JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2014) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)
1
Pengendalian Robot Berbasis IP Melalui Jaringan Wi-Fi Menggunakan Perangkat Mobile Android Wayan Andi Mahardhika, Muchammad Husni, dan Baskoro Adi Pratomo Jurusan Teknik Informatika, Fakultas Teknologi dan Informasi, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia e-mail:
[email protected] Abstrak—Pengembangan teknologi informasi pada saat ini telah mengalami kemajuan yang sangat pesat, khususnya dalam penelitian mengenai sistem jaringan komputer. Salah satu contoh hasil pengembangan teknologi informasi tersebut adalah pengaplikasian pengiriman data serta pengendalian alat–alat elektronik dari jarak jauh yang tentu saja dapat memudahkan penggunaannya. Berdasarkan pemikiran di atas, maka dilakukan pengembangan dengan menggunakan jaringan komputer untuk melakukan pengendalian robot dari jarak jauh. Pengendalian robot ini memanfaatkan jaringan Wi-Fi dengan menggunakan perangkat mobile yang menggunakan sistem operasi Android. Pengendalian akan dapat dilakukan dan robot akan dapat bergerak bebas selama masih dalam cakupan sinyal Wi-Fi dengan pemanfaatan sinyal nirkabel yang sangat berguna dan lebih dinamis karena menggunakan alamat IP sehingga tidak menutup kemungkinan pengembangan kontrol alat microcontroller lewat jaringan akan berkembang sangat cepat. Pengendalian robot ini akan memanfaatkan aplikasi yang akan dipasang pada perangkat mobile yang menggunakan sistem operasi Android sehingga mudah dijalankan pada suatu jaringan komputer. Pesatnya perkembangan teknologi perangkat mobile dan aplikasi di dalamnya akan mempermudah perkembangan sistem yang akan dibangun seperti ini. Kata Kunci—Android, jaringan komputer, microcontroller, pengendali robot, perangkat mobile.
P
I. PENDAHULUAN
ERKEMBANGAN dunia dan teknologi tentu saja tidak dapat dipisahkan. Salah satu indikasi bahwa perkembangan dunia semakin bertambah bisa dilihat pada perkembangan teknologinya. Komunikasi sebagai bagian dari perkembangan teknologi merupakan salah satu pendukung terciptanya kemudahan dalam memanfaatkan teknologi yang ada saat ini. Sedangkan jaringan merupakan salah satu alat untuk menyampaikan informasi yang dapat digunakan untuk berkomunikasi antar alat–alat teknologi. Telah banyak bermunculan alat–alat komunikasi yang bisa dihubungkan dengan kabel maupun nirkabel. Perkembangan dunia nirkabel semakin dibutuhkan karena kebutuhan yang sangat dinamis yang tidak terbatas oleh ruang dan waktu. Pengembangan teknologi informasi sendiri juga ditunjang dengan semakin marak dan berkembangnya penggunaan perangkat mobile sebagai alat komunikasi nirkabel dalam
memudahkan akses informasi bagi penggunanya. Perangkat mobile memiliki keunggulan dalam hal rata–rata ukuran perangkatnya yang kecil sehingga mudah dibawa kemanapun, konsumsi daya yang rendah jika dibandingkan dengan perangkat desktop meskipun harus dalam keadaan standby dan interface yang relatif mudah serta mampu menjalankan jenis aplikasi yang beragam pada berbagai sistem operasi. Salah satunya adalah sistem operasi Android. Android adalah sistem operasi yang berbasis Linux untuk telepon seluler seperti telepon pintar dan komputer tablet dengan dua jenis distributor sistem yang berbeda. Pertama mendapat dukungan penuh dari Google