i

MODIFIKASI SISTEM NAVIGASI OTOMATIS

PENGENDALIAN TRAKTOR UNTUK PENGOLAHAN

LAHAN KERING

ANDREAS GONZALES LEPA RATU

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2014

ii

iii

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN

SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul ―Modifikasi Sistem

Navigasi Otomatis Pengendalian Traktor Untuk Pengolahan Lahan Kering‖

adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum

diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber

informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak

diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam

Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut

Pertanian Bogor.

Bogor, Januari 2014

Andreas Gonzales Lepa Ratu

NIM F14090131

iv

ABSTRAK

ANDREAS GONZALES LEPA RATU. Modifikasi Sistem Navigasi Otomatis

Pengendalian Traktor Untuk Pengolahan Lahan Kering. Dibimbing oleh I DEWA

MADE SUBRATA.

Penelitian ini merupakan penelitian lanjutan mengenai pengembangan

sistem kemudi otomatis pada traktor pertanian menggunakan navigasi GPS

(Rahman, 2013). Tujuan dari penelitian ini adalah menyempurnakan algoritme

dari penelitian sebelumnya (Rahman, 2013) untuk navigasi otomatis mengikuti

jalur pengolahan lahan kering. Pengujian lapangan dilakukan dalam dua tahap

yaitu uji lintasan lurus tanpa menggunakan implemen dan uji kinerja pengolahan

lahan dengan menggunakan implemen bajak rotari. Hasil dari uji lintasan lurus

tanpa perubahan komponen mekanik dan tanpa menggunakan implemen

menunjukkan simpangan rata-rata 8.62 cm dan simpangan terbesar 16.77 cm,

hasil ini lebih baik dari hasil uji penelitian Rahman (2013) karena simpangan rata-

rata menurun 28.17%. Pengoperasian dengan menggunakan implemen mengikuti

jalu pengolahan lahan kering menghasilkan simpangan rata-rata pada lintasan

lurus adalah 6.9 cm dan simpangan terbesar 31.64 cm, hasil ini menunjukkan

bahwa simpangan rata-rata menurun 61.45% dari hasil penelitian Rahman (2013).

Dalam penelitian ini dikembangkan mekanisme baru yaitu mekanisme transmisi

maju mundur untuk mendukung pergerakan traktor mengikuti jalur pengolahan

lahan kering dan pemisahan mekanisme rem kanan dan kiri dengan hasil kinerja

radius putar 1.5 m.

Kata kunci: algoritme, navigasi otomatis, traktor.

ABSTRACT

ANDREAS GONZALES LEPA RATU. Modification of Automatic Navigation

System On Controlling Tractor For Dry Land Tillage. Supervised by I DEWA

MADE SUBRATA.

This is the advanced research concerning to the development of automatic

steering system on tractor with Global Positioning System navigation (Rahman,

2013). The purpose of this research is to improve algoritm from the previous

research (Rahman, 2013) for the automatic navigation following the dry land

tilling trajectory. The field test has been carried out in two steps, they are test of

straight line without using implement and dry land tilling test using rotary tiller.

Result of the straight line test without any mechanical component changes and

without using implement, shows the average error 8.62 cm and maximum error

16.77 cm, this result is much better than the previous one by Rahman (2013)

because of 28.17% average error decrease. Operation by rotary tiller following the

dry land tilling trajectory produces the average error of straight line 6.9 cm and

maximum error 31.64 cm, this result shows that the average error has 61.45%

decrease compared to Rahman’s research (2013). In this research, it has been

developed a new mechanisms of onwards and backwards transmition to support

v

the tractor movement following the new trajectory and to separate the right and

left brake mechanism which the work result of 1.5 m turning radius.

Keywords : algoritm, automatic navigation, tractor.

vi

vii

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknologi Pertanian

pada

Departemen Teknik Mesin dan Biosistem

MODIFIKASI SISTEM NAVIGASI OTOMATIS

PENGENDALIAN TRAKTOR UNTUK PENGOLAHAN

LAHAN KERING

ANDREAS GONZALES LEPA RATU

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2014

viii

ix

Judul Skripsi : Modifikasi Sistem Navigasi Otomatis Pengendalian Traktor Untuk

Pengolahan Lahan Kering

Nama : Andreas Gonzales Lepa Ratu

NIM : F14090131

Disetujui oleh

Dr. Ir. I Dewa Made Subrata, M.Agr

Pembimbing

Diketahui oleh

Dr. Ir. Desrial, M.Eng

Ketua Departemen

Tanggal Lulus:

x

PRAKATA

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala

karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih

dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Februari 2013 ini ialah

modifikasi, dengan judul ―Modifikasi Sistem Navigasi Otomatis Pengendalian

Traktor Untuk Pengolahan Lahan Kering‖.

Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr Ir I Dewa Made Subrata

MAgr selaku pembimbing serta M. Sigit Gunawan dan Setya Permana selaku

rekan tim penelitian. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada Fransiskus

Xaverius Immanuel Lepa selaku ayah, Erry Pantjawatie, bfl selaku ibu, kedua

adik: Ezra Maria Brigitta Lepa Ratu dan Grace Eve Felicia Lepa Ratu, seluruh

keluarga, Stephani Utari, Ferry Albert Gideon Rihi, Friska Vida, Anggi Maniur,

Lita Hidayati, Zarmeis Sri Mulyati, Nabillah Hafidzati, staf pekerja di

Laboratorium Lapang Siswadhi Supardjo dan Laboratorium Instrumentasi dan

Kontrol serta setiap pihak yang ikut membantu, atas segala doa dan kasih

sayangnya.

Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Januari 2014

Andreas Gonzales Lepa Ratu

xi

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL xii

DAFTAR GAMBAR xii

DAFTAR LAMPIRAN xii

PENDAHULUAN 1

Latar Belakang 1

Perumusan Masalah 1

Tujuan Penelitian 1

METODE 2

Waktu Dan Tempat 2

Alat dan Bahan 2

Tahapan Penelitian 3

Prosedur Pengujian 3

Rancangan Sistem 5

HASIL DAN PEMBAHASAN 14

Pembahasan 14

SIMPULAN DAN SARAN 22

Simpulan 22

Saran 22

DAFTAR PUSTAKA 23

LAMPIRAN 24

RIWAYAT HIDUP 26

xii

DAFTAR TABEL

1. Penentuan sudut roda traktor 7 2. Simpangan hasil uji kinerja lintasan lurus tanpa menggunakan

implemen 16 3. Simpangan hasil pengujian sistem navigasi lintasan lurus (Rahman,

2013) 16 4. Simpangan hasil pengolahan dengan bajak rotari 20 5. Simpangan hasil berdasarkan pengukuran setelah mencapai jalur acuan 21

DAFTAR GAMBAR

1. Bagan alir proses penelitian 3 2. Layout jalur pengujian 4 3. Layout jalur pengujian penelitian sebelumnya (Rahman, 2013) 5 4. Algoritme pembentukan lintasan olah 7 5. Sketsa penentuan lintasan olah 8 6. Diagram alir umum sistem kontrol navigasi otomatis 9 7. Rincian diagram alir kontrol pergerakan maju 10 8. Rincian diagram alir umum kontrol operasi balik kiri 11 9. Rincian diagram alir umum kontrol operasi balik kanan 11 10. Rincian diagram alir umum kontrol operasi mundur 12 11. Algoritme pengolahan data GPS (Rahman, 2013) 13

12. Pemrograman dengan Code Vision AVR 14 13. Pemrograman dengan Visual Basic 14 14. Tampilan ketika sistem dijalankan 15 15. Hasil uji lintasan lurus tanpa menggunakan implemen 15 16. Pengujian lintasan lurus dengan penggunaan simpangan awal 17 17. Kondisi lahan sebelum diolah dengan bajak rotari 18

18. Kondisi lahan hasil pengolahan dengan bajak rotari 18 19. Hasil uji kinerja dengan menggunakan bajak rotari 19 20. Acuan pengukuran simpangan pada setiap lintasan 20 21. Acuan pengukuran simpangan setelah mencapai jalur acuan 21

DAFTAR LAMPIRAN

1. Hasil pengukuran kadar air tanah untuk pengujian tanpa menggunakan

implemen 24 2. Hasil pengukuran kadar air tanah untuk pengujian menggunakan

implemen bajak rotari 24

1

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Pengembangan otomasi traktor pertanian di Indonesia dalam mendukung

kegiatan pertanian presisi masih menjadi hal yang sangat baru untuk masyarakat

Indonesia. Pada penelitian ini, otomasi yang dilakukan adalah dengan menerapkan

sistem navigasi otomatis dengan bantuan GPS (Global Positioning System) pada

pengolahan tanah dengan menggunakan traktor roda empat.

Penelitian ini merupakan penelitian lanjutan mengenai rancang bangun

sistem kemudi otomatis traktor pertanian berbasis GPS (Rahman, 2013). Pada

hasil uji kinerja penelitian tersebut didapatkan radius belok yang cukup besar

karena tidak adanya pemisahan sistem kontrol pada mekanisme rem untuk

membantu pergerakan belok serta algoritme penentuan aksi traktor yang perlu

dikembangkan agar simpangan yang dihasilkan menjadi lebih kecil.

Penelitian ini menguraikan penerapan algoritme yang digunakan untuk

mendukung sistem navigasi otomatis pergerakan traktor mengikuti jalur olah

lahan dan menguji hasil pengembangan algoritme yang telah dibangun secara uji

kinerja lapangan.

Perumusan Masalah

Pada hasil uji lapangan dari penelitian Rahman (2013) radius putar traktor

masih sangat besar dan penentuan pergerakan traktor yang masih kurang akurat.

Dalam hal ini ditemukan salah satu solusi yang akan dijadikan modifikasi, yaitu

pemisahan mekanisme rem kanan dan kiri serta penambahan mekanisme transmisi

maju dan mundur untuk mendukung pergerakan traktor dalam melakukan

kegiatan pengolahan lahan. Untuk menjalankan mekanisme tersebut diperlukan

algoritme sebagai perintah agar dapat berjalan dengan baik dan dipadukan dengan

mekanisme lain yang sudah ada sehingga membuat traktor dapat beroperasi lebih

baik. Penyempurnaan algoritme dilakukan pada penentuan gerakan koreksi traktor

terhadap jalur acuan agar traktor bisa beroperasi lebih akurat. Pengembangan

algoritme dilakukan pada penentuan jalur olah yang baru, sehingga pengguna

memiliki beberapa pilihan untuk melakukan pengolahan lahan. Pengembangan

algoritme pada sistem kemudi otomatis berbasis navigasi GPS pada traktor

diharapkan mampu meningkatkan ketelitian traktor dalam proses budidaya

pertanian.

Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk menyempurnakan dan mengembangkan

algoritme baru dari penelitian sebelumnya (Rahman, 2013) untuk navigasi

otomatis traktor mengikuti jalur pengolahan lahan kering baru.

2

METODE

Waktu Dan Tempat

Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorim Instrumentasi dan Kontrol dan

Laboratorium Lapang Siswadi Supardjo, Departemen Teknik Mesin dan

Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor, pada bulan

Februari sampai Nopember 2013.

Alat dan Bahan

Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah komputer pengendali

(laptop), RTK-DGPS Outback®

S3 GPS Guidance and Mapping System/ penentu

posisi traktor, trasktor Yanmar EF 453T, patok, meteran, penetrometer, ring

sampel, oven dan timbangan, serta perangkat lunak Microsoft Visual Basic 6.0

dan Code Vision AVR.

3

Tahapan Penelitian

Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahap seperti yang dapat dilihat

pada Gambar 1.

Gambar 1 Bagan alir proses penelitian

Prosedur Pengujian

Pengujian Lapangan

Pengujian lapangan dilakukan melalui dua tahap yaitu uji untuk lintasan

lurus tanpa menggunakan implemen dengan panjang lintasan 30 m dan uji kinerja

menggunakan lintasan olah lahan baru yaitu berbentuk zig-zag (Gambar 2) dengan

ukuran lahan 30x20 m dengan kondisi menggunakan implemen bajak rotari. Data

pendukung yang diukur sebelum melakukan pengujian yaitu kadar air tanah,

untuk mengetahui kondisi tanah pada lahan yang akan diolah. Pengukuran

dilakukan dengan mengambil sampel yaitu pada kedalaman 5 dan 10 cm dari

permukaan tanah masing-masing pada lima titik pada lahan. Sampel-sampel

tersebut diukur beratnya ketika pengambilan kemudian dimasukkan ke oven untuk

dikeringkan dengan suhu 110oC dan waktu ≥24 jam, kemudian ditimbang kembali

Mulai

Identifikasi masalah

Perancangan algoritme pada mikrokontroller ATMega 128A

Pembuatan algoritme sistem kontrol otomatis

mekanisme baru dan modifikasi

Sistem

berfungsi?

Uji Kinerja

Berfungsi

dengan baik ?

Selesai

Pembuatan algoritme jalur pengolahan di Visual Basic

Ya

Tidak

Tidak

Ya

4

setelah keluar dari oven. Berdasarkan data tersebut dapat dihitung kadar air tanah

dengan persamaan (1).

.................................................................. (1)

Keterangan :

Ka = kadar air (%)

mtb = berat basah (gram)

mtk = berat kering (gram)

mr = berat ring sampel (gram)

Kemudian, seluruh sistem dan perangkat GPS, yang berada di traktor

maupun di base line dipastikan sudah terpasang dengan baik. Kemudian traktor

dikendarai secara manual menuju titik awal pengujian. Langkah awal yang harus

dilakukan adalah menyalakan Base LineX kemudian S3 Console, dimana konsol

GPS akan melakukan koneksi ke Base Line hingga mencapai kondisi RTK.

Selanjutnya adalah menghidupkan rangkaian mekatronika, lalu sistem melakukan

koneksi ke mikrokontroler dan proses pengujian pun dapat dilakukan. Layout jalur

pengujian dapat dilihat pada Gambar 2 dan dapat dibandingkan dengan layout

jalur pengujian pada penelitian sebelumnya pada Gambar 3. Pengolahan

dilakukan dari selatan ke utara.

Beberapa sistem pada traktor yang harus diatur secara manual sebelum

pengujian adalah posisi gigi yaitu low (1) dengan kecepatan medium (2) serta

kondisi traktor menggunakan sistem 4WD (four wheel drive) dan tuas PTO dalam

keadaan menyambung (hanya ketika menggunakan bajak rotari). Untuk pengujian

lapangan, sistem telah diatur untuk menggunakan kecepatan 2200 rpm.

Gambar 2 Layout jalur pengujian

U

Selesai Mula

i

S

5

Gambar 3 Layout jalur pengujian penelitian sebelumnya (Rahman, 2013)

Parameter uji yang diukur adalah besar simpangan terbesar dan rata-rata

yang terjadi pada setiap lintasan terhadap jalur acuan yang telah ditentukan serta

waktu rata-rata yang ditempuh untuk lintasan lurus, belok dan mundur.

Rancangan Sistem

Sistem Pembacaan Dan Pengolahan Data GPS

Data yang didapatkan dari GPS berupa data geodetik berbentuk besaran

sudut bujur (longitude) dan lintang (latitude). Selanjutnya sistem akan membuat

setiap jalur berdasarkan input data 4 titik koordinat pojok lahan olah yang sudah

disimpan. Awal pengolahan akan dilakukan dari selatan ke utara. Dalam

pembentukan jalur, besaran latitude dan longitude tidak perlu dikonversikan ke

dalam bentuk koordinat x dan y. Parameter-parameter lintasan yang dihitung

adalah 2 titik ujung lintasan dan sudut orientasi lintasan.

