laporan tahun terakhir penelitian strategis ......(courier unmanned aerial vehicle) berbasis gps...

LAPORAN TAHUN

TERAKHIR

PENELITIAN STRATEGIS NASIONAL INSTITUSI

HALAMAN SAMPUL

PENGEMBANGAN PROTOTIPE PERANGKAT C-UAV

(Courier Unmanned Aerial Vehicle) BERBASIS GPS

Tahun ke-2 dari rencana 2 tahun

HALAMAN JUDUL

Nama

I Gede Mahendra Darmawiguna, S.Kom, M.Sc/0004018502(Ketua)

Gede Saindra Santyadiputra, S.T.,M.Cs/0002088701(Anggota)

Putu Hendra Suputra S.Kom., M.Cs/0022128201(Anggota)

Prof. Dr I Wayan Sadia M.Pd/ 0005084901(Anggota)

UNIVERSITAS PENDIDIKAN GANESHA

BULAN NOPEMBER, TAHUN 2018

ii

HALAMAN PENGESAHAN

iv

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL ............................................................................................ i

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................. ii

DAFTAR ISI .......................................................................................................... iv

RINGKASAN ........................................................................................................ vi

PRAKATA .............................................................................................................. 1

BAB 1. PENDAHULUAN ..................................................................................... 2

1.1. Latar Belakang ............................................................................................. 2 1.2. Temuan/Inovasi ............................................................................................ 5 1.3. Rencana Tahunan ......................................................................................... 5 1.4. Luaran .......................................................................................................... 6

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................ 8

2.1 UAV (Unmanned Aerial Vehicle) ................................................................ 8 2.2 GPS ............................................................................................................... 8 2.3 ESC (Electronic Speed Controler) ............................................................. 10 2.4 Motor Brushless ......................................................................................... 10 2.5 Remote Control 2.4 Ghz ............................................................................ 11 2.6 Propeller ..................................................................................................... 11 2.7 Batere Li-Po ............................................................................................... 11

BAB 3. TUJUAN DAN MANFAAT ................................................................... 12

3.1. Tujuan ........................................................................................................ 12 3.2. Manfaat ...................................................................................................... 12

BAB 4. METODE PENELITIAN......................................................................... 13

4.1 Analisis ....................................................................................................... 14 4.1.1 Analisis kebutuhan hardware ............................................................... 14 4.1.2 Analisis kebutuhan perangkat lunak ................................................... 14

4.2 Design ........................................................................................................ 14 4.2.1 Design Frame ...................................................................................... 14 4.2.2 Design Posisi Hardware ...................................................................... 15 4.2.2 Design box penyimpanan CUAV ....................................................... 16

4.3 Development ............................................................................................... 16 4.4 Implementation ........................................................................................... 17 4.5 Evaluation .................................................................................................. 17

BAB 5. HASIL DAN LUARAN YANG DICAPAI ............................................. 18

5.1 Hasil ............................................................................................................ 18 5.2. Luaran yang dicapai ................................................................................... 36

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 37

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 38

LAMPIRAN-LAMPIRAN .................................................................................... 39

v

Lampiran 1. Paper seminar internasional .......................................................... 39 Lampiran 2. Draf buku ajar ............................................................................... 39 Lampiran 3. Draf paten ..................................................................................... 39 Lampiran 3. Paper Jurnal .................................................................................. 39

vi

RINGKASAN

Kondisi geografis indonesia sangat berpotensi sekaligus rawan bencana seperti letusan gunung berapi, gempa bumi, tsunami, banjir dan tanah longsor. Permasalahan bencana yang terjadi sering menyebabkan kesulitan penanganan karena sulitnya medan yang digunakan untuk mencapai lokasi bencana. Pada kasus tertentu, pengiriman logistik baik itu makanan dan obat-obatan diperlukan dalam waktu yang singkat dan memiliki urgentinas yang tinggi. Pengiriman yang terhambat jalur darat, pengiriman logistik bisa dilakukan melalui jalur udara. Alternatif pengiriman jalur udara dapat menggunakan UAV (Unmanned Aerial Vehicle) sebagai alternatif. UAV yang merupakan singkatan dari Unmanned Aerial Vehicle yang secara harfiah berarti kendaraan udara yang beroperasi tanpa manusia sebagai awaknya. Dalam pengembangan prototipe perangkat C-UAV (Courier Unmanned Aerial Vehicle) Berbasis GPS digunakan metode pengembangan ADDIE (Analysis, Design, Development, Implementation, Evaluation). Pada tahap awal akan dilakukan analisis terhadap pengembangan perangkat termasuk analisis kebutuhan baik itu kebutuhan hardware dan software. Pada tahap Design akan dilakukan perancangan perangkat, tahap development akan dilakukan pengembangan atau penggabungan/assembly dari hardware yang ada, tahap implementation dilakukan dengan melakukan uji coba perangkat yang telah di assembly pada tahap development. Selanjutnya pada tahap evaluation akan dilakukan evaluasi terhadap implementasi yang telah dilakukan. Rancangan dan implementasi perangkat C-UAV mengadopsi model octocopter yang terdiri dari 8 lengan dengan model X. Konfigurasi menggunakan aplikasi mission planner. Hasil yang baik dalam uji coba ketepatan GPS pada mode Return to Lauch dengan rerata kesalahan pendaratan 60cm.

Kata Kunci : C-UAV, GPS, Octocopter, ADDIE

1

PRAKATA

Puji syukur kami panjatkan kehadapan Ida Sang Hyang Widi Wasa, Tuhan

Yang Maha Esa, karena atas rahmat, bimbingan, dan petunjukNya, kami dapat

menyelesaikan Laporan Tahun Terakhir Penelitian Strategis Nasional Institusi

(perubahan dari skip Penelitian Produk terapan) tahun kedua. Kegiatan dalam

penelitian ini adalah ”Pengembangan Prototipe Perangkat C-Uav (Courier

Unmanned Aerial Vehicle) Berbasis GPS “. Banyak pihak yang telah membantu kami selama melakukan penelitian dan penulisan laporan kemajuan ini. Untuk itu,

kami mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Kementerian Riset, Teknologi dan Pendidikan Tinggi yang telah menyetujui

dan mendanai penelitian ini.

2. Rektor Universitas Pendidikan Ganesha, Bapak Dr. I Nyoman Jampel,M.Pd.

dan Dekan Fakultas Teknik dan Kejuruan Undiksha, Dr. Gede Sudirtha,

S.Pd.,M.Pd, serta Ketua LPPM Undiksha, Prof. Dr. I Gede Astra

Wesnawa,M.Si yang telah menyetujui usulan penelitian tahun pertama yang

kami ajukan ini.

3. Ketua Jurusan Pendidikan Teknik Informatika Undiksha yang mendukung

penelitian ini sehingga berjalan dengan lancar.

4. Keluarga kami yang tercinta, atas segala doa, petunjuk, dan dukungan moral,

material, serta semangatnya yang tak pernah henti, serta pihak lainnya yang

tidak dapat kami sebutkan satu-persatu, yang telah membantu kami baik secara

langsung maupun tidak langsung.

Kami menyadari bahwa pelaksanaan penelitian ini masih sangatlah jauh dari

sempurna, oleh karena itu kami menerima segala kritik dan saran untuk peningkatan

kemampuan kami di masa mendatang. Semoga Laporan Kemajuan Penelitian ini

dapat bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan seluruh pihak yang

membutuhkannya.

Singaraja, Nopember 2018

Tim Peneliti

2

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Perkembangan teknologi pada dewasa ini telah mempengaruhi segala aspek

kehidupan manusia. Dalam penanganan bencana-bencana yang ada, teknologi-

teknologi yang ada saat ini dapat digunakan untuk membantu baik dalam hal

pencegahan maupun dalam penanganan pasca bencana. Pemanfaatan teknologi

dalam pencegahan bencana bisa dilakukan dengan memberikan peringatan ataupun

himbauan kepada masyarakat terkait dengan kemungkinan terjadinya suatu

bencana. Pemanfaatan teknologi pasca bencana bisa dilakukan dengan pemantauan

sampai pada pengiriman barang pada lokasi bencana yang cenderung berada pada

posisiyang sulit terjangkau.

Secara geografis Indonesia merupakan negara kepulauan yang terletak pada

pertemuan empat lempeng tektonik yaitu lempeng Benua Asia, Benua Australia,

lempeng Samudera Hindia dan Samudera Pasifik. Pada bagian selatan dan timur

Indonesia terdapat sabuk vulkanik (volcanic arc) yang memanjang dari Pulau

Sumatera, Jawa - Nusa Tenggara, Sulawesi, yang sisinya berupa pegunungan

vulkanik tua dan dataran rendah yang sebagian didominasi oleh rawa-rawa. Kondisi

tersebut sangat berpotensi sekaligus rawan bencana seperti letusan gunung berapi,

gempa bumi, tsunami, banjir dan tanah longsor (BNPB, 2015). Permasalahan

bencana yang terjadi sering menyebabkan kesulitan penanganan karena sulitnya

medan yang digunakan untuk mencapai lokasi bencana. Pada kasus tertentu,

pengiriman logistik baik itu makanan dan obat-obatan diperlukan dalam waktu

yang singkat dan memiliki urgentinas yang tinggi. Pengiriman yang terhambat jalur

darat, pengiriman logistik bisa dilakukan melalui jalur udara. Alternatif pengiriman

jalur udara dapat menggunakan UAV (Unmanned Aerial Vehicle) sebagai

alternatif.

UAV yang merupakan singkatan dari Unmanned Aerial Vehicle yang secara

harfiah berarti kendaraan udara yang beroperasi tanpa manusia sebagai awaknya.