atau Google Mail Services (GMS), sedangkan yang kedua benar–benar bebas distribusinya tanpa dukungan langsung Google atau dikenal sebagai Open Handset Distribution (OHD). Android menyediakan platform terbuka bagi para pengembang untuk menciptakan aplikasi mereka sendiri untuk digunakan oleh berbagai macam piranti bergerak [5]. Selain memiliki kelebihan sebagai sistem operasi terbuka dimana penggunanya bebas mengkustomisasi platform tanpa harus membayar royalti, Android juga memiliki kelebihan lain seperti menggunakan sistem yang dapat mengisolasi antara program yang satu dengan yang lainnya dengan beberapa lapisan keamanan untuk menciptakan peningkatan stabilitas sistem sehingga pengguna tidak perlu khawatir lagi menutup aplikasi lain yang sedang aktif untuk dapat menjalankan aplikasi lainnya, karena itulah Android disebut merupakan sistem operasi yang berdaya rendah serta hemat memori dimana belum pernah diterapkan pada platform-platform sebelumnya [6]. Dari keterangan di atas, dapat disimpulkan bahwa alat-alat mikro dapat lebih mudah digunakan jika pengontrolannya lewat jaringan nirkabel sehingga penggunaan otomatisasi alat yang dapat membantu meringankan pekerjaan manusia diharapkan berjalan dengan maksimal. Salah satunya adalah dengan membuat pengendali alat–alat robotika. Dengan memanfaatkan perkembangan teknologi mobile yang ada saat ini, diharapkan pengendalian alat–alat yang digunakan dapat lebih efektif karena tidak ada batasan jarak antara pengendali dengan alat yang akan dikendalikan. Hal ini dapat memudahkan pengguna dalam mengontrol alat secara otomatis dalam memenuhi kebutuhan sehari-hari.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2014) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)
Gambar. 1. Dimensi WIZFI-630Wi tampak atas
2
Gambar. 3. Konfigurasi Pin L298
dual full-bridge driver bertegangan dan berarus tinggi serta dirancang untuk menerima logika TTL tingkat standar dan berfungsi untuk men-drive beban induktif seperti relay, solenoid, DC, dan motor stepper [3]. Rancangan perangkat ini seperti yang terlihat pada Gambar 3.
Gambar. 2. Konfigurasi Pin ATmega8L
II. DASAR TEORI A. WIZFI-630Wi (Wireless Module) WIZFI-630Wi adalah suatu perangkat nirkabel dengan frekuensi 2,4Ghz IEEE802.11b/g yang dapat digunakan dalam membangun sebuah sistem. WIZFI-630Wi tidak hanya mendukung penggunaan MII tetapi juga interface RS232C yang digunakan untuk menjalankan fungsi “Serial-toWireless” [1]. Dengan menggunakan perangkat WIZFI-630Wi maka pembangunan aplikasi berbasis access point dapat diimplementasikan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. B. Microcontroller AVR (ATmega8L) ATmega8 adalah sebuah microcontroller low-power CMOS 8-bit yang berarsitektur AVR RISC serta memiliki 8K Bytes In-System Programmable Flash. Microcontroller dengan konsumsi daya rendah ini mampu mengeksekusi instruksi dengan kecepatan maksimum 16 MIPS pada frekuensi 16MHz serta dengan menggunakan single clock cycle yang dimilikinya dapat menjalankan program hingga mencapai 1 MIPS per MHz [2], sehingga dapat dioptimasi dengan mengatur kebutuhan tegangan dan kecepatan proses seperti yang terlihat pada Gambar 2. C. L298 (Dual Full-Bridge Driver) L298 adalah integrated monolithic circuit dalam bentuk 15lead multiwatt dan paket power S020. L298 juga merupakan
