Simulasi Pencarian Objek Tenggelam Di Bawah Air Menggunakan Robot Bawah Air Berbasis Mikrokontroler Arduino Uno R3

Adriansyah, Andi. 2008. Perancangan Pergerakan Robot Bawah Air. Seminar Nasional Informatika. Yogyakarta, tanggal 24 Mei 2008. Universitas Mercu Buana.

Aidi Electric. Co., LTD. 2004. 750GPH-01Bilge Pump - Instructions. July 05, 2015. http://www.seaflo.com/upload/20140418113 7328261.pdf

Bokser, Vitaly, et al. 2003. A Small Submarine Robot For Experiments In Underwater Sensor Networks. Department of Computer Science, University of Southern

California, Los Angeles, CA 90089. Budiharto, Widodo., dan Purwanto, Djoko. 2012. Robot Vision- Teknik Membangun

Robot Cerdas Masa Depan. Jakarta: C.V Andi Offset.

Christ, Robert D., dan Wernli SR, Robert L. 2009. Observation Class ROVs Come of Age. Sixth International Symposium on Underwater Technology. China, April 2009. Wuxi.

Christ, R.D., Wernli S.R., & Robert, L. 2007. The ROV Manual: A User Guide forObservation-Class Remotely Operated Vehicles. India: Elsevier Ltd. Corke, P. 2007. Experiment with Underwater Robot Localization and Tracking.

International Conference on Robotics and Automation (ICRA07) 2007 April 10-14 Rome, Italy.

Gadmei tv tuner usb stick utv-380. 2016. tokosigma.com, 6 februari 2017.

Hyakudome, T. 2011. Design of Autonomous Underwater Vehicle. International Journal of Advanced Robotic Systems. 8(1) : 131-139.

Kurniawan, D. 2015. Perancangan Perangkat Prototype Pemantauan Kabel Bawah Laut.

Beth, M et al. 2008. Underwater LEGO Robotics as the Vehicle to Engage Students in

STEM: The BUILD IT Project’s First Year of Classroom Implementation. Stevens Institute of Technology. Columbia University.

Mengenal Arduino Uno R3. 2017. ecadio.com, 6 Februari 2017. Microcontroller-ATmega8 L. 2013. atmel.com, 6 Februari 2017.

Mooney, Jr., J.B. "Brad", et al. 1996. Undersea Vehicles and National Needs. Washington, DC: National Academy Press.

Pemancar FST-4. 2013. id.aliexpress.com, 6 Februari 2017. Penerima CZS3. 2017. alibaba.com, 6 Februari 2017.

Putri, Tri Wahyu O. 2012. Robot Bawah Air Untuk Pemetaan Dasar Laut Berbasis PLC Omron. Tugas Mata Kuliah Teknik Otomasi. Universitas Brawijaya, Malang

Rachim, Vega.; Pradana.; Triwiyatno, Aris., dan Setiyono, Budi. 2012. Desain Sistem Kendali pada Ulisar (UUV) Unmanned Underwater Vehicle. Journal undip. 14(2) : 48-54.

Samosir, Tirza, H., Masengi, Kawilarang, W.A., Kalangi, Patrice N.I., Iwata, Masamitsu., & Mandagi, I. F. 2012. Aplikasi Remotely Operated Vehicle (ROV) Dalam Penelitian Kelautan Dan Perikanan Di Sekitar Perairan Sulawesi Utara dan Biak Papua. Jurnal Ilmu dan Teknologi Perikanan Tangkap, 1(1) : 22-25. Suyadhi, T.D.S. 2014. Motor DC Magnet Permanent (DCMP).

Robotics-university.com, 6 Februari 2017.

Wettergreen, David, et al. 1999. Autonomous Guidance and Control for an Underwater Robotic Vehicle. Robotic Systems Laboratory, Department of Systems Engineering, RSISE, Australian National University, Canberra, ACT 0200 Australia.

Yunifa & Arif, M. 2011. Hardware control pada robot pemindah bunga. Jurnal MATICS 4(4).

Yuh, J. Desember 1990. Modeling and Control of Underwater Robotic Vehicles. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics 20(6).

Zarlis, M., Sitompul, O. S., Sawaluddin, Effendi, S., Sihombing, P. & Nababan, E. B. 2014. Pedoman Penulisan Skripsi. USU Press: Medan.

ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM

3.1Analisis

Robot bawah air yang akan dirancang ini merupakan robot yang akan di kendalikan dari permukaan oleh user menggunakan sebuah kontroller secara wireless. Penulis menggunakan komunikasi wireless untuk menyampaikan instruksi sebagai pergerakan robot untuk bergerak baik maju, mundur belok kiri, atau pun kekanan. Sehingga robot akan bergerak sesuai perintah pengguna untuk mencari objek yang berada di bawah air dan mengangkatnya ke atas permukaan dengan bantuan penjepit buatan.

Robot ini juga dilengkapi kamera dan lengan penjepit, dimana kamera akan berfungsi sebagai pengganti mata pengguna untuk mengendalikan pergerakan robot dalam menemukan objek yang ada di bawah air. Sedangkan lengan penjepit berfungsi sebagai mengangkat objek apabila sudah ditemukan di bawah air.

Pada tahap perancangan ini akan dibahas mengenai arsitektur umum, perancangan Use case diagram, dan Flowchart.

3.1.1 Arsitektur Umum

Arsitektur umum adalah bagan yang menggambarkan dan menjelaskan proses, alur dan interaksi antar komponen dalam suatu sistem. Desain arsitektur umum dari suatu sistem adalah merepresentasikan struktur data komponen pada aplikasi yang diperuntukkan dalam membangun suatu sistem (Pressman, 2010). Perancangan keseluruhan aplikasi ini akan dijabarkan pada arsitektur umum yang dapat dilihat pada Gambar 3.1.

Keterangan Gambar 3.1 :

Pada Gambar 3.1 terdapat tahapan-tahapan yang terjadi

1. User langsung memberikan input berupa perintah dimana perintah tersebut berupa naik turun robot maupun maju mundurnya robot.

2. Setelah mendapat perintah, perintah diproses oleh Mikrokontroler ATmega8 sebagai processor bantuan dalam controller yang akan diteruskan menjadi serial data digital dengan kecepatan 1200 bps dan dalam frekuensi 443 Mhz oleh FST - 4 sebagai ASK transmitter.

3. Setelah data dikirim, data akan diterima oleh CZS3 sebagai data ASK receiver.

4. Data yang diterima ASK receiver, akan diteruskan ke Mikrokontroller Arduino Uno R3 sebagai processor utama.

5. Di dalam Mikrokontroller Arduino Uno R3, data yang diterima akan diolah menjadi sebuah perintah untuk langsung menggerakan motor DC yang ada di robot.

6. Setelah motor DC bergerak, aktuotor yang tersambung langsung ke motor DC akan ikut bergerak dimana aktuator yang ada di robot bawah air terdapat dua jenis yaitu penjepit dan baling-balig pendorong yang memiliki fungsi masing-masing sesuai perintah yang diterima.

7. Adapun ketika robot bekerja dibawah air, kamera akan selalu menyala untuk melihat maupun memantau apa yang ada di bawah air, dimana tujuan utamanya adalah untuk mencari korban tenggelam yang hilang. Gambar dari kamera, akan langsung dikirim melalui kabel ke permukaan.

8. Hasil gambar yang dikirim melalui kabel, akan diteruskan ke Gadmei TV Turner USB.

9. Adapun fungsi Gadmei TV Turner, untuk meneruskan gambar yang diterima dari kabel ke laptop. Dan kelebihan Gadmei TV Turner disini dapat merekam hasil gambar yang diterima dan langsung disimpan ke hardisk laptop.

10. Gambar yang sudah diterima langsung ditampilkan di layar laptop, dimana user akan langsung dapat melihat keberadaan yang ada di bawah air maupun membantu mengontrol robot di bawah air agar terhindar dari benda-benda yang yang ada di bawah air. Dan tujuan utamanya, untuk mencari keberadaan korban tenggelam yang hilang.

Sedangkan dalam metodologi terdapat tiga (3) bagian sistem kerja umum, yaitu input, proses, dan output.

Input adalah user memberi perintah berupa naik-turun atau maju-mundur melalui sebuah romete kontrol yang dimana perintah tersebut akan berubah menjadi serial data digital dengan kecepatan 1200 bps dan dalam frekuensi 443 Mhz oleh FST-4 sebagai ASK transmitter yang akan langsung tertuju kepada CZS3 sebagai data ASK receiver.

Proses adalah data yang diterima oleh CZS3, akan diteruskan ke mikrokontroler dimana disini perintah yang dikirim dari awal akan diproses sesuai dengan perintah. Perintah yang dikirim diolah oleh suatu algoritma tertentu dan digunakan untuk mempengaruhi kerja output.

Sedangkan, output dihubungkan dengan motor untuk menggerakan baling-baling. Baling-baling bergerak sesuai dengan instruksi input yaitu dapat bergerak maju-mundur, kanan-kiri tauapun atas-bawah. Perubahan gerak output tergantung dari input dan algoritma yang ditanamkan ke dalam sistem kontrol. Sistem control yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah Arduino Uno R3. Berfungsi sebagai pengatur utama segala bentuk gerakan yang dihasilkan dari instruksi input. Dalam melakukan komunikasi, system control akan menerima masukan berupa sinyal yang berasal dari remote control pengendali. Oleh system control, sinyal tersebut diterjemahkan dan disesuaikan dengan perintah yang telah terprogram dalam Arduino Uno R3.

Hasil dari pengolahan perintah tersebut akan diteruskan dalam keluaran berupa pergerakan baling-baling. Sedangkan output lainnya adalah image yang direkam oleh kamera yang terdapat di robot bawah air yang akan dikirim melalui kabel ke sebuah monitor yang berada di permukaan.

Adapun mekanisme mengapung dan tenggelamnya robot adalah massa jenis robot dibuat hampir menyerupai massa jenis air, sehingga ketika tidak ada perintah dari user, robot akan otomatis hampir mengapung. Sedangkan ketika menerima perintah dari user, robot akan tenggelam sesuai dengan gerak baling-baling. Alasan mekanisme ini dibuat karena untuk menghindari hilangnya signal, sehingga ketika kehilangan signal atau control, robot tidak akan menghilang, melainkan langsung mengapung seperti awal posisinya.

