Bab 2 - Widyatama Repository

BAB II
LANDASAN TEORI
Pada bab ini akan dibahas mengenai teori – teori yang mendukung dalam
perancangan dan realisasi robot line follower dan transporter. Berikut adalah teori
tentang robot , terutama robot line follower dan robot transporter yang memiliki
fungsi dan kegunaan masing-masing.
2.1.
Robot
Robot dapat dijelaskan dengan berbagai definisi, berikut adalah definisi-
definisi mengenai robot dari berbagai ahli dan awam.
2.1.1. Pengertian Robot
Ada banyak defenisi yang dikemukakan oleh para ahli mengenai robot,
berikut adalah pengertian robot yang dikutip dari buku yang berjudul “Robotika”
[2]. Istilah robot berasal dari bahasa Cekoslowakia. Kata robot berasal dari
kosakata “Robota” yang berarti “kerja cepat”. Istilah ini muncul pada tahun 1920
oleh seorang pengarang sandiwara bernama Karel Capec. Karyanya pada saat itu
berjudul “Rossum’s Universal Robot” yang artinya Robot Dunia milik Rossum.
Rossum merancang dan membangun suatu bala tentara yang terdiri dari robot
industri yang akhirnya menjadi terlalu cerdik dan akhirnya menguasai manusia.
Kata Robotika juga berasal dari novel fiksi sains, yang berjudul
“runaround” yang ditulis oleh Isaac Asimov pada tahun 1942. Sedangkan
pengertian robot secara tepat adalah, sistem atau alat yang dapat berperilaku atau
meniru perilaku manusia dengan tujuan untuk menggantikan dan mempermudah
kerja/aktifitas manusia.
Untuk dapat diklasifikasikan sebagai robot, maka robot harus memiliki
dua macam kemampuan yaitu:
1) Bisa mendapatkan informasi dari sekelilingnya.
2) Bisa melakukan sesuatu secara fisik seperti bergerak atau memanipulasi
objek.
II-1
II-2
Untuk dapat dikatakan sebagai robot sebuah sistem tidak perlu untuk
meniru semua tingkah laku manusia, namun suatu sistem tersebut dapat
mengadopsi satu atau dua dari sistem yang ada pada diri manusia saja sudah dapat
dikatakan sebagai robot. Sistem yang diadopsi dapat berupa sistem penglihatan
(mata), sistem pendengaran (telinga) ataupun sistem gerak. Robot dapat saja
dibuat untuk berbagai macam aktifitas, namun sebuah robot harus dibuat dengan
tujuan untuk kebaikan manusia. Ada beberapa fungsi robot, sehingga manusia
memerlukan kehadirannya untuk membatu yaitu:
1) Meningkatkan produksi, akurasi dan daya tahan. Robot ini banyak digunakan
di industri.
2) Untuk tugas-tugas yang berbahaya, kotor dan beresiko. Robot ini digunakan
ketika manusia tidak mampu masuk ke daerah yang beresiko. Seperti Robot
Untuk menjelajah planet, robot untuk mendeteksi limbah nuklir, robot militer
dan lain-lain.
3) Untuk pendidikan. Banyak robot yang digunakan untuk menarik pelajar
belajar teknologi seperti robot lego, dan lain-lain.
4) Untuk menolong manusia. Seperti di rumah untuk membersihkan rumah pakai
penghisap debu otomatis, di rumah sakit untuk menghantar makanan,
membantu operasi.
2.1.2. Jenis Robot
Secara umum, jenis-jenis robot itu dapat dibedakan dalam 4 kategori,
berikut penjelasannya:
A. Humanoid
Sebuah robot humanoid adalah robot otonom yang dapat beradaptasi
dengan perubahan lingkungan atau dirinya sendiri. Ini merupakan perbedaan
utama antara jenis humanoid dan jenis robot. Dalam konteks, robot humanoid
dapat mencakup, antara lain:
II-3
1. Dapat merawat dirinya sendiri (seperti pengisian sumber tenaga sendiri)
2. Dapat belajar otonom (belajar atau memiliki kemampuan baru tanpa bantuan
dari luar (manusia), menyesuaikan diri berdasarkan lingkungan dan
beradaptasi dengan lingkunganyang baru)
3. Dapat menghindari hal-hal yang berbahaya bagi manusia, properti, dan dirinya
sendiri.
