BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1 Robotika 2.1.1 Sejarah Robot Kata

BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1 Robotika
2.1.1 Sejarah Robot
Kata robot berasal dari Czech yaitu robot yang berarti bekerja. Istilah ini
diperkenalkan ke publik oleh Karel Capek pada saat mementaskan RUR (Rossum’s
Universals Robots) pada tahun 1921. Robot adalah peralatan eletro-mekanik atau biomekanik, atau gabungan peralatan yang menghasilkan gerakan yang otonomi maupun
gerakan berdasarkan gerakan yang diperintahkan.
Awal kemunculan robot dapat dirunut dari bangsa Yunani kuno yang membuat
patung yang dapat dipindah-pindah. Pada tahun 270 SM, Ctesibus seorang insinyur
Yunani, membuat organ dan jam air dengan komponen yang dapat dipindahkan. Pada
zaman Nabi Muhammad SAW telah dibuat mesin perang dengan menggunakan roda
dan dapat melontarkan bom. Bahkan Al-Jajari (1136-1206), seorang ilmuan Islam
pada dinasti Artuqid, dianggap sebagai tokoh yang pertama kali menciptakan robot
humanoid yang berfungsi sebagai 4 musisi.
Robot adalah rangkaian peralatan mekanika dan elektronika yang di rangkai
bersama-sama yang bekerja dan beroperasi sesuai dengan instruksi atau program.
Robot yang selama ini kita kenal adalah sebuah mesin berbentuk manusia yang dapat
berbicara dan berjalan layaknya manusia. Robot tersebut adalah salah satu jenis robot
berdasarkan bentuknya yaitu kategori Android. Robot jenis ini berbentuk seperti
kendaraan yang dilengkapi dengan roda dan bergerak seperti sebuah mobil.
Humanoids, robot direkayasa untuk meniru bentuk manusia dan fungsi, telah
menjadi semakin mampu dalam beberapa tahun terakhir . Misalnya, Albert Hubo, dari
Korea Advanced Institut Sains dan Teknologi ( KAIST ), mampu berjalan, berjabat
tangan, pegang benda, dan berbicara dengan ekspresi wajah realistis. Honda ASIMO
7
telah berjalan ke sebuah gedung konser panggung dan melakukan Detroit Symphony
Orchestra, dan Wakamaru robot, diproduksi oleh Mitsubishi, telah dilakukan dalam
produksi teater di Osaka, Jepang. The Kawada HRP2 humanoid dapat melakukan
rumit tarian tradisional Jepang. Semua robot ini pertunjukan, bagaimanapun, telah
mempekerjakan direncanakan gerakan koreografi yang memiliki telah diprogram
cermat, pada dasarnya dengan tangan (David Grunberg, 2010)
2.1.2 Karakteristik Robot
Sebuah robot umumnya memiliki karakteristik sebagai berikut:
1. Sensing : Robot dapat mendeteksi lingkungan sekitarnya (halangan, panas,
suara, dan image).
2. Mampu Bergerak : Robot umumnya bergerak dengan menggunakan kaki atau
roda, dan pada beberapa kasus robot dapat terbang dan berenang.
3. Cerdas : Robot memiliki kecerdasan buatan agar dapat memutuskan aksi yang
tepat dan akurat.
4. Membutuhkan Energi yang Memadai : Robot membutuhkan catu daya yang
memadai.
2.1.3 Tipe Robot
Robot didesain dan dibuat sesuai kebutuhan pengguna. Robot, hingga saat ini, secara
umum dibagi menjadi beberapa tipe sebagai berikut:
1. Robot manipulator
2. Robot mobil (mobile robot)
a. Robot daratan (ground robot)
1. Robot beroda
2.
Robot berkaki
b. Robot air (submarine robot)
c. Robot terbang (aerial robot)
Robot manipulator biasanya dicirikan dengan memiliki lengan (arm robot).
Robot ini biasanya diterapkan pada dunia industri, seperti pada industri otomotif,
8
elektronik dan komputer. Sedangkan robot mobil mengarah ke robot yang bergerak,
meskipun nantinya robot ini juga memiliki manipulator.
2.2 Logika Fuzzy
2.2.1 Sejarah Logika Fuzzy
Logika fuzzy pertama kali dikembangkan oleh Prof. Lotfi A. Zadeh, seorang peneliti
dari Universitas California, pada tahun 1960-an. Logika fuzzy dikembangkan dari teori
himpunan fuzzy.