3.1.2 Pemodelan Persyaratan Sistem dengan Use Case

Unified Modelling Language (UML) merupakan bentuk perancangan dan dokumentasi perangkat lunak berbasis pemrograman berorientasi objek. Pada penelitian ini, bentuk perancangan UML menggunakan beberapa diagram, yaitu Usecase Diagram dan Activity Diagram. Use case adalah salah satu pemodelan yang digunakan untuk memodelkan persyaratan sistem. Dengan use case ini digambarkan siapa saja yang berinteraksi dengan sistem dan apa saja yang dapat dilakukan dengan sistem.

Diagram menunjukkan interaksi antara pengguna dan entitas eksternal lainnya dengan sistem yang sedang dikembangkan. Lebih jelasnya Use Case Diagram digunakan untuk menggambarkan interaksi antara pengguna dengan robot. Pada robot ini pengguna menginputkan perintah di kontroller berupa navigasi arah seperti maju, mundur, kanan, kiri, atas, bawah dan akan dikirim ke robot yang akan ditangkap oleh penerima signal secara wireless dan akan bergerak sesuai perintah pengguna. Use Case Diagram robot bawah air dapat dilihat seperti pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Use case Diagram Robot bawah air

Tabel 3.1 Dokumentasi Naratif Use Case sistem

Nama Use case Penemu objek dan mengangkat menggunakan lengan penjepit Actors Pengguna

PENGGUNA

«Includes»

Koneksi

Wireless Pergerakan

Robot

Mengangkat objek «Includes»

Memantau Kabel

Description Proses ini mendeskripsikan proses pergerakan robot dengan komunikasi wireless dengan kontroller

Pre-Condition Sistem dihidupkan

Basic Flow Kegiatan pengguna Respon system Meng-input tombol

navigasi

Menunggu keseluruhan proses inputan selesai

Alternate Flow Menekan tombol power Sistem hidup

Post-Condition Robot akan bergerak sesuai inputan dari Pengguna

3.2Perancangan Sistem

Pada tahap perancangan sistem akan dibagi menjadi beberapa bagian utama, yaitu penentuan komponen yang digunakan, perancangan konstruksi robot bawah air dan perancangan perangkat lunak robot.

3.2.1 Komponen yang Digunakan Robot

Komponen yang digunakan dikelompok menjadi dua yaitu komponen fisik dan komponen elektronik. Komponen fisik digunakan untuk membentuk kerangka robot, bagian body utama, mekanis robot. Sedangkan komponen elektronik digunakan untuk membangun sirkuit utama (main circuit), bagian aktuator. Berikut adalah tabel rincian dari peralatan dan komponen yang digunakan (Tabel 3.2, Tabel 3.3 dan Tabel 3.4).

Tabel 3.2 Tabel Peralatan yang digunakan

No Nama Alat Fungsi

1 Gergaji Sebagai alat potong untuk papan PCB dan fisik robot

2 Bor Listrik Untuk melubangi papan PCB dan akrilik

3 Gunting Sebagai alat potong untuk kabel

4 Cutter Untuk memotong Akrilik

5 Glue Gun Sebagai alat untuk melakukan pengeleman

6 Penggaris Sebagai alat ukur

7 Solder dan Timah Sebagai alat untuk Soldering

8 Obeng Untuk memasang dan membuka baut

9 Tang Untuk memasang dan membuka komponen

10 Multimeter Digital Alat ukur satuan listrik (tegangan, hambatan dan arus)

Tabel 3.3 Tabel Rincian Komponen Fisik

No Nama Spesifikasi Keterangan

1 Akrilik Tebal 3 mm Sebagai badan robot dan tempat meletakkan rangkaian 2 Papan PCB

(Printed Circuit Board)

Tebal 1.5 mm Sebagai tempat untuk memasang rangkaian

3 Baut dan Mur Diameter 2 mm Panjang 12 mm

Memasang rangkaian pada akrilik

4 Spacer Panjang 20 mm Tiang untuk akrilik 5 Daun

baling-baling

Diameter 120 mm

Sebagai pendorong robot

6 Pipa PVC Diameter 50 mm Rangka Robot

7 Soket PVC Diameter 50 mm Penyambung rangka robot 8 Besi as Diamter 10 mm Sebagai penyambung motor ke

kipas 9 O-ring Diameter 10 mm Untuk kedap air 10 Kotak Plastik

Kedap Air

Untuk pelindung mikrokontroler

Tabel 3.4 Tabel Rincian Komponen Elektronik

No Nama Spesifikasi Keterangan

1 Mikrokontroler 1 Arduino Uno R3 ATMega 328

Processor Utama 2 Mikrokontroler 2 ATMega 8 Processor pendukung 2 Driver Motor L293D Driver untuk motor DC

3 Motor DC 12 Volt Akuator Baling – baling

4 Komponen Pasif Kapasitor, resistor, Potensiometer

Komponen Sirkuit

5 Switch 1 pin Sebagai On/Off Robot

6 Pin Konektor Male Konektor

7 Housing Female Konektor

8 Kabel Pelangi Isi 20, 2 Meter Transmisi konektor

9 Baterai 6V, 4.5Ah (2 buah) Sumber tegangan

10 Regulator IC 7805 Pengubah tegangan ke 5 Volt

13 Kamera CCTV 700 TVL Meng-capture

14 Kristal 4MHz Pembangkit Clock

15 Transistor mosfet IRFZ44N

Tipe P Penguat driver motor

17 Relay DPDT 12V Polaritas Motor 18 ASK Trasmitter

( FST-4 )

433MHz Mengirim signal controller

19 ASK Receiver ( CZS3 )

433 MHz Menerima signal controller

20 Resistor 10k Tahanan arus

21 Kapasitor 10uF , 220uF Perata tegangan

3.2.2 Perancangan Konstruksi Robot Bawah Air

Prototipe robot bawah air yang akan dirancang ini untuk membantu dan meringankan pekerjaan manusia. Robot bawah air ini merupakan robot yang diciptakan untuk membantu manusia dalam hal mencari objek yang hilang di bawah air. Ada beberapa hal yang menjadi fokus dalam tahap perancangan robot yaitu kerangka robot, aktuator, sirkuit elektronik, mikrokontroler, kamera dan perangkat lunak.

3.2.3 Perancangan Kerangka Robot

Kerangka adalah konstruksi robot yang akan menentukan desain, bentuk dan ukuran dari komponen fisik lainnya. Fungsi utama dari kerangka adalah sebagai tempat atau kedudukan untuk seluruh komponen robot. Disamping itu kerangka juga akan menentukan kerja dari robot. Untuk material kerangka robot dapat digunakan beberapa alternatif bahan seperti bahan dari logam, plastik, dan kayu. Pemilihan material akan sangat berpengaruh terhadap konstruksi robot seperti berat, kekuatan, ketahanan terhadap tekanan air. Perpaduan material yang baik dapat menghasilkan konstruksi yang kuat dan ringan.

Membicarakan soal robot, tidak lepas dari unsur mekanik sebagai kerangka robot. Kerangka robot bawah air ini terbuat dari bahan plastik yaitu pipa PVC dan acrylic. Alasan penggunaan pipa PVC dan acrylic adalah, karena bahan ini ringan, kuat, tidak mudah rusak dan mudah dalam pengerjaannya. Untuk penghubung masing-masing pipa dan acrylic menggunakan soket PVC dan spacer. Kerangka robot didesain dengan dimensi sebagai badan dasar robot, dengan menggunakan penyangga soket, baut, mur dan spacer. Rancangan kerangka robot dapat dilihat seperti pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3 Rancangan Skema Kerangka Robot

Ruang kontrol kedap air sebagai tempat Mikrokontroller Arduino Uno R3 dan baterai sebagai control utama dari dari robot bawah air dan terhubung langsung ke semua komponen yang ada di robot bawah air .

Robot terdiri dari 4 motor DC yang mempunyai fungsi masing-masing yaitu sebagai penjepit yang terdapat di bagian depan robot, lalu di bagian tengah robot sebagai baling-baling untuk naik/turun robot yang disangga oleh papan acrylic, dan dua terakhir terdapat di bagian kiri dan kanan robot sebagai baling-baling untuk maju/mundur atau kiri/kanan robot bawah air.

3.2.4 Perancangan Aktuator Robot

Aktuator adalah komponen yang berfungsi untuk melakukan gerakan mekanis berdasarkan input perintah dari mikrokontroler (processor). Robot bawah air ini memiliki 1 komponen mekanis yaitu baling-baling. Baling-baling adalah aktuator yang akan digunakan oleh robot bawah air untuk melakukan pergerakan di dalam air.

Tampak Belakang _{Tampak Samping}

Tampak Bawah

Ruang Kontrol Kedap air Baling – baling

maju/mundur & Kanan/kiri Baling – baling naik/turun Kamera

Pipa PVC Acrilyc Penjepit

Untuk penggerak baling-baling digunakan motor DC. Motor DC yang digunakan akan dikontrol oleh mikrokontroler Arduino Uno R3 melalui IC driver L293D. Arah perputaran motor akan ditentukan berdasarkan output dari IC L293. Rancangan aktuator robot bawah air dapat dilihat pada Gambar 3.4 berikut.

Gambar 3.4 Rancangan Aktuator Robot Bawah Air (a) Motor Penjepit (b) Motor baling-baling

3.2.5 Perancangan Remote Control Robot

Remote adalah pengendali utama untuk menggerakan robot bawah air. Dalam pembentukan remote, digunakan mikrokontroller bantuan yaitu Atmega8. Dalam pembentukannya, remote mempunyai delapan tombol untuk mengatur gerak robot. Rancangan romote control robot bawah air dapat dilihat pada Gambar 3.5 berikut.

A

Gambar 3.5 Rancangan Remote Control Robot Bawah Air

3.2.6 Perancangan Rangkaian Sumber Tegangan

Agar sistem dapat bekerja dengan baik dibutuhkan sumber tegangan (power supply). Ada dua jenis sumber tegangan yang dibutuhkan pada sistem ini yaitu sumber tegangan untuk sirkuit, sumber tegangan untuk aktuator. Sirkuit utama membutuhkan tegangan agar dapat beroperasi dengan stabil yaitu 5V. Sedangkan aktuator membutuhkan tegangan 9V – 12V. Berikut adalah Gambar 3.6 rangkaian sumber tegangan untuk sirkuit utama.