4. Dapat berinteraksi dengan manusia dan lingkungan.
Seperti robot mekanis lainnya, humanoid mengacu pada komponen dasar
sebagai berikut : Sensing (Penginderaan), Actuating, Planning (Perencanaan) dan
Controling (Pengendalian). Karena untuk mensimulasikan struktur, perilaku
manusia dan sistem otonomi, sebagian besar robot humanoid lebih kompleks
dibandingkan jenis robot lainnya.
B. Kombinasi Non Mobile dan Mobile Robot
Robot ini merupakan penggabungan dari fungsi-fungsi pada robot mobile
dan non-mobile. Sehingga keduanya saling melengkapi dimana robot nonmobile
dapat terbantu fungsinya dengan bergerak dari satu tempat ke tempat yang lain.
C. Non Mobile Robot
Robot ini tidak dapat berpindah posisi dari satu tempat ke tempat lainnya,
sehingga robot tersebut hanya dapat menggerakkan beberapa bagian dari tubuhnya
dengan fungsi tertentu yang telah dirancang. Salah satu contohnya yaitu robot
Industri. Perangkat pendukung robot industri secara umum dapat diilustrasikan
dalam 4 bagian, yaitu manipulator, sensor, aktuator, dan kontroler.
D. Mobile Robot
Mobile dapat diartikan bergerak, sehingga robot ini dapat memindahkan
dirinya dari satu tempat ke tempat lain. Robot ini merupakan robot yang paling
populer dalam dunia penelitian robotika. Dari segi manfaat, robot ini diharapkan
dapat membantu manusia dalam melakukan otomasi dalam transportasi, platform
II-4
bergerak untuk robot industri , eksplorasi tanpa awak, dan masih banyak lagi.
Contoh dari robot mobile ini yaitu :
1. Flying Robot (Robot Terbang)
Robot yang mampu terbang, robot ini menyerupai pesawat model yang
diprogram khusus untuk memonitor keadaan di tanah dari atas, dan juga untuk
meneruskan komunikasi.
2. Under Water Robot (Robot dalam air)
Robot ini digunakan di bawah laut untuk memonitor kondisi bawah laut
dan juga untuk mengambil sesuatu di bawah laut, biasanya robot jenis ini
digunakan untuk penelitian bawah laut, atau juga untuk kegiatan mematau dan
memata-matai suatu tempat.
3. Robot Line Tracker / Robot Line Follower
Robot ini sangat cocok dikenalkan kepada pemula karena sederhana [5],
robot line tracker merupakan robot yang dapat bergerak mengikuti track
berupa garis hitam setebal ±3 cm. Untuk membaca garis, robot dilengkapi
dengan sensor proximity yang dapat membedakan antara garis hitam dengan
lantai putih. Sensor proximity ini dapat dikalibrasi untuk menyesuaikan
pembacaan sensor terhadap kondisi pencahayaan ruangan, sehingga
pembacaan sensor selalu akurat.
2.2.
Robot Line Follower dan Transporter
Berikut adalah penjelasan singkat mengenai robot Line Follower
dan
robot transporter.
2.2.1. Pengertian Robot Line Follower
Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya, Line Follower memiliki
pengertian sederhana yaitu, robot yang dapat menbaca garis dan bergerak
mengikuti garis tersebut.
Robot Line Follower adalah, salah satu robot sederhana yang masuk dalam
kategori robot mobile yang dapat berjalan atau bergerak secara autonomous [7].
Menggunakan sebuah sensor garis yang mendeteksi dan mengikuti (follows)
sebuah lintasan berbentuk sebuah garis (line) berwarna hitam dengan warna latar
II-5
putih ataupun sebaliknya. Robot line follower itu sendiri terbagi menjadi dua
jenis, yaitu robot line follower analog dan digital. Perbedaan antara robot line
follower analog dengan robot line follower digital adalah tidak perlu adanya
pemrograman robot secara software pada robot line follower jenis analog
sedangkan robot line follower jenis digital membutuhkan program pada bagian
mikrokontrolernya sebagai prosessor atau otak dari robot line follower itu sendiri.
Robot line follower jenis analog biasanya paling sering digunakan dalam
keperluan praktek sederhana karena biaya dan proses pembuatannya yang tidak
membutuhkan biaya banyak dan tidak terlalu rumit pada proses pembuatannya.
2.2.2. Pengertian Robot Transporter.
Robot transporter adalah robot gabungan antara nonmobile dan mobile,
seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya robot gabungan nonmobile dan mobile
adalah, penggabungan dari fungsi-fungsi pada robot mobile dan non-mobile.