UAV secara umum digunakan oleh kesatuan militer untuk memantau suatu situasi

dimana penggunaan pesawat dengan awak sangat riskan. Perangkat UAV dapat

dilengkapi dengan GPS (Global Positioning System). GPS merupakan sistem untuk

3

menentukan posisi dan navigasi secara global dengan menggunakan satelit. Sistem

yang pertaka kali dikembangkan oleh Departemen Pertahanan Amerika ini

digunakan untuk kepentingan militer maupun sipil (Survei dan pemetaan)

Beberapa penelitian sebelumnya yang telah dilakukan terkait dengan

pengembangan UAV telah dilakukan oleh (Dharmawan & Firdaus, 2012, p. 87)

melakukan pengembangan sistem untuk quadcopter yang dapat diterbangkan dan

mendarat secara otomatis dari satu posisi titik ke posisi lainnya dengan penggunaan

kontroler arduino mega. (Utama, Komarudin, & Trisanto, 2013, p. 35) melakukan

penelitian tentang pengembangan quadcopter dimana quadcopter tersebut mampu

mempertahankan posisinya (holding position) ketia mode tersebut diaktifkan dari

remote kontrol dan melaukan pengiriman data ke GCS dalam bentuk GUI pada

radio frekuensi 900Mhz. (Wang & Ma, 2013, p. 1027) membahas tentang

pengontrolan attitude dan altitude pada quad-rotor tipe MAV (Micro Air Vehicles).

(Swamardika, 2014, p. 47) melakukan pengembangan quadcopter dengan

mengimplementasi hand motion control berbasis mikrokontroler ATmega32.

(Patel, Thakor, Joshi, & Patel, 2015, p. 166) melakukan perancangan dan

pembuatan multirotor UAV dengan mempertimbangkan tingkat keringanan,

kelincahan dan dapat dioperasikan pada kondisi di dalam dan luar ruangan. (Tefay,

Eizad, Crosthwaite, Singh, & Postula, 2011, p. 1) membahas tentang Integrated

Speed Control berbasis elektronik (ESC) berbasis FPGA untuk menggerakkan

motor listrik brushless DC. (Tamtomi, Sulistiyanti, & Komarudin, 2016, p. 201)

mengembangkan wahana udara yang dapat digunakan dalam pemantauan dan

pemotretan kondisi utara di suatu daerah sehingga dapat dianalisis dan diambil

proses citranya. (Utomo, 2015, p. 57) mengembangkan UAV (Unmanned Aerial

Vehicle) dengan menggunakan model Quadcopter berbasis pada Algoritma PID

(Proportional Integral Derivative). (Setyawan et al., 2015, p. 127) merancang

sistem kendali ketinggian pada UAV quadcopter menggunakan metode PID.

(Wenang, Dikairono, & Utami, 2012, p. 50) mengembangkan Sistem Takeoff UAV

Quadrotor berbasis pada Sensor Jarak Inframerah.

Penelitian tahun pertama telah menghasilkan dihasilkan rancangan dan

implementasi perangkat C-UAV mengadopsi model octo yang terdiri dari 6 lengan

dengan model X. Konfigurasi menggunakan aplikasi mission planner. Hasil yang

4

baik dalam uji coba pengangkatan beban pada berat beban 2200gr, 4400gr dan

6600gr. Hasil rancangan ditunjukkan pada Gambar 1.1.

(a) Rancangan CUAV

(b) Rancangan Penempatan

Hardware

Gambar 1. 1 Hasil Rancangan Tahun Pertama

Hasil Implementasi tahun pertama ditunjukkan pada Gambar 1.2.

(a) Hasil assembly satu lengan C-UAV

(b) Posisi motor brushless pada motor

mount

(a) Assemby C-UAV dengan

dilengkapi motor dan ESC

(d) Assembly C-UAV dilengkapi

tempat untuk membawa barang

Gambar 1. 2 Hasil Implementasi Tahun Pertama

Hasil uji coba tahun pertama ditunjukkan pada Gambar 1.3.

5

(a) uji coba take off

(b) uji coba autonomous

(c) Uji coba landing

(d) uji coba mengangkat beban

Gambar 1. 3 Hasil uji coba tahun pertama

Berdasarkan permasalahan dan hasil dari tahun pertama maka akan dikembangkan

prototipe Perangkat C-UAV (Courier Unmanned Aerial Vehicle) Berbasis GPS

dengan fokus pada penggunaan bahan pada frame dengan bahan yang lebih ringan,

menggunakan pendekatan frame dengan 8 lengan (Octocopter) dan melakukan

terbang jarah jauh (long range flight).

1.2. Temuan/Inovasi

Temuan/inovasi yang diharapkan dalam penelitian ini adalah :

1. Rancangan/desain C-UAV yang berupa rancangan ukuran dan spesifikasi

hardware yang digunakan dalam pengembangan C-UAV

2. Implementasi C-UAV berupa prototipe C-UAV berdasarkan rancangan C-UAV.

1.3. Rencana Tahunan

Secara umum rencana penelitian terbagi menjadi 2 tahun, lebih rinci rencana

tahunan dijelaskan sebagai berikut :

6

1. Tahun Pertama, dilakukan perancangan dan implementasi hardware C-UAV.

Pada tahun pertama akan dihasilkan rancangan, spesifikasi hardware dan prototipe

hardware C-UAV.

2. Tahun Kedua, perancangan dan implementasi penggunaan bahan pada frame

dengan bahan yang lebih ringan, menggunakan pendekatan frame dengan 8 lengan

(Octocopter) dan melakukan terbang jarah jauh (long range flight)

Table 1 Rencana Target Capaian Tahunan

No Jenis Luaran Indikator Capaian TS TS+1

1 Publikasi Ilmiah Internasional Nasional Terakreditasi Draft Submited

2 Pemakalah dalam temu ilmiah

Internasional Nasional Sudah

Dilaksanakan

Sudah Dilaksanakan

3 Invited Speakaer dalam temu ilmiah

Internasional Nasional

4 Visiting Lecture Internasional 5 Hak Kekayaan

Intelektual (HKI) Paten Paten sederhana Draf Terdaftar Hak Cipta Merek dagang Rahasia dagang Desain Produk Industri Indikasi Geografis Perlindungan Varietas Tanaman

Perlindungan Topografi Sirkuit Terpadu

6 Teknologi Tepat Guna 7 Model/Purwarupa/Desain/Karya seni/ Rekayasa

Sosial Produk Produk

8 Buku Ajar (ISBN) 9 Tingkat Kesiapan Teknologi (TKT) 3 3

1.4. Luaran

Luaran dari penelitian ini adalah

1. Tahun pertama :

Publikasi Ilmiah Jurnal Nasional Terakreditasi : Draf

7

Pemakalah dalam pertemuan ilmiah Nasional : sudah dilaksanakan

Tahun Kedua

Publikasi Ilmiah Jurnal Nasional Terakreditasi : submitted

Pemakalah dalam pertemuan ilmiah Nasional : sudah dilaksanakan

Model/Purwarupa/Desain/Karya Seni/Rekayasa Sosial : produk

Tingkat Kesiapan Teknologi (TKT) : Skala 3

8

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 UAV (Unmanned Aerial Vehicle)

UAV yang merupakan singkatan dari Unmanned Aerial Vehicle yang

secara harfiah berarti kendaraan udara yang beroperasi tanpa manusia sebagai

awaknya. UAV secara umum digunakan oleh kesatuan militer untuk memantau

suatu situasi dimana penggunaan pesawat dengan awak sangat riskan. Berdasarkan

bentuk sayap dan struktur badan, UAV dapat dikelompokkan menjadi dua jenis

yaitu fixed-wing dan rotary-wing. Fixed-wing merupakan jenis pesawat yang

memiiki bentuk sayap tetap, sedangkan rotary-wing merupakan pesawat yang

menggunakan baling-baling untuk menghasilkan gaya angkat,

Octocopter tersusun atas enam buah rotor dan merupakan benda terbang

yang memiliki gerakan yang lebih leluasa dibandingkan dengan helicopter.

Terdapat 4 gerakan dasar pada octocopter yakni gerakan akselerasi (throttle),

gerakan sudut roll,gerakan sudut pitch, dan gerakan sudut yaw. Gerakan throttle

merupakan gerak translasi octocotper sepanjang garis sumbu-z. Gerakan ini

dipengaruhi dengan perubahan kecepatan rotor dengan nilai yang sama. Dengan

pergerakan throttle octocopter akan naik atau turun sesuai dengan kecepatan pada

setiap rotor octocopter. Gerakan roll merupakan gerakan rotasi pada sumbu x.

gerakan ini dipengaruhi oleh perubahan kecepatan rotor kanan dan kiri. Gerakan

pitch merupakan gerakan rotasi pada sumbu y. gerakan ini dipengaruhi oleh

perubahan kecepatan pada motor depan dan belakang. Gerakan sudut yaw

merupakan gerakan rotasi pada sumbu z.

2.2 GPS

GPS merupakan singkatan dari Global Position System. Selain GPS, ada

beberapa sistem navigasi satelit yang serupa yaitu seperti GLONASS milik Rusia,

Galileo Uni Eropa dan IRNSS milik India. Sedangkan GPS adalah sistem navigasi

satelit yang dikembangkan dan dioperasikan dibawah pemerintah Amerika Serikat,

tepatnya dibawah tanggung jawab Angkatan Udara Amerika Serikat.

Pengertian GPS adalah sistem untuk menentukan letak di permukaan bumi

dengan bantuan penyelarasan sinyal satelit. Pengertian GPS Menurut Buku

9

Location Based Service, GPS adalah sistem navigasi yang menggunakan satelit

yang didesain agar dapat menyediakan posisi secara instan, kecepatan dan

informasi waktu di hampir semua tempat di muka bumi, setiap saat dan dalam

kondisi cuaca apapun. Sedangkan alat untuk menerima sinyal satelit yang dapat

digunakan oleh pengguna secara umum dinamakan GPS Tracker atau GPS

Tracking, dengan menggunakan alat ini maka dimungkinkan user dapat melacak

posisi kendaraan, armada ataupun mobil dalam keadaan Real-Time.

Cara Kerja GPS

Bagian yang paling penting dalam sistem navigasi GPS adalah beberapa

satelit yang berada di orbit bumi atau yang sering kita sebut di ruang angkasa.

Satelit GPS saat ini berjumlah 24 unit yang semuanya dapat memancarkan sinyal

ke bumi yang lalu dapat ditangkap oleh alat penerima sinyal tersebut atau GPS

Tracker. Selain satelit terdapat 2 sistem lain yang saling berhubungan, sehingga

jadilah 3 bagian penting dalam sistem GPS. Ketiga bagian tersebut terdiri dari: GPS

Control Segment (Bagian Kontrol), GPS Space Segment (bagian angkasa), dan GPS

User Segment (bagian pengguna).

