Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Multimedia 2016STMIK AMIKOM Yogyakarta, 6-7 Februari 2016

ISSN : 2302-3805

3.5-25

RANCANG BANGUN MOBILE ROBOT 2WDDENGAN 2 SENSOR HC-SRF05 UNTUK

MENENTUKAN ARAH BELOKAN

Nuryanto1), Andi Widiyanto2)

1), 2) Teknik Informatika Universitas Muhammadiyah MagelangJl. Mayjend Bambang Soegeng km.05 Mertoyudan, Magelang 56172

Email : nuryantoummgl@yahoo.com 1), andi.widiyanto@ummgl.ac.id2)

Abstrak

Robot yang dapat bergerak (mobile robot) dibutuhkanuntuk pengamatan dalam keadaan yang sulit dilakukanoleh manusia seperti suhu ekstrem, sempit, gelap dansebagainya. Robot yang dibutuhkan dapat bergeraksendiri dan dapat menghindari halangan sertadilengkapi dengan kamera dan lampu penerangan.

Implementasi alat dilakukan melalui eksperimen dilaboratorium. Mekanisme gerak meniru pada traktoryang digunakan untuk membajak sawah. Two-WheelDrive (2WD) memerlukan freewheel untuk mekanismebelok. Untuk menentukan arah belokan berdasarkandata pengukuran dari sensor ultrasonic HC-SR05,kemudian Arduino akan mengatur kecepatan motor DCkiri dan kanan untuk menghasilkan belokan. Untukkamera menggunakan kamera smartphone android yangdifungsikan sebagai IP Cam, supaya dapat dilihatmelalui PC atau smartphone yang terhubung padajaringan yang sama.

Hasil pengujian menunjukkan mobile robot dapatbergerak sendiri dan mampu menghindari halangan.Saat robot mobile terjebak ditengah dengan halangankiri-kanan-depan (membentuk huruf U), untuk keluarmembutuhkan waktu yang cukup lama.

Kata kunci: Mobile robot, Arduino, android, 2WD,Ultrasonic.

1. Pendahuluan

Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi (Dirjen DIKTI)setiap tahun menyelenggarakan kontes [1]. Robottersebut dapat bergerak di sekitar lingkungan dan tidakmenetap pada satu lokasi fisik dengan menggunakannavigasi dari sensor dengan pergerakan menggunakankaki atau roda disebut Mobile robot [2].Robot yang dapat bergerak dibutuhkan untukpengamatan dalam keadaan yang sulit dilakukan olehmanusia seperti suhu ekstrem, sempit, gelap dansebagainya. Robot yang dibutuhkan dapat bergeraksendiri dan dapat menghindari halangan serta dilengkapidengan kamera dan lampu penerangan.Menghindari tabrakan (obstacle avoidance) adalah halutama yang menjadi perhatian utama mobile robot dalampergerakannya. Pada perlombaan robot, kondisilingkungan sudah didesain sedemikian rupa, sehingga

salah satu cara yang bisa diterapkan adalah denganmengikuti sisi dinding yaitu left wall following(mengikuti dinding kiri) dan Right wall following(Mengikuti dinding Kanan) [3] dan ProportionalIntegral Differential (PID) Control [4].Metode wall following menjadi tidak tepat jikadigunakan untuk robot yang bergerak tanpa menyusuritembok. Penelitian ini akan menghasilkan prototyperobot yang bergerak tidak menurut arah tertentu, akantetapi bergerak bebas menghindari halangan yangdigunakan untuk mengamati keadaan lingkungan melaluikamera. Arah gerakan robot maju dengan konsepbelokan berdasarkan masukan dari 2 sensor ultrasonicyang dipasang di depan. Konsep dasar robot ini bergerakmaju terus jika ada halangan didepannya akan berbelokkekanan atau kekiri berdasarkan masukan dari sensorultrasonic atau bahkan mundur jika jarak sangat dekatkemudian baru akan berbelok ke kanan atau ke kiri.

2. Pembahasan

Pada penelitian ini memerlukan hardware dan softwareyang digunakan dalam proses pembuatan mobile robotperincian sebagai berikut:a. Arduino Mega 2560b. HC-05 bluetoothc. L298N driver moduld. HY SRF05 modul ultrasound sensore. Motor DC beserta rodaf. Freewheelg. 16x2 LCDh. Project board mini 400 pointi. Android smartphone Redmi 2j. Laptop dengan Ubuntu OSk. Arduino-1.6.3l. Bluetooth RC Controller_1.6m. IP webcamn. Battery 1500mAh 3,7V

Arduino Mega 2560 adalah microcontroller yangmemiliki jumlah pin yang benyak sehingga dapatdipasangi banyak modul, sensor seperti L298N drivermodul, HC-05, LCD dan perlatan yang lain. Untukmemprogram arduino menggunakan aplikasi arduino-1.6.3 pada laptop dengan Linux OS supaya lebih cepatproses deteksi port.

Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Multimedia 2016STMIK AMIKOM Yogyakarta, 6-7 Februari 2016

ISSN : 2302-3805

3.5-26

Samrtphone digunakan untuk seting kecepatan robot danmengaktifkannya dengan aplikasi Bluetooth RCController_1.6 melalui koneksi bluetooth. Untukmemonitor gambar visual menggunakan smartphoneandroid yang telah terpasang aplikasi IP Webcam sepertipada gambar 1.

Gambar 1. Prototype mobile robotAplikasi bluetooth RC Controller dari smartphonedigunakan untuk menentukan kecepatan dan menyalakanmobile robot melalui koneksi bluetooth. Sensorultrasonic akan mengirimkan perkiraan jarak yang akandiproses arduino untuk menentukan gerak mobile robot.Aplikasi IP webcam menggunakan smartphone yangdipasang pada bagian depan mobile robot untukmenangkap gambar. Browser pada laptop atausmartphone digunakan untuk membuka gambar yangdikirim melalui koneksi Wifi. Skema pemasanganperalatan seperti gambar 2

Gambar 2. Skema mobile robotProject board mini digunakan untuk memasang LCDsekaligus digunakan untuk port arus 5V dari arduinoyang dihubungkan dengan semua sensor dan modul. HC-05 bluetooth dihub dengan pin digital arduino 30 & 31,LCD dengan pin 8,9,10,11,12,13. Port output L298Ndriver modul dihubungkan dengan motor DC kanan &

kiri sedangkan port input dihubungkan dengan pinarduino 33,35,37,39 serta pin 5V dan kutub positif daribattery. Sensor SRF-05 kanan dihubungkan dengan pin4, 5 sedangkan SRF-05 kiri dengan pin 7, 6. Secaraterperinci sambungan antar pin seperti pada tabel 1.

Tabel 1.Tabel sambungan pin arduinoPerangkat Pin Pin

ArduinoKeterangan

LCD 16x2 1,3 Kutubmin -

Project boarddigunakanuntukmemudahkanpemasangan

2 Kutub+ 5V

4,6,11,12,13,14

8,9,10,11,12,13

HYSRF-05

VCC Kutub+ 5V

Trig dan EchoSRF-05 kiri6,7 dan kanan5,4 dan kutub+ - padaproject board

Trig 6 / 5Echo 7 / 4GND Kutub -OUT None

HC-05bluetooth

RXD 30 -TXD 31GND Kutub -VCC Kutub

+ 5VEN +STATE

None

L298Ndrivermodul

IN1 33 Kutub motordan OUTharus samaantara kanandan kirisupayaputaran kirikanan searah

IN2 35IN3 37IN4 395V Kutub

+ 5V12V Kutub +

batteryGND Kutub -OUT1,2 Motor

DC 1OUT3,4 Motor

DC 2

Mobile robot ini sebenarnya mengunakan daya 12V DCuntuk menggerakkan motor DC, akan tetapi dalampeneliian ini menggunakan 2 buah battery 3,7 V.Microcontroller Arduino bekerja pada arus 5V, sehinggamembutuhkan L298N driver modul. Arah putaran motorDC akan berubah jika kutub arusnya ditukar. Untukmengatur gerakan maju atau mundur dilakukan denganmenukar muatan arus pada OUT1 dengan OUT2 danOUT3 dengan OUT4 pada LN298N.Setelah semua perangkat terhubung melalui kabel,proses selanjutnya inisialisasi pin Arduino dengansensor, modul dan perangkat lainnya seperti padagambar 3

LCD 16x2L298N

HC-05

HY SRF05 &smartphone

Arduino Mega 2560

Android Smartphone

Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Multimedia 2016STMIK AMIKOM Yogyakarta, 6-7 Februari 2016

ISSN : 2302-3805

3.5-27

Gambar 3. Pengaturan pin arduino dengan modul &sensor

Algoritma gerakan mobile robot konsep gerakanmodifikasi dari penelitian Rahman, A. (2007) [5] yangmembuat Fire Fighting Mobile Robot dengan FourWheel Drive (4WD), sedangkan penelitian inimenggunakan 2 Wheel Drive (2WD). Proses pairing dariandroid akan mengaktifkan robot mobil dan kecepatanyang disetting dari smartphone seperti flowchart padagambar 4.

