PERANCANGAN
SISTEM
PADA
ROBOT
MOBILE
TELEOPERASI
TUGAS AKHIR Diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan studi tingkat sarjana di Program Studi Fisika, Institut Teknologi Bandung
Oleh:
RISKY MARTIN ANTOSIA 10203015
PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
PERANCANGAN
SISTEM
PADA
ROBOT
MOBILE
TELEOPERASI
TUGAS AKHIR Diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan studi tingkat sarjana di Program Studi Fisika, Institut Teknologi Bandung
Oleh:
RISKY MARTIN ANTOSIA 10203015
Telah diperiksa dan disahkan oleh Pembimbing Tugas Akhir,
Dr. –Ing. Mitra Djamal NIP: 131417335
PROGRAM STUDI FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
ii
UCAPAN TERIMA KASIH
Banyak pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini, baik langsung maupun tidak. Untuk itu, penulis sampaikan rasa terima kasih yang mendalam kepada: 1. Mama dan Papa, “Nuhun mah-pah parantos ngabiayaan abdi kuliah di dieu, Alhamdulillah cita-cita mamah-papah tiasa kacumponan. Punten, salami abdi kuliah seueur ngahèsèkeun mamah-papah, salami èta oge seueur bedegong ka mamah-papah, Punten!”; 2. My big brother, the only one brother, yang telah memberikan banyak informasi, arahan, dan bimbingannya kepada penulis sehingga penulis bisa masuk dan menyelesaikan pendidikan di Fisika ITB; 3. Dr. –Ing. Mitra Djamal, selaku dosen pembimbing tugas akhir, atas arahan dan bimbingannya selama tugas akhir amat berpengaruh bagi keberhasilan tugas akhir penulis; 4. Dr. Eng. Suprijadi Haryono dan Dr. Gunawan Handayani, Ph.D, selaku dosen penguji, atas saran-saran perbaikan yang amat berharga pada tulisan tugas akhir; 5. Fitria Mahrunnisa, atas motivasinya yang diberikan kepada penulis sehingga ia mau mengerjakan dan menyelesaikan tugas akhirnya, “I’ll be waiting for the exact time”; 6. Teman satu tim, Harri Sapto Wijaya, yang telah bersedia meminjamkan robotnya demi kelancaran tugas akhir penulis;
vi
7. Teman seperjuangan “Barudax Garhelo” T3: agung ‘tepcuz’ “thanks! U r an expert-men, sometimes we’ll share again OK!”, taufik ‘Opik’ “thanks! U taught me about friendship”, zaky ‘bima’ “thanks! U r a great guy, I’m salute”, badai ‘kodok’ “thanks! I always share about … (I can’t tell) to U; Dai, I’m hungry, I ask U to bring me food from ur mom”, dian ‘maneh’ dan luan’buluk’ “thanks! U taught me about … (I can’t tell)”, hafidz ‘hayam’ “thanks! U taught me about computer and help me finished TA”, kaswandhi ‘belegug’ “thanks! U always help me everything if I need”, rena ‘tahu’ dan nur ‘icha’ “thanks! U r always ready if U r asked some help”, fahmy ‘bogel’ dan wignu ‘inu’ “thanks! I want to eat at ur home again”, surya ‘cèngèk’, turis ‘(teuing, naonnya???)’, kamil ‘cimol’, dan firstka ‘(apa ya ???)’, “thanks my frens, U given me some crazy thing! I miss ur insane behavior, guys!”; 8. Teman-teman UPK: ukung, dompffa, raya, bah boim, bah njoel, bah dio, irman, alfi, ocha “terima kasih telah menerimaku di UPK, maaf setelah kalian tiada UPK menjadi kurang baik”, willy ‘embè’ tukang DOTA, Irsyad “thanks! U help me do TA”, wina, nyayu, sera, dea, triadi, ibnu, alie, koko “thanks ko! U help me finished the program”; 9. Teman-teman fisbum: aditya “nuhun kang sok nraktir sim kuring”, puput ‘cina’ “belegug! Iraha ka imah meneh deui?”, timbul, dicky, sahala, kiwe dkk; 10. Pak Gunawan dan Pak Wahyu “terima kasih telah menerima saya di fisbum dan mengajak mengerjakan beberapa proyek fisbum, thanks!”
vii
11. Teman-teman elka: herry dkk, DSP: aah dkk, teman sekontrakan yanuar “thanks all of U”, himafi: juragan-juragan, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005 “thanks! I have 5 himafi’s jacket and a lot of frens”; 12. Pak Rizal, Pak Yudi, Pak Yeye, Bu Ratna, Pak Dede, Pak Kardi, Pak Dadang, Pak Andri, Teh Ike, dan lain-lain “Terima kasih semuanya”; dan 13. Pihak-pihak lainnya yang sulit dicantumkan satu persatu “Bushet, loba pisan euy babaturan teh, lieur nuliskeunna gè. Pokona mah nuhun and thanks for all!”.
