aplikasi raspberry pi pada telerobot ... - …awwn/publikasi/seminar/09 2015 unjuk kerja... ·...

Prosiding SENATEK 2015 Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah PurwokertoPurwokerto, 28 November 2015, ISBN 978-602-14355-0 -2

255

APLIKASI RASPBERRY PI PADA TELEROBOT PEMBERSIH LANTAI

Risa Farrid Christianti*, Nindyaning Puspamelati, Danny KurniantoProgram Studi Teknik Telekomunikasi, Sekolah Tinggi Teknologi Telematika Telkom

Jl. D.I. Panjaitan no.128 Purwokerto.*Email: [email protected]

ABSTRAK

Sistem otomasi rumah menjadi makin populer diperbincangkan oleh karenamanfaatnya yang banyak. Salah satu aktivitas yang dapat digantikan dengansistem otomasi tersebut adalah membersihkan lantai. Dalam makalah inidijelaskan tentang adanya telerobot pembersih lantai, yang dapat membantupekerjaan manusia. Dengan menggunakan WiFi dan web Browser sebagai saranakomunikasi dan Raspberry Pi sebagai mikroprosesornya mampu mengendalikantelerobot pembersih lantai melalui halaman Web. Pengendalian telerobotmenggunakan halaman web dengan memasukkan alamat IP yang sudah ditentukanantar perangkat, dan dilengkapi dengan kamera modul Raspberry Pi, agarpengguna dapat dengan mudah melihat bagian-bagian lantai yang akandibersihkan pada jarak jauh. Kamera ini juga difasilitasi dengan motor servosebagai penggerak pergeseran kamera untuk arah kanan, kiri, dan naik, turunnyakamera. Selain itu telerobot ini menggunakan motor DC yang dapat diarahkanuntuk melakukan fungsi maju, mundur serta belok kanan dan kiri. Cakupan areayang dapat dijangkau oleh telerobot pembersih lantai ini hanya untuk Local AreaNetwork (LAN), sehingga sangat disarankan penggunaannya untuk sebuah rumahatau sebuah perkantoran kecil. Dalam penelitian yang dilakukan terbukti bahwatelerobot pembersih lantai dapat dikendalikan dari jarak jauh menggunakanRaspberry Pi dengan cakupan area LAN.

Kata kunci: LAN, Raspberry Pi, Web Server, , WiFi.

PENDAHULUAN

Robot merupakan alat mekanik buatan manusia yang saat ini banyak dibutuhkan oleh masyarakatmodern. Robot dapat membantu manusia dengan cara dikendalikan oleh manusia itu sendiri maupundengan ditanamkan kecerdasan buatan. Ada beberapa jenis robot yang dapat membantu manusia, salahsatu diantaranya adalah robot mobile, atau robot ini dapat bergerak sesuai kendali manusia Dalammengendalikan robot mobile ini dapat dilakukan dengan menggunakan remote seperti radio control.Adapun teknologi yang sudah banyak digunakan adalah pengendalian secara wireless atau tanpamenggunakan kabel. Salah satu pengaplikasian kendali menggunakan teknologi wireless adalah denganmenggunaan web server. Dengan mengandalkan teknologi web server sebagai pengendali robot, makarobot yang akan digunakan harus terhubung dengan jaringan komunikasi untuk konektivitas antara robotdengan pengendali. Robot yang memanfaatkan teknologi wireless sebagai pengendali juga disebut dengantelerobot.

Telerobot adalah robot yang dapat dikendalikan dari jarak jauh dengan menggunakan teknologiwireless. Salah satu pengaplikasian telerobot dalam membantu pekerjaan rumah adalah TelerobotPembersih Lantai. Hal ini sangat membantu untuk manusia yang memiliki banyak pekerjaan sehinggatidak memiliki waktu untuk melakukan pekerjaan rumah seperti membersihkan lantai. Maka denganadanya telerobot yang dapat dikendalikan dengan web server dengan jangkauan jarak yang lebih luas,maka telerobot dinilai efektif untuk membantu manusia yang tidak memiliki banyak waktu untukmembersihkan lantai.