Tahap selanjutnya adalah menghitung Δlatitude dan Δlongitude maksimum

dari masing-masing titik yang berhadapan, dengan persamaan berikut (Rahman,

2013):

............................................................. (2)

.................................................... (3)

............................................................. (4)

.................................................... (5)

U

S

6

Berdasarkan masing-masing delta yang ada, dihitung lebar olah lahan (l)

dengan menggunakan persamaan berikut (Rahman , 2013):

....

.............................................................................................................................. (6)

Dari persamaan (5), dipilih besaran yang terkecil sebagai lebar olah lahan.

Berdasarkan lebar lahan yang ada ditentukan jumlah jalur yang akan diolah

dengan persamaan sebagai berikut:

......................................................................................... (7)

Setelah menghitung jumlah lintasan acuan pengolahan tanah, ditentukan

titik-titik ujung tiap lintasan sebagai patokan untuk pengolahan secara berurutan

dari lintasan. Berikut persamaan untuk menentukan titik-titik ujung:

.................................... (8)

.............................. (9)

................................. (10)

........................... (11)

Dimana nilai n adalah indeks lintasan olah ke-n.

Perhitungan sudut orientasi lintasan dihitung menggunakan persamaan

berikut (Rahman, 2013):

..................................................................................... (12)

.................................................................................................... (13)

Untuk menghitung penentuan sudut koreksi yang diberikan terhadap

simpangan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

................................................... (18)

dimana,

...... (14)

........................ (15)

........................................................... (16)

............................................................................................................................ (17)

7

Berdasarkan hasil koreksi yang terhitung, ditentukan besar sudut yang harus

dibentuk oleh roda depan seperti yang terlihat pada Tabel 1. Besaran sudut negatif

menunjukkan pergerakan stir ke kiri sedangkan positif untuk pergerakan stir ke

kanan.

Tabel 1 Penentuan sudut roda traktor

Koreksi (o) Sudut (

o)

≤-30 30

-30>x≥-25 27

-25>x≥-20 22

-20>x≥-15 17

-15>x≥-10 12

-10>x≥-5 7

-5>x≥5 0

5>x≥10 -7

10>x≥15 -12

15>x≥20 -17

20>x≥25 -22

25>x≥30 -27

>30 -30

Secara umum algoritme pembentukan jalur lintasan dapat dilihat pada

Gambar 4 dan sketsa penentuan lintasan olah dapat dilihat pada Gambar 5.

Gambar 4 Algoritme pembentukan lintasan olah

Mulai

Input 4 titik koordinat lahan

(longi1,lati1), (longi1,lati1)

(longi1,lati1), (longi1,lati1)

Hitung

Δlongitude, Δlatitude

Hitung lebar

lahan olah

Hitung

jumlah lintasan

Hitung parameter lintasan

(titik awal, titik akhir, sudut orientasi)

Selesai

8

Gambar 5 Sketsa penentuan lintasan olah

Pembacaan data real time GPS menggunakan frekuensi 5 Hz. Data tersebut

kemudian diolah menggunakan algoritme pengolahan data GPS yang dibangun

dan ditentukan perintah yang selanjutnya dikirim ke mikrokontroler, yang akan

menggerakan setiap aktuator.

Sistem Pengendalian Otomatis

Algoritme yang dirancang untuk menjalankan sistem pengendalian otomatis

dapat dilihat pada Gambar 6 dengan rincian beberapa sistem kontrol yang

berperan dapat dilihat pada Gambar 7, Gambar 8, Gambar 9 dan Gambar 10.

9

Gambar 6 Diagram alir umum sistem kontrol navigasi otomatis

Mundur?

Tidak

Pengolahan

Selatan ke utara

Balik kanan?

Kontrol

Operasi mundur

(Gambar (10)

Kontrol

Operasi balik kanan

(Gambar 9)

Pengolahan

Utara ke selatan

Balik kiri?

Kontrol

Operasi balik kiri

(Gambar 8)

Kontrol

Operasi mundur

(Gambar 10)

Mulai

(a)

Koordinat GPS

(longi, lati)

Pembentukan

jalur acuan

Akhir lintasan? Kopling turun

Selesai

Pengolahan

utara ke selatan?

Parameter kontrol

pergerakan maju

(penentuan setpoint,

orientasi maju traktor,

perhitungan besar

simpangan terhadap jalur

set point, delta orientasi

traktor, sudut putar roda

traktor, sudut koreksi)

Ya

Tidak Ya

Ya Ya

Tidak Tidak

Akselerasi

1100 rpm

Implemen naik

(posisi 9)

Mundur?

Tidak Tidak

Ya Ya

Kopling turun,

Stir lurus

Kontrol

Pergerakan maju

(Gambar 7)

10

Gambar 7 Rincian diagram alir kontrol pergerakan maju

Kopling turun

Ya

Ya

Tidak

Kontrol operasi mundur

Arah gerakan pedal

transmisi mundur

Pembacaan

sensor kopling ?

Motor berputar berlawanan

arah jarum jam

Motor berhenti

Akhir

mundur?

Sensor transmisi

mundur tertekan?

