Journal of Control and Network Systems

JCONES Vol. 3, No. 2 (2014) 73-80

Journal of Control and Network Systems Situs Jurnal : http://jurnal.stikom.edu/index.php/jcone RANCANG BANGUN UNMANNED GROUD VEHICLE (UGV) DENGAN MODEL DIFFRENSIAL STEERING Reza Alauddin Albanna1) Helmy Widyantara2) Pauladie Susanto3) Program Studi/Jurusan Sistem Komputer STMIK STIKOM Surabaya Jl. Raya Kedung Baruk 98 Surabaya, 60298 Email : 1) [email protected], 2)[email protected], 3)[email protected] Abstract: Now technology growing rapidly is Autopilot technology. Autopilot technology can be divided into 3 parts: Unmanned Aerial Vehicle (UAV), Remotely Operated Underwater Vehicle (ROUV), Unmanned Ground Vehicle (UGV). UGV is unmanned ground robots, UGV based on how it works can be divided into 2 teleoprated and autonomous. Teleoprated is a vehicle that is controlled by a human operator at a remote location via the communication link. Is an autonomous robot that can move automatically which usually functioned for military purposes. In this final exam UGV designed to automatically move toward a point pre-determined location. GPS module give initial position longitude and latitude to the microcontroller which then processed by microcontroller and sent to the computer to determine the initial position of UGV. Furthermore, the computer will assign the input in the form of values of X and Y that will be addressed by the UGV. This value will be sent to the microcontroller in order to get the angle and distance of the target to be reached by the UGV. UGVwith models diffrensial steering system has been able to move automatically well and to the point location can be determined with sufficient accuracy both with a total average error for the angle of 9.0710 and a distance of 36.21 cm. Keywords: Unmanned Ground Vehicle (UGV), Global Positioning System (Gps), Digital Compass. Perkembangan teknologi saat ini semakin lama semakin berkembang sehingga menuntut para ilmuan dunia untuk terus mengembangkan teknologi tersebut menjadi lebih sempurna dan lebih bermanfaat bagi manusia. Salah satu teknologi yang berkembang dan yang sedang dikembangkan saat ini adalah teknologi autopilot yaitu suatu benda dapat bergerak sendiri tanpa campur tangan manusia. Dalam teknologi autopilot dapat dibagi menjadi 3 bagian Unmanned Aerial vehicle (UAV), Remotely Operated Underwater Vehicle (ROUV), Unmanned Ground Vehicle (UGV). UGV merupakan perangkat mekanik yang dapat dijalankan secara manual maupun otomatis di atas permukaan tanah untuk membawa atau mengangkut sesuatu tanpa adanya kontak secara langsung oleh manusia. (Goge, 1995). Pada sistem UGV, terdapat beberapa pekerjaan yang membawa dampak kesulitan dalam hal pengawasan dan pengamatan

pekerjaan sehingga perlu adanya sensor yang ditanamkan pada UGV tersebut, sensor itu adalah Global Positioning System (GPS). Saat ini penentu posisi yang dikembangkan oleh dunia internasional adalah beruapa Global Positioning System (GPS). Alat ini dapat menentukan dimana posisi dari suatu objek dengan koordinat yang tepat. Global Positioning System (GPS) adalah satu satunya sistem navigasi satelit yang berfungsi dengan baik. Jadi dengan menggunakan GPS, posisi robot seperti garis lintang dan bujur dapat diketahui dan dengan GPS robot dapat mengetahui tempat tujuan yang akan dituju. Selain hal hal diatas ada hal yang juga perlu diperhatikan yaitu sistem kemudi robot. Pengemudian robot mobil terbagi menjadi 2 yaitu tipe ackerman (car steering) dan tipe penggerak diferensial (differensial steering). Pada tugas akhir ini sistem kemudi robot akan munggunakan sistem diffrential steering.

Reza Alauddin Albanna, Helmy Widyantara, Pauladie Susanto JCONES Vol. 3, No. 2 (2014) Hal: 73

Ada pula untuk mengetahui berapa meter robot sudah berjalan penulis menggunakan rotary encoder. Rotary encoder adalah sebuah alat dimana dapat mengetahui jarak tempuh roda dalam satu putaran sehingga dapat diketahui berapa jumlah putaran roda untuk sampai ke tempat tujuan.