GPS Control Segment

Control segment GPS terdiri dari lima stasiun yang berada di pangkalan

Falcon Air Force, Colorado Springs, Ascension Island, Hawaii, Diego Garcia dan

Kwajalein. Kelima stasiun ini adalah mata dan telinga bagi GPS. Sinyal-sinyal dari

satelit diterima oleh bagian kontrol, kemudian dikoreksi, dan dikirimkan kembali

ke satelit. Data koreksi lokasi yang tepat dari satelit ini disebut data ephemeris, yang

kemudian nantinya dikirimkan ke alat navigasi yang kita miliki.

GPS Space Segment

Space Segment adalah terdiri dari sebuah jaringan satelit yang tediri dari

beberapa satelit yang berada pada orbit lingkaran yang terdekat dengan tinggi

nominal sekitar 20.183 km di atas permukaan bumi. Sinyal yang dipancarkan oleh

seluruh satelit tersebut dapat menembus awan, plastik dan kaca, namun tidak bisa

menembus benda padat seperti tembok dan rapatnya pepohonan. Terdapat 2 jenis

gelombang yang hingga saat ini digunakan sebagai alat navigasi berbasis satelit.

Masing-masingnya adalah gelombang L1 dan L2, dimana L1 berjalan pada

frequensi 1575.42 MHz yang bisa digunakan oleh masyarakat umum, dan L2

10

berjalan pada frequensi 1227.6 Mhz dimana jenis ini hanya untuk kebutuhan militer

saja.

GPS User Segment

User segment terdiri dari antenna dan prosesor receiver yang menyediakan

positioning, kecepatan dan ketepatan waktu ke pengguna. Bagian ini menerima data

dari satelit-satelit melalui sinyal radio yang dikirimkan setelah mengalami koreksi

oleh stasiun pengendali (GPS Control Segment).

2.3 ESC (Electronic Speed Controler)

Sebuah modul rangkaian elektronik yang mempunyai fungsi mengatur

putaran pada motor sesuai ampere yang dibutuhkan oleh motor dapat dikatakan

ESC yang dimaksud disini bekerja dan hanya bisa digunakan untuk motor Jenis (3

fasa connector) sedang untuk motor DC dapat bekerja tanpa menggunakan ESC

dan dapat juga dengan ESC 2 fasa, cukup 2 kutub catu daya + dan - (2 fasa

connector)

2.4 Motor Brushless

Brushless DC motor listrik (BLDC motor, motor BL) juga dikenal sebagai

motor elektronik commutated (ECM, motor EC) adalah motor sinkron yang

didukung oleh sumber listrik DC melalui inverter terintegrasi / switching power

supply, yang menghasilkan sinyal listrik AC untuk menggerakkan motor. Dalam

konteks ini, AC, arus bolak-balik, tidak berarti gelombang sinusoidal, melainkan

arus bi-directional dengan tidak ada pembatasan pada bentuk gelombang. Sensor

tambahan dan elektronik mengontrol amplitudo keluaran inverter dan gelombang

(dan karena itu persen DC penggunaan bus/efisiensi) dan frekuensi (yaitu kecepatan

rotor). Rotor bagian dari motor brushless sering motor sinkron magnet permanen,

tetapi juga bisa menjadi motor induksi. Motor brushless dapat digambarkan sebagai

motor stepper, namun motor stepper istilah yang cenderung digunakan untuk motor

yang dirancang khusus untuk dioperasikan dalam mode dimana sering berhenti

dengan rotor dalam posisi sudut didefinisikan. Dua parameter kinerja utama dari

brushless motor DC adalah motor konstanta Kv dan Km

11

2.5 Remote Control 2.4 Ghz

Remote control merupakan bagian yang berinteraksi langsung dengan

pengguna untuk memberikan sinyal perintah-perintah untuk menggerakan robot

dalam arah gerakan arah naik, turun, maju, mundur, kiri dan kanan. Frekuensi yang

digunakan sebagai media transmisi adalah gelombang radio pada frekuensi 2,4 Ghz.

Pada kondisi diluar ruangan penggunaan frekuensi jika dibandingkan dengan

menggunakan sinyal infra merah, sinar matahari sering memberikan gangguan

terhadap sinyal infra merah yang sangat mempengaruhi proses kendali, maka

gelombang radio merupakan pilihan tepat. Selain itu penggunaan gelombang radio

mempunyai keunggulan dimana data yang dipancarkan dapat dikirim pada jarak

yang cukup jauh

2.6 Propeller

Propeler adalah salah satu bagian mesin yang berfungsi sebagai alat

penggerak mekanik, misalnya pada pesawat terbang, kapal laut, hovercraft dan

berbagai jenis turbin. Propeler dibedakan menjadi dua jenis yaitu Fixed Pitch

Propeler (FPP) dan Controllable Pitch Propeler (CPP). Propeler jenis FPP adalah

propeler yang hanya memiliki sudut pitch tertentu dan tidak dapat diubah (tetap).

Propeler jenis CPP dirancang agar besar sudut pitch dari propeler dapat diatur

walaupun propeler dalam keadaan berputar

2.7 Batere Li-Po

Polimer pada awal 2000 masih kuat namun sebagian besar pengguna tidak

dapat membedakan antara Li-ion reguler dengan keluarga baterai polimer. Polimer

Lithium berbeda dari jenis elektrolit yang digunakan baterai lain. Desain polimer

kembali ke masa 1970-an menggunakan elektrolit polimer padat (kering) yang

menyerupai film plastik. Isolator ini memungkinkan pertukaran ion (atom

bermuatan listrik) dan menggantikan pemisah berpori sederhana yang direndam

dengan elektrolit. Sebuah polimer padat memiliki konduktivitas rendah pada suhu

kamar dan baterai harus dipanaskan sampai 50-60° C (122-140°F) untuk

mengaktifkan saat flow. Untuk membuat baterai Li-polymer yang modern

konduktif pada suhu kamar, gel elektrolit ditambahkan

12

BAB 3. TUJUAN DAN MANFAAT

3.1. Tujuan

Tujuan dari penelitian adalah sebagai berikut ini:

1. Untuk merancang Prototipe Perangkat C-UAV (Courier Unmanned Aerial

Vehicle) Berbasis GPS

2. Untuk mengimplementasikan Prototipe Perangkat C-UAV (Courier Unmanned

Aerial Vehicle) Berbasis GPS

3. Pengujian terbang jarak jauh (Longrange) berbasis waypoint dan GPS

3.2. Manfaat

Hasil penelitian ini diharapkan memberikan sumbangan yang positif dalam

bidang pengembangan UAV. Manfaat khusus yang diharapkan dalam penelitian ini

adalah:

1. Manfaat bagi Undiksha

Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan sumbangan pemikirian dan

produk dalam robotika dan informatika dan menjadi kajian untuk pengembangaan

bidang ini di tingkat yang lebih tinggi.

2. Manfaat Masyarakat

Hasil penelitian ini diharapkan dapat membantu pihak yang memerlukan

pengiriman barang pada lokasi yang sulit terjangkau, misalnya lokasi-lokasi pada

daerah bencana.

3. Manfaat bagi Peneliti

Penelitian ini diharapkan menambah wawasan dan ilmu dari peneliti yang berguna

di masa mendatang untuk penciptaan karya-karya ilmiah selanjutnya

13

BAB 4. METODE PENELITIAN

Dalam pengembangan prototipe perangkat C-UAV (Courier Unmanned

Aerial Vehicle) Berbasis GPS digunakan metode pengembangan ADDIE (Analysis,

Design, Development, Implementation, Evaluation). Pada tahap awal akan

dilakukan analisis terhadap pengembangan perangkat termasuk analisis kebutuhan

baik itu kebutuhan hardware dan software. Pada tahap Design akan dilakukan

perancangan perangkat, tahap development akan dilakukan pengembangan atau

penggabungan/assembly dari hardware yang ada, tahap implementation dilakukan

dengan melakukan uji coba perangkat yang telah di assembly pada tahap

development. Selanjutnya pada tahap evaluation akan dilakukan evaluasi terhadap

implementasi yang telah dilakukan. Gambar 4.1 menunjukkan metode yang

digunakan dalam penelitian ini.

ANALYSIS

DESIGN

DEVELOPMENT

IMPLEMENTATION

EVALUATION

- Analisis Frame dan Model

- Analisis tambahan hardware

- Perancangan frame Octocopter

- Perancangan posisi elektronik, dan

penambahan sumber daya (LIPO)

- Assembly elektronik pada frame

- Konfigurasi software dan firmware

- Uji Kelayakan Terbang

- Uji Ketepatan Posisi GPS

- Uji coba Long range flight

- Evaluasi Kelayakan Terbang, Posisi GPS

dan Long range flight

Gambar 4. 1 Metode Penelitian

14

4.1 Analisis

Pada tahap ini dilakukan analisis terhadap permasalahan dan analisis

kebutuhan hardware maupun software. Berdasarkan permasalahan yang telah

diuraikan sebelumnya, dalam pengiriman barang pada daerah-daerah yang sulit

terjangkau, pengiriman barang-barang atau logistik sering mengalami hambatan.

Pada bencana seperti banjir, longsor, gempa sering mengakibatkan jalur darat

terhambat. Dengan menggunaan UAV memungkinkan pengiriman barang melalui

jalur udara. Pada penelitian ini, C-UAV yang dikembangkan menggunakan model

octocopter.

4.1.1 Analisis kebutuhan hardware

Dalam mengembangkan prototipe C-UAV model octocopter diperlukan

hardware sebagai berikut :

a. Electronic Speed Controler (8 buah)

b. Motor Brushless (8 buah)

c. Properler : Clockwise (3 buah), Unclockwise (3 buah)

d. Flight Controller dengan GPS

e. Batere Li-PO

f. Frame model octocopter

g. Remote Transmitter dan Receiver tipe long range

h. Peralatan First Person View (FPV)

4.1.2 Analisis kebutuhan perangkat lunak

Perangkat lunak yang digunakan untuk pengembangan prototipe C-UAV

model octocopter sebagai berikut:

a. Microsoft Windows 8

b. Mission Planner

4.2 Design

Pada tahap Design, akan dilakukan perancangan berdasarkan analisis

kebutuhan yang telah dilakukan pada tahap sebelumnya.

4.2.1 Design Frame

Frame merupakan bagian yang digunakan untuk meletakkan hardware-

hardware yang akan digunakan. Frame berbentuk palang segi enam dimana pada

15

masing-masing ujung frame diletakkan motor brushless. Gambar 4.2 menunjukkan

rancangan frame C-UAV.

