RANCANG BANGUNG SISTEM MOBILE ROBOT PENDETEKSI OBJEK BERBASIS RASPBERRY PI B+ (HARDWARE)
LAPORAN AKHIR
Disusun Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Telekomunikasi
Oleh :
Dwi Setyo Darmawan (0612 3033 0987)
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2015
i
RANCANG BANGUNG SISTEM MOBILE ROBOT PENDETEKSI OBJEK BERBASIS RASPBERRY PI B+ (HARDWARE)
Oleh : Dwi Setyo Darmawan (0612 3033 0987)
Palembang,
Juni 2015
Menyetujui, Dosen Pembimbing 1
Dosen Pembimbing II
(RA. Halimatussa’diyah, S.T., M.Kom)
(Ade Silvia Handayani, ST., MT)
NIP. 197406022005012002
NIP. 197609302000032002 Mengetahui,
Ketua Jurusan
Ketua Program Studi
( Ir. Ali Nurdin, M.T )
( Ciksadan, ST., M.Kom )
NIP. 196212071991031001
NIP. 196809071993031003
ii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Akhir ini. Salam dan shlawat selalu tercurah pada junjungan kita Nabi Besar Muhammad SAW beserta para pengikutnya hingga akhir zaman. Laporan Akhir ini berjudul “RANCANG BANGUN SISTEM MOBILE ROBOT PENDETEKSI OBJEK BERBASIS RASPBERRY PI B+ (HARDWARE)” yang merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan diploma III Politeknik Negeri Sriwijaya Jurusan Teknik Elektro. Pada kesempatan ini tidak lupa penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan laporan akhir ini. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada: 1. Bapak RD Kusumanto, S.T., M.M. selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya. 2. Bapak Ir. Ali Nurdin, M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya. 3. Bapak Ir. Siswandi, M.T. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya. 4. Bapak Ciksadan, S.T., M.Kom. selaku Ketua Program Studi Teknik Telekomunikasi D-III Politeknik Negeri Sriwijaya. 5. Ibu RA. Halimatussa’diyah, S.T., M.Kom selaku Pembimbing I Laporan Akhir yang telah membantu dalam penyelesaian laporan akhir. 6. Ibu Ade Silvia Handayani, ST., MT selaku Pembimbing II Laporan Akhir yang telah membantu dalam penyelesaian laporan akhir. 7. Orang Tua dan Keluarga yang selalu mendukung dalam pengerjaan laporan akhir ini.
iii
8. M. Itang Rusady dan Tia Apsari selaku Rekan Tugas Akhir yang senantiasa saling berbagi ilmu dan pikiran dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. 9. Semua pihak yang telah membantu baik berupa tenaga maupun pikiran selama penyusunan Laporan Akhir ini. Dalam penyusunan laporan ini penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam pembuatannya, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangatlah diharapkan guna pebaikan dimasa yang akan datang. Akhir kata penulis mengharapkan semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi semua yang membacanya, Amin.
Palembang, Juni 2015
Penulis
iv
Motto Successful person is not a person who have perfect brain but a person who take advantage of his/her not perfect brain as well as possible Orang besar bukanlah orang yang otaknya sempurna tetapi orang yang mengambil sebaik – baiknya manfaat dari otaknya yang tidak sempurna -Dwi Setyo DarmawanKupersembahkan kepada : Allah SWT Nabi Muhammad SAW Kedua Orang Tuaku Saudara - saudara Kandungku Kedua Dosen Pembimbimbingku Ibu R.A. Halimatussa’diyah, S.T.,M.Kom. &Ibu Ade Silvia Handayani, S.T.,M.T. Rekan TA ku yang Luar Biasa’ M. Itang Rusady Tia Apsari Teman Seperjuangan 6TD, Telkom, Elektro, Polsri Bangsa, Negara, dan Almamaterku
v
ABSTRAK RANCANG BANGUN SISTEM MOBILE ROBOT PENDETEKSI OBJEK BERBASIS RASPBERRY PI B+ (HARDWARE) (2015 : xi + 57 Halaman + 25 Gambar + 5 Tabel + 10 Lampiran + Daftar Pustaka)
Dwi Setyo Darmawan 061230330987 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI ABSTRAK Raspberry Pi B+ adalah sebuah komputer mini seukuran kartu kredit yang dikembangkan di Inggris oleh Yayasan Raspberry Pi. Raspberry pi B+ memiliki banyak fungsi salah satunya dapat digunakan sebagai pengendali utama dimana sebagai pengontrol perangkat color object tracking dengan menggunakan library OpenCV untuk dapat mengolah gambar yang ditangkap oleh kamera Raspberry Pi sehingga dapat menjejak objek berwarna. Pada perancangan mobile robot ini akan diterapkan Raspberry Pi B+ sebagai pengendali utama pengenalan gambar dengan menggunakan OpenCV dan dihubungkan pada Arduino Uno. Raspberry Pi B+ dan Arduino Uno berperan penting sebagai pengolah dan pemprosesan data pada mobile robot. Arduino Uno disini berfungsi sebagai pengirim data yang telah diproses sebelumnya oleh Raspberry Pi B+ menuju servo untuk mengerakkan mobile robot, sensor ultrasonik sebagai sensor jarak dan sensor MPU 6050 Gyro Accelerometer yang berfungsi menyeimbangkan mobile robot sehingga dapat berdiri dengan menggunakan dua roda. Berdasarkan pengujian, transmitter dan receiver pada Raspberry Pi B+ dan Arduino Uno bekerja pada tegangan 5 V Dc. Mobile robot ini memerlukan tegangan input baterai LiPo dalam keadaan full karena ketika diberikan tegangan input dari baterai yang dalam kondisi 10% maka Arduino Uno tidak bekerja secara maksimal dalam mengirimkan data menuju servo, sensor ultrasonik dan sensor MPU 6050 gyro accelerometer. Kata Kunci: Raspberry Pi B+, OpenCV, Arduino Uno, Sensor Ultrasonik, MPU 6050
vi