Gambar 4. Flowchart kontrol mobile robotUntuk memperkirakan jarak halangan menggunakanlibrary arduino yaitu newping.h dengan perhitunganlebih baik (http://code.google.com/p/arduino-new-ping/)

kemudian dipasang pada Arduino_1.6.3 denganmenggunakan rumus (1) untuk ukuran cm dibawah ini :

jarak = sonar.ping() / US_ROUNDTRIP_CM .....(1)

dimana sonar adalah sebuah class NewPing yangmemperoleh data dari sensor ultrasonic dengan perintah(2) dibawah ini:

NewPing sonar(TRIG, ECHO, MAX) .....(2)

TRIG & ECHO adalah data yang berasal dari sensorultrasonic dan MAX adalah jarak jangkauan maksimalsensor ultrasonic yang ditentukan.

Pengujian dilakukan dengan membandingkan hasilpengukuran sensor dengan menggunakan penggarismenghasilkan pengukuran yang sama seperti gambar 5.

Gambar 5. Pengujian perkiraan jarak

Mekanisme gerak meniru pada traktor yang digunakanuntuk membajak sawah. Jika diamati traktor akanberjalan maju jika roda kanan kiri berputar kedepan.Untuk belok ke kanan maka kopling kanan di tekansehingga roda kanan berhenti dan roda kiri tetapberputar. Belok ke kiri dengan mekanisme sebaliknya.Pada robot ini menggunakan freewheel sebagai tumpuandalam proses belok seperti gambar 6.

Gambar 6. Rancangan roda gerak mobile robot

Proses Pairing

START

Kecepatan

Ada halangan?

mundur

senA < 10 || senB < 10?

kanan

senA > senB? kiri

maju

STOP

freewheel

motorDC 2

Roda 2roda 1

motorDC 1

Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Multimedia 2016STMIK AMIKOM Yogyakarta, 6-7 Februari 2016

ISSN : 2302-3805

3.5-28

Gerakan robot dikendalikan dengan mengatur kecepatanmotor DC. Robot akan berjalan maju terus jika sensormendeteksi ada halangan akan dibandingkan antarasensor kanan dan sensor kiri untuk menentukan belokkanan atau kiri. Sudut belokan 450 jika jarak kurang 50cm dan belok 900 jika jarak kurang 20. Pada saathalangan kurang dari 10 cm, maka robot akan mundurdengan mengatur kecepatan motor DC. denganpengaturan seperti tabel 2.

Tabel 2.Tabel pengaturan kecepatan motor untuk belokJarak Motor

DC1MotorDC2

Ket.

> 49 cm Kec Kec Maju< 50 cm Kec

Kec/2Kec/2Kec

Serong kanan (450)Serong kiri (450)

< 20 cm Kec0

0Kec

belok kanan (900)belok kiri (900)

< 10 cm Kec Kec Mudur (kutub arusdibalik)

Implementasi program menggunaan arduino_1.6.3 yangtelah terinstall pada laptop dengan Ubuntu 12.04 LTS.Menggunakan linux OS karena deteksi port & jenismicrocontroller secara otomatis dan lebih cepat jikadibandingkan menggunakan Windows OS.Pemrograman dengan bahasa C seperti pada gambar 7.

Gambar 7. Implementasi program pada Arduino_1.6.3

Untuk pengamatan visual menggunakan smartphoneandroid yang diinstall aplikasi IP Webcam. Saat aplikasidijalankan maka smartphone menjadi server, sehinggasemua perangkat seperti PC, laptop, smartphone yangterhubung pada jaringan wifi yang sama dapatmenerima gambar dari kamera melalui browser sepertigambar 8.

Gambar 8. Capture gambar IP Webcam

Salah satu kelebihan dari IP Webcam adalah dapat diaturkualitas gambar yang diinginkan bahkan dapatmenghidupkan atau mematikan lampu flash kamerasmartphone. Hal ini diperlukan pada saat robot melaluiruangan yang gelap.

Robot mobile pada awalnya di uji di ruangan terbukadengan meletakkan berbagai barang seperti karduskomputer dan barang yang lain yang dikondisikansedemikian rupa. Aplikasi RC Controller_1.6 padasmartphone android digunakan untuk mengaktifkanmobile robot melalui koneksi bluetooth. Proses pairingakan mengaktifkan robot akan tetapi robot belumbergerak. Setting kecepatan dari smartphone akanditerima HC-05 diproses oleh arduino untuk mengaturkecepatan sehingga mobile robot akan bergerak sesuaidengan settingan kecepatan.

Robot bergerak maju akan belok jika ada halangandidepannya atau akan menabrak tembok. Hasilpengamatan menunjukkan robot berjalan maju lurus kedepan dan berhasil menghindari halangan denganberbelok serong jika benda didepannya kecil, dan akanberbelok tajam jika benda didepannya lebar sepertibagian tengah kardus. Pada saat mendekati dinding belokserong dan saat mendekati sudut ruangan akan berbeloktajam tanpa terjadi tabrakan.

