Universitas Bina Nusantara
Jurusan Sistem Komputer Skripsi Sarjana Komputer Semester Genap tahun 2003/2004
SISTEM NAVIGASI MOBIL ROBOT TRICYCLE Hendy
(0300445735)
Ivandy Wijaya
(0300464186)
Hardiansen Wiharza
(0300467755)
Abstrak Pengembangan teknik otomasi pergerakan mobil robot untuk dapat beroperasi di dunia nyata sudah menjadi bahan penelitian bagi pengembangan mobil robot di dunia saat ini. Untuk mencapai suatu posisi, mobil robot memerlukan sistem navigasi yang dapat mengarahkan mobil robot dari posisi awal ke posisi yang diinginkan. Sistem navigasi mobil robot dirancang dengan menggunakan Matlab versi 6.1. Berdasarkan posisi awal, kinematika dari mobil robot itu sendiri dan sudut kemudi, sistem navigasi dirancang dengan mengendalikan sudut kemudi agar mobil robot bergerak ke posisi yang diinginkan dengan kecepatan tetap. Arah perkembangan sistem navigasi mobil robot adalah menuju sebuah sistem yang tepat, dapat diandalkan, tidak mahal dan tidak bergantung pada manusia demi efiktifitas kehidupan manusia. Kata kunci : Mobil robot, Sistem Navigasi
iv
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan anugerah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Sistem
Navigasi Mobil Robot Tricycle” dengan baik dan tepat pada waktunya. Penulis mengucapkan terima kasih atas segala bantuan teknis dan dukungan moral yang diberikan kepada penulis, baik secara langsung maupun tidak langsung selama penyusunan skripsi ini. Ucapan terima kasih kami tujukan kepada: 1. Ibu Ir. Th. Widia S., MM, selaku Rektor Universitas Bina Nusantara yang telah memberikan kepercayaan dan kesempatan kepada kami untuk menyelesaikan skripsi ini. 2. Bapak Iman H. Kartowisastro, Ph.D., selaku Ketua Jurusan Sistem Komputer yang juga telah memberikan kepercayaan dan kesempatan kepada kami untuk menyelesaikan skripsi ini. 3. Ibu Jurike V. Moniaga, S.Kom, selaku Sekretaris Jurusan 4. Bapak Santoso P. Sugondo, selaku dosen pembimbing yang telah memberikan banyak ide, saran, motivasi, dan bimbingan kepada kami untuk menyelesaikan skripsi ini. 5. Asisten Lab UPT Perangkat Keras yang telah memberikan banyak bantuan berupa saran dan masukan yang berguna kepada kami. 6. Orangtua dan seluruh anggota keluarga penulis yang tercinta yang telah banyak memberikan dukungan moril materil kepada penulis. 7. Seluruh rekan-rekan yang telah membantu penulis dalam melakukan uji coba dan evaluasi system
v
8. Kepada semua pihak yang namanya tidak dapat disebutkan satu per satu yang secara langsung maupun tidak langsung telah membantu dalam penulisan skripsi ini. Semoga Tuhan Yang Maha Esa senantiasa memberikan rahmat dan anugerah-Nya kepada semua pihak. Akhir kata dengan segala kerendahan hati, penulis mohon maaf apabila ada katakata yang kurang berkenan dihati. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi rekan-rekan pembaca dan memberikan sumbangsih kepada almamater dalam pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, khususnya teknologi yang berhubungan dengan mobil robot.
Jakarta,
Penulis
vi
SISTEM NAVIGASI MOBIL ROBOT TRICYCLE
Hardiansen Wiharza, Hendi, Ivandy Wijaya Usaha untuk mengutip, menjiplak, memperbanyak sebagian atau seluruh isi dari skripsi ini, hanya diperbolehkan untuk kepentingan akademik. Pembaca dapat menggunakan isi dari skripsi ini sebagai bahan acuan, pelajaran, dan masukan.
vii
DAFTAR ISI
Halaman Judul Luar ..................................................................................................................
i
Judul Dalam ...............................................................................................................
ii
Halaman Persetujuan Hardcover ...............................................................................
iii
Abstrak ......................................................................................................................
iv
Kata Pengantar ..........................................................................................................
v
Halaman Penulis ........................................................................................................
vii
Daftar Isi ....................................................................................................................
viii
Daftar Tabel ...............................................................................................................
xi
Daftar Gambar............................................................................................................
xii
Daftar Lampiran ........................................................................................................
xvii
Daftar Variabel ..........................................................................................................
xviii
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang ...........................................................................................