D. Java Java adalah nama untuk sekumpulan teknologi untuk membuat dan menjalankan perangkat lunak pada komputer standalone ataupun pada lingkungan jaringan. Java berdiri di atas sebuah mesin interpreter yang diberi nama Java Virtual Machine (JVM). JVM inilah yang akan membaca bytecode dalam „file.class‟ dari suatu program sebagai representasi program yang berisi bahasa mesin. Platform Java terdiri dari kumpulan library, JVM, kelas-kelas loader yang dipaket dalam sebuah lingkungan rutin Java [4]. E. PHP (Hypertext Preprocessor) Hypertext Preprocessor (PHP) merupakan bahasa pemrograman berbasis web yang memiliki kemampuan untuk memproses data dinamis dan interaktif. Sebuah halaman Hypertext Preprocessor (PHP) adalah sebuah halaman Hypertext Markup Language (HTML) yang memiliki server side scripts yang ditempatkan dalam server dan diproses oleh web server sebelum dikirim ke browser pengguna. PHP dipanggil oleh web server, dimana proses script perintah yang ada di suatu halaman dieksekusi mulai dari awal sampai akhir di dalam mesin Hypertext Preprocessor (PHP). Setelah script PHP diolah, hasilnya akan ditampilkan kepada client melalui web browser [5]. F. MySQL database MySQL adalah sebuah perangkat lunak sistem manajemen basis data SQL (Structured Query Language) atau DBMS yang bersifat multithread dan multi-user, dengan sekitar 6 juta instalasi di seluruh dunia dan didistribusikan secara gratis dibawah lisensi GPL (General Public License) [6]. MySQL memiliki kehandalan dalam memanajemen basis data relasional (RDBMS) berdasarkan pengoptimasian dalam melakukan proses-proses perintah SQL yang dibuat oleh pengguna maupun program-program aplikasi yang memanfaatkannya.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2014) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)
Gambar. 4. Rancangan sistem yang akan dibangun
Gambar. 5. Desain robot mobil tampak atas
Keterangan: A1: Motor Gearbox DC A2: Wireless Module A3: Sistem Minimum
III. PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI Untuk mempermudah pengertian dan menganalisa tentang sistem yang akan dibangun, maka akan dijelaskan pada masing-masing bagian. Berikut merupakan rancangan sistem yang akan dibangun seperti yang terlihat pada Gambar 4. Pada Gambar 4 dapat dilihat robot akan terhubung secara langsung dengan komputer server berupa laptop dengan menggunakan sinyal wireless dengan static IP. Kemudian komputer server juga akan terhubung dengan sebuah access point yang mempunyai IP static melalui jaringan wireless. Untuk client-client yang akan mengendalikan robot bisa terkoneksi dengan jaringan sistem melalui access point dengan dynamic IP. Dengan demikian komputer–komputer yang terhubung dengan jaringan sistem akan bisa mengendalikan robot dengan program yang telah disediakan. A. Perancangan Perangkat Lunak Program controlling merupakan program yang mempunyai GUI (Graphic User Interface) serta berfungsi untuk memberi perintah dan mengirimkan data, sehingga program ini dapat dengan mudah berinteraksi dengan user. Program controlling berfungsi mengirimkan atau memberikan perintah arah berupa data melalui jaringan sehingga program ini dapat dijalankan dari perangkat client berupa perangkat Android selama terhubung dengan jaringan sistem. Program monitoring ini dibuat menggunakan bahasa pemrograman PHP. Program ini