PERAKITAN QUADCOPTER UNTUK AERIAL FOTOGRAFI DAN AERIAL VIDEOGRAFI
NASKAH PUBLIKASI
diajukan oleh Baharrudin Yusuf 11.11.4776
kepada SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INFORMATIKA DAN KOMPUTER AMIKOM YOGYAKARTA YOGYAKARTA 2016
NASKAH PUBLIKASI
PERAKITAN QUADCOPTER UNTUK AERIAL FOTOGRAFI DAN AERIAL VIDEOGRAFI
yang dipersiapkan dan disusun oleh Baharrudin Yusuf 11.11.4776
Dosen Pembimbing
Emha Taufiq Luthfi, ST, M.Kom NIK. 190302125
Tanggal, 21 Juli 2016 Ketua Program Studi S1 - Teknik Informatika
Sudarmawan, MT NIK. 190302035
PERAKITAN QUADCOPTER UNTUK AERIAL FOTOGRAFI DAN AERIAL VIDEOGRAFI Baharrudin Yusuf1), Emha Taufiq Luthfi2), 1,2)
Teknik Informatika STMIK AMIKOM Yogyakarta Jl Ringroad Utara, Condongcatur, Depok, Sleman, Yogyakarta Indonesia 55283
Email :
[email protected]),
[email protected])
berfungsi untuk mengambil gambar dari udara. Dengan harapan alat ini dapat membantu pengambilan gambar dari udara secara efektif dan efisien.
Abstract - Technology of robotic make some hard and hazard things to do become ease and safe. One of them is Unmanned Aerial Vehicle (UAV) robot, or it is called an air vehicle without man as a driver. Quadcopter is kinds of unmanned aerial vehicle that consist of four propellers that directed by four motors. This plane can flight, hover, flight maneuver, and landed in a hard location. This plane also has a simple control system mechanism. The writer hopes that this product can help the project of aerial photography and aerial videography to be more efficient and also save cost, compared that using airplane or helicopter in doing the project.
1.2. Tinjauan Pustaka Menurut Zhigang dkk (1998), mereka menyajikan pendekatan baru untuk menstabilkan video urutan digital. Sebuah antar frame gerak model 2.5D diteliti sehingga sistem stabilisasi dapat bekerja dalam situasi perubahan gerak yang signifikan pada kamera ketika terjadi rotasi dan translasi. Model inersia untuk gerak penyaringan dilakukan untuk menghilangkan getaran urutan video agar mencapai persepsi properti yang baik. Pelaksanaan ini baru pendekatan mengintegrasikan empat modul : piramida berbasis gerak deteksi, identifikasi dan estimasi parameter gerak 2.5D, gerak inersia penyaringan dan affine berbasis gerak kompensasi. Sistem stabilisasi dapat memperlancar tidak diinginkannya getaran video terurut secara realtime. Pradel dkk (2007), yang dalam karya ilmiahnya, menampilkan konsep dan konstruksi dari mini quadrotor helikopter untuk aplikasi indoor dan outdoor. Pesawat tanpa awak, unmanned aerial vehicle (UAV), bernama XSF, yang mempunyai program lincah yang menandakan UAV ini dapat digunakan pada tempat yang tidak dapat diakses manusia. Keuntungan utama dari empat rotor helikopter adalah kemampuan untuk mengembalikan dua motor untuk memperoleh dua atau lebih input control. Konstruksi arsitektur hardware yang dinamik membuat control UAV yang stabil. Tugas-tugas yang dijadwalkan oleh sistem waktu on board operasi nyata juga diperkenalkan serta skema navigator saat ini dalam pengembangan. Menurut Felix (2009), penginderaan jauh adalah suatu ilmu yang digunakan untuk memperoleh informasi suatu daerah atau objek yang diinginkan dengan analisis data yang diperoleh dengan menggunakan media atau alat tanpa kontak langsung dengan daerah atau objek tersebut. Penginderaan jauh merupakan dasar dari bidang ilmu geografi dan dasar sains, yang berkaitan dengan dasar citra foto. Citra foto adalah sebuah gambar yang diciptakan dari hasil pemotretan dengan kamera atau dengan perekam lain secara fotografi, contohnya adalah foto udara. Citra foto ini didapatkan dengan cara memotret dengan sebuah wahana (alat transportasi) biasanya berupa balon udara, pesawat udara, gantole, pesawat ultra ringan, dan pesawat tanpa awak.
Keywords - Unmanned Aerial Vehicle, UAV, Quadcopter, Aerial Photography, Aerial Videography. 1.
