DESAIN KONTROL AUTOPILOT PADA UGV (UNMANNED GROUND VEHICLE) BERBASIS GPS (GLOBAL POSITIONING SYSTEM) Muhammad Ikhsan Anshori#1, Iwan Setiawan,ST,MT#2, Wahyudi,ST,MT#3 #
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Diponegoro jl. Prof Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia #1
#2
@abdi.msgmail.com
[email protected] #3
[email protected]
Abstrak —Autopilot is a system that enables a robot to move and decide its own movements without human intervention in the decision making. Autopilot systems are commonly used in commercial flights and sea voyages. One of autopilot applications is navigation system in unmanned ground vehicles (UGV) which operate outdoor and difficult terrains. Autopilot system enables UGVs to work autonomously for various purposes such military operations, civilian monitoring, searches, and rescues in case of natural disasters. The movements of the UGV in this project is controlled by autopilot system planted in ATMega 128 micro-controller. The micro-controller takes information of longitude, latitude, and the UGV's orientation from GPS sensor PMB-688 and CMPS10 digital compass. The information are used as input for autopilot algorithm, and the result of the process is used to determine how the control system generates control signals for DC motors and servo motors. The micro-controller also sends the parsed information from the sensors to a computer that monitors the movements of the UGV. All information from the UGVs like current position (longitude and latitude), orientation, and velocity are displayed in the computer using a map and graphs. The computer is used to set the initial position of the UGV and its desired target location. These information are sent to the UGV. The communication between the computer and the UGV utilizes radio waves with frequency of 433 MHz using YS-102UA module. From the test result, deviations between 3.56 to 4.45 meters were recorded, with maximum deviation of the GPS sensor reading was 5 meters. With the results, it can be concluded that the autopilot system planted into the UGV showed good performance for its maximum deviation was lower than the maximum deviation of the GPS sensor. Keyword— autopilot, UGV, ATMega 128, GPS PMB-688, digital compass CMPS10.
I. PENDAHULUAN Dalam era globalisasi, perkembangan teknologi yang menerapkan ilmu-ilmu elektronika dan sistem kontrol telah semakin banyak dan populer. Hal ini dapat diketahui dengan banyaknya peralatan yang menerapkan perpaduan dari ilmu dan sistem kontrol tersebut, salah satunya pada sistem navigasi robot khususnya pengoperasian UGV (Unmanned Ground Vehicle). UGV merupakan perangkat mekanik yang dioperasikan baik itu secara manual maupun otomatis di atas permukaan tanah untuk membawa atau mengangkut sesuatu tanpa adanya kontak secara langsung oleh manusia. Pada sistem UGV, terdapat beberapa pekerjaan yang membawa dampak kesulitan dalam hal pengawasan dan pengamatan
1
Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro UNDIP Semarang Staf Pengajar Jurusan Teknik Elektro UNDIP Semarang
2 ,3
1
pekerjaan sehingga perlu adanya sistem yang dapat membantu mengatasi masalah pada pekerjaan tersebut. Sistem yang dapat digunakan untuk mengatasi kesulitan dalam pengawasan dan pengamatan pekerjaan pada UGV adalah sistem kontrol autopilot. Sistem kontrol autopilot merupakan suatu sistem yang dapat memandu pergerakan atau sistem kemudi robot tanpa adanya campur tangan manusia. Pada sistem kontrol autpilot, diperlukan sensor yang dapat mengetahui lokasi dan orientasi robot. Sensor tersebut ialah sensor GPS (Global Positioning System) dan sensor kompas digital. Dengan menggunakan GPS, posisi robot seperti garis lintang dan bujur dapat diketahui. GPS mengirimkan data