonik (Parallax PING Sensor) sebagai pembaca situasi sekaligus memberikan input kepada Arduino (Arduino Uno), yang kemudian diproses dan hasil keluarannya akan diumpankan kepada Kontroler motor (2A Motor Shield for Arduino (DFRduino L298P)). Sensor Ultrasonik bertugas mendeteksi jarak antara robot dan dinding belokan yang ada didepannya, sensor ini akan mengirimkan sinyal kedalam sistem Arduino ketika mendeteksi adanya belokan di depan, sehingga sistem akan mengubah kendali pergerakan motor roda penggerak.
Selain sensor, juga diperlukan pengaturan jarak antara dinding jalur, hal ini bertujuan agar pergerakan robot sesuai rencana dan tidak menimbulkan bug, pada sistem.
Gambar 3.1 Rencana fungsi Pencari Jalan
Rencana pengaturan jarak dinding.
Gambar 3.2 Pengaturan jarak dinding jalur
Dari gambar diatas, jarak antara dinding dapat dihitung menggunakan rumus Pitagoras, terutama untuk mengatur lebar belokan jalur (sisi c), asumsikan bahwa sisi a = sisi b, dengan menggunakan rumus Pitagoras, ܿ = ඥ(ܽଶ + ܾ ଶ )
b. Fungsi pengirim trigger melalui Bluetooth Adapun untuk fungsi pengirim trigger ini, diperlukan perangkat modul Bluetooth yang bertugas sebagai media untuk pengiriman perintah dari Robot Transmitter kepada Robot Receiver agar Robot Receiver beroperasi. Pengiriman perintah dilakukan dengan langkah sebagai berikut: a. Finding Bluetooth Saat Power dihidupkan , maka Bluetooth Robot Transmitter akan mencari Bluetooth Robot Receiver. b. Connecting & Pairing Bluetooth Setelah ditemukan, Bluetooth Robot Transmitter akan membangun koneksi dengan Bluetooth Robot Receiver secara otomatis. c. Sending Trigger Robot Transmitter akan melakukan pengiriman trigger kepada Robot Receiver setelah Robot Transmitter selesai beroperasi.
3.2
Perancangan Dari perencanaan kebutuhan fungsi Robot Transmitter diatas, dapat dibuat
perancangan menggunakan diagram Flowchart, untuk fungsi Pencari Jalan yang terintegrasi dengan fungsi pengiriman Trigger melalui Bluetooth. Berdasarkan perencanaan bahwa komponen utama yang digunakan adalah, sebuah Modul Arduino Uno, sebuah 2A Motor Shield, 2 buah motor penggerak, 1 buah sensor Ultrasonik dan 1 buah modul Bluetooth. Pada Gambar 3.5 dibawah adalah skema flowchart dari kedua fungsi diatas dengan catatan bahwa jalur yang dibuat, terdiri dari jalur lurus dan belokan ke kanan atau ke kiri sebesar 90° dan bukan belokan ke kanan atau ke kiri yang tidak 90°, misalnya 45° atau 135° serta
menggunakan 1 buah sensor Ultrasonik dan 2 buah motor penggerak. Secara logika urutan langkah sistem dapat dijelaskan, pertama kali sistem dihidupkan maka akan membuat keseluruhan sistem dari Arduino, Sensor Ultrasonik, Kontroler Motor dan modul Bluetooth, menyala. Kontroler motor akan menggerakkan kedua roda pada sisi kanan dan kiri secara bersamaan dan satu arah sehingga robot bergerak maju ke depan dan lurus, saat Sensor Ultrasonik mendeteksi adanya halangan di depan, maka sensor ultrasonik mengirimkan sinyal kepada sistem, sinyal tersebut diolah sesuai dengan kode program yang ditulis, maka langkah pertama, memerintahkan robot untuk berputar kanan searah jarum jam sebesar 90° apabila Sensor Ultrasonik tidak mendeteksi adanya halangan lagi, maka robot akan kembali bergerak maju dan lurus, hal ini berarti bahwa Robot melalui Belokan ke Kiri atau Persimpangan (pertigaan). Namun apabila ternyata Sensor Ultrasonik mendeteksi masih ada halangan, maka akan memerintahkan kepada sistem robot untuk berputar sebesar 180° searah jarum jam, ini artinya bahwa belokan yang dilalui robot, adalah belokan ke kiri. Dikarenakan hanya menggunakan 1 buah Sensor Ultrasonik sebagai navigator, maka logika program yang dibuat untuk pergerakan robot, berputar searah jarum jam (ke kanan) dengan besaran 90° dan 180°, tergantung kepada deteksi Sensor Ultrasonik. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 3.3, 3.4 dan 3.5 dibawah ini,
Gambar 3.3 Skema Belok Kanan Robot
Gambar 3.4 Skema Belok Kiri Robot
Gambar 3.5 Skema Belok Robot pada Persimpangan
Gambar 3.6 Diagram Flowchart Logika Robot
Adapun keterangan lebih detail mengenai gerak belok kanan dan kiri robot. Berikut adalah spesifikasi jalur lintasan Robot :
•
Lebar jalur
:
30 cm
•
Tinggi dinding jalur :
10 cm
Dengan menggunakan rumus Pitagoras, maka dapat dihitung untuk lebar jalur pada belokan adalah,
a = 30 cm | c = 30 cm
ܿ = = 30 30
30 30
900 900
√1800 = 42,4 (dibulatkan menjadi 43 cm) Jadi diperoleh c = 43 cm Kemudian untuk rancang bentuk jalur lintasan itu sendiri, penulis membuat jalur dengan tingkat kesulitan medium, seperti pada gambar 3.6 dan 3.7 dibawah ini.