Pendahuluan
1.1. Latar Belakang Masalah Sudut pandang atraktif menjadi salah satu daya tarik sebuah film. Di dunia perfilman memang banyak menyajikan adegan-adegan berbahaya, terutama film bergenre action. Film-film yang menyajikan adegan berbahaya biasanya memerlukan properti dan lokasi yang cukup berbahaya pula. Dahulu para produsen film rela menyewa helikopter seharga puluhan juta untuk mengambil gambar dari udara. Oleh karena itu, sudah menjadi tanggung jawab sutradara untuk memastikan keamanan para pemain dan kru. Meskipun berbagai persiapan dan keamanan telah diatur sedemikian rupa, namun masih banyak kecelakaan yang terjadi selama proses syuting pembuatan film. Bahkan, beberapa kecelakaan hingga menyebabkan para pemain dan kru tewas. Dengan adanya teknologi robotika, pekerjaan yang sebelumnya sulit dan berbahaya untuk dikerjakan sekarang sudah dapat dikerjakan lebih mudah dan aman. Salah satunya dengan robot Unmanned Aerial Vehicle (UAV) atau kendaraan udara tanpa awak. Pada masa kini Unmanned Aerial Vehicle (UAV) telah berkembang sangat pesat dan dapat digunakan dalam berbagai kegiatan seperti pengambilan gambar untuk keperluan perfilman. Dilihat dari manfaatnya diatas maka dalam skripsi ini akan dirakit Unmanned Aerial Vehicle (UAV) dengan empat motor yang disebut quadcopter, dengan kemampuan membawa salah satu jenis kamera yang
1
Wikantika (2009), bahwa teknologi pemetaan tanpa awak menjadi pilihan alternatif disamping teknologi pemetaan lainnya, seperti pemotretan udara baik skala besar dan kecil berawak serta pemetaan berbasis satelit. Teknologi ini sangat menjanjikan untuk diaplikasikan dan dikembangkan sesuai karakteristik topografis dan geografis Indonesia.
menyelam hingga 40m. Kamera ini dapat merekam video 1440p dan Full HD 1080p. Disamping itu, GoPro Hero 3+ black edition juga dapat merekam video 960p dan 720p juga. Kamera ini mendukung sistem video baik NTSC maupun PAL dan dapat merekam hingga 60 fps pada mode 720p. Dapat juga digunakan untuk kamera digital sebesar 12MP dengan mode burst sampai 30 fps. Remote Wi-Fi nya memiliki jarak hingga 180m. Remote yang ada bahkan memiliki kemampuan bawah air hingga 3m dan mampu mengontrol hingga 50 kamera pada saat yang bersamaan. Kamera GoPro Hero 3+ black edition memiliki fitur lensa ultra wide angle, sensor gambar low-light dan sebuah slot microSD yang dapat digunakan dengan memori hingga 64GB. Ada mono microphone dan sebuah port untuk aksesoris terpisah termasuk adapter Stereo Mic 3.5mm dan adapter Composite A/V. Dilengkapi dengan mode penangkapan gambar termasuk Looping Video, Continuous Photo, White Balance dan Protune mode. Bahkan mendukung penangkapan gambar panorama SuperView wide angle dan time-lapse recording.
1.3. Aerial Fotografi Fotografi (dari bahasa Inggris: photography, yang berasal dari kata Yunani yaitu "photos": Cahaya dan "Grafo": (Melukis/ menulis) adalah proses melukis/ menulis dengan menggunakan media cahaya. Sebagai istilah umum, fotografi berarti proses atau metode untuk menghasilkan gambar atau foto dari suatu objek dengan merekam pantulan cahaya yang mengenai objek tersebut pada media yang peka cahaya. Alat paling populer untuk menangkap cahaya ini adalah kamera. Tanpa cahaya, tidak ada foto yang bisa dibuat. 1.4. Aerial Videografi Video merupakan gambar-gambar dalam frame, di mana frame demi frame diproyeksikan melalui lensa proyektor secara mekanis sehingga pada layar terlihat gambar hidup. Jadi, aerial videografi adalah pengambilan gambar (shoot) dari udara, baik menggunakan pesawat, helikopter atau pesawat tanpa awak (Unmanned Aerial Vehicle).
2.
Pembahasan
2.1. Rancangan Sistem Secara Umum Rancangan sistem secara umum dibagi menjadi tiga bagian. Bagian pertama mengenai rancangan hardware yaitu perakitan mekanik quadcopter, sistem elektronik quadcopter, catu daya quadcopter, sensor-sensor yang digunakan pada quadcopter, dan pengendali quadcopter (remote control). Bagian kedua perancangan software yaitu menjelaskan tentang pemrograman dan pengaturan pada software bawaan dari flight controller naza yaitu DJI NAZA-M Lite Assistant v1.0, dan konstantakonstanta pengaturan kendali pada flight controller. Bagian ketiga yaitu menjelaskan bagaimana cara mengambil dan memproses hasil foto dan video.