tersebut menggunakan antarmuka komunikasi serial. Sebenarnya data yang dikirim oleh GPS cukup banyak, akan tetapi data yang dimanfaatkan pada sistem autopilot hanya beberapa data tertentu saja. Data orientasi robot juga mutlak diperlukan untuk membantu proses navigasi. Sensor kompas digital merupakan sensor yang memberikan keluaran berupa orientasi robot sehingga robot dapat mengetahui berapa nilai sudut yang diperlukan untuk menuju titik target. Pusat kontrol pada sistem autopilot terdapat pada mikrokontroler. Mikrokontroler yang digunakan ialah AVR ATmega 128, alasannya di dalam mikrokontroler ini terdapat dua buah USART (Universal Synchronous Asynchronous Serial Receiver and Transmitter) yang membuat mikrokontroler tidak hanya berkomunikasi dengan GPS, akan tetapi juga dapat berkomunikasi dengan komputer. Pada bagian komputer data yang telah dikirim oleh mikrokontroler divisualisasikan dan dikirim titik target posisi yang ingin dicapai sehingga dihasilkan sinyal kontrol yang digunakan untuk mengendalikan kecepatan serta orientasi dari UGV. A. Tujuan Tujuan dari penelitian tugas akhir ini adalah mendesain sistem kontrol autopilot pada perangkat UGV menggunakan sensor GPS dan sensor kompas digital sehingga UGV tersebut dapat menuju ke titik lokasi yang telah ditentukan B. Pembatasan Masalah Dalam pembuatan tugas akhir ini penulis membatasi permasalahan sebagai berikut : 1. Sensor yang digunakan untuk mengetahui posisi adalah GPS PMB-688.
2. Orientasi UGV didapat dari sensor kompas digital CMPS10. 3. Mikrokontroler yang digunakan adalah AVR ATMega 128. 4. Komunikasi yang digunakan antara komputer dengan mikrokontroler adalah komunikasi serial asinkron. 5. Perangkat lunak yang digunakan untuk menanamkan program pada mikrokontroler adalah Code Vision AVR. 6. Visualisasi data GPS didapat dengan memanfaatkan fasilitas Google Maps yang telah terintegrasi dengan perangkat lunak Microsoft Visual C# 2010. 7. Area yang digunakan selama pengujian kontrol autopilot UGV adalah area yang menggunakan paving di Lapangan Olahraga Universitas Diponegoro.
- Memperoleh informasi tentang kondisi lingkungan sekitarnya. - Bekerja untuk jangka waktu yang panjang tanpa intervensi manusia. - Mampu berjalan dari titik A ke titik B tanpa bantuan navigasi manusia. - Dapat menghindari sesuatu yang berbahaya, tergantung algoritma yang diberikan. - Dapat mendeteksi objek-objek tertentu, tergantung sensor yang digunakan. B. Navigasi Autopilot Navigasi autopilot adalah suatu sistem pergerakan titik dari koordinat awal terhadap koodinat titik tujuan pada bidang-xy secara otomatis tanpa adanya campur tangan manusia.[10] Skema dari navigasi autopilot dapat dilihat pada Gambar 2.
II. DASAR TEORI Dasar teori dari makalah sistem kontrol autopilot pada UGV berbasis GPS mencakup:
(UTARA UTARA )
A. UGV (Unmanned Ground Vehicle) UGV adalah perangkat mekanik yang dioperasikan baik itu secara manual maupun otomatis di atas permukaan tanah untuk membawa atau mengangkut sesuatu tanpa adanya kontak secara langsung oleh manusia.[2] UGV merupakan salah satu bagian dari pengembangan UAV (Unmanned Aerial Vehicle) dan ROUV (Remotely Operated Underwater Vehicle). UGV dikembangkan untuk kebutuhan sipil dan militer yang sulit dijangkau dan berbahaya bagi manusia.[17] Contoh UGV yang digunakan untuk tugas akhir ini bisa dilihat pada Gambar 1.
Target
TARGET Rtarget Ytarget TIMUR (TIMUR) Xtarget
Gambar 2 Navigasi autopilot.
Pada Gambar 2 dapat dilihat bahwa jarak antara posisi UGV dengan target (rtarget) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 1. (1) Variabel Xtarget dan Ytarget merupakan koodinat lintang dan bujur yang dituju. Arah yang harus ditempuh UGV (ω) didapat dari persamaan 3. (2) (3)
Gambar 1Unmanned Ground Vehicle.