Sistem otomasi rumah mengacu pada aplikasi komputer dan teknologi informasi untukmengendalikan perangkat rumah dan fitur-fitur lokal. Aplikasinya bervariasi dari remote control lampuyang sederhana hingga jaringan-jaringan berbasis komputer kompleks/mikropengendali, melibatkantingkat kecerdasan dan otomasi yang bervariasi. Otomasi rumah menghasilkan kenyamanan, efisiensi


256

energi, dan manfaat keamanan yang mengarah pada peningkatan kualitas hidup. (Jain dkk.,2014) Jainmenyampaikan hasil penelitiannya tentang sistem otomasi rumah melalui e-mail berbasis Raspberry Pi.Sedangkan dalam makalah ini, peneliti mengaplikasikan sistem otomasi rumah berbasis Raspberry Pi,untuk mengendalikan dan memonitor telerobot pembersih lantai

Raspberry Pi merupakan komputer kecil atau Single Board Computer (SBC) sebesar kartu kreditdengan harga murah dan dikembangkan di Inggris oleh Raspberry Pi Foundation. Dimana ide awalberasal dari empat mahasiswa Universitas Cambridge yang melakukan eksperimen pada anak-anakmengenai pengalaman anak-anak yang menjadikan pengalaman tersebut menjadi hobi mereka, dankeempat mahasiswa tersebut yaitu Eben Upton, Rob Mullins, Jack Lang dan Alay Mycroft. Saat ini sudahterdapat 9 perkembangan pada model Raspberry Pi, diantaranya yaitu Raspberry Pi edisi 2006,Raspberry pi USB Prototype Board, Raspberry Pi Alpha Board, Raspberry Pi Betha Production Board,Raspberry Pi 1st Production Board, Raspberry Pi Model-B Full Production Board, Raspberry Pi Model-A Full Production Board, Raspberry Pi model B+, dan pada bulan februari 2015 lalu baru dirilis untukRaspberry Pi2 versi 2 model B. (Rakhman, Edi, dkk. 2014)

Dari beberapa model Raspberry Pi tersebut, yang digunakan dalam penelitian ini adalah RaspberryPi Model B+, mengingat kemampuan yang dibutuhkan terutamadari sisi penggunaan kamera. Berikut iniadalah bagian-bagian dari Raspberry Pi model B+ :

Gambar 1. Raspberry Pi model B+

A. Processor

Gambar 1 terdapat chip raspberry pi model B+ dengan system on a chip (SoC) yang digunakanBroadcom adalah BCM 2835 yang terdiri dari Central Processing Unit (CPU) dengan 700MHz single core ARM1176JZF-S, Graphics Processing Unit (GPU) dengan BroadcomVideoCore IV sebesar 250 MHz, OpenGL ES 2.0(24 GFLOPS), MPEG-2 and VC-1, 1080p 30H.264/MPEG-4 AVC high-profile decoder and encoder, Memory (SDRAM) sebesar 512 MB.

B. Konektor Pin General Purpose Input and Output (GPIO)

Pin GPIO berbentuk pin header yang masing-masing pin-nya memiliki fungsi yang berbeda,dan dapat mengatur pin GPIO sebagai input maupun output. Dari beberapa pin tersebutterdapat pin yang berfungsi sebagai antarmuka serial seperti I2C, UART, dan SPI. (Rakhman,Edi, dkk. 2014) Pada bagian B terdapat 40 konektor Pin GPIO pada raspberry pi model B+,dimana pada beberapa fungsi antarmuka serial juga dapat berfungsi sebagai pin GPIO sepertipada gambar 2.


257

Gambar 2. Skematik Pin GPIO Raspberry Pi model B+(Anonymous, 2012)

C. Port USB

Terlihat pada gambar 2. port bagian C USB 2.0 LAN9514 sebanyak 4 buah yang dapatberfungsi seperti port Wifi USB, Keyboard USB, Mouse USB, dengan masing-masing portmembutuhkan arus sebesar 0,5 A. (SMSC, 2014)

D. Port Ethernet

Ethernet yang digunakan menggunakan LAN9514 seperti pada gambar 1 bagian D, port inidapat digunakan untuk terkoneksi dengan internet. Standart kabel ethernet yang digunakanadalah RJ45. (Richardson dkk., 2013)

E. Audio/Video Output

Pada gambar 1 bagian E terdapat Audio/Video untuk konektor TRRS 3,5mm yang dapatberfungsi sebagai audio maupun video. TRRS ini sebagai pengganti dari pengembangansebelumnya di raspberry pi model B+ berupa RCA.