1
1.2
Ruang Lingkup ...........................................................................................
3
1.3
Tujuan dan Manfaat ...................................................................................
3
1.4
Metodologi Penelitian ................................................................................
3
1.4.1
Studi Kepustakaan ..........................................................................
4
1.4.2
Analisa Hasil Simulasi ...................................................................
4
Sistematika Penulisan .................................................................................
4
1.5
viii
BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1
2.2
2.3
Pengertian Mobil Robot .............................................................................
6
2.1.1
Mobil Robot Beroda .......................................................................
8
2.1.2
Tricycle ...........................................................................................
13
Navigasi Mobil robot .................................................................................
14
2.2.1
Diagram Blok Dari Navigasi Mobil robot ......................................
14
2.2.2
Komponen dari Sistem Navigasi ....................................................
16
Kinematika Mobil robot .............................................................................
16
2.3.1
18
Persamaan Kinematika Tricycle Drive ...........................................
BAB 3 IMPLEMENTASI ALGORITMA SISTEM DALAM SIMULASI 3.1
Karakteristik Tricycle robot .......................................................................
26
3.2
Pemrograman menggunakan Mathlab ........................................................
26
3.2.1
Perancangan Program Simulasi ......................................................
28
3.2.2
Implementasi algoritma pada mathlab ...........................................
28
3.2.3
Modul Input ....................................................................................
28
3.2.4
Modul Proses ..................................................................................
30
3.2.5
Modul Output .................................................................................
30
Modul Simulasi Navigasi Mobil robot .......................................................
30
3.3.1
Modul Menu Awal .........................................................................
30
3.3.2
Modul Menu Input ..........................................................................
31
3.3.3
Modul Grafik Lintasan Acuan ........................................................
34
3.3.4
Modul Create Plot ................….......................................................
37
3.3
ix
3.4
3.3.5
Modul Grafik Lintasan Robot ........................................................
38
3.3.6
Modul Grafik Alpha dan Theta ......................................................
39
3.3.7
Modul Grafik Keseluruhan .............................................................
41
Pesan Error Pada Simulasi .........................................................................
43
BAB 4 ANALISA SISTEM 4.1
4.2
4.3
Analisa Input ..............................................................................................
52
4.1.1 Posisi Awal dan Akhir ...................................................................
52
4.1.2
Kecepatan Robot ............................................................................
54
4.1.3
Panjang Robot ................................................................................
57
4.1.4
Orientasi Robot ..............................................................................
58
Analisa Proses ............................................................................................
59
4.2.1 Garis acuan dan pengaruhnya terhadap perubahan posisi robot ....
60
4.2.2
Analisis Perubahan Posisi Robot ...................................................
64
Analisa Output ...........................................................................................
82
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1
Kesimpulan .................................................................................................
102
5.2
Saran ...........................................................................................................
102
DAFTAR PUSAKA ..................................................................................................
103
RIWAYAT HIDUP ...................................................................................................
104
LAMPIRAN ..............................................................................................................
L1
x
DAFTAR TABEL
Halaman Gambar 2.1
Batasan Variabel - Variabel Input ..................................................
29
Gambar 2.2
Simulasi Input Ke 1 ........................................................................
99
Gambar 2.3
Simulasi Input Ke 2 ........................................................................
99
Gambar 2.4
Simulasi Input Ke 3 ........................................................................
100
xi
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1
Robot Differential Drive ................................................................
9
Gambar 2.2
Robot Synchro Drive ......................................................................
10
Gambar 2.3
Robot Trycycle ...............................................................................
12
Gambar 2.4
Robot Car Type ..............................................................................
13
Gambar 2.5
Penggerak Tricycle .........................................................................
14
Gambar 2.6
Blok Diagram Pengendalian Sistem Mobil robot ..........................
14
Gambar 2.7
Kinematika Mobil Robot Trycicle .................................................
17
Gambar 2.8
Titik ICC dari mobil robot tricycle .................................................
17
Gambar 2.9
Trigonometri dari kinematika mobil robot tricycle ........................
19
Gambar 2.10
Kecepatan Roda Kemudi ................................................................
20
Gambar 2.11
Kondisi mobil robot terhadap garis acuan .....................................
21
Gambar 3.1
Lingkungan Pemrograman MATLAB ...........................................