Kurangnya pengetahuan yang tepat dan lengkap tentang lingkungan
membatasi penerapan desain sistem kontrol konvensional ke domain dari mobile robot
otonom. Apa yang dibutuhkan adalah kontrol cerdas dan pengambilan keputusan
sistem dengan kemampuan untuk berpikir di bawah ketidakpastian dan belajar dari
pengalaman.
Misalnya, banyak penelitian telah dilakukan di aplikasi mobile robot dengan
masalah pasti seperti, logika fuzzy, jaringan saraf dan algoritma evolusioner. Sistem
logika fuzzy (FLS) memiliki kemampuan menangani tak terduga dan ketidakpastian
masalah. Dalam penelitian robotika, FLS adalah sistem kontrol yang mampu
menavigasi mobile robot otonom tanpa campur tangan manusia. Dengan
menggunakan aturan FLS, mobile robot tergantung pada perilaku sistem. Pendekatan
berbasis perilaku dengan sistem logika fuzzy bertujuan untuk mengembangkan
arsitektur agen cerdas, serta struktur kontrol yang efektif untuk mengendalikan agen
atau robot fisik. Karena fleksibilitas yang tinggi dan kecepatan reaktif terhadap
lingkungan tidak terstruktur, ketahanan dan keandalan sistem, dan kemampuan yang
kuat untuk memperluas dan pembelajaran, pendekatan ini telah diterapkan umum
dalam penelitian robot. Namun, sebagai sebuah sistem, perilaku mobile robot
diperlakukan sebagai sistem keseluruhan dan dimodelkan dalam tingkat agregat. Oleh
karena itu algoritma yang efisien yang terpisah dari pemodelan mobile robot
diperlukan, karena robot mobile dan perilakunya adalah bagian interaktif dari
keseluruhan
sistem.
Metode
pemodelan
menerapkannya ke bidang penelitian robot
sistematis
sangat
mungkin
untuk
9
Secara luas menggunakan teknik fuzzy logic dengan pendekatan berbasis
perilaku dalam aplikasi mobile robot adalah jenis - 1 kabur sistem logika (T1FLS).
Namun, dalam pelaksanaannya, T1FLS memiliki satu batasan . Pembatasan adalah
bahwa himpunan fuzzy adalah tertentu dalam arti bahwa kelas keanggotaan untuk
setiap masukan adalah nilai crisp. Ini berarti bahwa itu , dalam tingkat tertentu , hanya
memetakan nilai crisp menjadi nilai crisp lain mulai dari 0 ke 1, menghilangkan sifat
ketidakpastian yang awalnya menawarkan sebagai manfaat dari logika fuzzy.
Hilangnya sifat ketidakpastian menyebabkan kinerja kegagalan ketidakpastian
penanganan (Siti Nurmaini,2012).
Fuzzy secara bahasa diartikan sebagai kabur atau samar-samar. Suatu nilai
dapat bernilai besar atau salah secara bersamaan. Dalam fuzzy dikenal derajat
keanggotaan yang memiliki rentang nilai 0 (nol) hingga 1(satu). Berbeda dengan
himpunan tegas yang memiliki nilai 1 atau 0 (ya atau tidak).
Logika Fuzzy merupakan seuatu logika yang memiliki nilai kekaburan atau
kesamaran (fuzzyness) antara benar atau salah. Dalam teori logika fuzzy suatu nilai
bias bernilai benar atau salah secara bersama. Namun berapa besar keberadaan dan
kesalahan suatu tergantung pada bobot keanggotaan yang dimilikinya. Logika fuzzy
memiliki derajat keanggotaan dalam rentang 0 hingga 1. Berbeda dengan logika
digital yang hanya memiliki dua nilai 1 atau 0. Logika fuzzy digunakan untuk
menterjemahkan suatu besaran yang diekspresikan menggunakan bahasa (linguistic),
misalkan besaran kecepatan laju kendaraan yang diekspresikan dengan pelan, agak
cepat, cepat, dan sangat cepat. Dan logika fuzzy menunjukan sejauh mana suatu nilai
itu benar dan sejauh mana suatu nilai itu salah. Tidak seperti logika klasik (scrisp)/
tegas, suatu nilai hanya mempunyai 2 kemungkinan yaitu merupakan suatu anggota
himpunan atau tidak. Derajat keanggotaan 0 (nol) artinya nilai bukan merupakan
anggota himpunan dan 1 (satu) berarti nilai tersebut adalah anggota himpunan.