Tidak Ya

Tidak

Kontrol pergerakan maju

(Gambar 7)

Kopling naik

Traktor mundur

11

Gambar 8 Rincian diagram alir

umum kontrol operasi

balik kiri

Gambar 9 Rincian diagram alir

umum kontrol operasi

balik kanan

Stir kiri 30o,

rem kiri turun

Kontrol operasi balik kiri

Akhir balik? Tidak

Ya

Kopling turun

Rem kiri naik

Kontrol operasi mundur

(Gambar 10)

Ya

Tidak

Kopling turun,

implemen naik

(posisi 9)

Stir kanan 30o

(delay 5s)

Koreksi terhadap jalur

acuan

Akhir koreksi?

Stir kanan 30o,

rem kanan turun

Kontrol operasi balik kanan

Akhir balik? Tidak

Ya

Kopling turun

Rem kanan naik

Kontrol operasi mundur

(Gambar 10)

Ya

Tidak

Kopling turun,

implemen naik

(posisi 9)

Stir kiri 30o

(delay 5s)

Koreksi terhadap jalur

acuan

Akhir koreksi?

12

Gambar 10 Rincian diagram alir umum kontrol operasi mundur

Pada Gambar 7 dan Gambar 10, sistem kontrol untuk menggerakkan

transmisi ke maju dan mundur dipengaruhi oleh peran sensor berupa limit switch

pada mekanisme kopling, dimana motor penggerak tuas transmisi tidak akan

berputar bila sensor pada kopling tidak tertekan atau dalam kondisi kopling turun.

Begitu pula pada pergerakan kopling naik dipengaruhi oleh sensor berupa limit

switch pada mekanisme transmisi, dimana kopling tidak akan bergerak naik bila

sensor transmisi maju atau mundur tidak tertekan. Penggunaan sensor ini

digunakan untuk keamanan dimana kopling tidak akan benar-benar terangkat bila

Kopling turun

Ya

Ya

Tidak

Kontrol operasi mundur

Arah gerakan pedal

transmisi mundur

Pembacaan

sensor kopling ?

Motor berputar berlawanan

arah jarum jam

Motor berhenti

Akhir

mundur?

Sensor transmisi

mundur tertekan?

Tidak Ya

Tidak

Kontrol pergerakan maju

(Gambar 7)

Kopling naik

Traktor mundur

13

transmisi belum masuk ke posisi transmisi maju atau mundur, sehingga traktor

akan tetap dalam posisi tidak bergerak.

Algoritme sistem tersebut berbeda dengan hasil pada penelitian Rahman

(2013) yang dapat dilihat pada Gambar 11, karena adanya perbedaan penggunaan

jalur olah lahan dan penambahan mekanisme mundur serta pemisahan mekanisme

rem kanan dan kiri.

Gambar 11 Algoritme pengolahan data GPS (Rahman, 2013)

Ketika traktor berada pada lintasan lurus, sistem akan menentukan lintasan

acuan yang harus dilalui traktor, berdasarkan arah pengolahan, posisi traktor serta

urutan lintasan yang dilalui. Pada titik akhir lintasan sebelumnya sudah dilewati

maka sistem akan menggerakan traktor untuk memasuki ke lintasan berikutnya.

Ketika pergerakan belok, traktor akan belok tanpa melakukan koreksi, dan sistem

akan berhenti belok pada titik longitude tertentu kemudian menentukan kembali

lintasan acuan yang harus dilalui traktor.

14

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pembahasan

Penyusunan algoritme pada mikrokontroler dilakukan dengan menggunakan

perangkat lunak Code Vision AVR berbasis bahasa pemrograman C dimana bahasa

C merupakan middle level language (bahasa tingkat menengah) sehingga mudah

untuk melakukan interfacing (pembuatan program antar muka) ke perangkat keras

(Joni, 2006). Runtutan program yang telah dibuat kemudian di-compile,

menerjemahkan kumpulan kode program yang ditulis dalam suatu bahasa

pemrograman tertentu ke dalam bahasa mesin, Joni (2006), lalu diunduh ke chip

mikrokontroler. Pemrograman pada Code Vision dapat dilihat pada Gambar 12.

Gambar 12 Pemrograman dengan Code Vision AVR

Sedangkan algoritme pembuatan jalur menggunakan Visual Basic seperti

yang terlihat pada Gambar 13. Kondisi tampilan di komputer pengendali ketika

sistem dijalankan dapat dilihat pada Gambar 14.

Gambar 13 Pemrograman dengan Visual Basic

15

Gambar 14 Tampilan ketika sistem dijalankan

Pengujian Kinerja di Lapangan

Hasil uji kinerja menunjukkan bahwa traktor sudah bisa bergerak sesuai

dengan algoritme jalur baru yang dikembangkan berdasarkan input empat titik

koordinat petak lahan. Pengujian lintasan lurus dilakukan pada panjang lintasan

30 m dan pada kondisi tanah memiliki kadar air 19.88% pada kedalaman 0-5 cm

dan 21.58% pada kedalaman 5-10 cm. Pengujian dilakukan dengan dua perlakuan,

yaitu tanpa diberikan simpangan awal dan menggunakan simpangan awal sejauh 4

m. Hasil pengujian tanpa simpangan awal dapat dilihat pada Gambar 15 dengan

besar simpangan terbesar 16.77 cm dan simpangan rata-rata 8.62 cm dan

pengujian menggunakan simpangan awal dapat dilihat pada Gambar 16.