Sudut α merupakan sudut yang dibentuk setelah menentukan titik target dan sudut Ø merupakan sudut pada UGV yang didapat dari sensor kompas digital. Satuan koodinat lintang dan bujur yang digunakan pada rumus perhitungan arah dan jarak di atas adalah dalam satuan meter. Karena format data lintang dan bujur yang diterima dari GPS adalah ddmm.mmm (d=degree dan m=minute) maka data tersebut perlu dikonversi terlebih dahulu ke dalam satuan dd.dddd dan bentuk radian kemudian dikonversikan dalam satuan meter.[9]
Berdasarkan cara kerjanya ada dua kelas umum UGV, yaitu : 1. Teleoperated[3] Sebuah teleoperated UGV adalah sebuah kendaraan yang dikendalikan oleh operator manusia di lokasi yang jauh melalui hubungan komunikasi. Contoh teleoperated UGV dapat dilihat pada UGV yang bekerja dengan bahan peledak dan melumpuhkan bom. 2. Otonom[1] UGV otonom adalah robot yang bergerak secara otomatis dan biasanya memiliki kemampuan untuk :
2
Konversi ddmm.mmm ke dd.dddd : 0.dddd = mm.mmmm / 60
(4)
dd.dddd = dd + 0.dddd
(5)
dari GPS setiap 1 detik, atau dapat diatur sesuai kebutuhan. Penjelasan mengenai format kalimat RMC dapat dilihat pada penjelasan berikutnya.[20] Isi dari kalimat RMC ditunjukkan pada Gambar 4.
Konversi dd.dddd ke radian : Radian = dd.dddd / 57.2957795
(6)
Gambar 4 Kalimat NMEA GPS pada terminal.
Jarak (S) dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan 7. S = Øradian . Rbumi
Pada Gambar 2.6 dapat dilihat bahwa kalimat RMC memiliki beberapa informasi data. Data tersebut antara lain UTC time, status, latitude, N/S indicator, longitude,E/W indicator, speed, course, date, magnetic variation, mode,dan checksum. Deskripsi dari data yang terdapat pada kalimat RMC dapat dilihat pada Tabel 1.
(7)
Nilai radius bumi yang digunakan adalah 6.378.137 meter mengacu pada World Geodetic System yang digunakan oleh GPS.[19]
Tabel 1 Format kalimat RMC.
C. Global Positioning System GPS adalah sistem navigasi dan penentuan posisi berbasis satelit yang dapat digunakan oleh banyak orang sekaligus dalam segala cuaca, serta didesain untuk memberikan posisi dan kecepatan tiga-dimensi yang teliti, dan juga informasi waktu secara kontinyu di seluruh dunia. GPS telah dikembangkan oleh Amerika Serikat sejak tahun 1973 dan pada awalnya direncanakan untuk keperluan militer. Pada konfigurasi terakhir, yang dicapai pada 1 April 1994, sistem GPS terdiri atas 24 satelit dengan 21 satelit operasional dan 3 satelit sebagai cadangan aktif, yang ditempatkan pada orbit dengan ketinggian sekitar 20.200 km di atas permukaan bumi. Konfigurasi orbit satelit GPS dapat dilihat pada Gambar 3.[18]
Salah satu modul GPS yang biasa digunakan untuk keperluan navigasi adalah GPS PMB-688. Modul GPS dengan tipe PMB-688 merupakan modul GPS produksi Parallax yang didukung oleh 20 satelit paralel untuk tracking channel, menggunakan protokol NMEA 0183 dengan pilihan nilai baudrate yang bervariasi antara lain 4800, 9600, 19200, dan 38400. Tegangan masukan yang dapat diberikan antara 3,3 – 5 Volt dengan konsumsi arus sebesar 65 mA. Modul GPS ini memiliki akurasi sekitar 5 meter. GPS PMB-688 ditunjukkan pada Gambar 5. [15]
Gambar 3 Konfigurasi orbit satelit GPS.