3.2.7 Perancangan pemancar dan penerima ASK

Pemancar dan penerima ASK adalah rangkaian terintegrasi berupa module dengan rangkaian pemancar radio dan penerima radio. Fungsi pemancar dan penerima ASK adalah mengirim dan menerima data perintah dari remote ke robot dalam bentuk serial digital dengan kecepatan 1200 bps. Frekuensi pemancar dan penerima adalah 443 Mhz dengan modulasi ASK ( Amplitudo Shift Keying ). Jarak pancar terima tergantung pada daya, penguat, dan antena.

Rancangan pemancar dan penerima ASK dapat dilihat seperti pada Gambar 3.7.

Gambar 3.7 Perancangan Pemancar dan Penerima ASK

3.2.8 Perancangan Rangkaian Keseluruhan Robot

Rangkaian keseluruhan robot adalah rancangan komponen hardware sistem robot bawah air yang dikontrol oleh remote. Dari Gambar 3.8. dapat dilihat seluruh rangkaian perangkat keras sudah saling terhubung satu sama lain. Dari rangkaian ini dapat dilihat bahwa perintah yang dikirim melalui remote langsung diterima oleh ASK–Receiver. Selajutnya dari ASK-Receiver, data akan diteruskan ke mikrokontroler Arduino Uno R3 dalam bentuk data serial. Selanjutnya mikrokontroler Arduino Uno R3 akan mengaktifkan motor DC yang sesuai dengan perintah, misalnya maju, belok kanan, dan sebagainya.

Gambar 3.8 Perancangan Rangkaian keseluruhan robot Keterangan Gambar 3.8:

1. Tombol Perintah 2. Baterai 9 volt

3. Mikrokontroller Atmega8. 4. ASK-Transmitter.

5. Baterai 2 x 6 volt 6. ASK-Receiver 7. Arduino Uno R3 8. Motor Baling-baling 9. Motor penjepit.

3.2.9 Perancangan Program Mikrokontroler

Program dibuat dengan menggunakan bahasa C khusus untuk mikrokontroler Arduino Uno R3. Hasil compile ditanamkan ke dalam memori program mikrokontroler (memory flash). Program yang dibuat digunakan untuk membaca input dan melakukan output/proses pada robot bawah air.

Spesifikasi perangkat lunak yang akan dirancang adalah:

1. Perangkat lunak/ program yang digunakan untuk keperluan memprogram mikrokontroler Arduino Uno R3 adalah Arduino.

2. Perangkat lunak/ program yang digunakan untuk mengontrol robot menggunakan C.

1 3

4

6

8 7

9 2

3.2.10 Flowchart Sistem Secara Umum

Untuk mendapatkan hasil pengujian dari mulai start robot sampai menjepit dan mengangkat objekmaka dibutuhkan sebuah alur yang akan menjelaskan tahapan proses tersebut. Flowchart sistem secara umum dapat dilihat seperti pada Gambar 3.9.

IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN SISTEM

4.1Implementasi Sistem

Setelah dilakukan analisis dan perancangan pada bab sebelumnya, proses yang akan dilakukan berikutnya adalah implementasi sistem sesuai dengan perancangan yang telah dibuat. Perangkat elektronika dapat dilakukan dengan dua cara yaitu menggunakan papan protoboard atau menggunakan PCB. Printed Circuit Board (PCB) digunakan untuk mendapatkan rangkaian elektronika yang stabil, dengan menggunakan PCB pada sistem ini diharapkan perangkat tidak menimbulkan bug ke dalam sistem dan mempermudah pengerjaan dalam merangkai. Untuk itu pada implementasi dari sistem ini digunakan PCB. Kerangka robot bawah air diimplementasikan menggunakan bahan pipa dan plastik keras (acrilyc). Alasan utama penggunaan pipa dan acrilyc adalah karena bahan yang cukup kuat, relatif ringan, mudah dalam pengerjaannnya serta mudah didapat. Perangkat lunak diimplementasikan dengan bahasa pemrograman C (Arduino).

4.1.1 Implementasi konstruksi utama

Kerangka robot dibuat dengan 2 bagian utama, dimana bagian pertama adalah kerangka robot yang terbentuk dari pipa dan beberapa bagian yaitu baling-baling kiri kanan, baling-baling untuk naik turun, kamera, kabel video, dan penjepit. Kemudian bagian keduua adalah kotak kedap air yang berisi otak utma yaitu Arduino R3 yang menjadi pusat kerja dari keluruhan sistem yang ada pada robot. Untuk ukuran kerangka utama dibuat dengan panjang 65 cm dan lebar 55 cm. Berikut gambar tahap implementasi kerangka robot dapat dilihat pada Gambar 4.1.

(a)

(b)

(c)

Gambar 4.1 Implementasi kerangka robot bawah air (a) Kerangka Bagian Samping (b) Kerangka Bagian Belakang (c) Kerangka Bagian Atas 4.1.2 Implementasi controller

Robot bawah air menggunakan sebuah controller yang digunakan untuk sebagai pengendali robot secara wireless. Controller ini diimplementasikan menggunakan sebuah remote buatan yang di kembangkan menggunakan mikrokontroller ATMega8. Adapun pengirim signal kontrol menggunakan pemancar FST-4. Di remote ini terdapat satu saklar on/off dan 8 tombol yang terdiri dari tombol buka/tutup penjepit,

Kerangka utama Kotak kedap

air

tombol atas/bawah, tombol kanan/kiri, dan tombol maju/mundur. Adapun bentuk remote adala balok dengan ukuran 12 cm , lebar 8 cm, tinggi 5 cm dan dapat dilihat pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Implementasi Controller 4.1.3 Implementasi Konstruksi Aktuator

Robot bawah air menggunakan empat motor DC sebagai aktuator yang digunakan sebagai penggerak robot. Aktuator ini diimplementasikan menggunakan motor DC sebagai baling-baling. Motor DC yang digunakan dapat bekerja dengan tegangan 12 volt. Untuk baling-baling yang digunakan memiliki diameter 12 cm yang dapat dilihat pada Gambar 4.3.

Gambar 4.3 Implementasi Aktuator Baling - baling Baling - baling

4.1.4 Implementasi mikrokontroller

Rangkaian dasar yang digunakan untuk mengoperasikan sebuah mikrokontroler disebut sebagai rangkaian sistem minimum. Rangkaian sistem minimum terdiri dari rangkaian osilator (cystal), sistem reset dan catu daya. Berdasarkan rangkaian sistem minimum tersebut dibuat suatu board yang berfungsi untuk menggabungkan fungsi dasar dan fungsi pengendalian yaitu board mikrokontroller dan dapat dilihat pada Gambar 4.4.

Gambar 4.4 Implementasi Mikrokontroller 4.1.5 Implementasi board driver motor dc

IC L293D memiliki rangkaian dasar untuk beroperasi (sistem minimum) juga diimplementasikan dalam PCB yang disebut board driver motor DC. Board driver ini nantinya akan menerima masukan dari mikrokontroller dan memberikan respon terhadap motor DC. Layout driver motor dapat dilihat pada Gambar 4.5.

Gambar 4.5 Implementasi Layout driver motor MIkrontroller

Driver Motor L293D

4.1.6 Implementasi Module FST4 dan CZS3

Module FST4 dan CZS3 berfungsi untuk melakukan koneksi antara remote ke robot maupun sebaliknya dalam menerima perintah dari user. Implementasi Module dapat dilihat pada Gambar 4.6.

Gambar 4.6 Implementasi Module FST4 dan CZS3 4.1.7 Implementasi lengan penjepit

Lengan penjepit berfungsi sebagai pengangkat objek apabila sudah diketemukan di dalam air. Implementasi lengan penjepit dapat dilihat pada Gambar 4.7.

4.2Implementasi Perangkat Lunak

4.2.1 Implementasi Module program Mikrokontroler

Module program mikrokontroler dibuat menggunakan bahasa pemrogramman C dengan Arduino sebagai compiler. Program *.c dikompilasi menjadi file *.ino yang kemudian di-upload ke dalam mikrokontroler melalui uploader Arduino. Berikut gambar pembuatan program dengan Arduino seperti pada Gambar 4.8.

Gambar 4.8 Tampilan Program Arduino

4.2.2 Skema pembuatan program di Mikrokontroller Arduino Uno R3 dan cara

men-download program ke Mikrokontroller Arduino Uno R3

Dapat kita lihat dari skema Gambar 4.9 bagaimana Program C yang dibuat untuk menggerakkan Robot dibuat di Komputer dengan menggunakan Aplikasi Arduino. Kemudian akan disimpan di Mikrokontroler Arduino R3, melalui uploader inilah kita akan menyalurkan listing program C ke mikrokontroler. Skema pembuatan program di mikrokontroler dan cara men-upload program ke Mikrokontroller Arduino R3 dapat dilihat seperti pada Gambar 4.9.

Gambar 4.9 Skema Pembuatan Program di Mikrokontroller Arduino R3 dan Cara men-upload program ke Mikrokontroller Arduino R3 Listing Program

C Yang dibuat dengan Aplikasi

Aplikasi

Arduino Uploader

Mikrokontroler Arduino R3

4.3Pengujian Sistem

Pengujian sistem dilakukan untuk mengetahui bahwa sistem yang telah dibangun dapat berjalan dengan baik. Misalnya penekanan tombol pada button di remote dapat terdeteksi sebagai input oleh mikrokontroller dan perangkat yang befungsi dengan baik untuk membantu dalam pergerakan robot. Pengujian yang dilakukan pada sistem ini adalah pengujian input robot. Hasil pengujian robot secara keseluruhan dapat dilihat pada Tabel 4.1

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Remote Robot Secara Keseluruhan

Nama Pengujian

Jumlah pengujian dengan menekan tombol

5x 10x 15x

Maju Berhasil Berhasil Berhasil Mundur Berhasil Berhasil Berhasil Belok Kiri Berhasil Berhasil Berhasil Belok Kanan Berhasil Berhasil Berhasil Naik Berhasil Berhasil Berhasil Turun Berhasil Berhasil Berhasil Lengen Penjepit Berhasil Berhasil Berhasil

Berdasarkan tabel di atas, dapat dilihat bahwa dalam pengujian input perintah menggunakan remote semua berjalan lancar. Dimana hal pertama yaitu percobaan 5 kali menekan seluruh tombol perintah, dan semuanya berjalan lancar. Selanjutnya percobaan 10 kali, dan semua masih berjalan bail. Dan percobaan terakhir adalah 15 kali menekan tombol, semuanya berjalan lancar.