Sehingga keduanya saling melengkapi dimana robot nonmobile dapat terbantu
fungsinya dengan bergerak dari satu tempat ke tempat yang lain [2]. Robot
transporter dapat didefinisikan sebagai suatu robot yang dirancang / dibuat
menyerupai mobil, dan cara kerjanya ialah robot tersebut dapat memindahkan
suatu benda dari suatu titik ke lain. Robot ini bergerak dengan mengikuti garis
hitam/putih secara otomatis, seperti pada robot line follower. Pengendali robot
transporter adalah microcontroller yang mendapat input dari sensor-sensor, yang
selanjutnya akan di eksekusi oleh microcontrolller ke motor yang membuat robot
bisa bekerja sebagai mana mestinya.
2.2.3. Persamaan Robot Line Follower dan Robot Transporter.
Robot line follower dan robot transporter memiliki beberapa persamaan,
persamaan yang ada pada robot tersebut yaitu :
A. Komponen Robot Line Follower dan Transporter
Pada robot line follower dan transporter terdiri dari beberapa komponen,
berikut adalah komponen yang terdapat pada robot line follower dan transporter :
II-6
1) Sensor Line Follower
Sensor adalah jenis tranduser yang digunakan untuk mengubah besaran
mekanis, magnetis, panas, sinar, dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik.
Sensor sering digunakan untuk pendeteksian pada saat melakukan pengukuran
atau pengendalian.
Robot Line follower harus memiliki kemampuan untuk mendeteksi atau
membedakan garis pada lintasan, garis tersebut berwarna hitam dan papan lintasan
yang berwarna putih [5]. Sensor yang digunakan untuk robot ini yaitu, photo
dioda. Sensor ini nilai resistansinya akan berkurang bila terkena cahaya dan
bekerja pada kondisi riverse bias. Untuk sensor cahayanya digunakan LED
Superbright, komponen ini mempunyai cahaya yang sangat terang, sehingga
cukup untuk mensuplai cahaya ke photo dioda.
2) Motor Penggerak (dinamo) / Motor DC
Motor DC pada robot line follower dan transporter adalah penggerak
utama robot yang membuat robot dapat bergerak maju, mudur , serta berputar ke
kiri dan ke kanan. Motor DC adalah komponen yang mengubah energi listrik
menjadi energi mekanik, dalam kasus perancangan robot, umumnya digunakan
motor DC, karena jenis motor tersebut mudah untuk dikendalikan. Kecepatan
yang dihasilkan oleh motor DC berbanding lurus dengan potensial yang diberikan.
Untuk membalik arah putarnya cukup membalik polaritas yang diberikan.
Gambar 2. 1 Motor
3) Motor Driver
Motor driver digunakan untuk mengontrol arah putaran dan kecepatan
motor DC, yang merupakan penggerak utama dari robot. Motor driver ini
memiliki komponen penting di dalamnya seperti IC L293D, dioda, dan regulator.
II-7
a. IC L293D
IC motor driver L293D yang didalamnya terdapat rangkaian HBridge akan mengontrol putaran motor sesuai data masukan digital yang berasal
dari microcontroller, dan pada IC L293D ini juga terdapat pin untuk pengaturan
aplikasi PWM (Pulse Width Modulator) yang akan mengatur kecepatan motor dc yang
dikendalikannya. L293D memiliki rangkaian dual H-Bridge, sehingga mampu
mengendalikan dua buah motor DC sekaligus.
Gambar 2. 2 Konfigurasi pin L293D
Karakteristik dari motor driver L293D adalah:
1. Tegangan operasi supply sampai dengan 36 Volt.
2. Total arus DC sampai dengan 1A.
3. Tegangan logic ”0” sampai dengan 1,5 Volt.
4. Memiliki dua Enable input.
Fungsi dari tiap-tiap pin motor driver L293D adalah sebagai berikut:
1. Output 1 dan Output 2 (pin 3 dan pin 6). Pin ini merupakan output untuk
bridge A.
2. Vs (pin 8). Merupakan pin supply tegangan untuk output.
3. Input 1 dan Input 2 (pin 2 dan pin 7). Pin ini digunakan untuk mengontrol
bridge A.
4. Enable 1 dan Enable 2 (pin 1 dan pin 9). Berfungsi untuk mengaktifkan dan
menonaktifkan bridge A dan bridge B.
5.