ABSTRACT MOBILE ROBOT OBJECT DETECTION SYSTEM DESIGN BASED ON RASPBERRY PI B + (HARDWARE) (2015 : xi + 57 Pages + 25 Images + 5 Tables + 10 Attachments + List of Refferences) Dwi Setyo Darmawan 061230330987 ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT MAJORING TELECOMMUNICATION ENGINEERING ABSTRACT Raspberry Pi B+ is a credit card-sized mini computer which developed ini England by Raspberry Pi Fondation. Raspberry pi B+ has many function one of it can be used as main controller as control devices color object tracking using library OpenCV to process image which detected by Raspberry Pi camera so that it can detect colour object. In this mobile robot design Raspberry Pi B+ will implemented as main controller image identification using OpenCV and connected to Arduino Uno. Raspberry Pi B+ and Arduino Uno has important role as processors and data processing in mobile robot. Arduino Uno function is as data sender which already processed by Raspberry Pi B+ before to servo for moving mobile robot, ultrasonic censor as distance censor and MPU 6050 Gyro Accelerometer censor to balance mobile robot so that can stand with just two wheels. Based on examination, transmitter and receiver in Raspberry Pi B+ and Arduino Uno work in 5 V Dc voltage. This mobile robot require input voltage baterai LiPo in full condition because when given by input voltage from baterai in 10% condition Arduino Uno does not work maximall in sending data to servo, ultrasonic censor and MPU 6050 gyro accelerometer censor. Keywords: Raspberry Pi B+, OpenCV, Arduino Uno, Ultrasonic Censor, MPU 6050
vii
DAFTAR ISI
Halaman HALAMAN JUDUL .................................................................................................i HALAMAN PENGESAHAN ..................................................................................ii KATA PENGANTAR ..............................................................................................iii MOTTO .................................................................................................................... v ABSTRAK ................................................................................................................ vi ABSTRACT .............................................................................................................. vii DAFTAR ISI .............................................................................................................viii DAFTAR GAMBAR ................................................................................................ix DAFTAR TABEL .....................................................................................................x DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................................xi BAB I. PENDAHULUAN .....................................................................................1 1.1 Latar Belakang ...............................................................................1 1.2 Perumusan Masalah .......................................................................2 1.3 Batasan Masalah..............................................................................2 1.4 Maksud dan Tujuan .........................................................................2 1.5 Manfaat ...........................................................................................3 1.6 Metodelogi Penelitian .....................................................................4 1.6.1 Perancangan Perangkat Keras ...............................................5 1.6.2 Perancangan Perangkat Lunak ..............................................5 1.6.3 Pengujian Robot....................................................................5 1.6.4 Analisa ..................................................................................5 1.7 Sistematika Penulisan .....................................................................6 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA...........................................................................7 2.1 Sensor Ultrasonic HC-SR04... ........................................................7 2.2 Raspberry Pi ....................................................................................7 2.3 Hardware Raspberry Pi ..................................................................12 2.4 Arsitektur Raspberry Pi ...................................................................15 2.5 Software system Raspberry Pi ........................................................16 2.6 System Operasi Raspberry Pi ..........................................................17 2.7 Giroskop dan Accelerometer...........................................................22 2.8 Motor Stepper .................................................................................23 2.9 Baterai LiPo ...................................................................................24 2.10 Arduino .........................................................................................24 2.11 OpenCV Library............................................................................25
viii
BAB III. RANCANG BANGUN ...........................................................................27 3.1 Tujuan Perancangan ........................................................................27 3.2 Langkah – langkah perancangan .....................................................28 3.2.1 Perancangan Elektronik ........................................................28 3.2.2 Perancangan Mekanik ...........................................................28 3.3 Perancangan Blok Daigram.............................................................28 3.4 Gambar Rangkaian ..........................................................................30 3.4.1 Gambar Rangkaian Modul Raspberry Pi B+........................30 3.4.2 Gambar RangkaianArduino Uno ..........................................31 3.4.3 Gambar Rangkaian Modul Camera Raspberry Pi ................33 3.4.4 Gambar Rangkaian Sensor Ultrasonik HC-SR04 ................35 3.4.5 Gambar Rangkaian Sensor MPU 6050 Gyro Accelerometer ......................................................................36 3.4.6 Gambar Rangkaian Motor Servo Tower Pro ........................37 3.4.7 Tata Letak Raspberry Pi .......................................................38 3.5 Perancangan Kontruksi Mekanik ....................................................38 3.6 Instalasi Raspberry Pi ......................................................................39 3.7 Koneksi Pin Raspberry Pi B+ dan Arduino Uno ............................40 3.8 Flowchart ........................................................................................42 3.9 Prinsip Kerja Alat ............................................................................43 BAB IV. PEMBAHASAN......................................................................................45 4.1 Pengukuran Alat ..............................................................................45 4.2 Tujuan Pengukuran .........................................................................45 4.3 Alat – alat yang digunakan ..............................................................45 4.4 Langkah – langkah pengukuran ......................................................45 4.5 Titik Uji Pengukuran .......................................................................46 4.5.1 Titik Uji Pengukuran pada Tegangan Input Baterai LiPo 12V .......................................................................................46 4.5.2 Titik Uji Pengukuran pada Modul Raspberry Pi B+ ............47 4.5.3 Titik Uji Pengukuran pada Modul Arduino Uno ..................50 4.6 Analisa Kerja Rangkaian ................................................................53 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................56 5.1 Kesimpulan .....................................................................................56 5.2 Saran ................................................................................................57 DAFTAR PUSTAKA ...............................................................................................58 LAMPIRAN ..............................................................................................................59
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 2.2 2.3 2.4 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11
Halaman
Gambar Diagram Pin Sensor Ultrasonik HC-SR04..........................................7 Diagram Blok Arsitektur Raspberry Pi.............................................................15 Raspberry Pi B rev2 ..........................................................................................20 Arduino Uno .....................................................................................................25 Blok Diagram Rangkaian .................................................................................29 Gambar Rangkaian Modul Raspberry Pi B+ ....................................................30 Gambar Rangkaian Arduino Uno .....................................................................32 Gambar Rangkaian Modul Camera Raspberry Pi ............................................33 Konfigurasi Pin Sensor Ultrasonik HC-SR04 ..................................................35 Gambar Rangkaian Sensor MPU 6050 Gyro Accelerometer ...........................36 Gambar Rangkaian Motor Servo Tower Pro ....................................................37 Tata Letak Rangkaian Raspberry Pi .................................................................38 Koneksi Raspberry Pi B+ dan Arduino Uno ....................................................41 Flowchart Alat ..................................................................................................42 Titik Pengukuran 1 Pada Tegangan Input Batera LiPo 12V ............................46 Titik Pengukuran 2 pada GPIO 14 Tx Raspberry Pi B+ ..................................47 Titik Pengukuran 3 pada GPIO 15 Rx Raspberry Pi B+ ..................................47 Hasil pengukuran osiloskop pada Transmitter Modul Raspberry Pi B+ ..........48 Hasil pengukuran osiloskop pada Receiver Modul Raspberry Pi B+ ..............49 Titik Pengukuran 4 pada pin 9 Arduino Baterai Full .......................................50 Titik Pengukuran 5 pada pin 10 Arduino Baterai Full .....................................50 Titik Pengukuran 6 pada pin 8 Arduino Baterai Full .......................................51 Titik Pengukuran 4 pada pin 9 Arduino Baterai 10%.......................................51 Titik Pengukuran 5 pada pin 10 Arduino Baterai 10%.....................................52 Titik Pengukuran 6 pada pin 8 Arduino Baterai 10%.......................................52
x
DAFTAR TABEL
Tabel
Halaman
2.1 Tabel Spesifikasi Raspberry Pi ............................................................................9 2.2 Dimensi pada Raspberry Pi ..................................................................................14 4.1 Data Hasil Pengukuran pada Baterai LiPo 12V ...................................................47 4.2 Data Hasil Pengukuran pada Modul Raspberry Pi B+ .........................................48 4.3 Daat Hasil Pengukuran pada Modul Arduino Uno ..............................................53
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. DataSheet Modul Raspberry Pi B+ 2. DataSheet Modul Arduino Uno 3. DataSheet Sensor Ultrasonik HC-SR04 4. DataSheet Modul Camera Raspberry Pi 5. DataSheet Sensor MPU 6050 Gyro Accelerometer 6. DataSheet Motor Servo TowerPro 7. DataSheet Motor Servo Continous 8. DataSheet UBEC 9. Listing Program 10.Lembar Konsultasi
xii