4.2.2 Design Posisi Hardware

Rancangan posisi hardware pada frame C-UAV ditunjukkan pada

Gambar 4.3.

45º

Gambar 1

Motor Brushless Propeller

FC ESC

Gambar 4. 2 Rancangan frame C-UAV

Gambar 4. 3 Rancangan posisi hardware C-UAV

16

4.2.2 Design box penyimpanan CUAV

Penyimpanan CUAV akan ditempatkan pada sebuah box dengan

susunan 2 tingkat. Tingkat pertama akan diletakkan bagian frame utama dan

perangkat pendukung seperti batere dan toolbox. Pada layer kedua akan

ditempatkan lengan CUAV. Gambar 4.4 menunjukkan rancangan box tempat

CUAV.

Gambar 4. 4 Rancangan box tempat CUAV

4.3 Development

Pada tahap development akan dilakukan perakitan terhadapat hardware-

hardware yang digunakan. Setelah dilakukan perakitan terhadap hardware

kemudian dilanjutkan dengan konfigurasi software pada flight controller. Secara

umum langkah-langkah yang dilakukan dalam tahap development adalah :

a. Pembuatan frame C-UAV

b. Pemasangan Motor Brushless

c. Pemasangan ESC

d. Menggabungkan Motor Brushless dengan ESC

e. Pemasangan FC (Flight Controller)

f. Pemasangan jumper ESC dengan Flight Controller

g. Pemasangan receiver remote controler

h. Konfigurasi flight controller

17

i. Pemasangan FPV

4.4 Implementation

Pada tahap implementasi, akan dilakukan uji kelayakan terbang dan uji

ketepatan posisi GPS. Uji kelayakan terbang akan dilakukan uji coba terhadap

kestabilan terbang dengan membawa beban yang akan dikirimkan ke posisi lokasi

tertentu pada jarak jauh (longrange). Pada uji ketepatan GPS akan dilakukan

ketepatan posisi lokasi tujuan C-UAV berdasarkan posisi yang telah ditentukan.

Draf angket uji coba ditunjukkan pada Tabel 4.1.

Tabel 4. 1 Draf Angket Uji Coba

Berat Beban : ............. Gram

No Uraian Sesuai Tidak Sesuai

1 Proses Arming

2 Perputaran baling-baling clockwise

3 Perputaran baling-baling unclockwise

4 Hover pada ketinggian rendah

5 Hover pada ketinggian tinggi

6 Pergerakan Maju Mundur

7 Pergerakan berputar

8 Pergerakan samping kanan kiri

9 Melepaskan beban pada posisi waypoint yang

ditentukan

10 Terbang dalam jangkauan jarak jauh

11 Kondisi return to land (RTL)

4.5 Evaluation

Pada tahap evaluasi akan dilakukan evaluasi terhadap hasil implementasi

yaitu evaluasi uji coba kestabilan dan dan uji coba ketepatan posisi GPS. Evaluasi

dilakukan terhadap hasil implementasi yang belum sesuai.

18

BAB 5. HASIL DAN LUARAN YANG DICAPAI

5.1 Hasil

Berdasarkan metode Pengembangan protipe perangkat C-UAV berbasis

GPS. Langkah pertama yang dilakukan adalah melakukan analisis terhadap

kebutuhan kebutuhan hardware dan software. Software yang digunakan disesuaikan

dengan hardware yang dipilih.

5.1.1. Analisis Kebutuhan Hardware yang digunakan dalam pengembangan protipe perangkat C-UAV

ditunjukkan pada Tabel 5.1.

Tabel 5. 1 Analisis kebutuhan hardware

No Jenis Tipe Spesifikasi

1 Flight

controller (1

buah)

HKPilot32 Autonomous

Vehicle 32Bit

Input Voltage: 2~10s (7.4~37V)

Size: 81x44x15mm

Weight: 33.1g

Microprocessor:

32-bit STM32F427 Cortex M4

core with FPU, 168 MHz/256 KB

RAM/2 MB Flash, 32 bit

STM32F103 failsafe co-

processor

Sensors:

ST Micro L3GD20 3-axis 16-bit

gyroscope, ST Micro LSM303D

3-axis 14-bit accelerometer /

magnetometer,Invensense MPU

6000 3-axis

accelerometer/ gyroscope,

MEAS MS5611 barometer

Interfaces:

5x UART (serial ports), one

high-power capable, 2x with HW

19

flow control, 2x CAN, Spektrum

DSM / DSM2 / DSM-X®

Satellite compatible input up to

DX8 (DX9 and above not

supported), Futaba S.BUS®

compatible input and output

PPM sum signal, RSSI (PWM or

voltage) input I2C®SPI, 3.3 and

6.6V ADC inputs, External

microUSB port

GPS:

Ubox super precision LEA-6h

with compass

433Mhz Telemetry radio system

with OSD

Gambar:

2 Brushless

motor (8 buah)

GARTT ML 5210

340KV

Motor KV : 340KV RPM/V

Motor resistance: 0.0622

Idle current : 0.7 A/10V

Max continous current : 40A

Max continous power: 960W

Weight: 230g

Lipo cell: 6S-8S

Motor diameter: 60mm

Motor body length: 30mm

Confituration: 24N22P

Overall shaft length: 36.7mm

20

Shaft diameter: 4.0mm

Bolt holes spacing: 25mm

Bolt thread: M3x8

Gambar:

3 Electronic

speed

controller (8

buah)

Hobbywing XRotor Pro

50A

Continous current: 50W

Intant current (10S): 70A

BEC: No

Battery: 4-6S

LED Light: on/of

LED color: Green/Red

DEO: on/off

Motor Rotation: CW/CCW

Weight: 56g

Size: 48 x 30 x 15.5 mm

Wheel base: 650mm

Gambar:

4 Propeller (8

Buah)

Quanum Carbon Fiber T-

Style Propeller 20x5.5

Length: 20 inch

Pitch: 5.5 inch

Shaft Diameter: 8mm

4 Hole Fixing Centers: 20mm

Hub Thickness: 4.5mm

Weight: 56g each

21

Rotation: Clockwise and

counterclockwise

Gambar:

5 Batere Lipo Tattu 6s 10000mah

Lipo 3s 2200

Kapasitas: 10000mAh

Voltage : 22.2V

Discharge Rate: 25C

Berat: 1386g

Ukuran: 174X62X53

Gambar:

Kapasitas : 2200 mah

Discharge rate : 25c

Gambar:

6 Frame Frame Hezacopter Aluminium tube ukuran 1 inci

22

7 Joiner Joiner lengan, motor

mount, landing gear,

pengait barang

Berbasis printer 3 Dimensi

Software yang digunakan untuk mengkonfigurasi flight controller adalah

Mission Planner versi 1.3.48. Gambar 5.1 menunjukkan tampilan mission planner.

Gambar 5. 1 Tampilan Mission Planeer

5.1.2. Desain

Rancangan perangkat C-UAV terdiri dari 2 tahap yaitu rancangan frame dan

rancangan posisi hardware. Rancangan frame berbentuk octocopter ditunjukkan

pada Gambar 5.2. Panjang lengan octocopter adalah 73cm. lengan dibagi menjadi

2 dan dihubungkan dengan penghubung sehingga lengan bisa dilepaskan dari

penampang utama. Lengan dengan warna biru melekat pada penampang.. Sudut

antara 2 lengan sebesar 45º. Penampang tengah untuk penempatan elektronik flight

controler berbentuk segi delapan dengan ukuran 25cm.

23

Gambar 5. 2 Rancangan frame Octocopter

Rancangan penempatan hardware terdiri dari penempatan motor brushless,

flight controller, ESC, Batere Lipo, propeller. Gambar 5.3 menunjukkan rancangan

penempatan hardware.

24

Gambar 5.3 Rancangan penempatan hardware

5.1.3. Development

Tahap development terdiri dari kegiatan perakitan hardware dan konfigurasi

software. Kegiatan perakitan hardware merupakan proses pembuatan frame dan

pemasangan elektronik pada frame. Gambar 5.4 menunjukkan gambar hasil

assembly satu C-UAV.

Gambar 5. 4 Hasil assembly lengan C-UAV

25

Masing-masing lengan terdiri dari satu buah motor brushless dan satu buah

ESC. Motor diletakkan pada motor mount yang diletakkan pada ujung setiap

lengan. Gambar 5.5 menunjukkan posisi motor brushless pada motor mount.

Gambar 5. 5 Posisi motor brushless pada motor mount

Development C-UAV terdiri dari 8 lengan yang terdiri dari 8 buah motor

brushless dan 8 buah ESC. Gambar 5.6 menunjukkan assemby C-UAV dengan

dilengkapi motor dan ESC.

Gambar 5. 6 Assembly C-UAV dengan dilengkapi motor dan ESC

Hasil development C-UAV dilengkapi dengan tempat untuk membawa

barang pada bagian bawah C-UAV. Gambar 5.7 menunjukkan assembly C-UAV

dilengkapi tempat untuk membawa barang.

26

Gambar 5. 7 Assembly C-UAV dilengkapi tempat untuk membawa

barang

Posisi flight controller diletakkan pada bagian tengah frame. Posisi flight

controller diletakkan dengan membuat bagian bertingkat di atas posisi batere Lipo.

Gambar 5.8 menunjukkan assembly flight controller dan GPS.

Gambar 4. 8 Assembly flight controller dan GPS

27

Pengemasan CUAV menggunakan sebuah box aluminium. Implementasi

penempatan CUAV pada box aluminium ditunjukkan pada Gambar 5.9.

Gambar 5. 9 Implementasi penempatan CUAV pada box aluminium

Perangkat lunak yang digunakan untuk melakukan konfigurasi adalah

mission planner. Berikut langkah-langkah yang dilakukan untuk konfigurasi C-

UAV.