Selanjutnya adalah pengujian ketahanan komponen robot terhadap kedalaman air yang dapat dilihat pada tabel 4.2.

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Komponen Robot Terhadap Kedalaman Air Kedalaman Air

(meter)

Komponen robot

Ruang kontrol kedap air Kamera Motor DC

0.5 Bertahan Bertahan Bertahan

1 Bertahan Bertahan Bertahan

1.5 Bertahan Bertahan Bertahan

2 Bertahan Bertahan Bertahan

2.5 Bertahan Bertahan Bertahan

3 Bertahan Bertahan Bertahan

3.5 Bertahan Bertahan Bertahan

Pada tabel 4.2. dapat dilihat bahwa ketahanan komponen robot masih dapat bertahan pada kedalam lebih kurang 3 meter. Memasuki kedalam 4 meter, beberapa komponen mulai kemasukkan air, maupun ada yang mengalami ketidakstabilan fungsi. Contohnya bagian ruang kontrol kedap air dan kamera akan mulai kemasukan air pada kedalaman 4 meter. Dan bagian motor DC yang mulai tidak stabil pada kedalam 4 meter

4.3.1 Pengujian Aktuator dan Pergerakan Robot

Pengujian aktuator robot menyangkut pada bagian penggerak motor dengan Module program. Pengujian ini dilakukan untuk melihat apakah pergerakan robot sesuai dengan Module program yang dibuat. Jika Module program memanggil rutin program ‘maju()’, maka robot akan berjalan maju, dan menandakan tahap pengujian ini sudah berfungsi dengan baik, dapat dilihat pada Gambar 4.10.

Gambar 4.10 Pengujian Aktuator Robot Posisi (a) Belok Kiri (b) Belok Kanan

4.3.2 Pengujian lengan penjepit pada robot

Pada pengujian ini akan dilihat apakah lengan penjepit sudah dapat digunakan untuk mengambil objek. Dapat kita lihat pada Gambar 4.11 (a) dimana lengan penjepit pada robot belum digerakkan sehingga lengan penjepit masi dalam keadaan terbuka. Pada Gambar 4.13 (b) lengan penjepit pada robot digerakkan untuk menjepit dan mengangkat objek. Sehingga lengan penjepit ini sudah dapat berfungsi dengan baik untuk mengangkat objek.

Belok Kiri Belok Kanan

Gambar 4.11 Pengujian Penjepit untuk mengangkat objek (a)Penjepit Terbuka (b) Penjepit Tertutup

4.3.3 Pengujian kamera pada Robot

Kamera pada robot berfungsi untuk menampilkan pandangan didepan robot yang dapat membantu user dalam mengontrol pergerakan robot. Pada pengujian ini akan diperlihatkan tampilan dari padangan di depan robot melalui layar laptop yang suda tersambung langsung ke robot melalui gadmei tv tuner. Hasil pengujiannya dapat kita lihat pada Gambar 4.12

Gambar 4.12 Pengujian kamera yang ditampilkan melalui Laptop

5.1Kesimpulan

Berdasarkan hasil dari implementasi dan pengujian perancangan robot bawah air dengan mikrokontroler Arduino Uno R3, maka penulis mengambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Robot berhasil dirakit dan dapat dikendalikan dengan remote sampai kedalaman air kurang dari 4 meter.

2. Robot berhasil menemukan objek tenggelam di bawah air dengan lebih aman dan efektif.

5.2Saran

Berikut beberapa saran yang penulis berikan untuk pengembangan lebih lanjut dari penelitian ini:

1. Lebih memperhatikan kestabilan robot dibawah air dengan menambahkan perangkat tambahan agar lebih stabil di dalam air.

2. Membuat sensor tertentu di robot, sehingga sistem pencarian objek bisa lebih efektif .

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1Robot

Kata Robot pertama sekali muncul pada tahun 1920, berasal dari kata robota yang berarti pekerja sendiri dan dalam bahasa Ceko (negara Eropa Timur) berarti kerja paksa. Kata robot pertama kali diperkenalkan oleh seorang penulis dari Czech, Ceko yang bernama Karel Capek pada tahun 1921. Kata robot diperkenalkan kepada masyarakat dalam permainannnya di drama pentas RUR (Rossum’s Universal Robot), yang diterbitkan pada tahun 1920 (Nurmaini, 2012).

2.1.1 Sejarah robot

Sejarah robot bermula ketika sistem otomatis dibuat oleh Jacques de Vaucanson pada tahun 1938, yang membuat bebek mekanik yang dapat memakan dan mencincang biji-bijian membuka dan menutup sayapnya. Kemudian tahun 1796, Hisashine Tanaga di Jepang berhasil membuat mainan mekanik yang dapat menghidangkan teh dan menulis huruf kanji. Lalu 1926, Nikola Tesla mendemonstrasikan perahu bot yang dapat dikontrol dengan radio. Tahun 1928, ahli biologi Makoto Nishimura membuat robot pertama di Jepang yang bernama Gakutensoku. Gakutensoku dibuat di Jepang dengan menggunakan teknologi barat dan diselesaikan di Osaka pada tahun 1929, Gakutensoku bisa mengubah ekspresi wajah dan menggerakkan kepala dan tangan melalui mekanisme tekanan udara. Ia memiliki panah sinyal berbentuk pena di tangan kanan dan lampu (Nurmaini, 2012).

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. The Kawada HRP2 humanoid dapat melakukan rumit tarian tradisional Jepang. Semua robot ini mempertunjukan dan bagaimanapun telah melakukan gerakan koreografi yang direncanakan yang memiliki program yang cermat sesuai dengan gerakan tangan (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, elektronik dan komputer. Sedangkan robot mobil mengarah ke robot yang bergerak, meskipun nantinya robot ini juga memiliki manipulator.

2.2 Mikrokontroller Arduino R3

Arduino Uno R3 adalah papan pengembangan (development board) mikrokontroler yang berbasis chip ATmega328P. Disebut sebagai papan pengembangan karena board ini memang berfungsi sebagai arena prototyping sirkuit mikrokontroler. Dengan menggunakan papan pengembangan, anda akan lebih mudah merangkai rangkaian elektronika mikrokontroller dibanding jika anda memulai merakit ATMega328 dari awal di breadboard. Bentuk dari mikrokontroler ATMega8 dapat dilihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Arsitektur Microcontroller Arduino R3 ( Sumber: www.ecadio.com )

2.2.1 Spesifikasi

Adapun spesifikasi mikrokontroler Arduino R3 dapat dilihat seperti pada Tabel 2.1 dibawah ini

Tabel 2.1 Spesifikasi Mikrokontroler Arduino R3

Chip mikrokontroller ATmega328P

Tegangan input (yang

direkomendasikan, via jack DC) 7V - 12V Tegangan input (limit, via jack DC) 6V - 20V

Digital I/O pin 14 buah, 6 diantaranya menyediakan PWM

Analog Input pin 6 buah

Arus DC per pin I/O 20 mA

Arus DC pin 3.3V 50 mA

Memori Flash 32 KB, 0.5 KB telah digunakan untuk bootloader

SRAM 2 KB

EEPROM 1 KB

Clock speed 16 Mhz

Dimensi 68.6 mm x 53.4 mm

Berat 25 g

2.2.2 Proteksi

Development board Arduino Uno R3 telah dilengkapi dengan polyfuse yang dapat direset untuk melindungi port USB komputer/laptop anda dari korsleting atau arus berlebih. Meskipun kebanyakan komputer telah memiliki perlindungan port tersebut didalamnya namun sikring pelindung pada Arduino Uno memberikan lapisan perlindungan tambahan yang membuat anda bisa dengan tenang menghubungkan Arduino ke komputer anda. Jika lebih dari 500mA ditarik pada port USB tersebut, sirkuit proteksi akan secara otomatis memutuskan hubungan, dan akan menyambung kembali ketika batasan aman telah kembali.

2.2.3 Power supply

Board Arduino Uno dapat ditenagai dengan power yang diperoleh dari koneksi kabel USB, atau via power supply eksternal. Pilihan power yang digunakan akan dilakukan secara otomatis.

External power supply dapat diperoleh dari adaptor AC-DC atau bahkan baterai, melalui jack DC yang tersedia, atau menghubungkan langsung GND dan pin Vin yang ada di board. Board dapat beroperasi dengan power dari external power supply yang memiliki tegangan antara 6V hingga 20V. Namun ada beberapa hal yang harus anda perhatikan dalam rentang tegangan ini. Jika diberi tegangan kurang dari 7V, pin 5V tidak akan memberikan nilai murni 5V, yang mungkin akan membuat rangkaian bekerja dengan tidak sempurna. Jika diberi tegangan lebih dari 12V,

regulator tegangan bisa over heat yang pada akhirnya bisa merusak pcb. Dengan demikian, tegangan yang di rekomendasikan adalah 7V hingga 12V.

Beberapa pin power pada Arduino Uno : • GND. Ini adalah ground atau negatif.

• Vin. Ini adalah pin yang digunakan jika anda ingin memberikan power langsung ke board Arduino dengan rentang tegangan yang disarankan 7V - 12V

• Pin 5V. Ini adalah pin output dimana pada pin tersebut mengalir tegangan 5V yang telah melalui regulator

• 3V3. Ini adalah pin output dimana pada pin tersebut disediakan tegangan 3.3V yang telah melalui regulator

• IOREF. Ini adalah pin yang menyediakan referensi tegangan mikrokontroler. Biasanya digunakan pada board shield untuk memperoleh tegangan yang sesuai, apakah 5V atau 3.3V

2.2.4 Memori

Chip ATmega328 pada Arduino Uno R3 memiliki memori 32 KB, dengan 0.5 KB dari memori tersebut telah digunakan untuk bootloader. Jumlah SRAM 2 KB, dan EEPROM 1 KB, yang dapat di baca-tulis dengan menggunakan EEPROM library saat melakukan pemrograman.

2.2.5 Input dan output (i/o)

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, Arduino Uno memiliki 14 buah digital pin yang dapat digunakan sebagai input atau output, sengan menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digital(Read). Pin-pin tersebut bekerja pada tegangan 5V, dan setiap pin dapat menyediakan atau menerima arus 20mA, dan memiliki tahanan pull-up sekitar 20-50k ohm (secara default dalam posisi disconnect). Nilai maximum adalah 40mA, yang sebisa mungkin dihindari untuk menghindari kerusakan chip mikrokontroler

Beberapa pin memiliki fungsi khusus :

• Serial, terdiri dari 2 pin : pin 0 (RX) dan pin 1 (TX) yang digunakan untuk menerima (RX) dan mengirim (TX) data serial.