28
Gambar 3.2
Menu Awal .....................................................................................
31
Gambar 3.3
Menu Input .....................................................................................
32
Gambar 3.4
Flowchart Menu Input ....................................................................
33
Gambar 3.5
Grafik Lintasan Acuan Robot ........................................................
35
Gambar 3.6
Flowchart Grafik Lintasan ……………....………........................
36
Gambar 3.7
Grafik Lintasan Robot ....................................................................
38
Gambar 3.8
Flowchart Grafik Lintasan Robot ...………....................................
39
Gambar 3.9
Grafik Alpha dan Theta ..................................................................
40
xii
Gambar 3.10
Flowchart Grafik Alpha dan Theta ...………..................................
41
Gambar 3.11
Gafik Keseluruhan ..........................................................................
42
Gambar 3.12
Flowchart Grafik Keseluruhan ..……….........................................
43
Gambar 3.13
Kesalahan Memasukan Nilai yang Bukan Angka ..........................
44
Gambar 3.14
Input X0 dibawah batas Minimum ..................................................
44
Gambar 3.15
Input X0 diluar batas Maksimum ....................................................
44
Gambar 3.16
Input X1 dibawah batas Minimum ..................................................
45
Gambar 3.17
Input X1 diluar batas Maksimum ....................................................
45
Gambar 3.18
Input X0 > Input X1 .........................................................................
45
Gambar 3.19
Input X0 = Input X1 .........................................................................
45
Gambar 3.20
Input Y0 dibawah batas Minimum ..................................................
46
Gambar 3.21
Input Y0 diluar batas Maksimum ....................................................
46
Gambar 3.22
Input Y1 dibawah batas Minimum ..................................................
46
Gambar 3.23
Input Y1 diluar batas Maksimum ....................................................
46
Gambar 3.24
Input Y0 > Input Y1 .........................................................................
47
Gambar 3.25
Input Y0 = Input Y1 .........................................................................
47
Gambar 3.26
Input X2 dibawah batas Minimum ..................................................
47
Gambar 3.27
Input X2 diluar batas Maksimum ....................................................
47
Gambar 3.28
Input X3 dibawah batas Minimum ..................................................
48
Gambar 3.29
Input X3 diluar batas Maksimum ....................................................
48
Gambar 3.30
Input X1 > Input X2 .........................................................................
48
Gambar 3.31
Input X1 = Input X2 .........................................................................
48
Gambar 3.32
Input X2 > Input X3 .........................................................................
49
xiii
Gambar 3.33
Input X2 = Input X3 .........................................................................
49
Gambar 3.34
Input Y2 dibawah batas Minimum ..................................................
49
Gambar 3.35
Input Y2 diluar batas Maksimum ....................................................
49
Gambar 3.36
Input Y3 dibawah batas Minimum ..................................................
50
Gambar 3.37
Input Y3 diluar batas Maksimum ....................................................
50
Gambar 3.38
Input Alpha dibawah batas Minimum ............................................
50
Gambar 3.39
Input Alpha diluar batas Maksimum ..............................................
50
Gambar 3.40
Input Theta dibawah batas Minimum .............................................
51
Gambar 3.41
Input Theta diluar batas Maksimum ...............................................
51
Gambar 4.1
Posisi Robot ....................................................................................
52
Gambar 4.2
Garis yang dibentuk antara posisi awal dan posisi akhir robot ......
53
Gambar 4.3
Pola Gerakan tricycle .....................................................................
54
Gambar 4.4
Kecepatan Mobil robot ..................................................................
55
Gambar 4.5
ICC Robot dengan Alpha 30o .........................................................
56
Gambar 4.6
ICC Robot dengan Alpha 90o .........................................................
56
Gambar 4.7
ICC Robot dengan Alpha 0o ...........................................................
56
Gambar 4.8
Gerakan Melingkar dengan Alpha 30o ...........................................
57
Gambar 4.9
Tricycle A dan Tricycle B ..............................................................
58
Gambar 4.10
Nilai dari Sudut Kemudi .................................................................
59
Gambar 4.11
Sudut Gamma .................................................................................
60
Gambar 4.12
Posisi Robot terhadap Garis Acuan ................................................
62
Gambar 4.13
Lintasan Robot yang terbentuk akibat salah perhitungan ..............
62
Gambar 4.14
Posisi Nilai Y terhadap Garis Acuan ..............................................
63
xiv
Gambar 4.15
θ = γ ................................................................................................