METODE Dalam perancangan perangkat keras penelitian yang digunakan meliputi studi kepustakaan dan penelitian laboratorium. Studi kepustakaan dilakukan untuk mencari teori atau informasi dari buku, jurnal, datasheet, dan artikel-artikel yang berkaitan dengan permasalahan. Antara lain Unmanned Ground Vehicle (UGV). Global Positioning System (GPS) PMB 688, modul kompas digital CMPS10, rotary encoder, microcontroller ATMega 128, komunikasi serial asynchronous (UART), dan komunikasi serial synchcronous (I2C). Dari teori-teori yang diperoleh maka dilakukan perencanaan rangkaian perangkat keras. Dalam perangkat keras ini, penulis akan melakukan pengujian perangkat keras dengan program-program yang telah dibuat, pembuatan perangkat lunak adalah tahap selanjutnya. Terakhir adalah penggabungan perangkat keras dengan kerja perangkat lunak yang telah selesai dibuat. Pada bab ini akan dibahas mengenai masalah yang timbul dalam perencanaan dan pembuatan perangkat keras (hardware) maupun perangkat lunak (software). Dari kedua bagian tersebut akan dipadukan agar dapat bekerja sama untuk menjalankan sistem yang baik. Perencanaan ini diperlukan sebelum proses pembuatan sistem tersebut, Perancangan ini berguna agar pengerjaan tahapan selanjutnya berjalan dengan lancar. Tahapan-tahapannya meliputi tahap pembuatan perangkat keras, perangkat lunak dan menggabungkan keduanya. Perencanaan Sistem Berikut adalah blok diagram dari sistem yang akan dibangun.

Gambar 1. Blok Diagram Sistem Keseluruhan

Dari blok diagram pada gambar 1 terlihat bahwa sistem ini secara keseluruhan dibagi menjadi 4 bagian, yaitu bagian GPS dan kompas, microcontroller, komputer dan yang terakhir adalah motor DC. Pertama tama GPS memberikan posisi awal berupa longitude latitude kepada microcontroller yang kemudain diolah di microcontroller dan selanjutnya dikirim ke komputer untuk mengetahui posisi awal UGV. Selanjutnya komputer memberikan inputan berupa tujuan yang akan dituju oleh UGV yaitu berupa nilai X dan Y. Nilai ini dikirim ke microcontroller sehingga didapat nilai sudat target dan jarak yang akan ditempuh oleh UGV. Perancangan Mekanik UGV UGV yang digunakan penulis terdiri atas 2 buah roda disertai motor yang terletak disisi kiri dan kanan. Berikut arsitektur UGV secara detail adalah sebagai berikut : Ukuran dimensi Ukuran UGV : 300 mm x 200 mm x 100 mm Struktur material Bahan material yang digunakan : a. Bagian rangka 1. Mika transparan ukuran 3 mm 2. Mur dan baut b. Bagian dari penggerak robot 1. Motor DC 12 volt 2. Roda 3. Roda bebas Perancangan Minimum Sistem Rangakaian minimum system dibuat untuk mendukung kerja dari microchip ATmega128 dimana microchip tidak bisa berdiri sendiri melainkan harus ada rangkain dan komponen pendukung seperti rangkain cutu daya, kristal dan lain sebagainya yang biasanya disbutnya minimum system. Microchip berfungsi sebagi otak dalam mengelola semua instruksi baik input maupun output seperti pemrosesan data GPS dan kompas untuk dijadikan jarak target. Minimum system yang dirancang penulis dalam tugas akhir ini menggunakan Minimum system dengan microschip ATmega 128 yang terdiri dari beberapa interface antara lain dua buah serial, I2C. Dimana dalam rangakain ini penulis menggunakan serial 0 untuk komunikasi antara microcontroller dengan computer dan serial 1 digunkan untuk komunikasi antara GPS dengan microcontroller


sedangkan I2C digunakan untuk komunikasi antara kompas dengan microcontroller. Minimum system menggunakan microcontrroler ATmega 128 berbasis arduino crumbuino yang mempunyai 42 digital pin I/O dan 8 bit pin analog input dan diantranya terdapat fasilitas komunikasi antara GPS ke microcontroller dan microcontroller ke komputer yaitu serial 1 dan serial 0. Selain komunikasi serial penulis jg menggunakan fasilitas I2C untuk berkomunikasi dengan kompas. Tabel 1 I/O Minimum Sistem Arduino Crumbuino

Gambar 3 Konfigurasi Pin Pada Board AVR Atmega 128

Modul GPS Modul PMB 688 berfungsi sebagai pendeteksi lokasi awal UGV. Gambar 4 menunjukkan modul PMB-688. Karena panulis pada kesempatan ini menggunakan board AVR sedangkan penulis menggunakan pemrograman arduino maka penulis harus menyesuaikann board AVR tersebut dengan board arduino. Penyesuaian tersebut dapat dilihat pada gambar 2 dan gambar 3.