(a) (b) (c)

Gambar 15 Hasil uji lintasan lurus tanpa menggunakan implemen

16

Besar simpangan hasil pengujian lintasan lurus dapat dilihat pada Tabel 2.

Berdasarkan hasil tersebut, didapatkan bahwa penyempurnaan algoritme dari

desain Rahman (2013) mempunyai hasil yang lebih baik karena simpangan yang

dihasilkan menjadi lebih kecil. Hasil simpangan pada penelitian yang sebelumnya

(Rahman, 2013) dapat dilihat pada Tabel 3.

Tabel 2 Simpangan hasil uji kinerja lintasan lurus tanpa menggunakan implemen

Ulangan Simpangan terbesar (cm) Simpangan rata-rata (cm)

1 14.18 9.37

2 14.26 8.03

3 16.77 8.46

Rata-rata (cm) 8.62

Tabel 3 Simpangan hasil pengujian sistem navigasi lintasan lurus (Rahman,

2013)

Ulangan Simpangan terbesar (cm) Simpangan rata-rata (cm)

1 20.3 9.5

2 49 17

3 20.3 9.5

Rata-rata (cm) 12.00

(a) (b)

17

(c) (d)

Gambar 16 Pengujian lintasan lurus dengan penggunaan simpangan awal

Pada Gambar 16 simpangan terbesar terdapat pada awal lintasan. Pengujian

dengan penggunaan simpangan awal ini bertujuan untuk mengetahui performansi

traktor dalam mengkoreksi dari simpangan yang cukup besar. Lama waktu yang

dibutuhkan untuk kembali ke jalur acuan adalah : (a) 54 detik; (b) 62 detik; (c)

48.2 detik; (d) 41.2 detik. Pada gambar di atas terlihat ketika traktor berada pada

sebelah kiri jalur acuan, akan melakukan koreksi dengan baik, sedangkan ketika

traktor berada pada sebelah kanan jalur acuan, pergerakan traktor untuk bisa

mencapai jalur acuan dengan baik harus memotong jalur acuan tersebut terlebih

dahulu lalu kembali ke jalur acuan. Kondisi tersebut disebabkan karena letak

antena GPS berada pada roda kanan sehingga menyebabkan perbedaan

performansi koreksi traktor terhadap jalur acuan bila traktor berada di sebelah

kanan atau kiri dari jalur acuan.

Pengolahan dengan menggunakan bajak rotari, dilakukan dengan kondisi

tanah memiliki kadar air 24.75% pada kedalaman 0-5 cm dan 25.80% pada

kedalaman 5-10 cm. Dalam penelitian ini dikembangkan mekanisme baru yaitu

mekanisme transmisi maju mundur dan pemisahan mekanisme rem kanan dan kiri

oleh Sigit (2013) untuk mendukung pergerakan traktor mengikuti jalur olah lahan

baru yang dikembangkan. Hasil pengolahan menunjukkan sistem dan algoritme

yang dikembangkan sudah dapat beroperasi dengan baik dalam melakukan

pengolahan satu lahan dengan kondisi lahan sudah terolah dengan rotari secara

manual satu kali. Perlakuan tersebut diberikan karena kondisi lahan yang begitu

kering dan setelah menggunakan bajak piring pun masih berbentuk bongkahan-

bongkahan besar seperti yang terlihat pada Gambar 17, yang bisa mengenai kabel

18

yang berada bagian bawah traktor. Kondisi lahan hasil pengolahan dengan bajak

rotari dapat dilihat pada Gambar 18. Pergerakan traktor hasil pengujian lapangan

dapat dilihat pada Gambar 19.

Gambar 17 Kondisi lahan sebelum diolah dengan bajak rotari

Gambar 18 Kondisi lahan hasil pengolahan dengan bajak rotari

19

Gambar 19 Hasil uji kinerja dengan menggunakan bajak rotari

Pada Gambar 19 terlihat garis pergerakan traktor ketika belok kiri di bagian

bawah atau setelah lintasan genap terlihat cukup besar. Hal tersebut bukan karena

radius putar yang besar, melainkan karena hasil plot pergerakan berdasarkan

posisi antena GPS yaitu berada di roda sebelah kanan sehingga ketika melakukan

balik kiri koordinat yang terekam adalah radius putar terluar pada roda kanan

bukan pada roda kiri. Hal ini cukup jelas perbedaannya ketika dibandingkan

dengan hasil plot koordinat ketika belok kanan pada Gambar 19 di bagian atas,

tetapi pada keadaan real radius putar dalam yang terukur pada setiap pergerakan

tersebut adalah sama, yaitu 1.5 m. Radius putar ini lebih kecil dari hasil pengujian

kinerja sistem pada penelitian Rahman (2013) yaitu 3.6 m. Berdasarkan hasil

tersebut, dapat disimpulkan bahwa algoritme yang dikembangkan dalam

pembuatan jalur olah lahan baru sudah berhasil dan bisa dijalankan sistem dengan

baik. Simpangan hasil pengujian yang terhitung di setiap lintasan dapat dilihat

pada Tabel 4.