Logika fuzzy adalah suatu cara yang tepat untuk memetakan suatu ruang input
kedalam suatu ruang output, mempunyai nilai kontinyu. Fuzzy dinyatakan dalam
derajat dari suatu keanggotaan dan derajat dari kebenaran. Oleh sebab itu sesuatu
dapat dikatakan sebagian benar dan sebagian salah pada waktu yang sama
(Kusumadewi. 2004).
Logika Fuzzy memungkinkan nilai keanggotaan antara 0 dan 1, tingkat
keabuan dan juga hitam dan putih, dan dalam bentuk linguistik, konsep tidak pasti
10
seperti "sedikit", "lumayan" dan "sangat" (Zadeh 1965). Kelebihan dari teori logika
fuzzy adalah kemampuan dalam proses penalaran secara bahasa (linguistic reasoning).
Sehingga dalam perancangannya tidak memerlukan persamaan matematik dari objek
yang akan dikendalikan.
Pada kebanyakan sistem rekayasa, ada dua sumber informasi yang penting,
yaitu sensor – yang menyediakan pengukuran numerik dari variabel, dan tenaga ahli
(human expert) – yang menyediakan instruksi linguistik dan deskripsi tentang sistem.
Informasi dari sensor dapat disebut sebagai informasi numerik, sedangkan informasi
dari tenaga ahli disebut informasi linguistik. Informasi numerik dinyatakan dengan
angka, seperti 2, 3, 4, sementara informasi linguistik dinyatakan dengan kata-kata
seperti besar, kecil, sangat panas, dan sebagainya. Pendekatan rekayasa konvensional
banyak memanfaatkan informasi numerik dan sedikit sulit untuk memanfaatkan
informasi linguistik. Mengingat begitu banyak pengetahuan manusia yang dinyatakan
dengan istilah-istilah linguistik, memadukannya dengan sistem rekayasa secara
sistematik dan efisien sangatlah penting.
Informasi linguistik biasanya disajikan dengan istilah-istilah yang kabur alias
fuzzy. Hal ini paling tidak ada tiga alasan yang dapat dikemukakan. Pertama, kita
biasanya akan merasa lebih mudah dan efisien untuk mengkonsumsi pengetahuan kita
dalam bentuk fuzzy. Hal ini dapat dimengerti karena kalau kita memaksakan untuk
memakai istilah-istilah yang pasti dan kaku (crisp terms) maka yang pertama harus
kita dapatkan adalah definisi yang pasti dari istilah diatas. Ini akan mengakibatkan
kita terperangkap dalam prosedur yang sangat tidak efisien dan tidak praktis yang
jelas-jelas tidak akan pernah kita hadapi dalam kehidupan sehari-hari. Kedua,
pengetahuan kita tentang banyak persoalan pada hakikatnya adalah fuzzy. Sebagai
contoh, ketika kita mempelajari teori baru, kita sering mengalami bahwa kita mengerti
teori tersebut secara garis besarnya saja. Kita memperkenalkan teori itu kepada orang
lain maka orang tersebut hanya akan mendapatkan gambaran yang fuzzy dari teori itu.
Hal yang menarik adalah, meskipun gambarannya kurang jelas tetapi seringkali kita
dapatkan bahwa perkenalan tersebut memenuhi tujuan dan sasaran yang diharapkan.
Sebagai contoh, mengetahui motivasi, ide dasar, keuntungan, dan kerugian mungkin
mencukupi untuk manajer tingkat tinggi. Ketiga banyak sistem yang terlalu rumit
kalau dinyatakan dalam bentuk yang pasti . sebagai contoh, pengetahuan kita tentang
suatu proses kimia mungkin hanya dapat dinyatakan dengan istilah-istilah yang fuzzy,
11
seperti, “Kalau suhunya naik dan alirannya tinggi maka tekanannya akan bertambah
tinggi.” Hal menarik yang dapat kita lihat disini adalah meskipun informasi linguistik
tidak persis tetap ia dapat memberikan informasi yang penting mengenai sistem dan
kadangkala hanya itulah informasi yang tersedia. Karena itu maka akan menarik kalau
kita dapat menggunakan informasi fuzzy tersebut secara ilmiah.
Berikut ini akan dipaparkan beberapa metode yang secara efektif mampu
mengkombinasikan informasi numerik dan linguistik dan memanfaatkannya untuk
memecahkan masalah sistem kontrol (meskipun pada hakikatnya tidak harus terbatas
pada bidang kontrol, tetapi bisa juga yang lain seperti pemrosesan sinyal, komunikasi,
ekonomi, atau politik). Untuk keperluan tersebut maka dipakai sistem fuzzy adaptif.