•
1 belokan ke kanan
•
1 belokan ke kiri
Gambar 3.7 Lintasan tampak samping
Gambar 3.8 Lintasan tampak atas Keterangan : •
Bulatan berwarna hijau, adalah titik mulai
•
Bulatan berwarna merah, adalah titik selesai
Untuk bahan pembuatan jalur, penulis menggunakan kertas kardus bekas atau karton dengan tebal 2 mm. Dengan berdasar pada ukuran lebar jalur yang dilalui robot, posisikan robot pada tengah-tengah jalur yang akan dilalui. Kemudian pada saat robot melakukan gerakan berbelok, dilakukan dengan mengatur arah putaran
roda, •
Belok kanan : Roda kiri berputar ke depan Roda kanan berputar ke belakang Dilakukan hingga, ditempuh sudut putar robot sebesar 90°
Untuk penjelasannya, dapat dilihat pada gambar 3.8 dibawah, terdapat garis lengkung a dan b, yang mana garis tersebut menggambarkan jarak yang harus ditempuh dari masing-masing roda robot. “a” jarak tempuh untuk roda kiri “b” jarak tempuh untuk roda kanan
Gambar 3.9 Jarak tempuh roda
Dari gambar 3.8 didapatkan bahwa bentuk dari lintasan gerak belok robot adalah lingkaran dan bila diambil titik awal dari masing-masing roda, maka didapatkan lintasan sejauh seperempat keliling lingkaran untuk masing-masing roda.
Gambar 3.10 Jarak antar roda Dari gambar 3.9 dibuat jarak lebar antar roda kanan dan kiri 18cm, sesuai dengan rancangan gerak belok robot yang ada pada gambar 3.8, sumbu putar robot berada pada bagian tengah. Maka didapatkan jari-jari lintasan adalah 18cm : 2 = 9cm. Untuk menghitung jarak lintasan, menggunakan rumus keliling lingkaran sebagai berikut, kel
= keliling
r
= jari-jari = 9 cm
kel
=2xπxr = 2 x 3,14 x 9
kel
= 56.52 cm dibulatkan menjadi 56
sedangkan lintasan yang ditempuh adalah,
lintasan
= kel / 4 = 56 / 4
lintasan
= 14 cm
Jadi jarak tempuh lintasan masing-masing roda adalah 14 cm dengan ketentuan roda kiri berputar kearah depan dan roda kanan berputar kearah belakang. Adapun untuk flowchart logika gerakan belok ada pada gambar 3.11 dibawah.
A
B
Gambar 3.11 Flowchart logika gerakan belok
Keterangan : A1
= Roda kiri arah putar maju
B1
= Roda kanan arah putar maju
B2
= Roda kanan arah putar mundur
Dari gambar 3.10 diatas, terdapat dua bagian yg dikelilingi dengan garis putusputus, A
= logika gerak putar 90° ke kanan
B
= logika gerak putar 180° ke kanan
Jadi untuk jalur dengan belokan ke kanan maka logika yang berjalan adalah bagian A saja, sedangkan untuk belokan ke kiri maka logika yang berjalan adalah A + B. Kemudian untuk rancang bangun kerangka, dibuat menggunakan mika akrilik dengan tebal 3mm dan dipotong menggunakan laser, gambar berikut (gambar 3.10) adalah rancangan kerangka dasar robot.
Roda kanan
Motor penggera k
Roda
Roda penyeimban
Roda
Gambar 3.12 Kerangka dasar Robot
Gambar 3.11 adalah tampak atas dan tampak samping kerangka dasar Robot. Dari kerangka dasar ini, digunakan untuk menempatkan baterai, yang akan digunakan untuk memberikan power kepada Sistem Robot.