Format data keluaran GPS terdapat sebanyak lima jenis, yaitu NMEA 0180, NMEA 0812, NMEA 0813, AVIATON, dan PLOTTING. Format data tersebut ditetapkan oleh NMEA (National Maritime Elekctronic Association) dan dapat dikoneksikan ke komputer melalui port komunikasi serial. Data keluaran dalam format NMEA 0183 berupa kalimat (string) yang merupakan karakter ASCII 8 bit. Setiap awal kalimat diawali dengan karakter ”$”, dua karakter Talker ID, tiga karakter Sentence ID, dan diikuti oleh data fields yang masing-masing dipisahkan oleh koma serta diakhiri oleh optional checksum dan karakter carriage return/line feed (CR/LF). Sebuah GPS mempunyai Talker ID berupa GP. Jenis kalimat yang dihasilkan ada beberapa macam, diantaranya yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah kalimat RMC (Recommended Minimum Specific). Kalimat RMC keluar
Gambar 5 Modul GPS PMB-688.
D. Kompas Digital [14] UGV memerlukan sensor kompas digital untuk mengetahui orientasi dalam pergerakannya. Sebuah sensor kompas digital dapat mengukur orientasi berdasarkan besar kecilnya medan magnet bumi yang menembus bidang kompas. Konsep pengukuran arah berdasarkan medan magnet bumi telah digunakan pada kompas konvensional.
3
Modul CMPS10 merupakan kompas digital produksi Devantech dilengkapi dengan magnetometer dan akselerometer untuk mengurangi kesalahan pengukuran saat posisi modul tidak tepat horizontal. Kompas digital ini membutuhkan asupan tegangan DC sebesar 5 Volt dengan konsumsi arus sebesar 15 mA.Modul CMPS10 ditunjukkan pada Gambar 6.
sensor GPS, modul kompas digital, kontroler, perangkat UGV, modul RF (Radio Frequency), dan komputer. Diagram blok perancangan sistem navigasi autopilot UGV dapat dilihat pada Gambar 7.
Joystick
Komputer
Gambar 6 Modul kompas digital CMPS10.
E. Komunikasi Serial Komunikasi serial merupakan komunikasi data dengan pengiriman data secara satu per satu. Komunikasi serial ada dua macam, yaitu serial asinkron dan serial sinkron. Komunikasi serial sinkron adalah komunikasi yang hanya ada satu pihak pengirim atau penerima yang menghasilkan clock dan mengirimkan clock tersebut bersama-sama dengan data. Komunikasi serial asinkron adalah komunikasi yang kedua pihak pengirim dan penerima masing-masing menghasilkan clock, namun hanya data saja yang dikirim. Agar data yang dikirim sama dengan data yang diterima, maka kedua frekuensi clock harus sama dan harus terdapat sinkronisasi antara transmitter dan receiver..Hal ini dilakukan oleh bit “Start” dan bit “Stop”. Pada saat transmitter dalam keadaan idle, keluaran UART adalah dalam keadaan logika “1” sedangkan saat transmitter ingin mengirimkan data, output UART akan diset dulu ke logika “0” untuk waktu satu bit. Sinyal ini pada receiver akan dikenali sebagai sinyal “Start” yang digunakan untuk menyinkronkan fase clock pada sisi receiver, sehingga menjadi sinkron dengan fase clock pada sisi transmitter. Selanjutnya, data akan dikirimkan secara serial dari bit yang paling rendah sampai bit tertinggi. Setelah selesai mengirim data, akan dikirimkan sinyal “Stop” sebagai akhir dari pengiriman data serial.
ATMega 128
Motor DC & Servo
GPS PMB-688
Pergerakan UGV
CMPS 10
Gambar 7 Diagram blok perancangan sistem autopilot.