1. Instalasi firmware

Gambar 5. 10 Instalasi firmware

28

2. Memilih tipe firmware

Gambar 5. 11 Pemilihan tipe firmware

3. Pemilihan layout frame

Gambar 5. 12 Pemilihan layout

4. Kalibrasi accelerometer

29

Gambar 5. 13 Kalibrasi accelerometer

5. Kalibrasi kompas

Gambar 5. 14 Kalibrasi kompas

6. Konfigurasi baterai monitor

Gambar 5. 15 Konfigurasi baterai monitor

7. Konfigurasi sonar

30

Gambar 5. 16 Konfigurasi sonar

8. Konfigurasi radio (remote)

Gambar 5. 17 Konfigurasi radio

9. Pemilihan flight mode

Gambar 5. 18 Pemilihan flight mode

10. Konfigurasi failsafe

31

Gambar 5. 19 Konfigurasi failsafe

11. Konfigurasi GeoFence

Gambar 5. 20 Konfigurasi GeoFence

12. Selesai

Gambar 5. 21 Pengecekan konfigurasi

32

5.1.4. Implementation

Implementasi dilakukan untuk melakukan ujicoba kelayakan terbang dan uji

ketepatan GPS. Hasil implementasi terbang CUAV dapat dilihat pada Tabel 5.2

Tabel 5. 2 Hasil implementasi terbang CUAV

Berat Beban :

No Uraian Sesuai Tidak Sesuai

1 Proses Arming








9 Melepaskan beban pada posisi waypoint yang

ditentukan

10 Terbang dalam jangkauan jarak jauh

11 Kondisi return to land (RTL)

Hasil uji coba membawa dan mengangkat bebadn dilakukan dengan meletakkan

beban pada bagian bawah CUAV. Uji coba mengangkat beban dengan

menggunakan tempat beban yang dipasang pada bagian body CUAV. Beban yang

diujicobakan dengan berat 2200, 4400, 6600, 8800 Gram. Hasil implementasi

CUAV dalam membawa beban 2200 Gram dapat dilihat pada Tabel 5.3.

Tabel 5. 3 Hasil implementasi CUAV beban 2200 Gram

Berat beban: 2200 Gram

No Uraian Sesuai Tidak

Sesuai

1 Proses Arming

33








Hasil implementasi CUAV dalam membawa beban 4400 Gram dapat dilihat pada

Tabel 5.4.




Sesuai

1 Proses Arming









Tabel 5.5.




Sesuai

1 Proses Arming

34









Tabel 5.6.




Sesuai

1 Proses Arming








Hasil implementasi posisi barang pada CUAV dalam uji coba mengangkat beban

ditunjukkan pada Gambar 5.22.

35

Gambar 5. 22 Hasil implementasi posisi barang pada CUAV

Implementasi ketepatan GPS pada mode Return to Launch (RTL) diukur dan

memperoleh hasil pengukuran dengan rerata kesalahan pendaratan sebesar 60 cm.

Gambar 5.21 menunjukkan hasil ketepatan GPS pada mode RTL.

Gambar 5. 23 Hasil ketepatan GPS pada mode RTL

36

5.2. Luaran yang dicapai

Luaran yang dicapai sampai saat ini adalah

1. Prototipe produk CUAV model Octocopter 2. Paper pada seminar internasional terindeks scopus: Accepted 3. Buku ajar dengan judul Teori Dan Pengembangan UAV (Unmanned Aerial

Vehicle) 4. Dokumen paten: Rancangan Courier Unmanned Aerial Vehicle model

Octocopter 5. Dokumen paper pada jurnal nasional

37

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

Berdasarkan hasil yang diperoleh sampai pada tahap ini, dapat disimpulkan

bahwa:

1. Rancangan dan implementasi perangkat C-UAV mengadopsi model octocopter

yang terdiri dari 8 lengan dengan model X. Konfigurasi menggunakan aplikasi

mission planner.

2. Hasil yang baik dalam uji coba ketepatan GPS pada mode Return to Lauch

dengan rerata kesalahan pendaratan 60cm.

Untuk kelanjutan dari penelitian ini dapat ditambahkan pemanfaatan sensor

untuk mendeteksi halangan dan untuk mendeteksi target pelepasan barang.

38

DAFTAR PUSTAKA

Dharmawan, A., & Firdaus, I. N. (2012). Purwarupa Sistem Otomasi Terbang Landas dan Mendarat Quadcopter. IJEIS (Indonesian Journal of Electronics and Instrumentation Systems), 2(1), 87–96. https://doi.org/10.22146/IJEIS.2343

Patel, H. P., Thakor, M. B., Joshi, V. J., & Patel, J. R. (2015). Design and Development of Multi-Copter. IJIRST –International Journal for Innovative Research in Science & Technology, 1, 166. https://doi.org/10.12720/ijeee.3.5.390-395

Setyawan, G. E., Setiawan, E., Kurniawan, W., Ilmu, F., Universitas, K., & Malang, B. (2015). Penelitian ini bertujuan untuk mengendalikan ketinggian UAV dengan PID. Jurnal Teknologi Informasi Dan Ilmu Komputer, 2(2), 125–131.

Swamardika, I. B. A. (2014). Hand Motion Control Untuk Menggerakkan Quadcopter Robot Dengan Menggunakan Sensor Accelerometer Adxl335 Dan Wireless Xbee-Pro Series 1 60 Mw Berbasis Mikrokontroller ATmega32. Jurnal Ilmiah Mikrotek, 1(2), 47.

Tamtomi, M. Y., Sulistiyanti, S. R., & Komarudin, M. (2016). Rancang Bangun Wahana Udara Tanpa Awak VTOL-UAV Sebagai Wahana Identifikasi Dini Kondisi Udara Berbasis Video Sender. ELECTRICIAN – Jurnal Rekayasa Dan Teknologi Elektro Rancang, 10(3), 201.

Tefay, B., Eizad, B., Crosthwaite, P., Singh, S., & Postula, A. (2011). Design of an Integrated Electronic Speed Controller for Compact Robotic Vehicles. Australasian Conference on Robotics and Automation, 1–8. Retrieved from http://www.araa.asn.au/acra/acra2011/papers/pap125.pdf

Utama, R. W. M., Komarudin, M., & Trisanto, A. (2013). Sistem Kendali Holding Position Pada Quadcopter Berbasis Mikrokontroler Atmega 328P. ELECTRICIAN – Jurnal Rekayasa Dan Teknologi Elektro, 7(1), 35.

Utomo, B. J. (2015). Rancang Bangun UAV (Unmanned Aerial Vehicle) Model Quadcopter dengan Menggunakan Algoritma Proportional Integral Derivative. In e-Proceeding of Applied Science (Vol. 1, p. 57).

Wang, W., & Ma, H. (2013). Control System Design For Multi-Rotor MAV. Journal Of Theoretical And Applied Mechanics, 51(4), 1027–1038.

Wenang, B., Dikairono, R., & Utami, H. (2012). Rancang Bangun Sistem Takeoff Unmanned Aerial Vehicle Quadrotor Berbasis Sensor Jarak Inframerah. Jurnal Teknik ITS, 1(1), 50.

39

LAMPIRAN-LAMPIRAN

Lampiran 1. Paper seminar internasional

Lampiran 2. Draf buku ajar

Lampiran 3. Draf paten

Lampiran 3. Paper Jurnal

XXX-X-XXXX-XXXX-X/XX/$XX.00 ©20XX IEEE

Bukti Accepted:

The Development of GPS Based Courier Unmanned Areal Vehicle (C-UAV) Prototype

I Gede Mahendra Darmawiguna Informatics Education Department Universitas Pendidikan Ganesha

Singaraja, Bali [email protected]

Putu Hendra Suputra Informatics Management Deparment

Universitas Pendidikan Ganesha Singaraja, Bali

[email protected]

Gede Saindra Santyadiputra Informatics Education Department Universitas Pendidikan Ganesha


I Wayan Sadia Physics Education Department

Universitas Pendidikan Ganesha Singaraja, Bali

[email protected]

I Made Gede Sunarya Informatics Education Department Universitas Pendidikan Ganesha


Abstract—This research aims to develop a prototype of C-UAV (Courier Unmanned Aerial Vehicle). The ADDIE (Analysis, Design, Development, Implementation, Evaluation) method was used in this research. The analysis stage consists of analyzing both hardware and software requirements, continued by designing the device based on previous stage results. After assembling existing hardware, the implementation stage is completed by testing the device has been assembled in the development stage. Furthermore, the evaluation results would be an input for the next iteration of this project. The outputs of the design stage are hardware and software requirements, the C-UAV frame design with the hex copter model, the design of the hardware placement on the frame. The design and implementation of C-UAV devices adopted a hexa model consisting of 6 arms with the X model, while the configuration was modeled using mission planner application. Sequence of trials had been conducted. Good results in the trial of lifting weights at 2.2 kg, 4.4 kg and 6.6 kg. On the testing scenario, C-UAV successfully follows several waypoint and dropped the load as planned.

Keywords—C-UAV, GPS, ADDIE, Hexacopter

I. INTRODUCTION Technological development today has affected all aspects

of human life. In handling disasters, the existing technologies can be used to help in both prevention and post-disaster management. The use of technology in disaster prevention can be done by giving warnings or appeals to the community regarding the possibility of a disaster. Post-disaster technology utilization can be done by monitoring the delivery of goods to a remote disaster location which tend to be in a position that is difficult to reach.

Geographically, Indonesia is an archipelago located at the confluence of four tectonic plates namely the Asian Continent, the Australian Continent, the Indian Ocean Plate and the Pacific Ocean. In the southern and eastern part of Indonesia there is a volcanic arc extending from Sumatra, Java - Nusa Tenggara, and Sulawesi, with the sides in the form of old volcanic mountains and lowlands partly dominated by swamps. These conditions are potential as as prone to disasters such as volcanic eruptions, earthquakes, tsunamis, floods, and landslides. [1] Disasters that occur often cause logistic-handling difficulties due to geographic obstacles to reach the site. In some cases, logistical shipping, both food and medicine, are needed in a short time and a high urgency. As delivery is hampered on the land lines,

logistics shipping can be done by air. Airmail shipping can uses unmanned aerial vehicle (UAV) as an alternative.

UAV literally means an air vehicle that operates without humans as its crew. UAVs recently are generally used by military to monitor a situation where the use of aircraft with crew is very risky. UAV devices can be equipped with GPS (Global Positioning System). GPS is a system for determining position and navigation globally using satellites.