• External Interrups, yaitu pin 2 dan pin 3. Kedua pin tersebut dapat digunakan untuk mengaktifkan interrups. Gunakan fungsi attachInterrupt().

• PWM: Pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11 menyediakan output PWM 8-bit dengan menggunakan fungsi analogWrite().

• SPI : Pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), dan 13 (SCK) mendukung komunikasi SPI dengan menggunakan SPI Library.

• LED : Pin 13. Pada pin 13 terhubung built-in led yang dikendalikan oleh digital pin no 13.

• TWI : Pin A4 (SDA) dan pin A5 (SCL) yang mendukung komunikasi TWI dengan menggunakan Wire Library.

Arduino Uno memiliki 6 buah input analog, yang diberi tanda dengan A0, A1, A2, A3, A4, A5. Masing-masing pin analog tersebut memiliki resolusi 10 bits (jadi bisa memiliki 1024 nilai). Secara default, pin-pin tersebut diukur dari ground ke 5V, namun bisa juga menggunakan pin AREF dengan menggunakan fungsi analog Reference. Beberapa in lainnya pada board ini adalah :

• AREF. Sebagai referensi tegangan untuk input analog.

• Reset. Hubungkan ke LOW untuk melakukan reset terhadap mikrokontroler. Sama dengan penggunaan tombol reset yang tersedia.

2.2.6 Komunikasi

Arduino Uno R3 memiliki beberapa fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer, berkomunikasi dengan Arduino lainnya, atau dengan mikrokontroler lain nya. Chip Atmega328 menyediakan komunikasi serial UART TTL (5V) yang tersedia di pin 0 (RX) dan pin 1 (TX). Chip ATmega16U2 yang terdapat pada board berfungsi menterjemahkan bentuk komunikasi ini melalui USB dan akan tampil sebagai Virtual Port di komputer. Firmware 16U2 menggunakan driver USB standar sehingga tidak membutuhkan driver tambahan.

Pada Arduino Software (IDE) terdapat monitor serial yang memudahkan data textual untuk dikirim menuju Arduino atau keluar dari Arduino. Led TX dan RX akan menyala berkedip-kedip ketika ada data yang ditransmisikan melalui chip USB to Serial via kabel USB ke komputer. Untuk menggunakan komunikasi serial dari digital pin, gunakan Software Serial library Chip ATmega328 juga mendukung komunikasi

I2C (TWI) dan SPI. Di dalam Arduino Software (IDE) sudah termasuk Wire Library untuk memudahkan anda menggunakan bus I2C. Untuk menggunakan komunikasi SPI, gunakan SPI library.

2.3 Mikrokontroller ATMega8

AVR merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit buatan Atmel, berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer). Hampir semua instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. AVR mempunyai 32 register general-purpose, timer/counter fleksibel dengan mode compare, interrupt internal dan eksternal, serial USART, Programmable Watchdog Timer, dan mode power saving. Beberapa diantaranya mempunyai ADC dan PWM internal. AVR juga mempunyai In-System Programmable Flash on-chip yang mengijinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem menggunakan hubungan serial SPI (Djiwo, et al. 2009).

ATMEGA 8 adalah mikrokontroler CMOS 8-bit daya rendah berbasis arsitektur RISC yang ditingkatkan. Kebanyakan instruksi dikerjakan pada satu siklus clock, ATMEGA 8 mempunyai throughput mendekati 1 MPS per MHz membuat disain dari sistem untuk mengoptimasi konsumsi daya versus kecepatan proses. Susunan pin – pin dari IC mikrokontroler ATMEGA8 diperlihatkan pada gambar dibawah ini. IC ini tersusun dari 28 pin yang memiliki beberapa fungsi tertentu.

Gambar 2.2 Susunan Pin Microcontroller ATMega8 ( sumber: www.atmel.com )

Penggunaan rangkaian mikrokontroler ATMega8 ada dua pilihan, dengan menggunakan board ATMega8 develompment board yang sudah ada dipasaran atau dengan membuat sendiri rangkaian mikrokontroler tersebut. Jika menggunakan rangkaian mikrokonter yang sudah tersedia dipasaran maka akan mempersingkat waktu pembuatan sistem, karena hanya tinggal membeli rangkaian berupa kit dan hanya tinggal menggunakannya. Chip yang dijelaskan di sini menggunakan kemasan PDIP, untuk kemasan yang lain (TQPF, QFN / MLF) tidak jauh berbeda. Untuk lebih jelasnya silakan merujuk ke data sheet. Nama – nama pin di atas berguna untuk penggunaan pheripheral internal.

Gambar 2.3 Blok Diagram Microcontroller ATMega8 ( sumber: www.atmel.com )

ATMega8 memiliki 28 pin yang masing-masing pin-nya memiliki fungsi yang berbeda-beda baik sebagai port ataupun sebagai fungsi yang lain. Berikut akan dijelaskan tentang kegunaan dari masing-masing kaki pada ATMega8.

1. VCC

Merupakan supply tegangan untuk digital 2. GND

Merupakan ground untuk smua komponen yang membutuhkan grounding 3. Port B

Adalah 8 buah pin mulai dari pin B.0 sampai dengan pin B.7. Tiap pin dapat digunakan sebagai input dan juga output. Port B merupakan sebuah 8-bit bit-directional I/O port dengan internal pull-up resistor. Sebagai input, pin – pin yang terdapat pada port B yang secara eksternal diturunkan, maka akan mengeluarkan arus jika pull-up resistor diaktifkan. Jika ingin menggunakan tambahan kristal, maka cukup untuk menghubungkan kaki dari kristal ke kaki pada pin port B. Namun jika tidak digunakan, maka cukup untuk dibiarkan saja. Pengguna kegunaan dari masing- masing kaki ditentukan dari clock fuse setting-nya.

4. Port C

Port C merupakan sebuah 7-bit bi-directional I/O yang di dalam masing – masing pin terdapat pull-up resistor. Jumlah pin-nya hanya 7 buah mulai dari C.0 sampai dengan pin C.6. Sebagai keluaran / output, port C memiliki karakteristik yang sama dalam hal kemampuan menyerap arus (sink) ataupun mengeluarkan arus (source).

5. Reset / PC6

Jika RSTDISBL Fuse diprogram, maka PC6 akan berfungsi sebagai pin I/O. Untuk diperhatikan juga bahwa pin ini memiliki karakteristik yang berbeda dengan pin – pin yang tedapat pada port C. Namun jika RSTDISBL Fuse tidak di program, maka pin ini akan berfungsi sebagai input reset. Dan jika level tegangan yang masuk ke pin ini rendah dan pulsa yang ada lebih pendek dari pulsa minimum, makan akan menghasilkan suatu kondisi reset meskipun clock-nya tidak bekerja.

6. Port D

Port D merupakan 8-bit bi-directional I/O dengan internal pull-up resistor. Fungsi dari port ini sama dengan port – port yang lain. Hanya saja pada port ini tidak terdapat kegunaan-kegunaan yang lain. Pada port ini hanya berfungsi sebagai masukan dan keluaran saja atau biasa disebut dengan I/O.

7. AVCC

Pada pin ini memiliki fungsi sebagai power supply tegangan untuk ADC. Untuk pin ini harus dihubungkan secara terpisah dengan VCC karena pin ini digunakan untuk analog saja. Bahkan jika ACD pada AVR tidak digunakan, tetap saja disarankan untuk menghubungkan secara terpisah dengan VCC. Cara menghubungkan AVCC adalah melewati low-pass filter setelah itu dihubungkan dengan VCC.

8. AREF

Merupakan pin referensi analog jika menggunakan ADC. Pada AVR status register mengandung beberapa informasi mengenai hasil dari kebanyakan hasil eksekusi instruksi aritmatik. Informasi ini dapat digunakan untuk altering arus program sebagai kegunaan untuk meningkatkan performa pengoperasian. Perlu diketahui bahwa register ini di-update setelah semua operasi ALU (Arithmetic Logic Unit). Hal tersebut seperti yang telah tertulis dalam datasheet khususnya pada bagian Intruction Set Reference.

Dalam hal ini untuk beberapa kasus dapat membuang kebutuhan penggunaan instruksi perbandingan yang telah didedikasikan serta dapat menghasilkan peningkatan dalam hal kecepatan dan kode yang lebih sederhana dan singkat. Register ini tidak secara otomatis tersimpan ketika memasuki sebuah rutin interupsi dan juga ketika menjalankan sebuah perintah setelah kembali dari interupsi. Namun hal iini harus dilakukan melalui software.

9. Bit 7 (1)

Merupakan bit Global Interrupt Enable. Bit ini harus di-set supaya semua perintah interupsi dapat dijalankan. Untuk fungsi interupsi individual akan dijelaskan pada bagian yang lain. Jika bit ini di-reset, maka semua perintah interupsi baik yang secara individual maupun yang secara umum akan diabaikan. Bit ini akan dibersihkan atau cleared oleh hardware setelah sebuah interupsi

dijalankan dan akan di-set kembali oleh perintah RETI. Bit ini juga dapat di-set dan di-reset melalui aplikasi dengan instruksi SEI dan CLI.

10. Bit 6 (T)

Merupakan bit Copy Storage. Instruksi bit Copy Instruction BLD ( Bit Load ) dan BST (Bit Store) menggunakan bit ini sebagai asal atau tujuan untuk bit yang telah dioperasikan. Sebuah bit dari sebuah register dan Register File dapat disalin ke dalam bit ini dengan menggunakan intruksi BST, dan sebuah bit di dalam bit ini dapat disalin ke dalam sebuah bit di register pada Register File dengan menggunakan perintah BLD.

11. Bit 5 (H)

Merupakan bit Half Carry Flag. Bit ini menandakan sebuah Half Carry dalam beberapa operasi aritmatika. Bit ini berfungsi dalam aritmatik BCD

12. Bit 4 (S)

Merupakan Sign bit. Bit ini selalu merupakan sebuah eksklusif di antara Negative Flag (N) dan Two’s Complement Overflow Flag (V).

13. Bit 3 (V)

Merupakan bit Two’s Complement Overflow Flag. Bit ini menyediakan fungsi aritmatika dua komplemen.

14. Bit 2 (N)

Merupakan bit Negative Flag. Bit ini menyediakan sebuah hasil negative di dalam sebuah fungsi logika atau aritmatika.