Ground (pin 4, 5, 12, dan 13) .Berfungsi sebagai grounding rangkaian driver.
6. Vss (pin 16). Pin ini berfungsi sebagai supply logic untuk driver.
7. Input 3 dan Input 4 (pin 10 dan 15).
II-8
b. Dioda
Fungsi dioda adalah komponen elektronika dengan 2 terminal (anoda dan
katoda) dan terbentuk dari dua jenis semikonduktor (silikon jenis N dan silikon
jenis P) yang tersambung [4]. Bahan ini mampu dialiri arus secara relatif mudah
dalam satu arah. Dioda dibuat dalam berbagai bentuk dan ukuran serta amat
berguna. Dari pengertian dioda, maka pada simbol dioda terdapat tanda
menyerupai anak panah yang menunjukkan arah aliran arus listrik.
Gambar 2. 3 Dioda dan Simbol Dioda
Dioda penyearah yang gunakan pada motor driver ini yaitu 1N40021N4007, pengunaanya tergantung kebutuhan yang ada.
c. Regulator
Regulator adalah rangkaian regulasi atau pengatur tegangan keluaran dari
sebuah catu daya agar efek dari naik atau turunnya tegangan jala-jala tidak
mempengaruhi tegangan catu daya sehingga menjadi stabil.
Regulator yang digunakan pada motor driver ini adalah LM7805,
keuntungan memakai LM 7805 yaitu :
a) Tidak membutuhkan penambahan komponen luar yang sangat sedikit.
b) Mempunyai proteksi terhadap arus hubungan singkat
c) Mempunyai tegangan output yang konstan
d) Mempunyai arus rendah
e) Memiliki ripple output yang sangat kecil
f) Pembiayaan rendah
Gambar 2. 4 PINOUT diagram LM7805
II-9
4) Microcontroller
Microcontroller adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol
rangkaian elektronik dan umunya dapat menyimpan program didalamnya.
Microcontroller umumnya terdiri dari CPU (Central Processing Unit), memori,
I/O tertentu dan unit pendukung seperti Analog-to-Digital Converter (ADC) yang
sudah terintegrasi di dalamnya. Kelebihan utama dari mikrokontroler ialah
tersedianya RAM dan peralatan I/O pendukung sehingga ukuran board
mikrokontroler menjadi sangat ringkas.
Microcontroller yang
gunakan pada penelitian ini yaitu DFRduino,
DFRduino R3 memiliki spesifikasi yang sama dengan Arduino uno R3, sehingga
compatible untuk melakukan upload program menggunakan sofware arduino pada
DFRduino ini [8]. Berikut spesifikasi robot DFRduino:
1) Microcontroller: ATmega328 (DIP Package)
2) Operating Voltage: 5V
3) Input Voltage (recommended): 7 ~ 12V
4) Input Voltage (limits): 6 ~ 20V
5) Digital I/O Pins: 14 (of which 6 provide PWM output)
6) Analog Input Pins: 6
7) DC Current per I/O Pin: 40 mA
8) DC Current for 3.3V Pin: 50 mA
9) Flash Memory: 32 KB of which 2KB used by bootloader
10) SRAM: 2 KB (ATmega328)
11) EEPROM: 1 KB (ATmega328)
12) Clock Speed: 16 MHz
13) Size: 75 x54 x15 mm
14) Envionment Friendly: Rohs Compliance
II-10
Gambar 2. 5 DFRduino V3
B. Bentuk Line yang bisa di lalui oleh dan Transporter
Bentuk line ada beberapa macam, yaitu :
1. Lurus, garis lurus tanpa hambatan.
2. Belok, belokan bisa banyak sekali macamnya ada yang 90’, 45’, dan ada juga
yang berberntuk setengah lingkaran. Belokan ini dibentuk sesuai kebutuhan
yang ada.
3. Rintangan Line Follower
Rintangan yang ada pada Line follower banyak sekali macamnya, seperti :
a. Garis putus – putus, biasanya garis putus – putus ini terdapat di bagian
garis lulus.
b. Belokan tajam, belokan tajam bisa pula di sebut rintangan karena
dibutuhkan akselerasi yang cukup bagus untuk melaluinya.
c. Persimpangan jalan, persimpangan jalan ini bisa banyak sekali jenisnya,
Contoh dari persimpangan jalan yaitu, jalan persimpangan bebentuk T,
jalan persimpangan berbentuk L, jalan persimpangan berbentuk Y, jalan
persimpangan berbentuk +.