F. Konektor Camera Serial Interface (CSI)

Gambar 1 bagian F terdapat konektor CSI MIPI camera interface dengan jumlah pin sebanyak15. Konektor ini dapat digunakan dengan menggunakan camera module raspberry pi ataumenggunakan Raspberry Pi NoIR camera.

G. Port HDMI

High Definition Multimedia Interface (HDMI) pada gambar 1 bagian G dengan rev 1.3&1.4,resolusi yang ada pada HDMI ini adalah 640x350 hingga 1920x1200 dengan standar PAL danNTSC, yang kegunaannya juga sama dengan A/V Output.

H. Port Micro USB Power

Raspberry Pi akan bekerja jika terdapat power sebesar 5V, dapat melalui Micro USB Powertipe B pada gambar 1 bagian H, selain itu juga dapat berasal dari header GPIO. Fuse padaRaspberry Pi ini sudah di tingkatkan menjadi 2A. (A. Lady, 2015)

I. Konektor Display Serial Interface (DSI)

Konektor MIPI DSI untuk menampilkan LCD berupa video, seperti terdapat pada gambar 1bagian I. (Adams, 2014)


258

J. Slot Secure Digital Card (SD Card)

Penyimpanan raspberry pi model B+ terdapat di SD Card seperti pada gambar 3 dimana SDCard yang digunakan menggunakan micro SD Card, dengan kapasitas minimum yang dapatdigunakan pada Micro SD Card ini adalah 4GB, jika menggunakan lebih dari 4GB akan lebihbaik lagi proses penyimpanannya serta kualitas minimum yang digunakan adalah Class 4.(Ada. Lady, 2015)

K. Status LED

Indikator pada raspberry pi berupa LED, dengan warna hijau (ACT) akan menyala apabilaterdapat akses pada SD Card. Warna merah (PWR) apabila terdapat tegangan 3.3Volt, warnahijau (FDX) apabila jaringan adapter adalah full duplex, warna hijau (LNK) apabila terdapataktivitas jaringan serta warna kuning (100) apabila koneksi jaringan sebesar 100Mbps(beberapa raspberry pi juga ada yang terdapat 10Mbps). (Richardson dkk., 2013)

Konfigurasi Sistem

Telerobot yang dikendalikan melalui teknologi wireless membutuhkan perangkat tambahan untukmendukung kinerja dari pengendali telerobot tersebut. Perangkat tambahan yang digunakan adalahsebuah microprocessor Raspberry Pi model B+ yang digunakan sebagai otak pengendali dari telerobottersebut. Raspberry Pi memiliki bentuk seperti microprocessor jenis board pada umumnya. DimanaRaspberry Pi ini terdiri dari beberapa port yang dapat digunakan untuk menghubungkan Raspberry Pidengan perangkat lainnya. Sistem kerja dari robot yang membantu pekerjaan rumah sepertimembersihkan lantai ini menggunakan sebuah microcontroller berupa Arduino Uno R3. Dimana ArduinoUno R3 digunakan sebagai pengolah informasi dari Raspberry Pi ke driver motor untuk menggerakkanmotor DC dan motor servo agar robot dapat bergerak. Selain itu pada cara kerja menyapu lantaidibutuhkan penglihatan yang jeli untuk membersihkan kotoran yang berada dilantai, sehingga padatelerobot harus menggunakan kamera untuk melihat kotoran yang akan dibersihkan dengan telerobot.Kamera yang dapat digunakan pada telerobot ini berupa Camera Module Raspberry Pi karena kamera inisangat support dengan Raspberry Pi, dan pada web server dapat ditampilkan juga kondisi lantai yangakan di bersihkan. Untuk lebih jelasnya dapat dijelaskan konfigurasi sistemnya dalam bentuk blokdiagram sebagai berikut :

Gambar 3. Konfigurasi sistem telerobot pembersih lantai

Pada bagian masukan terdapat PC yang digunakan untuk menampilkan halaman web danmengendalikan telerobot. Masukan dilakukan manual oleh pengguna dengan menekan tombol-tombolperintah di halaman web. Kemudian dalam prosesnya, data yang dikirimkan dari halaman web tersebutditangkap oleh access point yang kemudian diteruskan ke WiFi USB pada Raspberry Pi. Pada RaspberryPi ini data diolah dan diteruskan ke Arduino Uno R3 serta memberikan output pada modul kameraRaspberry Pi. Di bagian output terdapat motor DC dan motor servo, dimana motor DC berfungsi sebagai

PC

ACCESSPOINT

WI-FIUSB RASPBERRY-PI

ARDUINO UNO R-

3

MODUL KAMERA

RASPBERRY-PI

MOTOR

SERVO

DRIVER MOTOR

DC


259

penggerak roda pada telerobot, sedangkan motor servo berfungsi sebagai penggerak sapu. Keseluruhansistem ini dicatu dengan sumber tegangan DC 5 Volt.