Mulai Selesai

20

Tabel 4 Simpangan hasil pengolahan dengan bajak rotari

Lintasan Simpangan maks. Simpangan rata-rata

1 21.81 10.43

2 174.9 31.65

3 71.86 15.76

4 137.78 48.51

5 62.65 22.65

6 82.47 45.7

7 118.02 38.74

8 123.08 35.42

9 31.27 11.98

10 72.88 39.15

11 120.58 23.76

12 43.85 15.67

Rata-rata (cm) 28.285

Pada Tabel 4 dapat dilihat bahwa simpangan terbesar mencapai 174.9 cm

dan simpangan rata-rata sebesar 28.285 cm. Pengukuran simpangan dapat dilihat

pada Gambar 20.

Gambar 20 Acuan pengukuran simpangan pada setiap lintasan

Besarnya nilai simpangan pada setiap lintasan yang terhitung disebabkan

karena perhitungan simpangan dimulai dari traktor setelah melakukan gerakan

mundur (1), dimana posisi traktor berada cukup jauh dari jalur acuan, sampai ke

ujung lintasan (2) sehingga simpangan terbesar merupakan titik awal pergerakan

traktor maju setelah gerakan mundur di setiap awal lintasan. Sedangkan bila

simpangan dihitung ketika traktor sudah berada pada jalur acuan seperti pada

(1)

(2)

21

Gambar 21 dari (a) sampai (b), sama seperti acuan pengukuran dari penelitian

Rahman (2013), mempunyai hasil simpangan rata-rata dan simpangan terbesar

pada lintasan lurus yaitu 6.9 cm dan 31.64 cm (Tabel 5). Hasil tersebut lebih baik

simpangan yang dihasilkan lebih kecil dari penelitian Rahman (2013) dengan

hasil simpangan rata-rata sebesar 17.9 cm dan simpangan terbesar sebesar 64.7

cm.

Gambar 21 Acuan pengukuran simpangan setelah mencapai jalur acuan

Tabel 5 Simpangan hasil berdasarkan pengukuran setelah mencapai jalur acuan

Lintasan Simpangan terbesar (cm) Simpangan rata-rata (cm)

1 21.81 10.43

2 16.91 4.9

3 20.49 4.91

4 16.82 9.97

5 17.24 4.91

6 17.01 4.86

7 15.49 8.1

8 31.64 8.38

9 16.34 8.69

10 13.97 7.17

11 15.21 6.23

12 19.4 4.6

Rata-rata (cm) 6.9

(a)

(b)

22

Pada pengujian dengan menggunakan implemen bajak rotari, waktu tempuh

yang terukur rata-rata setiap menempuh lintasan lurus dari awal hingga akhir jalur

olahan lahan adalah 81.2 detik, waktu balik kanan rata-rata 47 detik, waktu balik

kiri rata-rata 43.4 detik dan waktu mundur rata-rata 26.4 detik.

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Penyempurnaan algoritme dari desain Rahman (2013) tanpa perubahan

komponen mekanik menghasilkan kinerja traktor pada uji lintasan lurus tanpa

menggunakan implemen berupa simpangan rata-rata adalah 8.62 cm dan

simpangan terbesar 16.77 cm dengan kondisi tanah memiliki kadar air 19.88%

pada kedalaman 0-5 cm dan 21.58% pada kedalaman 5-10 cm, hasil ini lebih baik

karena simpangan rata-rata menurun 28.17% dari hasil uji penelitian Rahman

(2013).

Pengoperasian dengan menggunakan implemen menghasilkan simpangan

rata-rata pada lintasan lurus adalah 6.9 cm dan simpangan terbesar 31.64 cm

dengan kondisi tanah memiliki kadar air 24.75% pada kedalaman 0-5 cm dan

25.80% pada kedalaman 5-10 cm, hasil ini menunjukkan bahwa simpangan rata-

rata menurun 61.45% dari hasil penelitian Rahman (2013).

Dalam penelitian ini dikembangkan mekanisme baru yaitu mekanisme

transmisi maju mundur dan pemisahan mekanisme rem kanan dan kiri oleh Sigit

(2013) untuk mendukung pergerakan traktor mengikuti jalur olah baru dengan

hasil kinerja radius putar 1.5 m.

Saran

Algoritme pemberian nilai sudut koreksi terhadap jalur acuan harus

dikembangkan agar pergerakan stir lebih akurat. Algoritme penentuan jalur

seharusnya dibuat beberapa pilihan jalur pengolahan sehingga tidak terbatas

dengan kondisi lahan. Algoritme pengiriman data dari pengolahan GPS di Visual

Basic ke mikrokontroler pun harus dikembangkan agar tidak ada lagi penumpukan

data dan misses (perintah yang tidak tereksekusi) di buffer.

23

DAFTAR PUSTAKA

Ahmad, U., dkk. 2011. Pengembangan Metoda Deteksi Rintangan Menggunakan

Kamera CCD untuk Traktor Tanpa Awak. Prosiding Seminar Nasional

PERTETA 2011. Hal 125-133. Bandung. Indonesia.

Cormen TH, Leiserson CE, Rivest RL, Stein C. 2001. Introduction to Algorithms

Second Edition. The MIT Press: Cambridge, Massachusetts – London,

England.

Desrial, dkk. 2010. Pengembangan Sistem Kemudi Otomatis Pada Traktor

Pertanian Menggunakan Navigasi GPS. Prosiding Seminar Nasional

Mekanisasi Pertanian. 2010. Hal: 95-104. Serpong. Indonesia.