Several studies have been conducted related to the development of UAVs have been carried out by [2, p. 87] developed a system for quadcopter that can be flown and landed automatically from one point position to another with a mega arduino controller. [3, p. 35] conducted a study on the development of a quadcopter where the quadcopter was able to maintain its position (holding position) when the mode was activated from the remote controller and carried out data transmission to the GCS in the form of a GUI on a 900Mhz radio frequency. [4, p. 1027] discusses attitude and altitude control on quad-rotor types MAV (Micro Air Vehicles). [5, p. 47] conducted quadcopter development by implementing a hand motion control on ATmega32 microcontroller. [6, p. 166] conducted the design and manufacture of UAV multirotor by considering the level of lightness and agility, also can be operated in indoor and outdoor. [7, p. 1] discusses FPGA-based electronic (ESC) -based Speed Control to drive a DC brushless electric motor. [8, p. 201] developed an air rides that can be used on monitoring and image shooting the northern conditions in an area, so the image can be analyzed and taken. [9, p. 57] developed UAV using a Quadcopter model based on the PID (Proportional Integral Derivative) Algorithm. [10, p. 127] was designing a height control system on a quadcopter UAV using the PID method. [11, p. 50] developed an UAV Quadrotor Takeoff System based on the Infrared Distance Sensor.

According to the wing shape and body structure, UAVs can be grouped on to two types, namely fixed-wing and rotary-wing. Fixed-wing is a type of aircraft that has a fixed wing shape, while a rotary wing is an aircraft that uses a propeller to lift. The hexacopter is composed by six rotors and it is a flying object that has more free movement compared to helicopter. There are four basic movements in hexacopter namely acceleration (throttle) movement, roll angle movement, pitch angle motion, and yaw angle movement. The throttle movement is a hexacotper translational motion along the z-axis. This movement is

affected by changes in the speed of the four rotors with the same value. With the hexacopter, throttle movement will rise or fall according to the speed of each hexacopter rotors. Roll movement is a rotation motion on the x axis. This movement is affected by changes on the right and left rotor speed. The pitch movement is a rotational motion on the y axis. This movement is affected by changes in speed on the front and rear motors. The movement of the yaw angle is a rotational motion on the z axis. GPS stands for Global Position System. In addition to GPS, there are several satellite navigation systems that similar, such as Russia's GLONASS, European Union Galileo, and India's IRNSS. While GPS is a satellite navigation system developed and operated under the United States government, precisely under the responsibility of the United States Air Force.

GPS is a system to determine the location on the earth's surface with the help of aligning satellite signals. Understanding GPS According to the Location Based Service Book, GPS is a navigation system that uses satellites that are designed to provide instant positioning, speed measuring and providing time information in almost all places on earth, at any time and in any weather conditions. While the device for receiving satellite signals that can be used by users is generally called a GPS Tracker or GPS Tracking, by using this tool it is possible for users to track the position of vehicles, fleets, or cars in real-time. ESC is an electronic circuit module that has the function of regulating the rotation of the motor according to the ampere required by the motor, it can be said that ESC meant here works and can only be used for 3-phase connectors type motors while for DC motors can work without ESC and 2-phase ESC, only 2 poles of + and - (2 phase connector) power supply. Brushless DC electric motor (BLDC motor, BL motor) also known as a commutated electronic motor (ECM, EC motor) is a synchronous motor that powered by a DC power source through an integrated inverter / switching power supply, which produces an AC electrical signal to drive the motor. In this context, AC, alternating current, does not mean sinusoidal waves, but bi-directional currents with no restrictions on waveforms. Remote control is a part that interacts directly with the user to signals the commands to moves the robot in the direction of up, down, forward, backward, left, and right direction. Propeller is one part of a machine that has functions as a mechanical drive, for example in airplanes, ships, hovercraft, and various type of turbines. Propeller is divided into two types, namely Fixed Pitch Propeller (FPP) and Controllable Pitch Propeller (CPP). Propeller type FPP is a propeller that only has a certain pitch angle and cannot be changed (fixed). Propeller type CPP is designed so that the pitch angle of the propeller can be adjusted while the propeller is rotating.

Based on the problems and technological developments that have been described, C-UAV (Courier Unmanned Aerial Vehicle) prototype will be developed.

II. RESEARCH METHODOLOGY In the development of C-UAV, the research method that

is used is ADDIE which stands for Analysis, Design, Development, Implementation, and Evaluation. As initial stage, an analysis step will be carried out on the development of equipment, including analysis of needs, both hardware and software requirements. In the Design phase, the device design will be carried out as the result. On

the development phase, the model will be developed or merged / assembled from the existing hardware. The implementation phase is carried out by testing the device that has been assembled at the development stage by sequence of testing operation. Furthermore, at the evaluation stage an evaluation of the implementation has been carried out.

Fig. 1. Research Methodology

A. Analysis Stage In this phase, an analysis of the problems, analysis of

hardware and software needs were carried out. Based on the problems described previously, in shipping goods to disaster sites that difficult to reach. Shipping goods or logistics often experiences obstacles. Disasters such as floods, landslides, and earthquakes often cause land routes to be hampered. Using UAVs allows the delivery of goods by air. In this study, C-UAV was developed adopting a hexacopter model.

1. Analysis of Hardware Requirements

In the development of C-UAV prototype, the hexacopter model required hardware as follows:

a. Electronics Speed Controllers (6 pieces) b. Brushless Motor (6 pieces) c. Propeller: Clockwise (3 pieces) and Unclockwise (3

pieces) d. Flight controller with GPS e. Li-PO battery f. Hexacopter model frame g. Remote Transmitter and Reciever h. First Person View (FPV) equipment.

2. Analysis of Sofware Requirements

The software used in the development of C-UAV prototype model is as follows:

a. Microsoft Windows 8 b. Mission planner

B. Design Stage

1. Frame Design

Frame is the part used to put hardware-hardware to be used. The hexagonal cross-shaped frame where at each end of the frame is placed a brushless motor. Figure 2 shows the design of C-UAV frames.

Fig. 2. Frame Design

2. Hardware Position Design

The hardware position design on the C-UAV frame is shown in Figure 3.

Fig. 3. Hardware position design

C. Development Stage In the development Step, the hardware are assembled.

After assembling the hardware then proceed with the software configuration on the flight controller. Generally, these step consist of:

making C-UAV frames,

brushless motor installation,

ESC installation,

combining a brushless motor with ESC,

FC (Flight Controller) installation,

installation of ESC jumpers with flight controller,

remote controller receiver installation,

flight controller configuration, and

FPV installation.

D. Implementation Stage During the implementation step, flight feasibility is tested

and GPS positioning accuracy will be carried out. The flight feasibility test will be tested on the stability of flying by carrying a load that will be sent to a specific location. In the GPS accuracy test, the accuracy of the location of the C-UAV destination location is based on the predetermined position. Table 1 shows the questionnaire draft of implementation step.

TABLE I. THE QUESTIONNAIRE DRAFT OF IMPELEMENTATION STEP

Load Weight: ............. Gram No Description appropriate Not

appropriate 1 Arming Process 2 Clockwise propeller rotation 3 Unclockwise propeller

rotation

4 Hover at low altitude 5 Hover at high altitude 6 Forward Movement

Backwards

7 Rotating movement 8 Right left side movement

E. Evaluation Stage

In the this step, evaluation of the implementation results will be carried out. The evaluation of stability and GPS positioning accuracy are tested

III. RESULT AND DISCUSSION Based on the method, the first step is to analyze the need

of the hardware and software. The hardwares used in developement of C-UAV :

Flight controller : HKPilot32 Autonomous Vehicle 32Bit

Brushless motor : GARTT ML 5210 340KV

Electronic speed controller : Hobbywing XRotor Pro 50A

Propeller : Quanum Carbon Fiber T-Style Propeller 20x5.5

Batere Lipo : Tattu 6s 10000mah dan Xpower 6s 10000mah

Frame : Hexacopter model

The software used as a ground station is Mission Planner. Figure 4 shows the application of Mission Planner.

Fig. 4. Mission Planner Software

The design of a hexacopter-shaped frame is shown in Figure 5. The six motor are aligned by 42 inches one to another, by 60 degree between motors as shown on Figure 5. flight controler electronic placement on middle cross section is 25x25cm. Figure 5 shows C-UAV design.

Fig. 5. C-UAV Design

The hardware placement design consists of the placement of a brushless motor, flight controller, ESC, Lipo battery, propeller. Figure 6 shows the design of the hardware placement on the frame.

Fig. 6. Design of the hardware placement

The development step consists of hardware assembly and software configuration activities. Hardware assembly activities are the process of making frames and installing electronics on the frame. Figure 7 shows a one-arm C-UAV assembly image.

Fig. 7. One-arm C-UAV assembly results

Each arm consists of one brushless motor and one ESC. The motor is mounted on a motor mount that is placed at the

end of each arms. Figure 8 shows the position of the brushless motor on the motor mount.

Fig. 8. the position of the brushless motor on the motor mount

Development C-UAV consists of six arms consisting six brushless motors and six ESCs. Figure 9 shows the assembly of C-UAV with a motor and ESC.

Fig. 9. the position of the brushless motor on the motor mount

The results of C-UAV development are equipped with a place to carry goods at the bottom of the C-UAV. Figure 10 shows the C-UAV assembly equipped with a container to carry goods.

Fig. 10. C-UAV assembly includes a place to carry goods

The implementation was carried out to test the flight feasibility and GPS accuracy. Implementation results with a weight of 2.2 kg, 4.4 kg and 6.6 kg can be seen in Table 2.

TABLE II. THE RESULTS OF THE IMPLEMENTATION OF LIFTING WEIGHTS

No Description appropriate not appropriate 2.2 Kg

4.4 Kg

6.6 Kg

2.2 Kg

4.4 Kg

6.6 Kg

1 Arming Process 2 Clockwise

propeller rotation

3 Unclockwise propeller rotation

4 Hover at low

altitude 5 Hover at high

altitude

6 Forward Movement Backwards

7 Rotating movement

8 Right left side movement

In the implementation step, the implementation of goods release mechanics and autonomous flight testing is conducted by releasing goods at the specified location. An autonomous trial using the waypoint point specified using the Mission Planner software. Figure 11 shows the determination of the waypoint in the Mission Planner.

Fig. 11. Determination of the waypoint in the Mission Planner

Documentation is taken through ground stations and rides. Documentation retrieval via ground station is used to view rides from the bottom location. Figure 12 shows the results of documentation from ground station.

Fig. 12. Results of documentation from ground station

Documentation results from the CUAV vehicle are shown in Figure 13.

Fig. 13. Documentation from the CUAV vehicle

To see the movement of autonomous vehicles CUAV can be seen in 3-dimensional visualization using the Google

Earth application. Figure 14 shows the visualization of the autonomous movements of the CUAV vehicle and the 3D waypoint visualization shown in Figure 15.