Seperti yang sudah dikatakan rintangan bisa banyak sekali jenisnya
tergantung untuk tujuan apa rintangan itu di buat, bisanya rintangan tersebut
semakin sulit tergantung medan yang dilalui.
II-11
2.2.4. Perbedaan Robot Line Follower dan Robot Transporter.
Perbedaan yang sangat tampak antara robot line follower dan transporter
yaitu, tidak adanya gripper pada robot line follower, sedangkan pada robot
transporter terdapat gripper yang dapat digunakan untuk memindakan barang.
Penggabungan antara jenis robot nonmobile dan mobile tampak jelas pada robot
transporter, bagian robot nonmobile yaitu gripper, sedangkan bagian robot yang
yang mobile yaitu robot line follower itu sendiri.
2.2.5. Pemrograman Robot Line Follower dan Robot Transporter.
Pemrograman yang digunakan pada penelitian ini yaitu mengunakan
pemrograman arduino, arduino adalah sebuah nama produk design system
minimum microcontroller yang di buka secara bebas. Kelebihan dari arduino
adalah dia mempunya bahasa pemroraman sendiri, bahasa pemrogramannya mirip
bahasa C. Untuk program yang namanya boot loader yang sudah di tanam di si
mikronya sebelum di jual ke pasaran, bootloader ini yang menjembatani antara
software compiler arduino dengan microcontroller. Arduino membuka semua
sourcenya mulai dari diagram rangkain, jalur pcb, software compiler (gratis
tinggal download) .
Contoh pemrograman Arduino:
void setup( )
{
pinMode(13,OUTPUT); // mengset ‘pin’ 13 sebagai output
}
void loop( )
{
digitalWrite(13, HIGH);
// nyalakan ‘pin’ 13
delay(1000);
// pause selama 1 detik
digitalWrite(13, LOW);
// matikan ‘pin’ 13
delay(1000);
/// pause selama 1 detik
}
Listing 2. 1 Contoh Pemrograman dengan Arduino
II-12
Gambar 2. 6 Software Compiler
A. Kelebihan Pemrograman Arduino
a) Open Source.
b) Tidak memerlukan chip programmer.
c) Koneksi USB.
d) Fasilitas chip yang cukup lengkap
Arduino menggunakan chip AVR ATmega 168/328 yang memiliki fasilitas
PWM, komunikasi serial, ADC, timer, interupt, SPI dan I2C. Sehingga
Arduino bisa digabungkan bersama modul atau alat lain dengan protokol yang
berbeda-beda..
e) Ukuran kecil dan mudah dibawa.
f) Bahasa pemrograman relatif mudah
Walaupun bahasa pemrograman Arduino adalah bahasa C/C++, tetapi dengan
penambahan library dan fungsi-fungsi standar membuat pemrograman
Arduino lebih mudah dipelajari dan lebih manusiawi. Contoh, untuk
mengirimkan nilai HIGH pada pin 10 pada Arduino, cukup menggunakan
fungsi digitalWrite(10, HIGH); Sedangkan kalau menggunakan bahasa C
aslinya adalah PORTB |=(1<<2);.
g) Tersedia library gratis.
h) Pengembangan aplikasi lebih mudah.
i) Komunitas open source yang saling mendukung.
II-13
B. Pengertian dan penggunaan framework pada arduino
Dalam pencarian pada tanggal 18 Mei 2015, melalui search engines
Google dengan kata kunci “apa itu framework” , ditemukan beberapa penjelasan
yang cukup dalam menjelaskan apa itu framework, berikut hasil print srceen
pencarian tersebut.
Gambar 2. 7 Print Screen pencarian pengertian framework pada Google
Pada gambar 2.7 terdapat beberapa situs yang menjelaskan tentang
framework, untuk penjelasan mengenai situs-situs yang membahas mengenai
pengertian framework dapat dilihat pada halaman Lampiran 1 : Pencarian 1.
Kesimpulan yang didapat yaitu,
framework adalah kumpulan dari fungsi-
fungsi/prosedur-prosedur dan class-class untuk tujuan tertentu yang sudah siap
digunakan. Sehingga framework dapat mempermudah dan mempercepat
pekerjaan seorang programmer, tanpa harus membuat fungsi atau class dari awal.
Jadi, dengan adanya framework, pekerjaan programmer akan lebih tertata dan
terorganisir, sehingga dalam pencarian kesalahan dalam pembuatan program akan
lebih mudah dideteksi.