KONTROL ROBOT MOBIL PENJEJAK GARIS BERWARNA DENGAN MEMANFAATKAI\ KAMERA SEBAGAI SENSOR Thiang,Felix Pasila,AgusWidian PetraChristianUniversity ElectricalEngineeringDepartment, Surabaya- Indonesia L2l-131Siwalankerto, phone:62-31-8439040 ext. 1354 fax 62-31-8436418 feli*@peha.ac.id email
[email protected],
-Mrak Makalah ini akan menjelaskan tentang penggunaan kamera sebagai sensor posisi p;do kontrol robot mobil penjejak garis berwarna, Robot mobil didisain untuk dapat wtgikuti sebuah garis berwarna dari seku)mpulan garis-garis berwarna yang ada. Dalam lrrircrn ini diterapkan metode kontrol ON-OFF untuk mengontrol robot mengikuti garis wsebut. Untuk mendetel<si garis berwarna yang ditentukan dan menghitung posisi dari gwis tersebut, sistem menggunakan informasi warna dan beberapa metode seperti operasi mfr*l dan threshold. Hasil pengujian menunjukkan bahwa robot dapat mengikuti garis Wmurna yang telah ditentukan meskipun posisi awal robot tidak di tengah garis. ffw. Kunci : robot mobil, robot penjejak garis, penjejak garis berwarna L
Pendahuluan
Sebagian besar robot mobil penjejak garis menggunakan sensor infra merah untuk urogrkuti sebuahgaris. Ada beberapakelemahandari penggunaansensor infra merah dalam robot rffi penjejak garis terutama garis berwarna. Pertama, sistem tidak semudah itu dapat r@edakan dan mendeteksi garis berwarna tertentu dari sekumpulan garis berwarna. Selain itu, infra merah sangat sensitive terhadap pengaruh perubahan cahaya. Karena itu dalam @' Aidaanini, dikembangkan suatu robot mobil penjejak garis berwarna dengan memanfaatkan luh-il'a rbagai sensor.Sehinggadiharapkanrobot lebih mudah membedakandan mendeteksigaris lhffiNrza 1'angtelah ditentukan. \{akalah ini akan mejelaskan tentang robot mobil penjejak gari berwarna dengan m mrun,akankamera sebagai sensor. Untuk mendeteksi garis berwarna yang telah ditentukan, ffi!!@mlung telah didisain menggunakanbeberapametode dari teknologi pemrosesanimage. Hal *mr dibahas dalam bagian ketiga. Untuk mengontrol robot agar dapat mengikuti garis digunakan metode yang sederhanayaitu kontrol ON-OFF dan ini akan dibahas dalam kxmpat. Bagian kedua akan membahas perancangan perangkat keras dari robot. Dan ini akan ditutup dengan memaparkan hasil pengujian dan beberapa diskusi dan
Deskripsi Perangkat Keras Robot Pcrangkatkeras robot menggunakandua buah motor DC untuk pergerakan robot. Robot dengan sebuah kamera. Dengan menggunakan kamera tersebut, robot dapat tegtapi i garis berwarna yang telah ditentukan sehingga robot dapat dikontrol untuk 1a- Rangkaian driver motor dirancang dengan menggunakan IC L293D yang IC motor driver dengan empat channel H-bridge. Rangkaian ini dihubungkan ke ooaputer (PC) melalui interface parallel port. Gambar I menunjukkan model dari robot
mlahdidisaindangambar2 menunjukkanblok diagramperangkatkerasrobot mobil.
Imtnol Robot Mobil Penjejak Garis Berwarna Dengan Merunfaatkan Kamera Sebagai Sensor
843
Gambar l. Model Robot Mobil Penjejak Garis Berwarna
Personal Computer
Gambar 2. Blok diagram Perangkat Keras Sistem Dalam sistem yang telah didisain, kamera digunakan sebagai sensor untuk mendeteksi garis berwarna yang telah ditentukan. Parameterposisi ini yang akan menjadi input dari lmisi ism kontrol yang diterapkan untuk mengontrol robot supayaposisi garis berwarna tersebut selalu Lada di posisi tengah terhadap robot. Kamera ini dihubungkan ke PC melalui serial interface lH$B. Dalam sistem ini, PC digunakan sebagai kontrolernya. Semua proses image dan kontrol ffinkukan oleh PC.
a
ProsesPendeteksian PosisiGaris Berwarna Pemrosesan Awal Image
Perhitungan Posisi dan Arah Garis Gambar3. Blok Diagram ProsesPendeteksianPosisiGaris Berwarna Blok diagrampemrosesan imageuntuk prosespendeteksian posisi garis berwarnadapat frihat padagambar3. Sistemmenggunakan informasiwama untuk mendeteksikeberadaan garis hvarna yangtelahditentukandanmenghitungposisigaristersebut.