Fig. 14. Waypoint Visualization

Fig. 15. Autonomous movements of the CUAV

IV. CONCLUSION Based on the research that has been done, some

conclusions obtained are the design and implementation of C-UAV devices adopting a hexa model consisting of 6 arms with the X model. Flight configuration designed using mission planner software. Several hardwares have been used are Flight controller: HKPilot32 Autonomous Vehicle 32Bit, Brushless motor: GARTT ML 5210 340KV, Electronic speed controller: Hobbywing X Motor Pro 50A, Propeller: Quanum Carbon Fiber T-Style Propeller 20 x 5.5, Lipo Battery: Tattu 6s 10000mah and Xpower 6s 10000mah, Frame: Hezacopter Frame. The software used is mission planner. Good results in the trial of lifting weights at 2.2 kg, 4.4 kg and 6.6 kg. The CUAV vehicle successfully follows the waypoint and release the load on the planned waypoint position.

REFERENCES [1] BNPB, “Potensi dan Ancaman Bencana,” 2016. [Online].

Available: https://www.bnpb.go.id/home/potensi. [Accessed: 01-Jan-2016].

[2] A. Dharmawan and I. N. Firdaus, “Purwarupa Sistem Otomasi Terbang Landas dan Mendarat Quadcopter,” IJEIS (Indonesian J. Electron. Instrum. Syst., vol. 2, no. 1, pp. 87–96, 2012.

[3] R. W. M. Utama, M. Komarudin, and A. Trisanto, “Sistem Kendali Holding Position Pada Quadcopter Berbasis Mikrokontroler Atmega 328P,” Electr. – J. Rekayasa dan Teknol. Elektro, vol. 7, no. 1, p. 35, 2013.

[4] W. Wang and H. Ma, “Control System Design For Multi-Rotor MAV,” J. Theor. Appl. Mech., vol. 51, no. 4, pp. 1027–1038, 2013.

[5] I. B. A. Swamardika, “Hand Motion Control Untuk Menggerakkan Quadcopter Robot Dengan Menggunakan Sensor Accelerometer Adxl335 Dan Wireless Xbee-Pro Series 1 60 Mw Berbasis Mikrokontroller ATmega32,” J. Ilm. Mikrotek, vol. 1, no. 2, p. 47, 2014.

[6] H. P. Patel, M. B. Thakor, V. J. Joshi, and J. R. Patel, “Design and Development of Multi-Copter,” IJIRST –International J. Innov. Res. Sci. Technol., vol. 1, p. 166, 2015.

[7] B. Tefay, B. Eizad, P. Crosthwaite, S. Singh, and A. Postula,

“Design of an Integrated Electronic Speed Controller for Compact Robotic Vehicles,” Australas. Conf. Robot. Autom., pp. 1–8, 2011.

[8] M. Y. Tamtomi, S. R. Sulistiyanti, and M. Komarudin, “Rancang Bangun Wahana Udara Tanpa Awak VTOL-UAV Sebagai Wahana Identifikasi Dini Kondisi Udara Berbasis Video Sender,” Electr. – J. Rekayasa dan Teknol. Elektro Ranc., vol. 10, no. 3, p. 201, 2016.

[9] B. J. Utomo, “Rancang Bangun UAV (Unmanned Aerial Vehicle) Model Quadcopter dengan Menggunakan Algoritma Proportional Integral Derivative,” in e-Proceeding of Applied Science, 2015, vol. 1, no. 1, p. 57.

[10] G. E. Setyawan, E. Setiawan, W. Kurniawan, F. Ilmu, K. Universitas, and B. Malang, “Penelitian ini bertujuan untuk mengendalikan ketinggian UAV dengan PID,” J. Teknol. Inf. dan Ilmu Komput., vol. 2, no. 2, pp. 125–131, 2015.

[11] B. Wenang, R. Dikairono, and H. Utami, “Rancang Bangun Sistem Takeoff Unmanned Aerial Vehicle Quadrotor Berbasis Sensor Jarak Inframerah,” J. Tek. ITS, vol. 1, no. 1, p. 50, 2012.

1

BUKU AJAR

TEORI DAN PENGEMBANGAN

UAV (Unmanned Aerial Vehicle)

Penyusun:

I Gede Mahendra Darmawiguna

Gede Saindra Santyadiputra I Made Gede Sunarya

2018

2

Kata Pengantar

Puji syukur kami panjatkan kehadapan Ida Sang Hyang Widi Wasa, Tuhan Yang Maha Esa,

karena atas rahmat, bimbingan, dan petunjukNya, kami dapat menyelesaikan Buku dengan

judul TEORI DAN PENGEMBANGAN UAV (Unmanned Aerial Vehicle) Banyak pihak

yang telah membantu kami selama penyusunan buku ini. Untuk itu, kami mengucapkan terima

kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dan penyempurnaan

buku ini.

Kami menyadari bahwa penyusunan masih sangatlah jauh dari sempurna, oleh karena itu kami

menerima segala kritik dan saran untuk peningkatan kemampuan kami di masa mendatang.

Semoga penyusunan buku ini dapat bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan

seluruh pihak yang membutuhkannya.

Singaraja, Oktober 2018

Tim Penyusun

3

Daftar Isi

Kata Pengantar ........................................................................................................................................ 2 Daftar Isi ................................................................................................................................................. 3 UAV (Unmanned Aerial Vehicle) .......................................................................................................... 5

Manfaat UAV...................................................................................................................................... 6 Bagian-bagian penyusun UAV ........................................................................................................... 7 UAV berdasar konfigurasi airframe .................................................................................................... 8

MULTICOPTER UAV ........................................................................................................................... 8 Bicopter ............................................................................................................................................... 9 Tricopter .............................................................................................................................................. 9 Quadcopter ........................................................................................................................................ 10 Hexacopter ........................................................................................................................................ 11

Quadrotor .............................................................................................................................................. 12 Aerodinamika pada rotor ...................................................................................................................... 14 Lift force pada rotor .............................................................................................................................. 15 Brushless motor .................................................................................................................................... 16 Global positioning system ..................................................................................................................... 19

Tiga bagian dari GPS ........................................................................................................................ 19 Penerima GPS ................................................................................................................................... 22 Cara kerja GPS .................................................................................................................................. 24 Menentukan posisi pada bidang datar ............................................................................................... 25 Menentukan posisi pada bidang tiga dimensi ................................................................................... 26 Format data GPS ............................................................................................................................... 28 Penerima GPS Ublox Neo-6M .......................................................................................................... 30

Accelerometer ....................................................................................................................................... 31 Prinsip kerja accelerometer ............................................................................................................... 31 Accelerometer Microelectro Mechanical System (MEMS) .............................................................. 33

GYROSCOPE ....................................................................................................................................... 35 SENSOR BAROMETER (Digital Pressure Sensor)............................................................................. 36 SENSOR MAGNETOMETER ............................................................................................................. 36 Proportional Integrative Derivative (PID) ............................................................................................ 37

Kontrol Proporsional ......................................................................................................................... 37 Kontrol Integratif .............................................................................................................................. 37 Kontrol Derivatif ............................................................................................................................... 38

Sistem Holding Position ....................................................................................................................... 38 QUADCOPTER .................................................................................................................................... 40

Sejarah Quadcopter ........................................................................................................................... 40 Bagian-Bagian Quadcopter ............................................................................................................... 41

Brushless DC Motor ( BLDC ) ..................................................................................................... 41 ESC ( Electronic Speed Controller ) ............................................................................................. 43 Flight Controller ............................................................................................................................ 44 Remote Control ............................................................................................................................. 49 Baterai Lipo ( Lithium Polymer ) ................................................................................................. 50 Gimbal........................................................................................................................................... 51 Frame ............................................................................................................................................ 51

Sistem Pengambilan Gambar Udara ..................................................................................................... 52 Kamera .............................................................................................................................................. 52

4

OSD ( On Screen Display) ................................................................................................................ 53 Video Sender ..................................................................................................................................... 54 Monitor ............................................................................................................................................. 54

5

UAV (Unmanned Aerial Vehicle)

Unmanned Aerial Vehcle (UAV) atau disebut wahana udara tak berawak merupakan sebuah

wahana terbang yang mempunyai kemampuan dapat beroperasi tanpa adanya pilot didalam

wahana tersebut.

UAV merupakan wahana udara tak berawak yang salah satu pengoperasiannya dengan cara

dikendalikan dari jarak jauh. UAV dapat berupa, pesawat atau helikopter yang menggunakan

sistem navigasi mandiri. Pada dasarnya pesawat, atau helikopter dapat dipertimbangkan untuk

menjadi kendaraan udara yang dapat melakukan misi yang berguna dan dapat dikendalikan

dari jauh atau memiliki kemampuan terbang secara automatis.

Departmen Pertahanan Amerika Serikat mendefinisikan UAV sebagai wahana udara yang

tidak membawa pilot, menggunakan sifat aerodinamis sebagai daya angkat, memiliki

kemampuan terbang secara autonomous maupun dapat dikendalikan dari jarak jauh, dapat

dikembangkan, dan mampu membawa payload yang mematikan maupaun tidak mematikan.

Gambar Perahu boat Nikola Tesla [http://www.tfcbooks.com]

Demonstrasi perahu boat yang dikendalikan dari jauh oleh Nikola Tesla pada tahun 1898

merupakan awal dari diciptakannya RC (Radio Control) yang menjadi perintis berkembangnya

teknologi UAV sampai saat ini. Dalam beberapa abad terakhir, UAV telah digunakan

diberbagai bidang antara lain, bidang pertanian, meteorologi, hingga riset untuk kepentingan

militer.

6

Manfaat UAV

Hingga saat ini UAV umumnya digunakan untuk kepentingan militer. namun demikian UAV

juga dapat digunakan untuk kepentingan manusia seperti survei udara dan sipil yang sangat

diperlukan oleh pemerintah maupun pihak swasta di Indonesia. Biaya survei udara dengan

pesawat tanpa awak jauh lebih hemat dibandingkan dengan pesawat berawak. Tingkat resiko

yang dimiliki juga sangat rendah, terutama apabila diperlukan pengamatan atau pengintaian

daerah konflik dan berbahaya. Kemampuan terbang di ketinggian rendah (sekitar 250 m dari

atas permukaan tanah) dapat menghasilkan foto udara yang sangat teliti hingga skala 1:1000.