Pada Gambar 7 terlihat bahwa kontroler yang digunakan untuk mengatur pergerakan UGV pada sistem ini adalah mikrokontroler ATMega 128. Mikrokontroler ini bertugas untuk mengambil data berupa posisi lintang, bujur, dan orientasi UGV dari sensor GPS PMB-688 dan kompas digital CMPS10 sebagai data input pemrosesan algoritma kontrol autopilot sehingga didapat sinyal kontrol yang akan diberikan pada aktuator berupa motor DC dan motor servo. Selain sebagai kontroler, mikrokontroler juga bertugas untuk mengirimkan data GPS ke komputer. Komputer memiliki peranan untuk menentukan posisi titik awal UGV dan memberikan titik target yang diinginkan untuk kemudian dikirimkan ke mikrokontroler melalui komunikasi serial dan monitoring data-data GPS, seperti koordinat posisi lintang dan bujur, orientasi, serta kecepatan UGV. Komputer juga dapat menerima masukan dari joystick untuk pengendalian UGV secara manual. Pada perancangan sistem ini, komputer dengan UGV dihubungkan melalui media gelombang radio dengan menggunakan modul YS-1020UA pada frekuensi 433 MHz.
III. PERANCANGAN Perancangan sistem kontrol autopilot pada UGV berbasis GPS dibagi menjadi dua bagian, yaitu perancangan perangkat keras (hardware) dan perancangan perangkat lunak (software). Perancangan perangkat keras mencakup perancangan UGV, rangkaian elektronik, pemilihan sensor, dan penggabungan elemen-elemen pembangun system, sedangkan untuk perancangan perangkat lunak terdiri dari pembacaan data sensor, algoritma sistem kontrol, visualisasi data memanfaatkan fasilitas Google Maps yang dibuat menggunakan perangkat lunak CodeVision AVR dan Microsoft Visual C# 2010.
B. Perancangan Perangkat Lunak Perangkat lunak merupakan suatu bahasa pemrograman yang digunakan untuk pengoperasian suatu plant. Bahasa pemrograman yang yang digunakan dapat dimasukan dan dijalankan oleh suatu plant, baik itu melalui media komputer atau secara langsung. Pada sistem yang dibuat digunakan dua perangkat lunak dalam kinerja sistem yaitu, perangkat lunak Microsoft Visual C# 2010 yang dijalankan pada komputer dan perangkat lunak Code Vision AVR 2.05 yang secara langsung ditanamkan pada mikrokontroler yang terdapat pada UGV. Perangkat lunak Microsoft Visual C# 2010 menyediakan beberapa fasilitas yang dapat digunakan untuk perancangan sistem pada tugas akhir ini, antara lain integrasi data GPS dengan Google Maps, komunikasi serial antara
A. Perancangan Perangkat Keras Perangkat keras yang terdapat pada sistem navigasi autopilot terdiri dari berbagai macam komponen antara lain
4
mikrokontroler dengan komputer baik itu dalam menerima data maupun mengirim perintah dari dan ke mikrokontroler, penentuan titik awal serta titik target posisi UGV, visualisasi data yang dikirim oleh mikrokontroler dalam bentuk grafik, dan pembuatan tabel untuk penampungan data tersebut secara sementara. Tampilan program dapat dilihat pada Gambar 8.
A Perhitungan jarak UGV dengan target &sudut arah yang harus ditempuh UGV
Pemberian sinyal PWM ke motor DC dan motor servo
tidak
B
Kesalahan sudut arah dan jarak sesuai toleransi ysng diinginkan ya Selesai
Gambar 8.Tampilan program pada Microsoft Visual C# 2010. Gambar 9 Diagram alir perancangan sistem (lanjutan).
Code Vision AVR merupakan compiler bahasa C yang didesain untuk pemrograman mikrokontroler keluarga Atmel AVR. Code Vision AVR yang digunakan adalah versi 2.05. Codevision AVR memiliki fitur Automatic Program Generator yang dapat menyediakan kode inisialisasi fungsi yang akan digunakan seperti inisialisasi timer, inisialisasi Port I/0, dan inisialisasi UART. Dengan adanya fitur ini, pengguna cukup mengisikan program pada tempat yang telah disediakan diantara kode yang telah dihasilkan. Perancangan program yang dibuat pada CodeVision AVR antara lain perancangan sistem kontrol autopilot, komunikasi antara sensor GPS dan modul kompas digital dengan mikrokontroler, komunikasi antara mikrokontroler dengan komputer, kendali motor DC dan motor servo. Secara umum, diagram alir perancangan perancangan perangkat lunak pada sistem navigasi autopilot UGV dapat dilihat pada Gambar 9.