Gambar 4 Pin I/O GPS Modul PMB-688

Gambar 2 Konfigurasi Pin Pada Board Arduino Crumbuino


Spesifikasi GPS PMB ditunjukkan pada tabel 2 berikut.

dapat

Pada tugas akhir ini penulis menggunakan komunikasi I2C untuk komunikasi antara kompas dengan microcontroller

Tabel 2 Spesifikasi GPS PMB 688 Perancangan Driver Motor L298 Driver motor merupakan salah satu komponen terpenting dalam pengerjaan tugas akhir kali ini, dimana driver motor digunakan sebagai pengendali motor DC. Dalam konteks tugas akhir ini driver motor yang digunakn penulis adalah driver motor L298.

Modul Kompas Digital Modul kompas digital ini berfungsi sebagai pencari nilai sudut target yang akan di capai oleh UGV.

Perancangan Perangkat Lunak Sebagian besar data penerima GPS menggunakan format NMEA-0183. NMEA singkatan dari National Marine Electronics Association. Data tersebut dikirim melalui komunikasi serial di 4800 bps. Data keluaran dalam format NMEA 0183 berupa kalimat (string) yang merupakan karakter ASCII 0183 bit. Setiap awal kalimat diawalai 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 dalam tugas akhir ini adalah RMC (Recommended minimum Specific). 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. Dari data-data keluaran yang diatas penulis hanya membutuhkan data longitude dan latitude. Berikut flowchart dari program peneriman GPS

Gambar 5 Pin I/O Kompas Digital CMPS10


Tabel 3 Register-Register Pada CMPS10

Start

INIT : GPS USART 1

While (serial1.available)

N

Y

Data = GPS

Pada tugas akhir ini penulis menggunakan register 2 karena range yang dibutuhkan adalah 0-3599 sedangkan register 1 hanya menyediakan range antara 0-255. Berikut flowchart dari program kompas digital:

Mengirim data GPS ke komputer Gambar 6 Flowchart Penerimaan GPS CMPS10 mempunya beberapa register register. Bertikut adalah penjelasan fungsi dari masing masing register


HASIL DAN PEMBAHASAN Pengujian sistem yang dilakukan penulis merupakan pengujian terhadap perangkat keras dan perangkat lunak dari sistem secara keseluruhan yang telah selesai dibuat untuk mengetahui komponen-komponen sistem apakah berjalan dengan baik sesuai yang diharapkan

Start

INIT : Kompas I2C Kirim data alamat kompas = 0x60 Memanggil register 2

While (wire.available()< 2)

Pengujian Minimum System Untuk mengetahui apakah minimum system dapat melakukan proses signature dan download program ke microcontroller

Hasil Pengujian Hasil pengujian minimum sistem dapat ditunjukkan pada gambar 9 berikut.

N

Y

Terima data arah

highByte = Wire.read(); lowByte=Wire.read(); derajat kompas=((highByte<<8)+lo wByte)/10;

Gambar 7 Flowchart Kompas Digital Pada tugas akhir ini penulis memanfaatkan pemrograman visual basic untuk menampilakn data GPS dan menginputkan nilai X dan Y sebagai titik tujuan. Untuk tampilan pemrograman visual basic dapat dilihat pada gambar 8

Gambar 8 Tampilan Program Visual Basic

Gambar 9 Tampilan Chip Signature Pada gambar 9 menunjukkan bahwa minimum sistem telah bekerja dengan baik dan dapat digunakan.

Pengujian Modul Kompas Digital Pengujian modul kompas digital dilakukan untuk mengetahui keakuratan kompas digital yang akan digunakan sebagai penentu arah tujuan UGV. Pengujian dilakukan dengan mengarahkan kompas pada 4 arah mata angin berdasarkan arah kompas konvensional (utara, timur, barat, dan selatan). Hasil Pengujian Berilkut merupakan hasil pengujian kompas dari 4 kali percobaan dengan acuan pada handphone smartphone


Tabel 5. Hasil Pengujian Kompas CMPS10

Gambar 11 Arah Robot Pada koordinat 0o

Perbedaan keluaran nilai kompas CMPS10 dengan kompas memiliki rata-rata error sebesar 6.46 seperti ditunjukkan pada tabel 4.2. Dari hasil tersebut dapat disimpulan bahwa perbedaan antara nilai keluaran kompas CMPS10 dan kompas masih berbeda pada batasan yang wajar dan valid, kecuali pada sudut 450 dan 900 yang memiliki perbedaan cukup jauh. Pengujian Keseluruhan pengujain keselurahan ini adalah untuk mengetahui seberapa presisi sudut yang dihasilkan dan seberapa presisi jarak yang ditempuh dengan jarak yang diinginkan dengan inputan nilai X dan Y.