viii
ABSTRAK Banyak tempat di dunia ini yang berbahaya untuk dikunjungi manusia, seperti area pertambangan, area ber-radiasi tinggi, area gas beracun, dan lain-lain. Untuk itu dikembangkanlah mobile robot yang mampu untuk menjangkau area-area tersebut. Robot tersebut dapat dikendalikan dari jarak jauh secara manual dan dilengkapi indera penglihatan untuk memantau area sekitar. Internet, sebagai salah satu produk inovasi teknologi, membuat komunikasi dan pertukaran informasi antar belahan dunia menjadi lebih mudah, sehingga internet dapat dijadikan sebagai media transmisi yang tidak perlu lagi memperhatikan ruang dan waktu. Salah satu kolaborasi antara robot dan internet, yaitu sistem teleoperasi, suatu sistem yang memungkinkan seorang operator tidak perlu berada di suatu lokasi, yang dapat mengancam jiwanya. Sistem teleoperasi pada mobile robot menggunakan dua media transmisi, yaitu media internet dan media gelombang radio (lebih dikenal sistem telemetri radio). Sistem telemetri radio digunakan untuk pengaksesan antara server dengan robot, sedangkan pengaksesan melalui media internet terjadi antara server dengan client. Sistem yang dibangun pada robot, yaitu pengontrol robot manual dan pengambilan gambar real-time (live streaming video). Melalui modul telemetri, robot dapat dikendalikan hingga 85.8 meter pada area terbuka, sedangkan untuk streaming video, terjadi delay selama 5 detik antara client dengan server. Dengan demikian, pengaksesan melalui internet / teleoperasi pada mobile robot terjadi asinkronisasi antara indera penglihatan dengan gerak robot. Kata Kunci: internet, streaming, teleoperasi.
iii
ABSTRACT
There are the dangerous places in the world for human, like areas of mining, high radiation, poison gasses, etc. There for, a mobile robot has been developed in which it can reach those areas. The robot can be remote controlled manually; and it is completed by sight sense to monitor the areas. Internet, one of technological innovation product, it makes a communication and information exchange easier in the world, so internet can be as a transmission media that no need more space and time. One of the collaboration between robot and internet is teleoperation system, so an operator has the possibility not to exist at the location in which can threaten his life. Teleoperation system in a mobile robot has two transmission media, internet and radio wave (telemetry system) media. Telemetry system is used to access between server and robot, meanwhile accessing through internet media is between server and client. System that developed in the robot is robot controller manually and live streaming video. Through the telemetry module, robot can be controlled up to 85.8 meter in open area while for streaming video, between client and server have delay for 5 minutes. Hence, accessing via internet/teleoperation system on a mobile robot appears un-synchronization between sight sense and robot movement. Keyword: internet, streaming, teleoperation.
iv
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahhirabbil’aalamiin, segala puji dan syukur hanya milik Allah s.w.t., atas kekuatan dariNya-lah penulis berhasil menyelesaikan tugas akhir ini. Tugas akhir ini dibuat dalam rangka memenuhi persyaratan akademis bagi tiap mahasiswa Program Studi Fisika, FMIPA, ITB sebagai salah satu persyaratan kelulusan pendidikan tahap sarjana. Dalam tugas akhir ini, penulis berusaha membuat rancangan sistem teleoperasi pada mobile robot dan mengimplementasikan rancangan tersebut. Sistem ini mengandung makna bahwa robot hanya mengeksekusi gerak motorik, sedang seluruh proses pengolahan data dilakukan di komputer server, terpisah melalui komunikasi nirkabel. Sedangkan untuk pengendaliannya dilakukan oleh seorang operator pada computer client. Penulis berharap bahwa tugas akhir yang dibuat ini dikembangkan lebih lanjut untuk menghasilkan mobile robot yang benar-benar dapat diaplikasikan dalam dunia nyata untuk diambil manfaatnya. Masih banyak modul yang perlu ditambahkan pada mobile robot ini.