Sistem fuzzy adaptif didefinisikan sebagai sistem logika fuzzy yang dilengkapi
dengan algoritma pembelajaran. Sistem logika fuzzy tersebut disusun dari suatu
kumpulan
aturan
JIKA-MAKA
(IF-THEN)
fuzzy
sedangkan
algoritma
pembelajarannya dapat mengubah parameter dan struktur dari sistem logika fuzzy
berdasarkan informasi numerik. Sistem fuzzy adaptif dapat dipandang sebagai sistem
logika fuzzy yang memiliki kemampuan untuk membangkitkan aturan-aturan (rule)
secara otomatis melalui proses pembelajaran (Kuswandi, 2007).
2.2.2 Fuzzyfikasi
Proses fuzzyfikasi merupakan proses untuk mengubah variabel non-fuzzy (variabel
numerik) menjadi variabel fuzzy (variabel linguistik). Nilai masukkan yang masih
dalam bentuk variabel numerik yang telah dikuantisasi sebelum diolah oleh
pengendali logika fuzzy harus diubah terlebih dahulu ke dalam variabel fuzzy. Melalui
fungsi keanggotaan yang telah disusun maka dari nilai-nilai masukkan tersebut
menjadi informasi fuzzy yang berguna nantinya untuk proses pengolahan secara fuzzy
pula. Proses ini disebut fuzzyfikasi (Kuswandi,2007).
2.3 Mikrokontroller ATMega32
Mikrokontroler adalah chip yang berisi berbagai unit penting untuk melakukan
pemrosesan data (I/O, timer, memory, Arithmatic Logic Unit (ALU) dan lainnya)
sehingga dapat berlaku sebagai pengendali dan komputer sederhana (Susilo, 2010).
Ada juga yang berpendapat bahwa mikrokontroller merupakan sebuah kombinasi dari
12
sebuah CPU, memori dan I/O yang terintegrasi dalam bentuk sebuah IC atau dapat
disebut dengan single Chip. Mikrokontroller AVR (Alf and Vegard’s Risc Processor)
standart memiliki arsitektur 8 – bit, dimana semua intruksi dikemas dalam kode 16 – bit
dan sebagian besar intruksi dalam 1 (satu) siklus clock. AVR berteknologi RISC
(Reduced Intruction Set Computing).
Kontrol utama dari keseluruhan sistem pada penelitian ini ditangani oleh
mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc Processor) ATmega32. Mikrokontroler
ini memiliki arsitektur 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16 – bit, dan
sebagian besar instruksinya dieksekusi dalam satu siklus clock. Kelebihan dari
ATmega32 sehingga digunakan sebagai kontrol utama adalah sebagai berikut[8]:
1. Mempunyai performa yang tinggi (berkecepatan akses maksimum 16MHz)
tetapi hemat daya.
2. Memori untuk program flash cukup besar yaitu 32Kb.
3. Memori internal (SRAM) cukup besar yaitu 2Kb.
4. Mendukung hubungan serial SPI.
5. Tersedia 3 channel timer/counter (2 untuk 8 bits dan 1 untuk 16 bits).
Gambar 2.1 Bentuk Fisik Mikrokontroller ATMega32A
Mikrokontroler Keluarga AVR secara umum dikelompokkan menjadi 6 (enam)
kelompok, yaitu(Iswanto, 2009) :
a.
Keluarga ATtini : biasanya bentuk dimensinya kecil, ukuran memori kecil,
jumlah pin masukan dan keluaran juga sedikit.
b.
Keluarga AT90Sxx : Merupakan mikrokontroler yang pertama kali dibuat oleh
Atmel Corp.
c.
keluarga ATMega : Merupakan pengembangan mikrokontroler AT90Sxx dengan
fitur yang lebih banyak.
d.
Keluarga AT86RFxx : Merupakan mikrokontroler berorientasi desai minimal.
13
e.
Keluarga
AT90USBxx
:
Merupakan
mikrokontroler
yang
berorientasi
pemrograman USB.
f.
Keluarga AVR 32 Bit contohnya AP7000, UC3Axxxx, UC3Bxxx, UC3Lxx, dsb :
Merupakan mikrokontroler dengan register dan instruksi dengan panjang 32 bit.
