Penerapan Algoritma Logika Fuzzy Sebagai Kontrol Gerak Pada Mobile Robot Untuk Menghindari Rintangan
LAPORAN AKHIR
Disusun Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Sriwijaya
Oleh : LITA APRILIA 0613 3033 0252
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2016
\ ii
“Selalu ingat. Allah tidak akan pernah memberi cobaan yang tidak bisa kita atasi. Lakukan yang terbaik, dan jangan lupa untuk bersyukur” “Ada hikmah dibalik sebuah kejadian, berfikir positif dan kurangi keluh kesah.karena apapun itu kau pasti bisa hadapi. Coba lihat kebawah, kau lebih beruntung dari mereka”
-
Lita Aprilia -
Kupersembahkan kepada : Allah SWT Kedua Orang tuaku Tercinta & Saudara-saudaraku Dosen pembimbing Ibu Ade Silvia Handayani S.T., M.T dan Bapak Sopian Soim S.T., M.T Almamater Teman seperjuangan Kelas 6 TA Partner terbaikku Dinda Ayu Paramitha Sahabat – sahabat ku
iii
ABSTRAK
PENERAPAN ALGORITMA LOGIKA FUZZY SEBAGAI KONTROL GERAK PADA MOBILE ROBOT UNTUK MENGHINDARI RINTANGAN (2016 : xiv + 71 Halaman + 43 Gambar + 7 Tabel + Lampiran)
LITA APRILIA 0613 3033 0252 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA
Laporan akhir ini menjelaskan tentang sebuah sistem pengendali yang melakukan pendekatan dengan penalaran akal sehat dalam penggunaannya yang biasa disebut Logika Fuzzy. Pemanfaatan logika Fuzzy yang bersifat orientasi dari pemikiran manusia lebih fleksibel diguunakan sebagai sistem kendali kontrol robot. Untuk membuktikan fleksibilitas logika Fuzzy pada sistem kontrol robot maka akan dilakukan dengan menerapkan algoritma logika Fuzzy pada robot mobile untuk bisa menghadapi rintangan. Dengan menggunakan sensor ultrasonic sebagai pendeteksi adanya halangan yang kemudian diolah oleh sistem Fuzzy untuk menghasilkan keluaran kontrol kecepatan motor yang baik sesuai dengan aturan dasar (rule base) logika Fuzzy yang telah dibuat.
Kata kunci : Logika Fuzzy, Motor Dc, sensor Ultrasonic, robot mobile robot, Arduino Mega 2560, Motor Driver.
iv
ABSTRAK
APPLICATION
OF
FUZZY
LOGIC
ALGORITHM
IN
MOTION
CONTROL MOBILE ROBOT TO AVOID OBSTACLES. (2016 : xiv + 71 Pages + 43 images + 7 Table + Attachment)
LITA APRILIA 0613 3033 0252 ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT ENGINEERING STUDY TELECOMMUNICATIONS STATE POLYTECHNIC SRIWIJAYA
This final report describes a control system whose approach is to use common sense reasoning commonly called Fuzzy Logic. Fuzzy logic utilization that is the orientation of human thought more flexible diguunakan as robot control system controls. Fuzzy logic to prove the flexibility of the robot control system, it will be done by applying fuzzy logic algorithm on a mobile robot to cope with obstacles Uses ultrasonic sensors as detection of an obstacle which is then processed by the system to generate output fuzzy good motor speed control in accordance with the basic rules (rule base) Fuzzy logic has been created.
Keywords: Fuzzy Logic, Dc Motor, Ultrasonic sensor, mobile robot, Arduino Mega 2560, Motor Driver.
v
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Akhir ini tepat pada waktunya. Shalawat serta salam senantiasa tercurah untuk Nabi Muhammad SAW, yang telah mengantarkan kita dari zaman kegelapan menuju zaman yang terang-benderang. Laporan Akhir ini ditulis untuk memenuhi syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Sriwijaya. Sebagai sebuah bentuk nyata atas manfaat yang didapatkan selama mengenyam pendidikan di Politeknik Negeri Sriwijaya yaitu suatu institusi yang menuntut setiap mahasiswanya untuk memiliki suatu kompetensi, maka penulis mencoba mengangkat judul “Penerapan Algoritma Logika Fuzzy Sebagai Kontrol Gerak Pada Mobile Robot Untuk Menghindari Rintangan” dalam laporan akhir ini. Laporan ini tidaklah mungkin dapat diselesaikan tanpa adanya bantuan dari berbagai pihak. Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Ibu Ade Silvia Handayani S.T., MT., saelaku pembimbing I 2. Bapak Sopian Soim S.T., M.T, selaku pembimbing II Yang telah memberikan bimbingan, pengarahan, dan nasehat kepada penulis di dalam menyelesaikan Laporan Akhir ini, Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada pihak-pihak yang telah mendukung hingga Laporan Akhir ini dapat diselesaikan, terutama kepada : 1. Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya; 2. Bapak Dr. Ing. Ahmad Taqwa, M.T. selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang. 3. Bapak Yudi Wijanarko, S.T,. M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang.