Pengujian selanjutnya dilakukani pada ruangan kantordengan kondisi dan aktivitas seperti biasa tanpadikondisikan. Hasil pengamatan menunjukan tidakterjadi tabrakan walaupun berada dibawah meja atau punkursi. Mobile robot bergerak ke segala arah karenabelokan tergantung dari benda didepannya. Mobile robotmampu menghindar dan melewati sebelah kanan, kiriatau memutar pada posisi orang yang berdiri sepertigambar 9. Pada saat ada orang yang berjalan kearahnyadan akan terjadi tabrakan, robot akan mundur kemudianbelok menghindar. Beberapa kali saat orang yangberjalan cepat dan tidak memperhatikan, robot sudahmundur akan tetapi tetap terjadi tabrakan.

Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Multimedia 2016STMIK AMIKOM Yogyakarta, 6-7 Februari 2016

ISSN : 2302-3805

3.5-29

Gambar 9. Menghindari orang yang berdiri

Robot mengalami masalah ketika terjebak masuk padasudut ruangan yang terdapat lemari loker yangmembentuk huruf U yang sempit. Robot akan bergeraksedikit maju-mundur belok kanan-kiri dengan waktuyang cukup lama untuk keluar dari posisi itu tergantunglebar ruang yang tercipta. Jika lebar terlalu sempit danrobot terlanjur masuk lebih dalam akan mengalamikegagalan untuk keluar dan hanya bergerak sedikit terusmenerus.

Pengamatan visual menggunakan kamera smartphoneredmi 2 yang sudah cukup bagus dengan aplikasi IPwebcam dipasang pada mobile robot dan menggunakankoneksi jaringan hotspot kampus. Hasil pengamatandilihat melalui browser firefox 41.0.1 pada laptopdengan Ubuntu 12.04 LTS mode video render browserhasilnya cukup bagus.

3. Kesimpulan

Mobile robot yang dihasilkan penelitian ini dapatbergerak maju sendiri setelah diaktifkan melaluismartphone android dan mampu belok menghindarihalangan berdasarkan data dari 2 buah sensor SRF-05yang dipasang pada bagian depan. Robot akan berbelokserong atau belokan tajam berdasarkan dari masukanJarak dari sensor.

Halangan yang berupa obyek bergerak masih terjaditabrakan. Pada saat robot terjebak ditengah denganhalangan kiri-kanan-depan (membentuk huruf U),membutuhkan waktu yang lama untuk keluar.

Diperlukan penelitian lebih lanjut tentang kecepatan lajudengan jarak belok dan halangan obyek bergerak.Perbaikan algoritma saat terjebak dalam halangan yangmembentuk huruf U

Daftar Pustaka[1] DIKTI, Panduan Kontes Robot Pemadam Api Indonesia 2013.

Jakarta: DIKTI. 2013.[2] A. Haffif, Suwandi, A. Qurthobi,. Perancangan Dan Implementasi

Sistem Obstacle Avoidance Pada Mobile Robot Beroda BerbasisKendali Proportional, ,2014,

[3] A. Mulyanto, Rikendry, Sistem Kontrol Pergerakan Robot BerodaPemadam Api. Seminar Nasional Aplikasi Teknologi Informasi2007, pp. N-1 - N-4, Juni 16, 2007

[4] S. B. Suharto, Purwanto, G. D. Nusantoro. Sistem Navigasi WallFollowing Robot Krpai Divisi Berkaki Menggunakan KontrolerPID, ,2014,

[5] A. Rahman, Monomonic FireFighting Mobile Robot DenganSistem Gerak Four Wheel Drive. Jurnal Algoritma Vol. 3, No 1,2007, pp. 17-26, Maret 2007

Biodata Penulis

Nuryanto,ST,M.Kom, memperoleh gelar Sarjana Teknik(S.T), jurusan Teknik Industri UniversitasMuhammadiyah Magelang, lulus tahun 1996.Memperoleh gelar Magister Komputer (M.Kom)Program Pasca Sarjana Ilmu Komputer UniversitasGajah Mada Yogyakarta tahun 2008. Saat ini menjadidosen Fakultas Teknik Universitas MuhammadiyahMagelang.

Andi Widiyanto,S.Kom, M.Kom, memperoleh gelarSarjana Komputer (S.Kom), Jurusan Teknik InformatikaSTMIK Bina Patria, lulus tahun 2006. Memperoleh gelarMagister Komputer (M.Kom) Program Pasca SarjanaMagister Teknik Informatika STMIK AMIKOMYogyakarta taqhun 2013. Saat ini menjadi dosenFakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Magelang.

3.5-30

ISSN : 2302-3805STMIK AMIKOM Yogyakarta, 6-7 Februari 2016Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Multimedia 2016