Mikrokontroler ATMega32 adalah keluarga dari ATMega yang memiliki
Arsitektur seperti gambar 2.2 berikut :
Gambar 2.2 Arsitektur Mikrokontroller ATMega32A
Fitur-fitur yang dimiliki oleh ATMega32A adalah sebagai berikut:
a.
Performa tinggi, mikrokontroler berdaya rendah.
b.
Mikrokontroler dengan arsitektur RISC 8 bit.
1. 131 kode instruksi dalam bahasa assembly, hampir semua membutuhkan satu
clock untuk eksekusi.
14
2. Mempunyai 32 x 8 bit register kerja kegunaan umum.
3. Pengoprasian full static, artinya clock dapat diperlambat, bahkan dihentikan
sehingga chip berada dalam kondisi sleep. CMOS juga lebih tahan terhadap
noise.
4. Kecepatan mengeksekusi sampai dengan 16 mega instruksi per detik pada saat
diberikan osilator sebesar 16 MHZ.
5. Terdapat rangkaian pengali 2 (dua) kali untuk siklus kerjanya di dalam chip.
c.
Flash EEPROM (Electrically Eraseable Programmable Read Only Memory)
sebesar 32 kilobyte yang dapat diprogram ulang dan dengan kemampuan Read
While Write.
d.
Ketahanan hapus-tulis Flash ROM adalah 10.000 kali dengan pengaturan pilihan
kode boot dan Lock Bit yang independen.
e.
Memori SRAM sebesar 2 kilobyte yang dapat dihapus-tulis 100.000 kali.
f.
Penguncian kode program untuk keamanan perangakat lunak agar tidak dapat
dibaca.
g.
Memori yang non-volatile EEPROM sebesar 1024 byte.
h.
Memiliki 2 buah timer/counter 8 bit sebanyak 2 buah dan sebuah timer/counter
16 bit dengan opsi PWM sebanyak 4 kanal.
i.
Memiliki 8 kanal Analog to Digital Converter 10 bit dengan jenis single ended.
j.
Untuk kemasan TQFP ADC dapat diatur 7 buah kanal jenis diferensial dan
khusus 2 kanal dengan penguatan yang dapat diatur melalui registernya sebesar
1x, 10x atau 20x.
k.
Antarmuka komunikasi serial USART yang dapat diprogram dengan kecepatan
maksimal 2,5 Mbps.
l.
Antarmuka SPI master / slave.
m. Watchdog timer dengan osilator di dalam chip yang dapat diprogram.
n.
Komparator Analog di dalam chip.
o.
Pendeteksian tegangan gagal yang dapat diprogram.
p.
Osilator RC internal yang terkalibrasi.
q.
Sumber interupsi internal dan eksternal.
r.
Pilihan Mode sleep : idle, pereduksi noise ADC, penghematan daya konsumsi,
penurunan daya, kondisi standby.
s.
32 Pin masukan dan keluaran terprogram.
15
t.
Terdapat pilihan kemasan PDIP 40 pin,TQFP 44 kaki, QFN/MLF 44 titik.
u.
Tegangan pengoprasian
1. 2,7 – 5,5 Volt untuk ATMega32L
2. 4,5 – 5,5 Volt untuk ATMega32
v.
Kecepatan
1. 0 – 8 MHz untuk ATMega32L
2. 0 – 16 MHz untuk ATMega32
w. Konsumsi daya pada 1 MHz, 3 Volt, suhu 25o C untuk ATMega32L.
1. Aktif : 1,1 Miliampere
2. Mode idle : 0,35 Miliampere
3. Mode power down : kurang dari 1 Mikroampere
ATMega32 dapat dilihat pada Gambar 2.3 berikut.
Gambar 2.3 Penampang dan Konfigurasi Pin Mikrokontroller ATMega32A
16
Konfigurasi Pin ATMega32A dapat dilihat pada tabel 2.1 berikut:
Tabel 2.1 Konfigurasi Pin ATMega32
Nomor Pin
Nama
Fungsi
10
VCC
Catu daya positif
11, 31
GND
Catu daya negative/ground
30
AVCC
Catu daya positif untuk ADC internal
32
AREF
Pin untuk tegangan referensi AADC
1–8
PB7…PB0
Pin masukan dan keluaran Port B
33 – 40
PA7…PA0
Pin masukan dan keluaran Port A
14 – 21
PD7…PD0
Pin masukan dan keluaran Port D
22 – 29
PC7…PC0
Pin masukan dan keluaran Port C
9
RESET
Pin masukan untuk reset (active low)
12, 13
XTAL1 dan 2
Pin untuk masukan osilator eksternal
Memori ATMega32 dapat dilihat pada gambar 2.4 berikut:
(a)
(b)
Gambar 2.4 : Memory ATMega32 (a) Flash Program Memory, (b) Data Memory
17
Untuk dapat menggunakan atau mengoprasikan mikrokontroller ATMega32,
harus dibuat sistem minimum yang meliputi komponen antara lain : sumber tegangan
(Vcc) sebesar 5V DC, Ground (Gnd) dan sistem reset. Mikrokontroller ATMega32
memiliki clock generator internal sebesar 1 MHz, sehingga mikrokontroller ini dapat
bekerja langsung tanpa harus menggunakan clock external.