vi
4. Bapak Herman Yani, S.T., M.Eng. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang. 5. Bapak Ciksadan, S.T., M.Kom., selaku Ketua Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Sriwijaya; 6. Bapak/Ibu staf Pengajar Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Sriwijaya; 7. Keluarga tercinta yang telah memberikan semangat, doa
restu serta
dukungan baik secara moril maupun materil; 8. Teman-teman kelas 6 TA, yang selalu memberikan masukan, dukungan dan semangat dalam menyelesaikan laporan ini; 9. Almamaterku Dalam penyusunan laporan ini, tentu saja banyak terdapat kekurangan dan kesalahan. untuk itu penulis dengan senang hati menerima kritik, saran serta masukan dari pembaca yang bersifat membangun untuk kesempurnaan laporan ini. Akhir kata penulis berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang membacanya.
Palembang,
Penulis
vii
Juli 2016
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .....................................................................................
i
HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................
ii
MOTTO ..........................................................................................................
iii
ABSTRAK ......................................................................................................
iv
KATA PENGANTAR ...................................................................................
vi
DAFTAR ISI ..................................................................................................
viii
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................
xi
DAFTAR TABEL ..........................................................................................
xiii
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................
1
1.1 Latar Belakang .............................................................................
1
1.2 Perumusan Masalah ....................................................................
2
1.3 Batasan Masalah .........................................................................
2
1.4 Tujuan .........................................................................................
2
1.5 Manfaat ........................................................................................
2
1.6 Metode Penulisan .........................................................................
3
1.7 Sistematika Penulisan .................................................................
3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................
4
2.1. Definisi Artificial Intelligence ....................................................
4
2.2. Logika Fuzzy ...............................................................................
4
2.1.1 Himpunan dan Fungsi Keanggotaan Logika Fuzzy.........
5
2.2.2 Cara Kerja Kontrol Logika Fuzzy .....................................
9
2.2.3 Mesin Penalaran Kontrol Logika Fuzzy ............................
11
2.2 Mobile Robot...............................................................................
18
2.3 Komponen-komponen Penyusun Mobile Robot .........................
19
2.4.1. Arduino Mega 2560 .........................................................
19
2.4.2. Software Arduino .............................................................
20
2.4.3 LCD (Liquid Crystal Display ..........................................
21
viii
2.4.4. Sensor Ultrasonik HC-SR04.......................... .................
22
2.4.5. Baterai Lithium Polymer (LiPo ........................................
23
2.4.6. Motor DC .........................................................................
23
2.4.7. IC Motor Driver L298......................................................
24
2.4.8. DC-DC Step Down Module .............................................
25
BAB III RANCANG BANGUN ....................................................................
26
3.1. Langkah-langkah Perancangan ..................................................
26
3.2. Blok Diagram Rangkaian.............................................................
26
3.3. Blog Diagram Mobile Robot ......................................................
27
3.4. Skematik rangkaian ....................................................................
28
3.5. Prinsip Kerja Alat ......................................................................
29
3.6. Penerapan Logiika Fuzzy ...........................................................
30
3.6.1. Blog Diagram ..................................................................
31
3.6.2. Cara Kerja Blog Diagram Implementasi Fuzzy pada Robot............................................................................... 3.6.3. Perancangan Logika Fuzzy .............................................. 3.7 Flowchart....................................................................................
31 32 38
3.7.1 Flowchart pergerakan mobile robot...................................
38
3.8 Perancangan Mekanik..................................................................
39
3.9 Perancangan Softwere..................................................................
46
3.10 Perancangan Track Robot...........................................................
47
BAB IV PEMBAHASAN...............................................................................
48
4.1 Hasil Pengukuran ........................................................................
48
4.2 Hasil Uji Coba track mobile robot Penghindar Rintangan.......... Setelelah diimplementasikan Logika Fuzzy.................................
53
4.2.1. Perecobaan pada Track 1 .................................................
53
4.2.2. Perecobaan pada Track 2 .................................................
62
4.2.3. Perecobaan pada Track 3 .................................................
67
ix
4.3. Analisa ........................................................................................
69
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .........................................................