Berikut ini adalah beberapa contoh manfaat UAV untuk kepentingan kemanusiaan:

1. Pengawasan hutan dapat dilakukan secara berlanjut dan terus menerus, sehingga dapat

mengurangi kegiatan pembalakan liar

2. Dapat mengawasi lalu lintas jalan yang rawan akan kemacetan, sehingga antisipasi

kemacetan dapat dilakukan lebih dini.

3. Dapat melakukan pencarian maupun penyelamatan didaerah-daerah yang sedang

terjadi bencana, terutama yang sulit dijangkau oleh manusia, seperti kebakaran hutan,

banjir, gempa bumi, dan tanah longsor.

4. Pengawasan dan pemeliharaan jalur pipa yang memiliki jarak beratus-ratus mil dengan

melewati daerah-daerah yang terisolir membutuhkan biaya yang besar dan tenaga

manusia yang banyak. Kerusakan yang tidak terdeteksi atau sabotase katup dapat

menimbulkan bencana lingkungan dan kerugian dalam hal biaya. Hal ini dapat

dilakukan dengan menggunakan UAV sebagai pipeline patrol

5. Pengambilan gambar dari udara untuk menganalisis keadaan tanah menggunakan

pencitraan mutispectral. September 2002, UAV Pathfinder-Plus digunakan untuk

mengumpulkan pencitraan multispectral resolusi tinggi mengenai suatu tempat dari

7

perkebunan kopi Kauai, perkebunan kopi terbesar di Amerika. Sistem pencitraan dari

dua kamera digital akan dianalisa untuk pemetaan ladang kopi yang telah masak, untuk

identifikasi masalah pengairan dan perkembangan rumput liar.

Begitu besarnya peran UAV untuk kepentingan kemanusiaan, sehingga UAV dapat

digunakan untuk membantu pekerjaan-pekerjaan yang membutuhkan pengawasan dan

memiliki resiko yang besar untuk dilakukan

Bagian-bagian penyusun UAV

Secara umum sistem UAV dibentuk oleh beberapa bagian yang saling berinteraksi, seperti

pesawat, dan stasiun kontrol bumi.

Gambar Sistem UAV secara umum

Pesawat merupakan bagian terpenting dari UAV itu sendiri. Adapun bagian penyusun pesawat

dapat dilihat pada gambar.

Gambar Bagian-bagian dari wahana udara tak berawak

A = Autopilot kontrol

B = Baterai

D = Datalink radio modem dan antena

8

G = Penerima GPS

I = Sensor IR

M = Motor dan kontrol

R = Penerima RC dan antena

S = Servo

P = Payload, kamera dan pemancar video

Stasiun kontrol bumi terdiri dari sebuah komputer, pemancar RC, dan radio modem

UAV berdasar konfigurasi airframe

Jika dilihat dari konfigurasi airframe, UAV dapat dibedakan menjadi 2 jenis yaitu fixed-wing

dan rotary-wing. Fixed-wing merupakan UAV yang bentuk sayapnya merupakan sudah tetap

dan merupakan komponen gerak dari pesawat tersebut, untuk jenis Rotary-wing merupakan

UAV yang komponen geraknya berupa baling-baling yang berputar (rotor). Berikut adalah

contoh fixed-wing dan rotary-wing:

Gambar Rotary wing (atas) dan fixed-wing (bawah)

MULTICOPTER UAV

Multirotor merupakan salah satu UAV yang dengan konfigurasi rotary-wing. Pada multirotor

sistem penggerak menggunakan 2 rotor atau lebih. Kontrol gerak dihasilkan dengan mengatur

kecepatan rotor untuk mengubah torsi dan gaya dorong dari masing-masing rotor.

9

Dalam perkembangannya hingga saat ini, UAV dengan jenis multirotor memiliki perbedaan

dalam banyaknya penggunaan rotor. Adapun jenis-jenis tersebut adalah sebagai berikut:

Bicopter

Adalah salah satu jenis multirotor dengan jumlah rotor yang digunakan adalah 2 buah dengan

tambahan 2 buah motor servo sebagai kontrol gerakan pada wahana ini. Berikut adalah

konfigurasi pada bicopter:

Gambar Konfigurasi pada Bicopter

Sistem kendali pada bicopter yakni dengan mengatur arah kedua buah motor dengan motor

servo dan mengatur kecepatan kedua buah motor tersebut, dengan pengaturan sebagai berikut:

a. Forward : kedua buah servo digerakan kearah depan

b. Back : kedua buah servo digerakan kearah belakang

c. Turn left : M1 dikurangi kecepatannya, dan M2 ditambah

d. Turn right : M2 dikurangi kecepatannya, dan M1 ditambah

Tricopter

Adalah salah satu jenis multirotor dengan jumlah rotor yang digunakan adalah 3 buah dengan

tambahan 1 buah motor servo sebagai kontrol gerakan pada wahana ini. Berikut adalah

konfigurasi pada tricopter:

10

Gambar Konfigurasi pada Tricopter

Sistem kendali pada tricopter yakni dengan mengatur arah motor M3 dengan motor servo dan

mengatur kecepatan kedua buah motor tersebut, dengan pengaturan sebagai berikut:

a. Forward : M1 dan M2 dikurangi kecepatannya, M3 ditambah

b. Back : M1 dan M2 dikurangi kecepatannya, M3 ditambah

c. Turn left : M1, M2, dan M3 berputar pada kecepatan yang sama, dan servo diarahkan

kekanan

d. Turn right : M1, M2, dan M3 berputar pada kecepatan yang sama, dan servo diarahkan

kekiri

Quadcopter

Adalah salah satu jenis multirotor dengan jumlah rotor yang digunakan adalah 4 buah sebagai

kontrol gerakan pada wahana ini. Quadcopter atau quadrotor, berdasarkan sistem

konfigurasinya dibedakan atas quadcopter P dan quadcopter X, dapat dilihat pada berikut:

Gambar Konfigurasi pada quadcopter P

11

Sistem kendali pada quadcopter P yakni dengan mengatur kecepatan masing-masing motor

sehingga menimbulkan torsi yang berbeda, dengan pengaturan sebagai berikut:

a. Forward : M2 dan M4 berputar pada kecepatan yang sama, M1 dengan kecepatan lebih

rendah dibanding M3

b. Back : M2 dan M4 berputar pada kecepatan yang sama, M3 dengan kecepatan lebih

rendah dibanding M1

c. Turn left : M1 dan M3 berputar pada kecepatan yang sama, M4 dengan kecepatan lebih

rendah dibanding M3

d. Turn right : M1 dan M3 berputar pada kecepatan yang sama, M3 dengan kecepatan

lebih rendah dibanding M4

Pada quacopter X konfigurasi dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar Konfigurasi pada quadcopter X

Sistem kendali pada quadcopter X yakni dengan mengatur kecepatan masing-masing motor


a. Forward : M1 dan M2 berputar kecepatan lebih rendah dibanding M3 dan M4

b. Back : M3 dan M4 berputar kecepatan lebih rendah dibanding M1 dan M2

c. Turn left : M1 dan M3 berputar kecepatan lebih rendah dibanding M2 dan M4

d. Turn right : M2 dan M4 berputar kecepatan lebih rendah dibanding M1 dan M3

Hexacopter

12

Adalah salah satu jenis multirotor dengan jumlah rotor yang digunakan adalah 6 buah sebagai

kontrol gerakan pada wahana ini.

Sistem kendali pada heksacopter yakni dengan mengatur kecepatan masing-masing motor


a. Forward : M1, M2, M6 berputar dengan kecepatan yang lebih rendah dibandingkan

dengan kecepatan M3, M4, dan M5.

b. Back : M3, M4, M5 berputar dengan kecepatan yang lebih rendah dibandingkan

dengan kecepatan M1, M2, dan M6.

c. Turn left : M1, M2, M3, dan M4 berputar kecepatan lebih rendah dibanding M5 dan

M6.

d. Turn right : M1, M6, M5, dan M4 berputar kecepatan lebih rendah dibanding M2 dan

M3.

Quadrotor

Quadrotor memiliki 4 buah motor yang masing-masing dapat bergerak bersamaan ataupun

tidak. Jika menginginkan suatu perpindahan dalam satu titik ke titik lain. (satu tempat ke tempat

lain) dibutuhkan diferensial kecepatan pada motor quadrotor. Karena prinsip kerja dari

pergerakan quadrotor bertitik pada kecepatan motor masing masing sisi.

13

(a)

(b)

Gambar Quadrotor helikopter dikontrol dengan memvariasikan . (a) Pitch dan roll sehingga torsi

yang dihasilkan secara independen dengan mengontrol kecepatan relatif dari rotor pada sisi

berlawanan helikopter. (b) torsi yaw dihasilkan dengan mengendalikan kecepatan relatif motor, yang

berputar terbalik untuk menghasilkan reaksi torsi total yang berbeda-beda pada tiap motor.

Percepatan vertikal dikendalikan oleh kecepatan total dari semua rotor, dan percepatan lateral

dikendalikan melalui pitch dan roll pesawat.

Torsi dihasilkan oleh rotor dengan persamaan berikut:

Dimana Q adalah torsi yang dihasilkan dari rotor, V adalah tegangan yang melewati rotor, I

adalah arus yang berada di rotor, dan ω adalah sudut yang dihasilkan ketika rotor berputar. Kq,

Ke,dan Ra merupakan konstanta dari spesifikasi motor yang digunakan, dimana Kq adalah torsi

motor, Ke adalah kecepatan motor yang berkaitan dengan EMF, dan Ra adalah resistansi total

dari rotor.

Konversi dari tegangan kedalam bentuk daya, menghasilkan:

Dimana torsi dapat disamakan dengan daya yang dihasilkan oleh motor dengan daya yang ideal

untuk menghasilkan daya dorong dan meningkatkan momentum diudara. Daya ideal adalah

torsi motor yang dikalikan dengan kecepatan motor tersebut. Pada saat hover atau mengudara,

daya didapat dengan:

14

Dimana vh, merupakan kecepatan induksi motor pada saat hover, yaitu perubahan kecepatan

udara yang disebabkan o

laporan tahun terakhir penelitian strategis ......(courier unmanned aerial vehicle) berbasis gps...

Documents