Proceedings,Komputcr dan Sistem Intelijcn (KOMMII 2002) Auditorium Universitas Gunadarma, Jakarta, 2l -22 Agustrs 2002
ini, Tatrappertamaprosespendeteksianini adalahpemro esanawal image. Dalam tahap dengan lnenggunakan dilakukan prori f.o*"mi ima;, dari format warna RGB ke grayscale tersebut" proses melakukan untuk ittumination.Persaiaanberikutdigunakan metodcgra,y (1) Groy=0.299R+0-587G+0.1148 dimana& G, B adalahwuunadalamformat RGB' garis berwaryayang Tahap keduadari prosospendeteksianadalahpendeteksiankeberadaan rnetodeoperasidual threshold telah ditentukan.Untuk mela*utan proscsini, sistemrnenggunakan borikut: denganpersamaan yang dapatdiropresentasikan
iiknTt
. \ = lf\,i gtx'/'l lo
(2)
untukyanglain
jTug. dimana dimana rl dan TZ adalahnilai threshold.Prosesini akan menghasilkan_.sebuah warnatritam' Dengan semuawarna selainwarnagaris yang telah ditentukanakandiubah menjadi ditentukan' yang telah warna garis dengan dari demikian,sistemdapatmenletetii tciUeradaan image adalah dari diekstrak yang akan Fitur TahapUeritut adalahprosesekstraksifitui. proses melakukan Untuk ditentukan. telah garis tepi dari lbyek, dalamhalini garis yangwamanya X dan yaitu operator operator i"ni,sisfemmenerapkanoperasiroO"t.Op"r"ri ini terdiri atasdua persamaan berikut: denganmenggunakan opirator Y. Operasisobeldapatdirepresentasikan
(3)
* I ',, = h',, f "', yang dimaksud: dimana h,., adalahis operatorsobel.Berikut ini adalahoperator sobel
-2
-l
0
0
0
I
2
I
Horizontal mask
I
0
"'
0
I
0
I I
t
Vertikal mask
garis, sisteo Setelah pendeteksiankeberadaangaris dan berhasil mendapatkangaris tepi dari Persamaa sobeloperasi dari hasil menggunakan operasi single threshold untuk memperbaik berikut digunakan untuk prosesini.
, \ lzss ,f f(x,y)>T Srtx'/)= others lo
(o
hitam dl dimana ?" adalah nilai threshold. Proses ini akan menghasilkan image dengan warna
putih. Warnaputih akanmenunjukkanobyekgarisyangdimaksud' proses terakhir adalairperhitunganposisi dari garis yang telah terd*!ksi-. Posisi gri tersebutditentukandengantn"nghitungtilik tengahdari garis tersebut.Prosesini dilakukan berikut: menggunakanPersamaan
min{xo}+ max{x*}
fool
Sensor KameraSebagai DenganMernanfratkan RobotMobil PenjejakGarisBerwarna
845
{unnna X o adalahposisipixekl garisyangterdeteksipadabagianbawahimage. {'
Sistem Kontrol Robot Penjejak Garis
yaitu sistemkontrol ON-OFF. Padasistemini diterapkanmetodekontrolyangsederhana yang garis diikuti beradapada posisi tengah akan Ftde prinsipnyarobot akan dikontrol hingga [dEd'F robot. Sehinggasettingpoint dari sistemini adalahtitik tengah imageyangditangkapdari Karenadimensiimageyang digunakanadalah240 x 320 pixel maka settingpoint untuk ba ft:m ini selalupadapixel160. Input dari sistemini adalahposisi garis yang telah ditentukan.Dari posisi ini diambil denganaturanberikut: $nsan .
Posisigarispadapixels0 s/d 160-{
.
Posisigarispadapixels 160-+s/d 160+{ 22
.