71
5.1 Kesimpulan ..................................................................................
71
5.2 Saran .............................................................................................
71
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
x
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1. Himpunan fungsi keanggotaan..................................................
8
Gambar 2.2. Himpunan Keanggotaan trapesium............................................
8
Gambar 2.3. Himpunan keanggotaan sigmoid.................................................
9
Gambar 2.4. Himpunan keanggotaan gaussian................................................
9
Gambar 2.5 Fungsi Keanggotaan Variabel Jarak ...........................................
15
Gambar 2.6 Fungsi Keanggotaan Variabel Jarak terhadap Tikungan.............
16
Gambar 2.7 Fungsi Keanggotaan Variabel......................................................
17
Gambar 2.8 Mobile Robot................................................................................
19
Gambar 2.9 Arduino Mega 2560......................................................................
19
Gambar 2.10 Tampilan Utama Pada Softwere Arduino...................................
20
Gambar 2.11 LCD (Liquid Crystal Display)....................................................
22
Gambar 2.12 Sensor Ultrasonik HC-SR04.......................................................
23
Gambar 2.13 Baterai LiPo.................................................................................
23
Gambar 2.14 Motor DC 24................................................................................
24
Gambar 2.15 IC Motor Driver L298.................................................................
25
Gambar 2.16 DC to DC Converter Module.......................................................
25
Gambar 3.1. Blok Diagram Mobile Robot.......................................................
27
Gambar 3.2. Skematik Rangkaian Mobile Robot.............................................
28
Gambar 3.3. Blok Diagram Implementasi logika fuzzy pada Mobile Robot....
30
Gambar 3.4. Tahapan Proses Sistem Fuzzy.....................................................
31
Gambar 3.5. Fuzyfikasi....................................................................................
32
Gambar 3.6. Fungsi Keanggotaan Jarak Sensor Kiri.......................................
32
Gambar 3.7. Fungsi Keanggotaan Jarak Sensor Depan...................................
33
Gambar 3.8. Fungsi Keanggotaan Jarak Sensor Kanan...................................
33
Gambar 3.9. Blok Diagram Fuzzyfikasi...........................................................
35
Gambar 3.10.Blok Diagram Defuzzyfikasi.......................................................
36
xi
Gambar 3.11. Fungsi Keanggotaan Keluaran Kecepatan Motor.....................
38
Gambar 3.12. Flowchart Pergerakan Mobile Robot........................................
39
Gambar 3.13. Chassing Robot Tanpak Depan.................................................
40
Gambar 3.14. Chassing Robot Tanpak Kiri.....................................................
41
Gambar 3.15. Chassing Robot Tanpak Kanan.................................................
41
Gambar 3.16. Chassing Robot Tanpak Belakang............................................
42
Gambar 3.17. Jendela Licence Agreement. .....................................................
42
Gambar 3.18. Jendela Pemilihan Lokasi Instalasi...........................................
43
Gambar 3.19. Jendela Pilihan Instalasi............................................................
43
Gambar 3.20. Proses Instalasi Sedang Berjalan...............................................
44
Gambar 3.21. Tampilan Utama Aplikasi Program Arduino............................
44
Gambar 3.22. Gambar Perancangan Jarak Pada Track 1.................................
45
Gambar 3.23. Gambar Perancangan Jarak Pada Track 2.................................
46
Gambar 3.24. Gambar Perancangan Jarak Pada Track 3.................................
47
Gambar 4.1. Gambar Titik Saat Robot Menghidari Rintangan Pada Track 1.
53
Gambar 4.2. Gambar Titik Saat Robot Menghidari Rintangan Pada Track 2.
62
Gambar 4.3. Gambar Titik Saat Robot Menghidari Rintangan Pada Track 3.
67
xii
DFTAR TABEL
Halaman Tabel 3.1 Domain dan Label ..........................................................................
35
Tabel 3.2 Keluaran Fuzzy untuk Setiap Fungsi Keanggotaan........................... 46 Tabel 4.1 Data Hasil Pengukuran PWM Berdasarkan Kondisi Sensor Sesuai dengan Aturan Dasar Logika Fuzzy.................................................... 49 Tabel 4.2 Data Data Hasil Pengukuran Sensor Ultrasonik HC-SR04 serong kiri dan kanan ........................................................................................
50
Tabel 4.3 Data Data Hasil Pengujian tarck 1 .................................................
54
Tabel 4.4 Data Data Hasil Pengujian tarck 2 .................................................
63
Tabel 4.5 Data Data Hasil Pengujian tarck 3 .................................................
68
xiii