berfungsi mendeteksi data yang dikirim lewat jaringan, kemudian menerima dan menyimpannya di database serta menampilkannya dalam halaman web. Program spy berfungsi untuk mendeteksi perubahan yang terjadi pada perintah arah yang ada pada database, kemudian jika terjadi perubahan dari perintah arah tersebut, maka program ini akan mengirim data ke module wireless yang kemudian akan diterima dan diproses oleh microcontroller. B. Perancangan Perangkat Keras Perancangan perangkat keras ini dibagi menjadi dua bagian yaitu desain robot mobile dan perancangan sistem minimum. Desain robot bertujuan untuk merancang letak-letak dari perangkat keras yang akan digunakan sehingga menginspirasi
3
Tabel 1. Spesifikasi komputer server No
Jenis
Spesifikasi
1 2
Komputer Processor
3 4
Memori Wireless
Notebook Intel (R) Core(TM) i5 M460 @2.53 Ghz (4 CPUs) 4.00 Gb RAM Atheros AR5006X
Tabel 2. Spesifikasi perangkat Android No
Jenis
Spesifikasi
1
Handphone
2
Perangkat Layar Sentuh Processor
3
Memori
4
Wireless
5
Sistem Operasi
Qualcomm QCT MSM7227-1 Turbo 800 Mhz, GPU Adreno 200 158 Mb storage, 278 Mb storage Wi-Fi 802.11 b/g/n, Wi-Fi Hotspot Android 2.3 (Gingerbread)
untuk dibangun sebuah bentuk (dalam hal ini akan dibentuk sebuah mobil) sehingga dapat diimplementasikan ke dalam sebuah aplikasi yang menarik selain dari kecanggihan teknologi yang digunakan yaitu penggunaan sinyal wireless untuk penerimaan dan pengiriman data. Sistem minimum ini seperti yang terlihat pada Gambar 5 digunakan sebagai sistem yang akan menjadi tempat pemrosesan dan pengiriman data yang akan diimplementasikan untuk pengendalian arah dari robot. Komponen-komponen penting yang akan digunakan untuk menyusun sistem minimum tersebut diantaranya, wireless module, motor gearbox, microcontroller, dll.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2014) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)
4
Gambar. 8. Tampilan program spy
Gambar. 6. Robot mobil
Gambar. 9. Tampilan program controlling Gambar. 7. Tampilan program monitoring
IV. UJI COBA A. Uji Fungsionalitas Pada uji coba ini akan digunakan komputer server dan client berupa perangkat Android. Berikut adalah spesifikasi komputer dan perangkat Android yang akan digunakan seperti yang terlihat pada Tabel 1 dan Tabel 2. Setelah alat-alat penunjang sistem perangkat keras dirancang, kemudian disatukan membentuk sebuah robot jenis mobil dengan interface seperti yang terlihat pada Gambar 6. Program monitoring berfungsi untuk menerima perintah yang di-inputkan oleh user, menyimpan perintah tersebut ke dalam suatu database MySQL serta menampilkannya dalam suatu halaman web agar lebih mudah dipantau. Program ini dijalankan pada komputer server seperti yang terlihat pada Gambar 7. Program spy dijalankan di server dengan tugas mendengarkan dan mendeteksi perubahan waktu update perintah arah pada database. Sehingga ketika program tersebut dijalankan maka program akan terus aktif sebagai background process seperti yang terlihat pada Gambar 8. Ketika program mendeteksi perubahan waktu update perintah arah dalam database dengan membandingkan waktu update perintah arah sebelumnya, maka program ini akan mengirimkan data pada robot jika dirasa waktu tersebut berbeda sehingga data perintah dapat diproses oleh robot untuk dapat melakukan aksi terhadap perintah yang diterima.