Pada Gambar 9 diketahui bahwa algoritma pengontrolan pada UGV dimulai dengan menentukan koordinat awal dan koordinat target UGV. Posisi UGV didapat dengan pengambilan data sensor GPS dan kompas digital yang diperbarui setiap 1 detik. Data posisi yang telah didapat dari sensor dimasukkan ke dalam perhitungan untuk mendapatkan nilai jarak dan arah yang ditempuh UGV. Hasil perhitungan jarak dan arah digunakan sebagai sinyal input PWM untuk mengendalikan motor DC dan motor servo dalam pengemudian UGV. Perhitungan kontrol terus dilakukan dengan kembali mengambil data GPS ketika nilai arah dan jarak UGV tidak sesuai dengan koordinat target lintang dan bujur yang ditentukan. IV. PENGUJIAN DAN ANALISIS A. Pengujian Sistem Pengujian sistem yang telah terintegrasi di dalam UGV ditujukan untuk mengetahui suatu sistem dapat bekerja dengan baik. Pengujian yang dilakukan pada tugas akhir ini meliputi :
Mulai
Ambil data sensor GPS
1) Pengujian sensor GPS sebagai sensor posisi. Pengujian GPS bertujuan untuk mengetahui keakuratan dari modul GPS yang digunakan untuk mengukur posisi koordinat lintang dan bujur pada suatu benda bergerak. Pengujian dilakukan dengan cara menghubungkan pin pada modul GPS dengan pin pada mikrokontroler. Modul ini dibawa mengelilingi area sekitar lapangan parkir yang terdapat di Gelanggang Olahraga Universitas Diponegoro. Dari hasil pengujian didapatkan pasangan data koordinat lintang dan bujur pada sensor GPS. Kumpulan data tersebut ditampilkan oleh Google Maps yang telah terintegrasi pada perangkat lunak Microsoft Visual C# 2010. Hasil pengujian dapat dilihat pada Gambar 10.
Inisialisasi titik awal UGV
Menentukan target
B
Ambil data sensor GPS dan modul kompas digital
A Gambar 9 Diagram alir perancangan sistem.
5
PWM pada pin B.5 mikrokontroler ATMega 128 dengan lebar pulsa logika 1 sebesar 1 ms, 1,5 ms, dan 2 ms dan hasil dari pulsa PWM ditampilkan pada osiloskop. Pada pengaturan tampilan osiloskop digunakan skala 5 Volt/div dan 5 ms time/div. Tampilan pulsa PWM pada osiloskop bisa dilihat pada Gambar 11.
Gambar 10 Pengujian GPS sebagai sensor posisi.
Dari Gambar 10 tampak bahwa lintasan berwarna merah yang dibentuk oleh GPS dibandingkan dengan lintasan nyata berwarna biru yang dilewati pada area sekitar Lapangan Olahraga Universitas Diponegoro hampir memiliki kesamaan dengan pergeseran sekitar 1,5 meter.
a. Lebar pulsa PWM 1 ms.
2) Pengujian modul kompas digital sebagai sensor arah. Pengujian sensor kompas digital dilakukan untuk mengetahui keakuratan kompas digital yang akan digunakan sebagai pengukur arah UGV. Pengujian dilakukan dengan mengarahkan kompas pada 4 arah mata angin berdasarkan arah kompas konvensional (Utara, Timur, Barat, dan Selatan) dan dibandingkan dengan kompas digital yang terdapat pada smartphone Samsung Galaxy Mini.Dari hasil pengujian terhadapa kompasa dgital CMPS10 didapat hasil seperti yang terdapat pada Tabel 2.
b. Lebar pulsa PWM 1,5 ms.