Desrial, dkk. 2011. Rancang Bangun Sistem Kontrol Otomatis Untuk Kemudi,

Kopling dan Akselerator Pada Traktor Pertanian. Prosiding Seminar

Nasional PERTETA 2011. Hal : 62-69. Bandung: FTIP-UNPAD.

Gunawan, M Sigit. 2013. Modifikasi Pengendali Traktor Otomatis Dan Rancang

Bangun Unit Pengendali Otomatis Tuas Transmisi Maju - Mundur

Menggunakan Atmega 128 [skripsi]. Bogor: Program Sarjana, Institut

Pertanian Bogor.

Joni IM, Raharjo B. 2006. Pemrograman C dan Implementasinya. Informatika

Bandung: Bandung.

Rahman C S. 2013. Rancang bangun sistem kemudi otomatis traktor pertanian

berbasis GPS [Tesis]. Bogor: Program Pasca Sarjana, Institut Pertanian

Bogor.

Snyder, JP. 1987. Map Projections — A Working Manual. Geological Survey

Professional Paper 1395. Washington, DC: U. S. Government Printing

Office.

Srivastava AK, Goering CE, Rohrbach RP, Buckmaster, DR. 2006. Engineering

Principles of Agricultural Machines. Ed ke-2. Michigan: ASABE.

Sumarno, E. 2012. Modifikasi Sistem Pengendalian Kemudi Traktor, Tuas

Kopling, dan Tuas Akselerasi Traktor Roda Empat Menggunakan

Mikrokontroller DT-51 [skripsi]. Bogor: Program Sarjana, Institut Pertanian

Bogor.

24

Lampiran 1 Hasil pengukuran kadar air tanah untuk pengujian tanpa

menggunakan implemen

Kedalaman

tanah

Berat

ring

sample

Berat

tanah

basah

Berat

tanah

kering

Kadar

air

Rata-

rata

(cm) (gram) (gram) (gram) (%) (%)

0-5

60 147.8 130.8 19.36

19.88

61 147.6 130.4 19.86

60.7 145.7 128.8 19.88

61.6 153.4 134.3 20.81

62.2 156.5 138.1 19.51

5-10

64.2 142.1 124.7 22.34

21.58

62.1 153.9 135.2 20.37

64 140.9 123.4 22.76

60.9 148.1 130.6 20.07

62 154.2 133.6 22.34

Lampiran 2 Hasil pengukuran kadar air tanah untuk pengujian menggunakan

implemen bajak rotari

Kedalaman

tanah

Berat

ring

sample

Berat

tanah

basah

Berat

tanah

kering

Kadar

air

Rata-

rata

(cm) (gram) (gram) (gram) (%) (%)

0-5

58.1 209.8 171.6 25.18

24.75

61.2 198.7 165.3 24.29

55.8 218.5 178.3 24.71

56.9 191.4 158.4 24.54

60.7 217.8 178.5 25.02

5-10

56.6 220.3 177.6 26.08

25.80

56.4 219.8 178.3 25.40

56.8 213.7 173.6 25.56

56.6 221.4 179.4 25.49

60.2 214.7 173.8 26.47

25

Lampiran 3 Deskripsi pesan GPS tipe ―GPGGA‖

No

Field Keterangan

1 ID tipe pesan

2 Waktu universal (UTC dengan format HHMMSS.SS

3 Sudut lintang (latitude) dengan format DDMM.MMMMM

4 Arah lintang (N = utara (north) dan S = selatan (south)

5 Sudut bujur (longitude) dengan format DDMM.MMMMM

6 Arah bujur (W= barat (west) dan E = timur (east)

7 Indikator kualitas GPS

0 = GPS belum siap 4 = RTK fix

1 = GPS fix 5 = RTK float

2 = DGPS fix

8 Jumlah satelit yang digunakan

9 Nilai HDOP (Horizontal Dilution of Precision) yang menunjukkan

presisi pembacaan GPS

10 Tinggi antena (altitude)

11 Unit tinggi altitude dalam satuan meter (M)

12 Geoidal separation merupakan perbedaan ketinggian ellipsoid Bumi

dengan tinggi permukaan laut (geoid)

13 Unit tinggi geoidal separation dalam satuan meter (M)

14 Waktu koreksi data GPS

15 ID base station

26

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Cirebon tanggal 22 Oktober 1991,

putra pertama dari 3 bersaudara, dari Fransiskus Xaverius

Immanuel Lepa dan Erry Pantjawatie, bfl. Penulis

sebelumnya menempuh pendidikan di Sekolah Menengah

Pertama 1 (satu) Cirebon dan Sekolah Menengah Atas 1

(satu) Cirebon lalu kemudian meneruskan pendidikannya

ke Institut Pertanian Bogor. Selama masa perkuliahan di

Institut Pertanian Bogor, penulis menjadi anggota aktif

Himpunan Mahasiswa Teknik Pertanian (Himateta) dan

sering mengikuti kepanitiaan pada beberapa acara besar yang diselenggarakan di

IPB. Penulis pernah menjadi pengajar pada sebuah bimbingan belajar. Penulis

juga selalu berpartisipasi pada lomba-lomba yang diadakan oleh Institusi skala

besar maupun departemen, dan pernah mendapat piala perak lomba basket OMI

(Olimpiade Mahasiswa IPB) pada tingkat satu dan dua kali mendapat piala emas

lomba akustik pada dua tahun berturut pada kompetisi yang diadakan fakultas.