Untuk membuat program mikrokotroler ATMega32 digunakan editor dan
compiler untuk bahasa C. Dalam pembahasan ini editor dan compiler yang digunakan
adalah WinAVR. Setelah proses pembuatan dan kompilasi program selesai dilakukan
akan diperoleh file intel hex (*.hex). File ini adalah file yang nantinya akan
diprogramkan ke mikrokontroler ATMega32 melalui interface bsd programmer
(Brian Dean's Programmer) yang terhubung ke komputer melalui antarmuka port
paralel komputer. Koneksi antara ATmega32 dan port paralel untuk bsd programmer
diberikan oleh tabel 2.2.
Tabel 2.2 Koneksi Pin Port Paralel dan ATmega32
Port Paralel
ATMega32
No pin
Nama pin
No pin
Nama pin
7
D5
9
Reset
8
D6
8
SCK
9
D7
6
MOSI
10
S6
7
MISO
25
Ground
11
Ground
2.3.1 Cara Kerja Mikrokontroller
Prinsip kerja mikrokontroler adalah sebagai berikut:
 Berdasarkan nilai yang berada pada register Program Counter, mikrokontroler
mengambil data pada ROM dengan alamat sebagaimana yang tertera pada register
Program Counter. Selanjutnya isi dari register Program Counter ditambah dengan
satu (Increment) secara otomatis.
Data yang diambil pada ROM merupakan urutan instruksi program yang telah
dibuat dan diisikan sebelumnya oleh pengguna.
 Instruksi yang diambil tersebut diolah dan dijalankan oleh mikrokontroler. Proses
pengerjaan bergantung pada jenis instruksi, bisa membaca, mengubah nilai-nilai
18
pada register, RAM, isi Port, atau melakukan pembacaan dan dilanjutkan dengan
pengubahan data.
 Program Counter telah berubah nilainya (baik karena penambahan otomatis pada
langkah 1, atau karena pengubahan-pengubahan pada langkah 2). Selanjutnya
yang dilakukan oleh mikrokontroler adalah mengulang kembali siklus ini pada
langkah 1. Demikian seterusnya hingga power dimatikan.
2.4 Aktuator
Aktuator adalah bagian yang berfungsi sebagai penggerak dari perintah yang
diberikan oleh input. Aktuator biasanya merupakan peranti elektromekanik yang
menghasilkan gaya gerakan. Aktuator terdiri dari 2 jenis, yaitu:
1. Aktuator elektrik
2. Aktuator pneumatik dan hidrolik.
Pada penelitian ini aktuator yang akan digunakan adalah aktuator elektrik yang berupa
motor DC yang akan dijelaskan sebagai berikut :
2.4.1
Motor DC
Motor DC adalah suatu mesin yang berfungsi untuk mengubah energi listik arus
searah menjadi energi gerak atau energi mekanik. Motor yang paling sederhana untuk
pengaktifannya. Motor DC terdiri dari dua bagian utama, yaitu rotor dan stator. Rotor
adalah bagian yang berputar atau armature, berupa koil dimana arus listrik dapat
mengalir. Stator adalah bagian yang tetap dan menghasilkan medan magnet dari
koilnya (Cholik, 2014).
Prinsip kerja motor DC adalah jika kumparan dialiri arus listrik maka pada
kedua kumparan akan bekerja gaya Lorentz. Pada gambar 2.5 dapat dilihat prinsip
kerja gaya Lorentz, dimana gaya yang jatuh pada telapak tangan (F), jari yang
direntangkan menunjukan arah medan magnet (B), ibu jari menunjukkan arah arus
listrik(I).