Posisigarispadapixels 160+ {
2
**u
robotbergerakke kiri makarobotbergeraklurus
s/d320: motorbergerakke kanan 2 DimanaH adalahnilai lebarhisterisisdalamsistemkontrolON-OFF. 5'
Hasil Pengujian
Sistem diimplementasikanpada komputerdengansistem window98. Programuntuk bahasaprogmm posisigarisdankontrol gerakanrobotdidisaindenganmenggunakan pendeteksian Detphi5.0. Beberapapengujian telah dilakukan untuk menguji performan sistem antara lain pgujian denganvariasinilai histerisis(nilai rangeuntuk robot bergeraklurus), pengujiansistem rnsrgikutijalur belokan.Dari hasilpercobaan, terlihatbahwarobot dapatbergerakmengikutigaris hmrsdenganwarnayang telah ditentukandanjuga dapatmengikutigaris yang membentukjalur &elokan.Maksimumsudutbelokanyangdapatdiikuti olehrobot 60o. Af.
PengujiandenganVariasi Nilai Histerisis
Dalam percobaanini, sistemdiuji denganvariasinilai lebar histerisisdari sitemkontrol ON-oFF. Berikut dalam gambar4, 5, 6 menunjukkanhasil pengujiandengannilai histerisis50, [0Odan 150pixel.
Gambar 4. Grafik Hasil Pengujian denganNilai Histerisis 50 Pixel
Proceedings, Komputer dan Sistem tntelijen (KOMMIT 2002) Auditorium Universitas Gunadarma, Jakart4 2l -22 Agustus 2002
Gambar 5. Grafik Hasil pengujian dengan Nilai Histerisis 100 Pixel
ResnonMstorControl
18.24
Gambar 6. Grafik Hasil Pengujian denganNilai Histerisis 150 Pixel Hal im Gambar 4 memperlihatkan sistem osilasi dengan histerisis yang cukup besar. dengan menunjukkan robot bergeiak ke kiri kemudian ke kanan terus menerus berualang-ulang maka terliha' nilai histerisis yang cukirp besar.Namun demikian kalau dilihat secarakeseluruhan yTg,,t=gbaikadalal robot masih dapat mengiicuti garis. Dari ketiga percobaan ini, terlihat bahwa lurus dari pada lebih berjalan dapat robot terlihat sistemdenganhisterisis-I50pkel. Dari gambar6 robot' denganhiftrisis 50 dan 100 pixel. Tetapi posisi garistidak padaposisi tengahterhadap 5.2.
Pengujian denganVariasi Sudut Jalur denganBelokan
Dalam percobaanini, sistem diuji untuk mengikuti sebuahjalur yang mempunyai varias da sudut belokan. Beberapaukuran sudut belokan yang diuji dalam sistem ini adalah 30o,45",60" sufu variasi beberapa 90o. Gambar 7,8,g dan 10 menunjukkan hasil pengujian sistem untuk belokan.
3-ol
pobot Mobil PenjejakGaris BerwamaDenganMemanfratkanKameraSebaSaisensor
Respon Mstor Control 320
.9
.r9 160
r,l.,O.
Gambar 10. Grafik Hasil Pengujian dengan Sudut Belokan 60o
320
Gambar 11.Grafik Hasil Pengujian dengan Sudut Belokan 90o
847
""
^,.,1ifr*lx?Lll*p;frm;:nfffi1ffffi?&'l
yang masih Dari grafik hasil pengujian terlihat bahwa besarsudut belokan maksimal untuk sudut90orobot tidak mampumengikutinya' dapatdiikuti olih robot adalah60". Sedangkan 6.
KesimPulan
Robot mobil penjejak garis berwarnayang dikcmbangkantelah berjalan dengancukup baik garis lurus berwaranayang walaupunmasih drdai; bJberapakelemahan.Robotdapatmengikuti jalur belokan' Dalam sistemini, telah ditentukandanjuga dapatmengikuti garis yang membentuk garis, tetapi semakinbesarhiste*ii tonltnotoN;oFF makaiemakin baik robot dalam mengikuti Sudut besar' yang semakin posisi rotot garis terhadap posisi garis akan timbul error posisi 60'' jalur adlaah belokan maksimumyang masihdapatdiikuti oleh robot untuk
7.
Daftar Pustaka
Wiley & SonsInc', L994 Canada:W_ohn tl l Baxes,GregoryA. "Digital ImageProcessing", PrenticeHall International' t21 Castleman,kennethR-'Digituil*"g" Procissing",New Jersey: Inc.,1996
Applications.John Wiley & t3l GregoryA.Baxes,"Digital ImageProccssing",Principlesand
t4l
Sons,Inc.,1994 Craig peacoclg "Interfacing the standardparallel Pod', {http ://www.senet.com.au/ -cpeacockP), February 1998