Pengendalian telerobot pembersih lantai ini memanfaatkan jaringan WiFi sebagai media transmisipengiriman data antara Raspberry Pi dengan halaman web. Dari sisi perangkat keras, Arduino Uno R3berkomunikasi dengan Raspberry Pi menggunakan komunikasi serial. Dari Raspberry Pi ke halaman webmenggunakan Access Point sebagai interface dan jenis jaringan WiFi yang digunakan adalah WirelessLocal Area Network (WLAN). Access Point yang digunakan dapat menggunakan access point darihandphone atau biasa disebut dengan thetering atau dapat menggunakan personal computer sebagaiaccess point-nya. Pada jaringan WLAN ini IP yang digunakan agar kedua perangkat dapat salingberkomunikasi menggunakan IP Static.

METODE PENELITIAN

Metode penelitian yang dilakukan adalah metode eksperimen dengan melakukan perancangan danpembuatan alat secara langsung, sesuai dengan konfigurasi sistem yang dibuat, dan kemudian mengujikemampuan Raspberry Pi dalam mengendalikan telerobot pembersih lantai. Secara rinci tahapan metodepenelitian yang dilakukan dapat dijelaskan dengan diagram alur sebagai berikut :

Gambar 4. Diagram alur metode penelitian

Sesuai dengan gambar 4, yang pertama kali dilakukan adalah melakukan pengumpulan data, data-data ini berupa karakteristik perangkat, alat dan bahan yang dipergunakan hingga lembar data sebagaiacuan perancangan alat. Selanjutnya yaitu perancangan alat, pada tahap ini alat dirancang mulai darimasing-masing komponen, merancang penempatan posisi atau desain telerobot pembersih lantai. Tahapberikutnya adalah pembuatan alat baik dari segi hardware maupun software. Setelah melakukanpembuatan alat yaitu melakukan pengujian alat, terutama pada bagian Raspbery Pi. Apabila dari hasilpengujian masih belum sesuai harapan maka dapat diperiksa ulang pada bagian pembuatan alat, namunjika sudah berhasil maka dapat masuk ke tahap analisa. Tahap analisa ini menganalisis hasil daripengujian alat dengan perancangan alat. Dan tahap terakhir adalah kesimpulan, bagian ini menyimpulkanhasil keseluruhan alat, dari tahap perancangan hingga pengujian.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Perancangan telerobot pembersih lantai menggunakan 2 buah motor DC untuk menggerakkanroda, sebuah motor Servo untuk menggerakkan modul kamera Raspberry Pi, 3 buah roda dimana 2 rodaterhubung pada motor DC dan 1 roda statis, dan driver motor DC. Sumber tegangan yang digunakanadalah Power Bank untuk mencatu Raspberry Pi dan baterai Lippo untuk mencatu driver motor danArduino Uno R3.

Pengendalian telerobot pembersih lantai, dalam hal ini adalah mengendalikan gerakan roda dangerakan modul kamera Raspberry Pi. Pertama pada halaman web terdapat data berupa tombol-tombol,dimana masing- masing tombol tersebut memiliki fungsi masing-masing yang sudah disinkronkan dengan


260

python serta Arduino IDE. Pada Tabel 1 merupakan pemetaan yang dilakukan untuk mempermudahpembuatan perancangan komunikasi dari halaman web ke arduino uno melalui raspberry pi. Pemetaandilakukan untuk data karakter, halaman web serta python, dimana pemetaan tersebut memiliki fungsimasing-masing. Data karakter yang digunakan berupa angka untuk menggerakan motor DC. Angka-angka tersebut adalah 0, 1, 2, 3, dan 4. Sedangkan untuk halaman web karakter yang dikirimkan berupahuruf. Huruf-huruf tersebut adalah ud, dd, rd, ld, dan sd. Dimana kelimanya berfungsi untuk maju motorDC, mundur motor DC, belok kanan motor DC, belok kiri motor DC serta berhenti motor DC.