1.5. Quadcopter Pesawat Tanpa Awak atau Unmanned Aerial Vehicle (UAV) memiliki berbagai bentuk, ukuran, dan karakter yang berbeda-beda. Salah satu model UAV yang sering digunakan untuk mengambil gambar udara adalah jenis quadcopter. Quadcopter merupakan jenis pesawat tanpa awak yang terdiri dari 4 (empat) balingbaling yang digerakkan oleh empat buah motor. Pesawat ini mampu untuk lepas landas, hover, terbang bermanuver, dan mendarat pada daerah yang sulit serta mempunyai sistem mekanisme kontrol yang sederhana 1.6. Kamera GoPro GoPro merupakan action camera, yaitu kamera yang didesain khusus agar memiliki bentuk yang compact, fleksibel, dan mampu mengakomodir kebutuhan yang cukup ekstrim. Untuk saat ini ada empat generasi berbeda dari kamera GoPro, empat generasi ini adalah GoPro Hero 1, GoPro Hero 2, GoPro Hero 3 dan GoPro Hero 4. GoPro Hero 4 merupakan tipe terbaru dari kamera GoPro. Selain itu GoPro dibagi menjadi tiga seri. Ketiganya adalah Black Edition, Silver Edition, dan White Edition (Hero). Black Edition untuk yang profesional, Silver Edition untuk yang amatir, dan yang Hero untuk pemula yang baru pertama kali memakai GoPro. Dalam penelitian ini menggunakan kamera GoPro Hero generasi 3+ black edition. Kamera ini 20% lebih kecil dan lebih ringan dari seri sebelumnya, serta memiliki Wi-Fi yang lebih cepat dibandingkan dengan GoPro Hero 3. Terdapat casing yang dapat dibawa
2.2. Blok Diagram Perancangan Sistem Komponen utama yang mengatur dan mengendalikan posisi terbang quadcopter terletak pada modul flight controller. Selain itu penggunaan frame dan jenis motor juga berpengaruh pada kestabilan quadcopter. Untuk jelasnya mengenai perancangan sistem keseluruhan dapat dijelaskan dengan gambar 3.1 berikut ini.
2
Gambar 3. Panduan Merakit Frame
Gambar 1. Blok diagram Rancangan Sistem 2.3. Perakitan Frame Quadcopter Perakitan frame quadcopter yaitu menjelaskan langkah-langkah merakit frame quadcopter yang sudah tersedia sehingga terbentuk sebuah kerangka quadcopter. Selain itu pada perakitan ini dijelaskan bagaimana menempatkan komponen-komponen pada quadcopter sehingga tidak memakan banyak tempat. Pada kerangka quadcopter ini terdiri dari dua lapisan, yaitu lapisan bawah dan lapisan atas. Lapisan bawah quadcopter dipasang masing-masing 1 buah baterai dengan dimensi 147x46x18mm dan berat 253g untuk catu daya quadcopter, untuk catu daya gimbal memiliki dimensi 77x35x17mm dan beratnya 79g. Bagian atas digunakan untuk rangkaian flight controller, receiver remote control, GPS, dan ESC. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikiut ini.
Gambar 4. Frame Telah Dirakit
Gambar 5. Landing Gear
Gambar 2. Part frame Talon V2.0 Gambar 6. Frame Sudah Dipasang Komponen
3
3.
Penutup
3.1. Kesimpulan Pada uraian-uraian yang telah penulis jelaskan pada bab terdahulu dalam perakitan quadcopter untuk aerial fotografi dan aerial videografi, maka diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut. 1. Melihat dari hasil uji coba sistem quadcopter secara keseluruhan yang meliputi uji dinamika terbang, uji jarak terbang, uji ketinggian terbang, dan uji durasi terbang menunjukkan bahwa sistem quadcopter dapat bekerja dan berfungsi dengan baik. 2. Melihat dari hasil uji jarak terbang, uji ketinggian terbang, dan uji durasi terbang menunjukkan bahwa quadcopter dapat terbang aman maksimal dengan jarak 100 m dari ground segment atau dengan tinggi aman maksimal 50 m atau dengan durasi aman terbang selama 8 menit 10 detik, mana yang tercapai terlebih dahulu. 3. Dalam implementasinya, terdapat kekurangan pada sistem monitoring quadcopter yang disebabkan oleh keterbatasan pembiayaan, sehingga monitor quadcopter hanya sebatas menampilkan view saat pengambilan foto atau video udara. 4. Dengan adanya wahana quadcopter untuk aerial fotografi dan aerial videografi, fotografer maupun videografer dapat mengambil gambar dari udara dengan mudah dan efisien. 5. Melihat dari hasil uji sudut pemotretan (angle) dan sudut foto udara berdasarkan sumbu kamera dapat disimpulkan bahwa dengan menggeser sudut pengambilan gambar (angle) dapat menghasilkan foto atau video udara yang lebih dramatis. 6. Dengan adanya wahana quadcopter untuk aerial fotografi dan aerial videografi, fotografer maupun videografer lebih mudah menggerakkan quadcopter untuk mendapatkan sudut pengambilan gambar terbaik.