Gambar. 10. Grafik uji waktu respon
Gambar 9 merupakan halaman inti dari program Android remote control robot. Halaman program tersebut berisi tombol-tombol perintah yang akan mengirim data perintah menuju server berdasarkan alamat IP server dan alamat IP robot yang diinginkan user. B. Uji Waktu Respon Uji waktu respon dilakukan untuk mengetahui waktu respon yang dibutuhkan dari perangkat mobile Android dalam mengirimkan perintah ke server dan dari server mengirim data berupa perintah menuju robot dalam melakukan satu alur fungsionalitas secara lengkap. Dari hasil uji waktu respon dapat diketahui bahwa semakin jauh jarak yang dibutuhkan dalam melakukan pengiriman data, maka waktu respon pun semakin tinggi seperti yang terlihat pada Gambar 10.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2014) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)
5
DAFTAR PUSTAKA
Tabel 3. Hasil uji coba performa Daya Baterai
Medan
Keterangan
3 Cell ~ 11.1V 3 Cell ~ 11.1V 3 Cell ~ 11.1V 2 Cell ~ 8.4V 2 Cell ~ 8.4V
Lantai Keramik Karpet Tanah Berpasir Lantai Keramik Karpet
Berhasil Berhasil Berhasil, namun agak lambat Berhasil Berhasil, namun agak lambat
2 Cell ~ 8.4V
Tanah Berpasir
Berhasil, namun lambat
1 Cell ~ 3.2V
Lantai Keramik
Berhasil, namun lambat
C. Uji Performa Uji performa dilakukan untuk mengetahui tingkat kecepatan dan gerak respon robot berdasarkan jenis medan yang dilalui dan tinggi/rendahnya daya baterai seperti yang terlihat pada Tabel 3. V. KESIMPULAN Berdasarkan proses implementasi dan hasil uji coba yang telah dilakukan, dapat ditarik beberapa kesimpulan yaitu: 1) Pengiriman data hingga dapat diolah oleh suatu perangkat yang memiliki nilai efektif dan efisien dapat dibuat melalui jalan memadukan konsep perancangan alat yang menggunakan perangkat micro dengan melalui jaringan Wi-Fi. Hal ini dikarenakan jaringan Wi-Fi tidak terhalang oleh kebutuhan lain dalam melakukan transfer data, misalnya kabel, jarak antar perangkat yang ditentukan, dan lain-lain. 2) Konsep pengiriman data dan pengolahan pada perangkat yang menggunakan micro telah diterapkan pada perancangan aplikasi robot remote control ini. Namun, beberapa hal yang harus diperhatikan dalam penerimaan data dan cara robot merespon data yang dikirim ialah tergantung oleh beberapa faktor yang umum terjadi dalam jaringan dan perangkat. Contohnya kecepatan pengiriman data, terjadinya latency, tingkat ketahanan daya baterai, maupun saat robot berada diluar jangkauan dari jaringan Wi-Fi. 3) Berdasarkan pembahasan tentang analisis dan perancangan perangkat lunak, khususnya aplikasi pada perangkat Android, maka dapat diketahui bahwa pengaplikasian program mobile memiliki nilai positif dalam hal efektivitas koneksi dalam suatu jaringan serta karena sifat dari Android yang open source sehingga memudahkan programmer untuk mengembangkan aplikasi yang ingin dibuat. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis W.A.M. mengucapkan terima kasih sebesarbesarnya kepada Tuhan Yang Maha Esa, kedua orang tua dan saudara tercinta, dosen pembimbing, bapak/ibu dosen dan staf karyawan Teknik Informatika, sahabat dan kerabat dekat, serta berbagai pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan artikel ini.
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8]
WIZNET. (2008). Module Wireless WIZ-600Wi Introduction. Retrieved April 16, 2012, from www.saelig.com: http://www.saelig.com/pr/wiz600wi.htm ATMEL. (2003). 8-bit AVR with 8K Bytes In-System Programmable Flash. Retrieved April 16, 2012, from www.alldatasheet.com. ST. (2000). L298 Dual Full-Bridge Driver. Retrieved April 16, 2012, from www.alldatasheet.com. Knudsen, J. P. (2002). Learning Java, 2nd Edition. canada: O'Reilly & Associates, Inc. Mednieks, Z. (2011). Programming Android. O'Reilly Media. Burnette, E. (2009). Hello, Android: Introducing Google's Mobile Development Platform. United States of America: Pragmatic Bookshelf. Wardhana, G. (2010). Pengendalian Robot Mobile Berbasis IP (Internet Protocol) Melalui Jaringan WiFi. Surabaya: Teknik Informatika ITS. FAIRCHILD. (2001). Semiconductor KA7805. Retrieved April 16, 2012, from www.fairchildsemi.com.