Tabel 2 Hasil pengujian sensor kompas digital.
Kompas
Kompas pada
CMPS10
smartpohone
Utara
358,80
00 atau 3600
1,20
Timur
89,10
900
0,90
Barat
178,90
1800
1,10
Selatan
269,00
2700
10
Arah
Selisih
c. Lebar pulsa PWM 2 ms.
Perbedaan keluaran nilai kompas CMPS10 dengan kompas pada smartphone Samsung Galaxy Mini memiliki nilai selisih sebesar 0,90 – 1,20. Dari hasil tersebut dapat disimpulkan bahwa perbedaan antara nilai keluaran kompas CMPS10 dan kompas pada smartphone masih berada pada batasan wajar dan valid untuk digunakan sebagai pembacaan arah UGV.
Gambar 11 Tampilan pulsa PWM pada osiloskop.
Hasil pengujian pemberian lebar pulsa PWM ke motor servo dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3 Hasil pengujian kendali motor servo.
3) Pengujian kendali motor servo. Pengujian dimaksudkan untuk mengendalikan motor servo melalui mikrokontroler yang nantinya digunakan sebagai aktuator untuk menggerakan arah UGV. Pengujian ini dilakukan dengan membangkitkan pulsa
6
Lebar Pulsa (ms)
Sudut Heading Roda
1
200 arah kiri
1,5
00
2
200 arah kanan
B. Hasil Implementasi Kontrol Autopilot pada UGV Setelah dilakukan pengujian terhadap elemen-elemen pembangun sistem maka perlu dilakukan implementasi kontrol autopilot yang telah diterapkan. Proses pengujian terbagi dalam beberapa variasi antara lain jarak dan posisi awal UGV baik itu berada di depan atau membelakangi target. Hasil implementasi sistem kontrol autopilot dapat dilihat pada Tabel 4.
B. Saran Pada pengembangan sistem lebih lanjut ada beberapa saran yang dapat dilakukan yaitu sebagai berikut: 1) Penggunaan GPS sebagai sensor pada sistem navigasi sebaiknya menggunakan sensor dengan keakuratan tinggi dan kecepatan update data tinggi pula. Hal ini dikarenakan proses pengambilan data oleh sensor lain akan mengalami penundaan karena proses pengolahannya berjalan sekuensial. 2) Untuk mengatasi adanya halangan di depan UGV, maka dapat ditambahkan sensor ultrasonik yang dapat digunakan untuk mendeteksi adanya halangan. 3) Untuk pengoperasian di medan area yang berbeda bisa menggunakan jenis plant lain seperti UAV & USV.
Tabel 4 Hasil implementasi kontrol autopilot pada UGV.
Jarak (m)
Posisi Awal
Waktu (s)
Kesalahan (m)
Depan
22,093
3,89
Belakang
23,190
3,56
Depan
29,199
4,45
Belakang
28,955
4,22
Depan
42,604
4,15
Belakang
41,495
3,92
Depan
59,492
4,28
Belakang
57,462
4,31
10
DAFTAR PUSTAKA [1]
15
[2]
30
40
[3]
[4]
Pada Tabel 4 terlihat bahwa sistem navigasi kontrol autopilot memberikan performa yang baik karena nilai simpangan yang didapat kurang dari 5 meter (batas maksimal simpangan GPS) yaitu sebesar 3,56 – 4,45 meter.