15. Bit 1 (Z)

Merupakan bit Zero Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah hasil nol “0” dalam sebuah fungsi aritmatika atau logika.

16. Bit 0 (C)

Merupakan bit Carry Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah carry atau sisa dalam sebuah fungsi aritmatika atau logika.

2.3.1 Arsitektur microcontroller atmega 8

Adapun arsitektur mikrokontroler ATMega8 dapat dilihat pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Arsitektur Microcontroller ATMega8 ( sumber: www.atmel.com )

2.3.2 Cara kerja mikrokontroller

Prinsip kerja Microcontroller adalah sebagai berikut:

1. 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.

2. Instruksi yang diambil tersebut diolah dan dijalankan oleh mikrokontroler. Proses pengerjaan bergantung pada jenis instruksi, bisa membaca, mengubah nilai-nilai pada register, RAM, isi Port, atau melakukan pembacaan dan dilanjutkan dengan pengubahan data.

3. Program Counter telah berubah nilainya (baik karena penambahan otomatis ada 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.

2.3.3 Fitur microcontroller

A. Saluran I/O sebanyak 23 buah terbagi menjadi 3 port.

B. ADC sebanyak 6 saluran dengan 4 saluran 10 bit dan 2 saluran 8 bit. C. Tiga buah timer counter, dua diantaranya memiliki fasilitas pembanding. D. CPU dengan 32 buah register.

E. Watchdog timer dan oscillator internal. F. SRAM sebesar 1K byte.

G. Memori flash sebesar 8K Bytes system Self-programable Flash. H. Unit interupsi internal dan eksternal.

I. Port antarmuka SPI.

J. EEPROM sebesar 512 byte.

K. Port USART (Universal Syncronous and Asycronous Serial Receiver and Transmitter) untuk komunikasi serial.

2.4 Kamera CCTV

CCTV adalah Closed Circuit Television yang artinya sebuah kamera pengintai yang dapat merekam gambar dan suara, kedalam sebuah monitor yang rekamannya bisa tersimpan dengan bantuan perangkat lain yang disebut dengan DVR yang di dalamnya terdapat sebuah Hardisk yang kemudian dikelola sehingga menjadi file rekaman untuk memutar ulang apa yang telah terekam oleh CCTV tersebut. Pada umumnya CCTV digunakan sebagai pelengkap keamanan dan banyak dipakai di dalam industri-industri seperti militer, bandara, toko, kantor, pabrik dan bahkan sekarang perumahan pun telah banyak yang menggunakan teknologi ini. amera CCTV ini berfungsi sebagai alat pengambil gambar, ada beberapa tipe kamera yang membedakan dari segi kualitas, penggunaan dan fungsinya 2 hal yang paling utama adalah, camera CCTV analog dan Camera CCTV Network dimana kamera analog menggunakan satu solid kable untuk setiap kamera yang berarti, setiap kamera akan harus terhubung ke DVR atau system secara langsung sedangkan Camera Network atau yang biasa di sebut IP Kamera, bisa menggunakan jejaring yang berarti akan menghemat dari segi installasi karena network bersifat pararel dan bercabang tidak memerlukan satu kabel khusus untuk tiap kamera dalam pengaksesannya.

Adapun kamera yang digunakan adalah kamera CCTV 700TVL dengan spesifikasi seperti pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2 Spesifikasi Kamera CCTV 700TVL

MODEL AVC153

Pick-up Element 1/3″ HR color CCD image sensor

Number of Pixels 976(H) x 494(V) <NTSC> / 976(H) x 582(V) <PAL>

Resolution 700 TVL

Min. Illumination 0.1 Lux; 0 Lux (IR ON)

IR LED 21 units

IR Effective Range Up to 15 meters

S/N Ratio More than 48dB (AGC OFF)

Electronic Shutter 1/60 (1/50) to 1/100,000 sec.

Lens f3.6 / F2.0

Lens Angle 98.3°(Diagonal)/76.3°(Horizontal)/56.2°(Vertical)

IRIS Mode AES

White Balance ATW

Video Output 1.0 Vp-p composite, 75Ω Operating Temperature 0℃~40℃

Power Source (±10%) DC12V Current Consumption

(±10%) 70mA (IR OFF), 200mA (IR ON)

Dimensions (mm)** 94.1(Ø) × 70.7(H) Adapun tampilan kamera CCTV terlihat pada Gambar 2.5

2.5 Pemancar FST-4

Antena pemancar signal yang digunakan untuk control wireless adalah antena Pemancar FST- 4. Adapun spesifikasi pemancar FST-4 adalah :

• tegangan kerja: 3-12 V

• frekuensi kerja: 315, 433.92 MHz (frekuensi Lain dapat disesuaikan) • stand-by saat ini: 0mA

• bekerja saat ini: 20-28mA

• mengirimkan jarak: > 1000 m (Menerima sensitivitas adalah di atas-103dBm) • Output daya: 9dBm (8 mW)

• mengirimkan kecepatan: < 10 Kbps

• Metode modulasi: modulasi Amplitudo (OOK) • bekerja suhu:-10-70 celcius

• ukuran: 21×22×8mm

Pada Gambar 2.6 merupakan bentuk dari pemancar FST-4

2.6 Penerima CZS3

Antena penerima signal yang digunakan untuk control wireless adala antena CZS3. Adapun spesifikasi pemancar CZS3 adalah :

• sensitivitas:-103dBm

• frekuensi: 315 MHz (opsional antara 260-440HMz) • ukuran: 30x14x7mm

• saat ini: 5mA • tegangan: 5 V

• modus Modulation: ASK • bekerja suhu:-20 ~ 70oC

Gambar 2.7 Penerima CZS3 ( sumber: alibaba.com )

2.7 Gadmei TV Tuner USB Stick

TV Tuner adalah sebuah perangkat elektronika yang berfungsi sebagai penangkap/ penerima siaran televisi (receiver) yang kemudian siaran televisi tersebut akan ditampilkan pada layar monitor komputer atau laptop. Jenis-jenis TV Tuner ada beberapa macam, ada yang berupa tuner box yang biasa disebut dengan TV combo, ada yang berbentuk card yang harus dipasang pada motherboard PC, sampai yang berukuran mini biasanya digunakan pada notebook ataupun laptop.

TV Tuner yang berupa combo box hanya memerlukan sebuah monitor baik monitor LCD maupun CRT, karena sinyal keluaran dari TV Tuner ini berupa sinyal VGA yang bisa langsung dihubungkan dengan monitor komputer. TV Tuner jenis ini

bisa digunakan dengan menyalakan komputer dan tanpa menyalakan komputer pun tetap bisa digunakan. Bahkan jika anda memiliki monitor bekas dan masih berfungsi dengan baik daripada nganggur bisa digunakan untuk TV Tuner jenis ini. Pada TV Tuner yang berupa tuner card harus dipasang pada motherboard dan akan bisa bekerja setelah komputer dinyalakan dan software driver terinstal pada PC. Tuner jenis ini bisa digunakan untuk berbagai fungsi misalnya merekam video siaran TV (video capture).

Sedangkan TV Tuner mini yang biasa dipakai pada notebook adalah sebuah perangkat portable yang dihubungkan melalui port USB. Tuner jenis ini (TV Tuner External USB TV Stick) adalah perangkat multi-fungsi yang paling praktis dan sederhana di antara TV Tuner lainnya.

Kelebihan gadmei TV tuner USB stick adalah dapat menyimpan langsung hasil video yang di rekam ke harddisk komputer atau laptop dalam bentuk video. Adapun gadmei tv tuner yang digunakan untuk merekam adalah Gadmei TV Tuner USB Stick UTV-380 dengan spesifikasi sebagai berikut :

• Full Function IR Remote Control & Keyboard Shortcuts Supported, • TV System Input VHF-UHF Antenna 75 Ohm (Portable Antenna Included) • TV System Support 1Vp-p CVBS (PAL/NTSC/SECAM)

• Max. Channel Memory Up 250 Channel

• Screen Resolutions Adjustment by VGA Adapter Driver • Video Input 3.5mm plug (MMI) to Video Composite (RCA)

• Video Output Mixed with Audio via USB 2.0 (Embedded by PC VGA Adapter Drivers)

• Audio Input 3.5mm plug Audio RCA (L / R)

• Audio Output Via USB 2.0 (Embedded by Software / PC Sound Card Compability)

• Remote Control IR Full Function 32 Keys • Power Supply USB 2.0 BUS Power

• Support FM Radio Tuning Function (Radio Antenna Included) • Dimension (WHD) 94.95(W) x 25.1(D) x 14.6(H) mm

• Weight 22 gram (Body Only), • 48 gram (Remote Control)

Gambar 2.8 Gadmei TV Tuner (sumber: tokosigma.com) 2.8 Motor Dc Magnet Permanen

Salah satu jenis aktuator yang dapat digunakan sebagai penggerak sistem mekanik robot adalah motor DC magnet permanent (selanjutnya disingkat dengan DCMP). Motor DCMP adalah komponen elektro-magnet yang dapat memiliki energi gerak apabila bagian kumparan listriknya diberi tegangan listrik. Gambar 2.9 menunjukkan struktur motor DCMP.

Gambar 2.9 Struktur Motor DCMP ( robotics-university.com )

Dengan melihat gambar 2.9 dapat kita ketahui bahwa motor DCMP memiliki bagian-bagian antara lain sebuah rotor yang berupa kumparan listrik yang digulung dalam suatu inti besi yang dirangkai dengan as motor. Kemudian pada bagian ujung kumparan terdapat sepasang sikat (brush) yang berfungsi mengalirkan tegangan listrik DC (+ dan -) dari sumber tegangan menuju kumparan listrik untuk menghasilkan medan elektromagnet pada kumparan listrik. Kedua, dua buah stator yang berupa magnet permanen dengan kutub yang berbeda, yaitu satu magnet berkutub selatan (S) dan satu magnet berkutub utara (N).

2.8.1 Prinsip kerja motor dcmp

Prinsip kerja motor DCMP yaitu ketika kutub/sikat rotor diberi tegangan listrik DC, maka akan dihasilkan medan elektromagnet (yaitu sifat magnet yang timbul karena adanya arus listrik yang mengalir pada suatu kumparan listrik) pada kumparan listrik dan ujung inti besi rotor. Untuk tiap-tiap ujung inti besi akan menjadi kutub magnet yang berlainan, yaitu ada unjung inti besi yang menjadi magnet berkutub selatan (S) dan ada ujung inti besi yang menjadi magnet berkutub utara (N). Seketika dengan bangkitnya medan elektromagnet pada kumparan rotor, maka rotor akan berputar. Perputaran rotor ini disebabkan oleh adanya gaya tolak-menolak antara kutub-kutub magnet pada ujung inti besi rotor dengan kutub magnet permanen pada bagian stator yang senama. Ini merupakan sifat-sifat magnet.