Gambar 12 Arah Robot Pada Koordinat 90

o

Hasil Pengujian Hasil pengujian keseluruhan sistem dapat ditunjukkan pada tabel 6berikut. Tabel 6. Hasil Pengujian Keseluruhan Sistem

Gambar 13 Arah Robot pada koordinat 180 o Berikut merupakan Tabel hasil percobaan dengan koordinat yang berbeda dengan perbandingan handphone smartphone

Dari hasil pengujian keseluruhan yang ditunjukkan pada tabel 4.3 dapat dilihat bahwa ketika UGV diberi nilai inputan X=1m dan Y=9m sudut yang harus didapatkan oleh UGV adalah 60 dan jarak yang harus ditemupuh oleh UGV adalah 905cm namun pada pengujian ke I sudut yang dihasilkan UGV adalah 80 dan jarak yang dapat dicapai oleh UGV adalah 860cm dan


pada pengujian ke II dengan inputan nilai X=1m dan Y=9m sudut yang dihasilkan UGV adalah 70 dan jarak yang dapat dicapai oleh UGV adalah 862cm. Dari 14 kali pengujian dengan 7 kali inputan X dan Y yang berbeda dapat disimpulkan bahwa UGV telah dapat berjalan sesuai dengan input yang telah diberikan dengan total rata-rata error untuk sudut sebesar 9,0710 dan total rata-rata error untuk jarak sebesar 36,21cm. namun masih terjadi selisih antara nilai yang diinginkan dengan nilai yang dihasilkan ini disebabkan karena mekanik UGV yang kurang seimbang sehingga UGV tidak dapat bergerak sesuai yang diinginkan untuk solusi dari permasalahan tersebut adalah pastikan bahwa antara sisi sisi UGV mempunyai keseimbangan yang sama sehingga pergerakkan UGV dapat lebih presisi.

Goge, Douglas W., 1995. A Brief History of Unmanned Ground Vehicle (UGV) Development Efforts, Unmanned System Magazine, United States Of America, Hartanti, Endang D, 2007. Rancang Bangun Robot Mobil Penjejak Benda Bergerak Berbasis Pengendali PD (ProposionalDerivative) Menggunakan Mikrokontroller AVR Atmega8535, Jurusan Teknik Elektro, Universitas Diponogor, Semarang. Lohala. 2011. Simpex, half duplek, and full duplex. (http://www.mystudyroom.com.np/class notes.php?nan=89&fire=4&cake=26& sun=6&rnd=2387829974d3e5ee26be0 55.39465877).

KESIMPULAN Dari penelitian ini dan dengan melihat masalah yang telah dirumuskan serta hasil pengujian dan analisa, maka dapat diambil kesimpulan : 1. Sistem UGV dengan model diffrensial steering telah dapat bergerak secara otomatis dengan baik dan dapat menuju titik lokasi yang telah ditentukan. 2. Robot telah dapat berjalan sesuai dengan input yang telah diberikan dengan rata-rata error untuk sudut sebesar 9,0710 dan ratarata error untuk jarak sebesar 36,21cm. 3. Modul kompas digital telah dapat mengetahui tingkat keakuratan kompas digital CMPS10 dengan acuan kompas pada handphone smartphone dengan rata-rata error sebesar 6.640.

Lucas, GW. 2001. A Tutorial And Elementary Trajectory Model For The Differential Steering System Of Robot Wheel Actuators. Jurnal, Mahmood, Marif. 2010. Implementation Of Unmanned Ground Vehicle. Universitas BRAC Dhaka, Purnomo, 2011. Mengenal Komunikasi I2C (Inter Integrated Circuit), (http://purnomosejati.wordpress.com/2 011/08/25/mengenal-komunikasii2cinter-integrated-circuit/#more-129) Rizqiawan, A, 2009. Rotary Encoder. Retrieved From Konversi ITB. (http://konversi.wordpress.com/2009/06 /12/sekilas-rotary-encoder/) Sumanto, 1994. Mesin Arus Searah, Andi Offset, Yogyakarta, Stefan, Jeff. 2000. Navigating with GPS, Circuit Cellar Magazine, USA,

DAFTAR PUSTAKA Anshori, M, 2013. Desain Kontrol Autopilot Pada UGV (Unmanned Ground Vehicle) Berbasis GPS (Global Positioning System), jurusan teknik elektro,Universitas Diponogoro, Semarang, Atmel. 2003. 8-bit AVR Microcontroller with 8K Bytes In-System Programmable Flash. San Jose, USA. Chamim, A, 2010. Penggunaan Microcontroller Sebagai Pendeteksi Posisi Dengan Menggunakan Sinyal GSM, Politeknik PPKP Yogyakarta, CMPS10 Compass Modul, (http://www.robot-electronics.co.uk.)


Journal of Control and Network Systems

Recommend Documents