Gambar 5. Flowchart motor DC pada bahasa pemrograman Python


261

Tabel 1. Pemetaan Data Serial untuk kendali Motor DC

Data (Char) Fungsi Halaman Web Python0 Maju Motor DC Ud ud -> 01 Mundur Motor DC Dd dd -> 12 Belok Kanan Motor DC Rd rd -> 23 Belok Kiri Motor DC Ld ld ->34 Berhenti Motor DC Sd sd -> 4

Pada tahap pengujian, hasil yang diperoleh adalah sebagai berikut :

Pengujian Kamera

Kamera yang digunakan untuk telerobot pembersih lantai ini menggunakan modul kamera dariRaspberry Pi. Pengujian yang dihasilkan apabila halaman web dapat menampilkan hasil tangkapankamera seperti pada gambar

Gambar 6. Hasil Tangkapan Kamera Pada Halaman Web

Pada gambar tersebut di halaman web sudah tertampil hasil tangkapan kamera. Pengujian yangmembuktikan bahwa halaman web tersebut sesuai dengan tangkapan kamera yang diambil berupa frame-frame seperti pada gambar 6. Frame yang dihasilkan berupa foto dari kamera modul secara continues,dengan cara membuka perintah frame modul kamera pada Raspberry Pi seperti yang terlihat pada gambar7.

Gambar 7. Frame-frame hasil tangkapan kamera


262

Pengujian Pengiriman Data dari Raspberry Pi ke Arduino Uno

Pengujian pengiriman data dari Raspberry Pi ke Arduino Uno R3 menggunakan puTTy untukmelihat apakah data yang dikirimkan dari python yang sudah di sambungkan dengan pengendali dihalaman web sesuai dengan data yang berada pada Arduino Uno R3. Gambar 6 merupakan hasilpengujian dengan skenario bahwa Arduino Uno R3 meneruskan data yang dikirim dari Raspberry Pi.

Gambar 8. Pengujian pengiriman data dari Raspberry Pi menggunakan Python

Saat tombol pengendali pada halaman web di tekan maka data yang diterima Raspberry Pi,disesuaikan dengan data di Arduino Uno R3. Pada puTTy dibuatkan perintah untuk membaca data yangdikirimkan dari halaman web yang diteruskan ke Raspberry Pi.

KESIMPULAN

Dari hasil pengujian dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut :

a. Modul kamera Raspberry Pi dapat bekerja sesuai harapan, yaitu dengan menampilkantangkapan gambar pada kamera yang di kirimkan ke halaman web. Dibuktikan dengan adanyaframe-frame setiap penangkapan gambar.

b. Pengiriman kendali dari halaman web ke arduino uno R3 dapat bekerja sesuai denganfungsinya masing-masing. Hal ini dibuktikan dengan adanya hasil berupa karakter huruf sesuaipemetaan pada halaman web yang tertampil pada puTTy saat pengiriman data berlangsung.

DAFTAR PUSTAKA

Ada, Lady, (2015), Introducing the Raspberry Pi Model B+, Dokumen PDF, [Online].https://learn.adafruit.com/downloads/pdf/introducing-the-raspberry-pi-model-b-plus-plus-differences-vs-model-b.pdf.


263

Adams, (2014), Raspberry Pi Compute Module IO Board Electrical Schematic Diagram, Raspberry PiFoundation

Anonymous, (2012), Raspberry Pi B Plus V1.2 datasheet, Dokumen PDF. [Online],www.raspberrypi.org/documentation/hardware/raspberrypi/schematics/Raspberry-Pi-B-Plus-V1.2-Schematics.pdf (diakses pada 3 April 2015)

Jain dkk., (2014), Raspberry Pi based Interactive Home Automation System through E-mail,International Conference on Reliability, Optimization and Information Technology-ICROIT 2014,India, Feb 6-8 2014

Rakhman, Edi, dkk. (2014), Raspberry Pi Mikrokontroler Mungil yang serba bisa. Penerbit Andi,Yogyakarta

Richardson, Matt and Wallace, Shawn, (2013), Getting Started with Raspberry Pi, US: O’Rely Media,Inc.

Septian, R.F., (2013), Buku Serial Open Source Belajar Pemrograman Python Dasar, Bandung : POSS-UPI

SMSC, (2014), Microchip/SMSC LAN 9514 datasheet, Dokumen PDF. [Online],http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/9514.pdf

aplikasi raspberry pi pada telerobot ... - …awwn/publikasi/seminar/09 2015 unjuk kerja... ·...

Documents