Gambar 3.12 dibawah adalah rancangan penempatan posisi baterai pada kerangka dasar robot, diposisikan agak ke bagian belakang, dengan tujuan untuk memperberat beban pada sisi roda penyeimbang, serta karena berat baterai adalah paling berat bila dibandingkan dengan komponen lainnya, maka baterai ditempatkan pada kerangka dasar, dengan tujuan untuk mencegah robot terguling bila saat bergerak. Untuk jenis baterai yang digunakan adalah Rechargeable Nickel Metal Hydride 2500mAH 7,2 volts
Baterai
Gambar 3.13 Posisi Baterai
Dari kerangka dasar robot, kemudian dilanjutkan dengan menambahkan 1 tingkat papan akrilik yang sudah di potong membentuk persegi panjang, lebih kecil daripada papan akrilik pada kerangka dasar, digunakan untuk memasang modul Arduino yang sudah terpasang modul lainnya secara stackable, seperti pada gambar 3.13 dibawah.
Untuk menyangga papan akrilik, digunakan penyangga papan sekrup yang digunakan untuk member ruang antara papan dasar Arduino dengan papan dasar kerangka robot, begitu juga digunakan untuk pemasangan modul Arduino.
Sistem Modul stack
Papan penyangga modul Arduino
Gambar 3.14 Posisi Papan penyangga Arduino
Kemudian yang terakhir adalah penempatan Sensor Ultrasonik, seperti pada gambar 3.14 dibawah ini, sensor dipasang pada bagian sisi depan robot, menghadap kedepan, dengan tinggi kira-kira disejajarkan dengan tinggi roda.
Saklar ON - OFF
Sensor Ultrasonik
Plug Charger
Gambar 3.15 Posisi Sensor Ultrasonik
3.3
Skenario Pengujian
Adapun untuk skenario pengujian Robot Transmitter, sebagai berikut, Tabel 4.1 Skenario Pengujian Robot Transmitter No
Hal yang diuji
1
Pembacaan Sensor Ultrasonik (Jarak benda/penghalang di depan Robot Transmitter)
2
Gerakan Robot Transmitter
Syarat uji Lebih dari 16 cm 16 cm atau kurang Setelah Robot berhenti maju dan jarak penghalang kurang dari 16cm Setelah berputar estimasi sebesar 90° searah jarum jam dan jarak penghalang lebih dari 16cm
Sifat Pengujian Normal Tidak Normal Normal Tidak Normal Normal Tidak Normal Normal Tidak Normal
Hasil yang diharapkan Robot berjalan maju Robot berhenti Robot berhenti Robot berjalan maju Robot berputar estimasi sebesar 90° searah jarum jam Robot diam atau berjalan maju Robot berjalan maju Robot diam atau berputar
Tabel 4.1 Skenario Pengujian Robot Transmitter (lanjutan) Setelah berputar estimasi sebesar 90° searah jarum jam dan jarak penghalang kurang dari 16cm
3
Gerakan Robot Transmitter
Setelah berputar estimasi sebesar 180° searah jarum jam dan jarak penghalang lebih dari 16cm Setelah berputar estimasi sebesar 180° searah jarum jam dan jarak penghalang kurang dari 16cm Setelah Power dihidupkan (ON)
4
Koneksi Bluetooth
Bluetooth Robot Receiver dalam jangkauan
5
Tidak Normal Normal Tidak Normal Normal Tidak Normal Normal Tidak Normal Normal Tidak Normal
Bluetooth Robot Transmitter terhubung dengan Blutooth Robot Receiver
Pengiriman Trigger dari Robot Transmitter kepada Robot Receiver
Normal
Robot Transmitter berhenti, berada di akhir jalur dan status Bluetooth sudah terhubung dengan Robot Receiver
Normal
Tidak Normal
Normal
Tidak Normal
Robot berputar estimasi sebesar 180° searah jarum jam Robot diam atau berjalan maju Robot berjalan maju Robot diam atau berputar Robot diam Robot berjalan maju atau berputar Bluetooth Ready LED berkedip cepat LED mati atau LED berkedip lambat Bluetooth membangun koneksi, LED berkedip lambat LED mati atau LED berkedip cepat Bluetooth Standby, LED berkedip lambat sebanyak 2 kali LED mati atau LED berkedip cepat atau LED berkedip lambat Trigger dikirim dari Robot Transmitter ke Robot Receiver maka Robot Receiver bergerak Trigger tidak dikirim maka Robot Receiver tetap diam