64
Gambar 4.16
θ < γ ................................................................................................
65
Gambar 4.17
θ > γ ................................................................................................
65
Gambar 4.18
Kondisi θ < γ dan θ > 0 dan α > 3° ...............................................
66
Gambar 4.19
Kondisi θ < γ dan θ > 0 dan α < -3°..............................................
67
Gambar 4.20
Kondisi θ < γ dan θ > 0 dan 0° < α < 3° ........................................
68
Gambar 4.21
Kondisi θ < γ dan θ > 0 dan -3°< α < 0 ........................................
69
Gambar 4.22
Kondisi θ < γ dan θ < 0 dan α > 3° ...............................................
70
Gambar 4.23
Kondisi θ < γ dan θ < 0 dan α < -3° .............................................
71
Gambar 4.24
Kondisi θ < γ dan θ < 0 dan 0° < α < 3° ........................................
72
Gambar 4.25
Kondisi θ < γ dan θ < 0 dan -3°< α < 0 ........................................
73
Gambar 4.26
Kondisi θ > γ dan θ < 90 dan α > 3° .............................................
74
Gambar 4.27
Kondisi θ > γ dan θ < 90 dan α < -3° ...........................................
75
Gambar 4.28
Kondisi θ > γ dan θ < 90 dan 0° < α < 3 .......................................
76
Gambar 4.29
Kondisi θ > γ dan θ < 90 dan -3°< α < 0 ......................................
77
Gambar 4.30
Kondisi θ > γ dan θ > 90 dan α > 3° .............................................
78
Gambar 4.31
Kondisi θ > γ dan θ > 90 dan α < -3 .............................................
79
Gambar 4.32
Kondisi θ > γ dan θ > 90 dan 0° < α < 3 .......................................
80
Gambar 4.33
Kondisi θ > γ dan θ > 90 dan -3° < α < 0 .....................................
81
Gambar 4.34
Menu Input .....................................................................................
83
Gambar 4.35
Grafik Acuan Robot .......................................................................
84
Gambar 4.36
Grafik Lintasan Robot ...................................................................
85
Gambar 4.37
Pergerakan Robot yang Diperbesar ...............................................
86
xv
Gambar 4.38
Grafik Alpha ..................................................................................
87
Gambar 4.39
Grafik Theta ..................................................................................
88
Gambar 4.40
Menu Input .....................................................................................
89
Gambar 4.41
Grafik Acuan Robot .......................................................................
90
Gambar 4.42
Grafik Lintasan Robot ...................................................................
91
Gambar 4.43
Grafik Alpha ..................................................................................
92
Gambar 4.44
Grafik Theta ..................................................................................
93
Gambar 4.45
Menu Input .....................................................................................
94
Gambar 4.46
Grafik Acuan Robot .......................................................................
95
Gambar 4.47
Grafik Lintasan Robot ...................................................................
96
Gambar 4.48
Grafik Alpha ..................................................................................
97
Gambar 4.49
Grafik Theta ..................................................................................
98
Gambar 4.50
Tricycle A dan Tricycle B .............................................................
101
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Listing Program Langkah Penggunaan Simulasi ..…………………………….....………………… L1 Menu Awal ............................................................................................................. LA Menu Input ............................................................................................................. LB Grafik Lintasan ....................................................................................................... LC Lintasan Robot ........................................................................................................ LD Alpha dan Theta ..................................................................................................... LE Grafik Keseluruhan ................................................................................................ LF Create Plot 1 ........................................................................................................... LG Create Plot 2 ........................................................................................................... LH Create Plot 3 ........................................................................................................... LI Tabel Data Simulasi 1 ............................................................................................ LT1 Tabel Data Simulasi 2 ............................................................................................ LT2 Tabel Data Simulasi 3 ............................................................................................ LT3
xvii
DAFTAR VARIABEL
X0
= Posisi / Titik Awal X
Y0
= Posisi / Titik Awal Y
X1
= Posisi / Titik Akhir 1 X
Y1
= Posisi / Titik Akhir 1 Y
X2
= Posisi / Titik Akhir 2 X
Y2
= Posisi / Titik Akhir 2 Y
X3
= Posisi / Titik Akhir 3 X
Y3
= Posisi / Titik Akhir 3Y
θ
= Orientasi Robot
α
= Orientasi Kemudi
γ
= Sudut Acuan Lintasan
d
= Panjang Robot
r
= Jari - Jari Roda
xviii