Gambar 7. Tampak Samping 2.4. Perakitan Penstabil Kamera Penstabil kamera (Gimbal) menggunakan gimbal 2 axis. Gimbal dua axis dapat melakukan pergerakan ke dua arah, yaitu pitch dan roll. Penstabil kamera dipasang pada bagian frame landing quadcopter bagian depan. Berat keseluruhan frame gimbal beserta kontrolernya 210g dengan bahan dasar alumunium. Berikut gambar gimbal yang digunakan.
Gambar 8. Gimbal full metal 2axis BGC Gimbal tersebut cukup diikat pada frame landing gear menggunakan kabel ties di setiap sudutnya. Gambar dibawah adalah contoh kabel ties dan pemasangan gimbal yang sudah jadi.
3.2. Saran Pada penulisan skripsi ini tentu masih banyak kekurangan, dan masih diperlukan pengembangan lebih lanjut baik sisi laporan maupun sisi teknologi quadcopter. Maka sangat diharapkan bahwa skripsi ini dapat dilanjutkan dengan penelitian lebih lanjut oleh para pembacanya. Untuk lebih menyempurnakan wahana ini penulis memberikan beberapa saran diantaranya. 1. Sebaiknya menggunakan kamera GoPro Hero 4 Black Edition untuk mendapatkan hasil gambar yang lebih baik ketika cahaya rendah dan resolusi video 4K. 2. Sebaiknya menggunakan flight controller naza yang lebih canggih agar quadcopter dapat dimonitor tinggi terbangnya, jarak horizontal jangkauan, daya baterai, kecepatannya, dll. 3. Sebaiknya menggunakan tambahan alat untuk display monitor quadcopter yaitu FPV (first person view) module yang terdiri dari lcd display dan video sender.yang disarikan dari pembahasan. Saran dapat dituliskan pada bagian paling akhir.
Gambar 9. Gimbal terpasang
4
Daftar Pustaka [1]
Anonym. 2012. Drone System. http://www.hobbywing.com/category.php?id=76&filt er_attr=6481.0, diakses 17 September 2015. [2] Anonym. 2014. HERO3+ Camera Comparison. https://gopro.com/support/articles/ hero3plus-camera-comparison, diakses tanggal 8 September 2015. [3] Anonym. 2013. Naza-M Lite. http://www.dji.com/product/naza-m-lite, diakses tanggal 7 September 2015. [4] Felix, Y. 2009. Apa itu Foto Udara ?. http://bpadjogja.info/public/article/120/ a993f9ea56c9580ff07f271a12e7a62b.pdf, diakses tanggal 15 Agustus 2015. [5] Jatmiko, W. dkk. 2012. Robotika Teori dan Aplikasi. Depok: Universitas Indonesia Press. [6] Papilaya, A. 2015. Drone Foto & Videografi. Jakarta: Grasindo. [7] Pradel, G. dkk. 2007. Modelling and Development of a Quadrotor UAV (Tesis). France: Universitė Evry Val d’Essonne. [8] Sadono, S. 2015. Serial Fotomaster Komposisi Foto. Jakarta: PT Elex Media Komputindo. [9] Wikantika, K. 2009. Unmanned Mapping Technology: Development and Applications. Workshop Sehari. “Unmanned Mapping Technology: Development and Applications” (UnMapTech2008). Bandung, Indonesia. 9 Juni 2008. [10] Yozardi, D. dan Wiyono, I. 2004. 123 Klik: Petunjuk Memotret Kreatif untuk Pemula. Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama. [11] Zhigang. 1998. Camera Stabilization Based on 2.5D Motion Estimation and Inertial Motion Filtering (Tesis). Beijing: Tsinghua University. Biodata Penulis Baharrudin Yusuf, memperoleh gelar Sarjana Komputer (S.Kom) Program Studi Teknik Informatika STMIK AMIKOM Yogyakarta, lulus tahun 2016. Saat ini bekerja di PT. Stechoq Robotika Indonesia di Yogyakarta. Emha Taufiq Luthfi, memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md.), Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Gajah Mada Yogyakarta. Memperoleh gelar Sarjana Teknik (ST), Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Gajah Mada Yogyakarta. Memperoleh gelar Magister Komputer (M.Kom) Program Pasca Sarjana Ilmu Komputer Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Gajah Mada Yogyakarta. Saat ini menjadi Dosen di STMIK AMIKOM Yogyakarta, pada program studi Teknik Informatika. 5