Bandung, 18 Februari 2008
Risky Martin Antosia
v
DAFTAR ISI
ABSTRAK
iii
KATA PENGANTAR
v
UCAPAN TERIMA KASIH
vi
DAFTAR ISI
ix
DAFTAR GAMBAR
xi
DAFTAR TABEL
xii
BAB I
PENDAHULUAN
1
1.1
Latar Belakang dan Rumusan Masalah
1.1.1
Latar belakang
1.1.2
Rumusan masalah ………………………………………………………… 1
1.2
Tujuan Pembahasan ……………………………………………………… 2
1.3
Ruang Lingkup Kajian …………………………………………………… 2
1.4
Sumber Data ………………………………………………………………. 2
1.5
Metode Penelitian ………………………………………………………… 2
1.6
Sistematika Penyajian ……………………………………………………. 3
………………………………… 1
…………………………………………………………… 1
BAB II LANDASAN TEORI
4
2.1
Konsep Sistem Teleoperasi ………………………………………………. 4
2.1.1
Bagian Pengendali Lokal (Local Site) ……………………………………. 5
2.1.2
Bagian Pengendali Jarak Jauh (Remote Site)
2.2
Media Transmisi ………………………………………………………….. 6
2.2.1
Internet …………………………………………………………………….. 7
…………………………… 6
2.2.1.1 TCP/IP……………………………………………………………………… 7 2.2.1.2 Internet Protocol (IP) …………………………………………………….. 11 2.2.1.3 Socket……………………………………………………………………… 13 2.2.2
Sistem Telemetri Radio ………………………………………………...... 14
2.3
Antarmuka Komputer …………………………………………………… 15
2.4
Streaming Video ………………………………………………………… 17
x
BAB III RANCANGAN SISTEM TELEOPERASI
19
3.2
Gambaran Umum Sistem ……………………………………………….. 19
3.1
Blok Diagram Sistem ……………………………………………………. 20
3.2
Pengontrol Robot ………………………………………………………… 21
3.2.1
Sistem Telemetri Radio
3.2.2
Aplikasi Client-Server ……………………………………………………. 26
3.3
Streaming Video ………………………………………………………… 29
3.3.1
Server Site ………………………………………………………………… 29
3.3.2
Client Site ………………………………………………………………… 30
………………………………………………… 21
BAB IV IMPLEMENTASI SISTEM TELEOPERASI
33
4.1
Pengontrol Robot ………………………………………………………… 33
4.2
Streaming Video ………………………………………………………….. 36
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
40
5.1
Kesimpulan ………………………………………………………………. 40
5.2
Saran ……………………………………………………………………… 40
DAFTAR PUSTAKA
42
LAMPIRAN
44
RIWAYAT HIDUP
62
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram komponen pembangun sistem teleoperasi ………………… 5 Gambar 2.2 Struktur data pada lapisan protokol TCP/IP ………………………… 10 Gambar 2.3 Ilustrasi socket ……………………………………………………... 13 Gambar 2.4 Modulasi amplitudo, (bawah) sinyal TTL data, (tengah) sinyal bandlimited, (atas) sinyal ASK. ……………………………………. 14 Gambar 2.5 Ilustrasi penggunaan alamat sinyal untuk memilah data dari dua gelombang dengan frekuensi carrier yang sama.…………………… 15 Gambar 2.6 Bentuk fisik port parallel, (a); kaki-kaki pada port parallel, (b)…….. 15 Gambar 3.1 Gambaran Umum Sistem …………………………………………… 19 Gambar 3.2 Blok diagram sistem keseluruhan ………………………………….. 20 Gambar 3.3 Data Flow Diagram Level 0 ………………………………………… 21 Gambar 3.4 (a). Modul Pemancar TLP434A, (b). Modul Penerima RLP434A … 22 Gambar 3.5 (a). Kaki-kaki IC encoder HT12E, dan (b). Kaki-kaki IC decoder HT12D …………………………………. 22 Gambar 3.6 (a). Skematik pemancar, dan (b). Skematik Penerima.……………… 23 Gambar 3.7 Kurva frekuensi osilasi terhadap tegangan catu daya untuk encoder HT12E, (a); dan decoder HT12D, (b). …………………………….. 25 Gambar 3.8 Komposisi informasi untuk 1 word, (a); bentuk gelombang alamat/data, (b); dan pewaktuan transmisi, (c); untuk encoder HT12E. …………………………………………. 26 Gambar 3.9 Diagram alir aplikasi pengontrol pada client dan server……………. 27 Gambar 3.10 Kaki-kaki port parallel yang digunakan ……………………………. 28 Gambar 3.11 Data flow DiagramLlevel 1 proses 1 ………………………………. 29 Gambar 3.12 Kamera wireless dan penerima RC100A+208CWA. ……………… 29 Gambar 3.13 Diagram alir aplikasi pada client ……………………………………. 32 Gambar 3.14 Data Flow Diagram Level 1 proses 2 ………………………………. 32 Gambar 4.1 Bentuk aplikasi pengontrol robot ………………………………….. 34 Gambar 4.2 Gambar hasil video stream, (a 1,2) Client; dan (b 1,2) Server. ……. 37
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Deskripsi tiap pin pada port parallel. ………………………………… 16 Tabel 3.1 Deskripsi kaki-kaki IC encoder HT12E dan decoder HT12D.………… 23 Tabel 3.2 Data yang dikirim untuk tiap instruksi.………………………………… 28 Tabel 3.3 Spesifikasi kamera …………………………………………………… 30 Tabel 4.1 Pengujian terhadap jangkauan telemetri radio dan kamera wireless pada area terbuka ………………………………………………………. 36
xii