[5] [6]
V. PENUTUP A. Kesimpulan Berdasarkan pengujian dan analisis yang dilakukan pada sistem navigasi autopilot, didapatkan kesimpulan sebagai berikut : 1) Pada pengujian GPS sebagai sensor posisi, data posisi lintang dan bujur yang didapat dibandingkan dengan lintasan sekitar lapangan parkir GOR Universitas Diponegoro memiliki pergeseran posisi sekitar 1,5 meter. 2) Motor servo dapat dikendalikan menggunakan pemberian pulsa PWM. Pemberian pulsa PWM logika 1 sebesar 1 ms menghasilkan perubahan sudut heading sebesar 200 dari arah kiri UGV, pemberian pulsa PWM logika 1 sebesar 1,5 ms menghasilkan sudut heading 00, dan pemberian pulsa PWM logika 1 sebesar 2 ms menghasilkan perubahan sudut heading sebesar 200 dari arah kanan UGV. 3) Perbedaan keluaran nilai kompas CMPS10 dengan kompas pada smartphone Samsung Galaxy Mini memiliki nilai jangkauan selisih antara 0,90 – 1,20. 4) Nilai simpangan yang didapat implementasi kontrol autopilot pada sistem navigasi UGV berkisar antara 3,56 meter - 4,45 meter. Nilai simpangan tersebut berada di bawah batas simpangan maksimal yang terdapat pada sensor GPS yaitu sebesar 5 meter.
[7]
[8]
[9] [10]
[11]
[12] [13] [14]
7
Forest, Alex dan Mustafa Konca, Autonoumous Cars and Society, Department of Social Science and Policy Studies, Worcester Polytechnic InstituteWorcester, 2007. Goge, Douglas W., A Brief History of Unmanned Ground Vehicle (UGV) Development Efforts, Unmanned System Magazine, United States of America, 1995. Khatib, Oussama, Autonoumous Robotic System, Department of Computer Science, Universitas Stanford, Palo Alto USA, 2008. Mahmood, Marif, Implementation of unmanned ground Vehicle, Universitas BRAC, Dhaka, 2010. Putra, Agfianto Eko, Belajar Mikrokontroler Teori & Aplikasi, Gava MediaYogyakarta, 2006. Rohde, Mitchell M., Victor E. Perlin, Karl D. Iagnemma, Robert M. Lupa, Steven M. Rohde, James Overholt, dan Graham Fiorani, Semi Autonommous UGV Control with Intuitive Interface, Massachusetts Institute of Technology, United State of America.2008. Saleh, Nasimullah, Perancangan Sistem Pemantauan Kapal Tanker dengan Bantuan sistem GPS, GIS, dan Sistem Komunikasi Kanal HF, Tesis S-2, Teknik Elektro, Institut Teknologi Bandung, 2000. Siegwart, Roland dan Illah Nourbakhsh, Autonomous Mobile Robots, Massachusetts Institute of Technology, London, 2004. Stefan, Jeff, Navigating with GPS, Circuit Cellar Magazine, USA, 2000. Subarna, Nana, Perangkat Keras Sistem Pemetaan dan Pemanduan Kendaraan Darat dengan Memanfaatkan Sinyal GPS, Tesis S-2, Teknik Elektro, Institut Teknologi Bandung, 1996. Wahyu, Fahmi, Desain Kontrol Autopilot menggunkan GPS pada Kapal, Jurusan Teknik Elektronika, PENS-ITS, Surabaya, 2011. ------,Autopilot,http://en.wikipedia.org/wiki/Autopilot. ------, ATmega 128 Data Sheet, http://www.atmel.com. ------, CMPS10 Compass Module, http://www.robotelectronics.co.uk.
[15] [16]
[17] [18] [19]
[20]
------, GPS Receiver Module Data Sheet, http://www.polstargps.com. ------,Serial Tutorial,http://www.freebsd.org/doc/en_US.ISO88 59-1/articles/serial-uart/. ------, UGV, http://en.wikipedia.org/wiki/Unmanned_ ground_vehicle. ------,What is GPS,http://www8.garmin.com/boutGPS/. ------,WGS 84,http://home.online.no/~sigurdhu/WGS84_Eng.h tml. ------,NMEA Reference Manual, SiRF Technology Inc., United State of America, 2005. BIODATA MAHASISWA
Muhammad Ikhsan Anshori (L2F 007 053) Saat ini sedang melanjutkan studi pendidikan strata I di Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Konsentrasi Kontrol.
Mengetahui dan mengesahkan, Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
Iwan Setiawan, ST, MT NIP.197309262000121001 Tanggal:______________
Wahyudi, ST, MT NIP.196906121994031001 Tanggal: ______________
8