2.8.2 Cara aktivasi motor dcmp

Motor DCMP memiliki 2 buah kutub, yaitu kutub positif (+) dan kutub negatif (-). Untuk mengaktifkan putaran motor DCMP dengan arah putaran as searah jarum jam (clockwise, CW) dapat dilakukan dengan memberi catu tegangan positif (+) pada kutub posistif (+) dan catu tegangan negatif (-) pada kutub negatif (-) motor DCMP. Sebaliknya apabila diinginkan putaran as motor DCMP berputar berlawanan arah jarum jam (counter-clockwise, CCW), maka hal tersebut dapat dilakukan dengan memberi catu tegangan negatif (-) pada kutub posistif (+) dan catu tegangan positif (+) pada kutub negatif (-) motor DCMP. Untuk lebih jelasnya, mari kita lihat pada Tabel 2.3.

2.9 Penelitian Terdahulu

Penelitian dilakukan oleh (Wettergreen et al. 1999) tentang robot bawah air. Robot bawah air memerlukan bimbingan dan control yang memadai untuk melakukan tugas-tugas yang berguna selama berada di bawah air. Metode yang dapat digunakan untuk membimbing robot bawah air adalah control servo secara visual. Untuk mengkoordinasikan dan mengkontrol thruster, model yang kompleks serta mengkontrol skema robot dapat digantikan menggunakan pendekatan connectionist learning, yaitu penguatan pembelajaran menggunakan sinyal reward dan memperbanyak interaksi dengan lingkungan untuk membentuk suatu perilaku yang diharapkan. Hal tersebut dilakukan dengan menggabungkan bimbingan berbasis visi menggunakan neuro-controller yang dilatih oleh penguat pembelajaran. Tujuan dilakukannya penelitian tersebut adalah untuk mengaktifkan robot bawah air guna dapat melakukan pemberhentian pada batu-batu karang yang ada didalam laut. Hasil penelitian tersebut adalah fitur metode pelacakan dan skema untuk melakukan bimbingan berbasis control servo secara visual. Selain itu, neuro-controller yang menjadi tambahan pada robot membantu mengatasi permasalahan yang selama ini terjadi pada robot bawah air berjenis Autononomous Underwater Vehicles (AUVs).

Penelitian juga dilakukan oleh (Corke, 2007) tentang robot bawah air. Robot bawah digunakan untuk menganalisi lokasi bawah air dengan sistem tracking. Sistem yang dilakukan menggabungkan antara suara dan visual sehingga dapat menentukan lokasi letak bawah air. Tetapi kekurangan penelitian ini adalah berat nya penggabungan data antara suara dan visual karena sistem tracking yang dipakai memiliki nilai error sampai 5%.

Penelitian dilakukan oleh (Kurniawan, 2015) tentang perancangan robot bawah air untuk membantu PLN dalam memamtau kabel bawah laut yang selama ini hanya secara manual dalam pemantauan sehingga memberi resiko yang sangat besar. Oleh karena itu, penulis merancang robot ini untuk mengurangi resiko kecelakaan pada saat pemantauan kabel. Adapun kekurangan perancangan robot ini adalah masih belum bisanya robot kembali ke permukaan apabila terjadi hilang koneksi.

Penelitian robot bawah air pernah dilakukan oleh (Yuh, 1990), robot bawah yang diteliti adalah robot bawah air jenis pengendali dari jarak jauh (Remotely Operated Vehicles). Robot bawah air diperlukan guna menjadi alat yang penting untuk mengekplorasi rahasia kehidupan bawah laut. Yuh meneliti tentang model dinamis

yang dapat diterapkan untuk robot bawah air, hal ini mutlak diperlukan karena berbagai hambatan yang dialami oleh robot yang bawah air meliputi cara mengatasi kepadatan bawah air yang tinggi, air laut yang terstruktur dan memiliki kondisi lingkungan yang bersifat non-uniform. Berbagai masalah tersebut menyebabkan respon robot bawah air terlampau sulit dan membuat tingkat otonomi robot juga sulit untuk dicapai. Penelitian tersebut telah menyajikan model dinamis dan system control adaptif untuk robot bawah air jenis Remotely Operated Vehicles (ROVs). Model dinamis pada ROVs dijelaskan menggunakan enam rangkaian non-linear yang dipasang dalam kendaraan berbentuk perangkat hidrodinamik. Melalui komponen tersebut, robot bawah air dalam uji cobanya tidak mengalami efek pergerakan fluida oleh gelombang air.

Bokser (2003) menjabarkan mengenai robot kecil bawah air yang dirancang khusus untuk percobaan menggunakan jaringan sensor aktuator. Robot tersebut didasarkan pada platform mote yang digunakan secara ekstensif dalam sensor jaringan kominitas sebagai testbed eksperimental. Tes awal untuk pengaturan dalaman robot dalam air dan pengaturan suhu bawah air akan dianalisis. Pada ahap pengujian, serangkaian tes dilakukan untuk pembuktian platform. Pengujian dengan mengukur tekanan dan kedalaman menghasilkan bukti linear, yaitu tekanan dan kedalaman air ternyata berbanding lurus dalam mempengaruhi kinerja robot. Perbaikan lain yang diperlukan oleh robot bawah air adalah cara untuk memperpanjang daya tahan baterai robot. Baterai sangat meempengarui kualitas komunikasi antara system robot dengan system minimum dalam pengontrol. Selain itu, teknik sederhana dalam memanajemen daya akan dapat mengubah kekuatan penggunaan motor robot. Penelitian lanjutan adalah mengembangkan fungsi ALITY pada pergerakan robot bawah air, dan mewujudkan jaringan tesbed pada robot.

McGrath et al. (2008) dalam penelitiannya tentang robot bawah air LEGO mengemukakan bahwa salah satu cara mudah untuk membangun robot bawah air untuk siswa dan mahasiswa adalah menggunakan LEGO Mindstorms kit, yaitu seperangkat komponen robot yang dapat dengan mudah untuk dibongkar dan dipasang kembali. Perancangan yang sederhana dan pemrograman NXT yang mudah dimengerti akan membuat siswa yang merancang robot dapat melakukan eksplorasi lebih jauh. Robot dapat diimplementasikan dalam bidang matematika, konsep fisika apung, hokum newton, momentum, kepadatan dan lain sebagainya.

Putri (2012) melakukan penelitian tentang robot bawah air untuk pemetaan dengan nama STROMS. STROMS adalah robot yang dirancang untuk bisa bekeja di bawah air guna pemetaan bawah laut. Cara kerjanya hampir sama seperti robot darat pada umumnya. Sedangkan dari sisi desainnya, robot ini memiliki tingkat kerumitan yang lebih tinggi daripada robot darat. Hal ini disebabkan karena STROM didesain untuk mampu menyelam sehingga harus memperhitungkan keseimbangan robot bila dioperasikan di dalam air. STROMS memiliki 7 sensor antara lain: 4 sensor jarak, 1 sensor pH, 1 sensor tekanan, 1 sensor suhu. Robot ini juga memiliki 1 buah kamera yang berguna untuk pemetaan bawah laut secara visual. Seperti yang dijelaskan pada subbab sebelumnya, pemetaan yang dilakukan oleh STROMS tidak hanya pemetaan secara visual saja tetapi juga pemetaan terhadap pH, tekanan, dan suhu. Desain STROMS dibuat mirip dengan ikan, tentu saja robot ini memiliki sirip yang berguna untuk mempermudah gerak robot.

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Teknologi dapat membantu kita untuk mendapatkan kualitas yang lebih baik, lebih mudah, dan lebih cepat. Salah satu teknologi yang berkembang pesat pada saat ini adalah teknologi di bidang robotika. Robot adalah segala peralatan otomatis yang dibuat untuk menggantikan fungsi yang selama ini dikerjakan oleh manusia. Namun dalam perkembangan selanjutnya, robot diartikan sebagai manipulator multifungsional yang dapat diprogram, yang mana dengan pemrograman itu ditujukan untuk melakukan suatu tugas tertentu (Yunifa, 2011). Salah satu robot yang dibangun untuk membantu kemudahan manusia adalah robot bawah air (underwater). Robot bawah air diperlukan guna menjadi alat yang mengekplorasi rahasia kehidupan bawah laut (Yuh, 1990).

Bencana atau kecelakan yang berhubungan dengan air sering dihadapi oleh manusia. Salah satu contohnya adalah seringnya terjadi kecelakaan dimana seseorang tenggelam atau hanyut dan tidak dapat ditemukan karena keterbatasan sarana dan resiko yang terlalu besar untuk melakukan pencarian tanpa sarana yang sesuai standar. Salah satu pekerjaan manusia yang dapat dilakukan oleh robot adalah mendeteksi atau mencari objek tenggelam/hanyut di dalam perairan yang dalam. Dengan adanya kendala–kendala dan tingkat resiko yang tinggi dalam pencarian korban tenggelam, maka diperlukan suatu pengembangan teknologi yang dapat memudahkan manusia untuk mencari korban yang tenggelam atau hanyut. Salah satunya adalah dengan menggunakan robot bawah air. Dengan menggunakan robot bawah air, manusia hanya menunggu di daratan untuk selanjutnya tugas menjelajah bawah air dilakukan oleh robot (Putri, 2012). Robot bawah air merupakan robot yang dirancang agar dapat memantau dan mencari lokasi objek serta mengangkat objek dengan cara dikontrol oleh remote di permukaan dan kamera yang berada di robot akan memberikan gambar keadaan yang ada di bawah air. Sehingga objek dapat dicari

dengan lebih aman dan dapat mengurangi resiko kecelakaan dalam proses pencarian oleh manusia.