19
Gambar 2.5 Prinsip Gaya Lorentz
(Sumber: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu)
Dengan berdasarkan pada prinsip gaya Lorentz, memberikan tegangan pada DC
motor akan membuat motor berputar secara kontinyu ke arah tertentu. Membalik arah
putaran motor dapat dilakukan dengan mengubah polaritas arus yang mengalir pada
motor. Gambar 2.6 memperlihatkan arah perputaran motor DC berdasarkan polaritas
arus yang mengalir.
I
I
Gambar 2.6 Arah perputaran motor DC
Motor DC biasanya mempunyai kecepatan putar yang cukup tinggi dan sangat cocok
digunakan untuk roda robot yang membutuhkan kecepatan gerak yang tinggi. Pada
penelitian ini motor DC digunakan sebagai penggerak utama robot.
2.4.2 Driver Motor DC L298
IC H-Bridge driver motor DC L298 memiliki dua buah rangkaian H-Bridge di
dalamnya, sehingga dapat digunakan untuk men-drive dua buah motor DC. H-Bridge
driver motor DC L298 masing-masing dapat mengantarkan arus hingga 2A. Namun,
dalam penggunaannya, H-Bridge driver motor DC L298 dapat digunakan secara
paralel, sehingga kemampuan menghantarkan dari H-Bridge driver motor DC L298
arusnya menjadi 4A. Konsekuensi dari pemasangan H-Bridge driver motor DC L298
dengan mode paralel maka, kamu perlu 2 buah H-Bridge driver motor DC L298 untuk
mengendalikan 2 motor DC menggunakan H-Bridge driver motor DC L298 pada
mode paralel.
20
Prinsip kerja IC L298, IC ini memiliki empat channel masukan yang didesain
untuk dapat menerima masukan level logika TTL. Masing-masing channel masukan
ini memiliki channel keluaran yang bersesuaian. Gambar 2.7 memperlihatkan
penampang IC L298. Dengan memberi tegangan 5 volt pada pin enable A dan enable
B, masing-masing channel output akan menghasilkan logika high (1) atau low (0)
sesuai dengan input pada channel masukan. Untuk lebih jelasnya prinsip kerja IC
L298 dapat dilihat pada tabel 2.9.
Gambar 2.7 Penampang IC L298
Tabel 2.3 Logika Prinsip Kerja IC L298
Enable A,B
Input 1,3
Output 1,3
Input 2,4
Output 2,4
0
0
0
0
1
1
1
1
0
X
0
X
1
X
1
X
1
0
2.5 Bluetooth External
Bluetooth adalah teknologi jaringan yang bertujuan aplikasi jarak pendek bertenaga
rendah. Dulu awalnya dikembangkan oleh Ericsson, namun diatur sebagai spesifikasi
terbuka oleh Special Bluetooth Interest Group. Bluetooth adalah standar baru
21
diusulkan untuk jarak pendek, daya nirkabel rendah komunikasi (Pratibha singh,
2011).
Bluetooth adalah untuk memungkinkan komunikasi antara semua mulus
mereka, pada dasarnya menggantikan apa yang saat ini dicapai melalui kombinasi
serial dan paralel kabel, dan link inframerah. Namun, Bluetooth memiliki potensi
untuk menjadi lebih dari sebuah teknologi pengganti kawat, dan standar Bluetooth
memang dirancang dengan seperti tujuan yang lebih ambisius dalam pikiran.
Bluetooth memegang janji menjadi teknologi pilihan untuk jaringan adhoc masa
depan. Hal ini sebagian karena konsumsi daya yang rendah dan potensi biaya rendah
membuat solusi yang menarik untuk perangkat mobile yang biasa digunakan dalam
jaringan adhoc. Ini dikatakan, ada banyak rintangan teknis utama untuk menyeberangi
sebelum janji ini dapat direalisasikan. Makalah ini menjelaskan beberapa tantangan
teknis utama bahwa teknologi Bluetooth menghadapi dan perlu untuk mengatasi, jika
ingin memenuhi potensinya menjadi lebih dari solusi pengganti kawat (Aanchal
Chanana, 2012) .
Bluetooth didefinisikan sebagai sebuah arsitektur protokol ber-layar yang
mengandung protokol inti, pengganti kabel dan protokol telepon serta protokol
adaptasi (Rezky Ardiansyah, 2011). Pada bagian selanjutnya akan dibahas lebih lanjut
mengenai masing-masing blok dari arsitektur protokol sebagaimana yang terlihat pada
gambar.
Gambar 2.8 bagian – bagian Bluetooth
22
Layer paling dasar dari arsitektur bluetooth adalah bluetooth Radio. Bluetooth
beroperasi pada industrial Scientific and Medical (ISM) band antara 2,40 sampai
dengan 2,48 GHz. Terdapat tiga kelas dari transmitter yang dibedakan dari output
power dan jangkauan transmisi yang dimiliki. Bluetooth radio menggunakan modulasi
Gaussian Frequenscy Shift Keying (GFSK) dalam melakukan transmisinya. Baseband
layer adalah lapisan fisik dan berada diatas bluetooth radio. Baseband layer
menangani masalah channel.
Untuk menghindari terjadinya interferensi dari sinyal lain yang berada pada band
2,4 GHz seperti WLAN, bluetooth menggunakan prinsip frekuensi hopping. Setiap
perangkat Bluetooth mempunyai alamat hardware yang khusus dan sebuah Bluetooth
clock. Sebuah algoritma tertentu digunakan untuk menghitung frekuensi hopping yang
digunakan berdasarkan pada hardware address dari perangkat yang menjadi masters
dan clock. Untuk komunikasi duplex, skema time duplex (TTD) digunakan sebagai
sarana pengiriman dan penerimaan data. Di mana pada skema ini perangkat master
melakukan transmisi pada slot watu genap dan perangkat slave melakukan transmisi
pada slot waktu ganjil. Link Manager berfungsi untuk menjalankan link setup ,
authentication, link configuration dan aspek lainnya dari hubungan radio antara
master dan slave. Selain itu juga berfungsi untuk menemukan lonk manager lainnya
dan melakukan komunikasi dengan menggunakan link manager protokol. Untuk
memastikan hardware yang berbeda dapat saling mendukung, maka perangkat
bluetooth menggunakan Host Controller Interface (HCI) sebagai tatap muka antara
host bluetooth (contohnya komputer) dan baseband dan link manager.
Logical Link Control and Adaption Protocol (L2CAP) adalah lapisan yang
berbeda di atas baseband protokol dan melayani protokol yang di atasnya dengan
kemampuan protokol multiplexing dan packet augmentation serta reassembly (SAR).
Fungsi SAR diperlukan untuk mendukung protokol yang menggunakan paket data
yang lebih besar daripada yang dapat didukung oleh baseband. Paket L2CAP yang
besar dibagi kedalam beberapa paket baseband yang lebih kecil sebelum dipancarkan
dan paket-paket tersebut akan disusun kembali setelah diterima menjadi paket
L2CAP. Service Discovery Protocol pada dasarnya berfungsi untuk menyediakan
perangkat (tools) yang dibutuhkan oleh sebuah aplikasi untuk memperoleh informasi
dari sebuah perangkat bluetooth, layanan bluetooth apa saja yang tersedia dan untuk
23
menentukan karakteristik dari layanan yang tersedia. Port serial merupakan salah satu
dari layanan komunikasi yang sering digunakan.
RFCOMM adalah pengganti protokol kabel yang termasuk didalam spesifikasi
Bluetooth. RFCOMM melakukan emulasi port serial RS-232 ke dalam protokol
L2CAP dan menggantikan fungsi kabel serial. RFCOMM dapat menyediakan sampai
dengan 60 port diantara dua perangkat bluetooth. Bluetooth profile digunakan untuk
memberikan gambaran untuk implementasi dari sebuah fungsi yang dapat dilakukan.
Bluetooth profile ditunjukan untuk mengurangi masalah yang mungkin timbul dari
perbedaan produk yang diproduksi oleh perusahaan yang berbeda. Profile yang
dimilki bluetooth sampai saat ini antara lain: basic imaging, basic printing, cordless
telephony, dial-up networking, file transfer, handsfree, headset, serial port, dan
scynghronization.
Embedded
Blue
500
adalah
modul
bluetooth
yang
digunakan
untuk
menghubungkan mikrokontroler dengan pc. Embedded blue 500 mempunyai 2 modus
operasi yaitu commend mode dan data mode. Pada command mode, EB500 akan
menerima perintah serial yang diberikan, yang berkaitan dengan proses pengaturan
pada EB500 (perintah serial tersebut tidak dikirimkan), sedangkan pada data mode,
RB500 akan berfungsi sebagai jalur komunikasi data serial antara device Bluetooth
yang berbeda (meneruskan pengiriman maupun penerimaan data serial).
Gambar 2.9 Embedded Blue 500