Berdasarkan latar belakang ini, maka penulis mengajukan proposal penelitian dengan judul “Simulasi Pencarian Objek Tenggelam di Bawah Air menggunakan Robot Bawah Air berbasis Mikrokontroler Arduino Uno R3”

1.2Rumusan Masalah

Korban kecelakaan yang terjadi di laut, sungai atau perairan lainnya tak jarang dinyatakan hilang. Adapun tindakan penyelamatan yang dilakukan selama ini masih sangat kurang efektif. Tim penyelamat harus mempertimbangkan berbagai kondisi termasuk standar sarana yang tersedia hingga kondisi alam agar proses penyelamatan tidak menambah korban. Jika kondisi tidak memungkinkan, tim penyelamat harus menunggu dan tidak jarang titik kecelakan jadi tersamarkan dan semakin sulit melakukan pencarian. Oleh karena itu dibutuhkan solusi untuk membantu manusia dalam menemukan objek tenggelam secara efektif dan aman.

1.3Batasan Masalah

Adapun batasan masalah dalam penelitian ini adalah:

1. Media yang digunakan untuk menguji robot bawah air (underwater) adalah perairan sedalam kurang dari 4 meter dan berarus rendah untuk menemukan objek.

2. Robot bawah air hanya dapat dikendalikan menggunakan remote. 3. Robot bawah air masih bersifat prototype.

1.4Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah menghasilkan robot yang dikendalikan menggunakan remote sehingga mampu membantu manusia menemukan objek yang hilang tenggelam di dalam air dan mengangkatnya ke darat

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat yang diperoleh dari penelitian adalah membantu manusia untuk menemukan objek atau manusia terutama dalam kecelakaan di laut, sungai atau perairan lainnya dengan lebih aman dan efektif.

1.6 Metodologi Penelitian

Metodologi penelitian yang digunakan pada penelitian ini adalah : 1. Studi Literatur

Pada tahap ini dilakukan pengumpulan bahan referensi yang berkaitan dengan robot bawah air dari buku-buku, artikel, makalah, jurnal, dan sumber lainnya.

2. Analisis

Pada tahap ini dilakukan analisis terhadap hasil studi literatur untuk mendapatkan pemahaman mengenai robot bawah air.

3. Perancangan

Pada tahap ini dilakukan perancangan perangkat keras dan perangkat lunak robot.

4. Implementasi

Pada tahap ini dilakukan pembangunan model robot dan pengkodean perangkat lunak sesuai dengan kebutuhan akan robot bawah air.

5. Pengujian

Pada tahap ini dilakukan pengujian terhadap robot yang dibangun dalam melakukan gerakan untuk menemukan objek yang hilang dan mengangkatnya ke darat.

6. Penyusunan Laporan

Pada tahap ini dilakukan penulisan laporan mengenai seluruh penelitian yang telah dilakukan.

1.5Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan dari skripsi ini terdiri dari lima bagian utama sebagai berikut: BAB 1 : PENDAHULUAN

Bab ini berisi latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, metodologi penelitian dan sistematika penulisan.

BAB 2 : LANDASAN TEORI

Bab ini akan membahas teori-teori yang berhubungan dengan pokok pembahasan dalam penelitian ini. Pada bab ini akan dijelaskan tentang landasan teori tentang robot, mikrokontroler, Thuster, Kamera, serta penelitian terdahulu.

BAB 3 : ANALISIS DAN PERANCANGAN

Bab ini membahas mengenai perancangan robot bawah air, Arsitektur umum, Use Case Activity diagram, dan Flowchart.

BAB 4 : IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN

Bab ini berisi pembahasan tentang implementasi dari analisis dan perancangan robot dan pengujian terhadap robot yang dibangun.

BAB 5 : KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan dari keseluruhan uraian bab-bab sebelumnya dan saran-saran yang diajukan untuk pengembangan selanjutnya.

ABSTRAK

Tenggelam merupakan kecelakaan yang dapat terjadi kapan saja di daerah perairan dan dapat berakhir dengan kematian dan hilang. Apabila hal tersebut telah terjadi, hal yang biasa dilakukan adalah mencari dengan masuk ke dalam air dimana hal tersebut memilki resiko yang sangat tinggi. Dengan tingkat resiko yang tinggi dalampencarian korban tenggelam yang hilang, maka diperlukan suatu pengembangan teknologi yang dapat membantu untuk mencari korban hilang dengan cara aman. Salah satunya adalah dengan penggunaan robot bawah air. Pengunaan robot bawah air yang dapat dikendalikan dari permukaan diharapkan dapat mengurangi resiko pencarian korban hilang. Robot bawah air adalah robot yang dirakit dengan tujuan untuk menemukan korban hilang dan mengangkatnya ke permukaan dengan menggunakan penjepit sebagai aktuator . Robot ini bergerak sesuai keinginan pengguna yang dikendalikan melalui remote rakitan yang terhubung ke robot secara wireless. Perintah pengguna dari remote dikirimkan ke mikrokontroler pada robot untuk diproses menjadi pergerakan robot. Robot ini dilengkapi kamera yang terhubung langsung dengan laptop melalui kabel, dimana kamera akan berfungsi untuk mengendalikan robot di dalam air dalam menemukan korban yang hilang. Pada penelitian ini, robot bawah air masih bersifat prototype dan menggunakan mikrokontroler Arduino Uno R3. Hasil yang diperoleh dari pengujian sistem ini adalah robot dapat bergerak sesuai dengan kontrol pengguna menggunakan kamera seperti belok kanan, kiri, maju, mundur,naik, dan turun. Pada pengujian mengangkat objek, robot dapat melakukan dengan baik.

SIMULATED OF LOOKING FOR SUBMERGED UNDER WATER

OBJECT USING AN UNDERWATER ROBOT BASED ON

MICROCONTROLER ARDUINO UNO R3

ABSTRACT

Drowning is an accident that could happend anywhere in the water areas and could be finished with death or lost. And if it happens, the common thing that people do is seeking by come into the water which it has an extremely high risk. And because of looking for the drowned victims has a very high risk, it required to develope the technology which could finding the victim safely. One of it is by using the underwater robot. The using of underwater robot that controlled from the land it expected could decrease the risk of finding the victim. The underwater is a robot that assembled with the intention of finding the victim and pull them out to the surface with clamp as the iquator. This robot move as the user desires by using remote that connected to the robot wireless. the order of the remote sent to the microcontroller in the robot to be proceced into the robot movement. This robot also be equipped by the camera that connected to the laptop by wire, with the function to controll the robot under the water to find the lost victim. In this research, the underwater robot still be prototype and using Arduino Uno R3 microcontroller. The result of the system testing the robot could move as the user controlling by using camera such turn right, left, onward, back, up and down. In the lifting of the objects testing the robot has done well.

MENGGUNAKAN ROBOT BAWAH AIR BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO UNO R3

SKRIPSI

TOMMY FRANS NAINGGOLAN 111402063

PROGRAM STUDI S1 TEKNOLOGI INFORMASI

FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2017

MIKROKONTROLER ARDUINO UNO R3

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh ijazah Sarjana Teknologi Informasi

TOMMY FRANS NAINGGOLAN 111402063

PROGRAM STUDI S1 TEKNOLOGI INFORMASI

FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2017

PERSETUJUAN

Judul : SIMULASI PENCARIAN OBJEK TENGGELAM DI

BAWAH AIR MENGGUNAKAN ROBOT BAWAH AIR BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO UNO R3

Kategori : SKRIPSI

Nama : TOMMY FRANS NAINGGOLAN

Nomor Induk Mahasiswa : 111402063

Program Studi : S1 TEKNOLOGI INFORMASI

Departemen : TEKNOLOGI INFORMASI

Fakultas : ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Komisi Pembimbing :

Pembimbing 2 Pembimbing 1

Romi Fadillah Rahmat B.Comp.Sc.,M.SC Seniman S.Kom.,M.Kom NIP. 19860303 201012 1 004 NIP. 19870525 201404 1 001

Diketahui/disetujui oleh

Program Studi S1 Teknologi Informasi Ketua,

Romi Fadillah Rahmat B.Comp.Sc.,M.SC NIP. 19860303 201012 1 004

PERNYATAAN

SIMULASI PENCARIAN OBJEK TENGGELAM DI BAWAH AIR MENGGUNAKAN ROBOT BAWAH AIR BERBASIS

MIKROKONTROLER ARDUINO UNO R3

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing telah disebutkan sumbernya.

Medan, April 2017

TOMMY FRANS NAINGGOLAN 111402063

UCAPAN TERIMA KASIH

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa dengan segala berkat dan karuniaNya penulisan tugas akhir ini berhasil diselesaikan. Selama penyelesaian tugas akhir ini, banyak bantuan dan kerja sama serta doa dan dukungan dari berbagai pihak, oleh karena itu penulis sampaikan ucapan terima kasih kepada:

1. Tuhan Yesus Kristus, untuk kasih dan kebaikanNya sehingga penulis boleh menyelesaikan penulisan tugas akhir ini.

2. Kedua orangtua penulis, O.M. Nainggolan dan R. Sitompul, yang telah memberikan dukungan dan motivasi baik materil dan spiritual selama penulis mengikuti pendidikan hingga berakhirnya penulisan tugas akhir ini.

3. Kakak penulis ,Vera Rossy Nainggolan Am.Keb, yang telah memberikan dukungan dan motivasi baik materil dan spiritual selama penulis mengikuti pendidikan hingga berakhirnya penulisan tugas akhir ini.

4. Bapak Seniman, S.Kom., M.Kom selaku pembimbing 1 dan Bapak Romi Fadillah Rahmat, B.Comp.Sc., M.Sc selaku pembimbing 2 yang telah banyak meluangkan waktu dan pikiran beliau, memotivasi, memberikan arahan, kritik dan saran kepada penulis.

5. Bapak Indra Aulia S.TI., M.Kom dan Bapak Ivan Jaya, S.Si., M.Kom selaku Dosen Penguji yang telah memberikan kritik dan saran kepada penulis.

6. Seluruh dosen, staff dan pegawai di Program Studi Teknologi Informasi serta Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi yang tidak dapat saya sebutkan satu-persatu.

7. Teman-teman Kost Cempaka 18A Tommy (si hubungan tanpa kejelasan), Tito (sang penabur), Formen (si anak koin), Werdana, dan Timbul yang sudah memberikan bantuan dalam segala hal.

8. Rekan seperjuangan diangkatan 2011 Program Studi Teknologi Informasi yang telah memberikan dukungan khususnya Hanafiah Ismed Siregar, Hardy Afandi Purba, Putra Panggabean.

DAFTAR ISI

Hal.

PERSETUJUAN ii

PERNYATAAN iii

UCAPAN TERIMA KASIH iv

ABSTRAK vi

ABSTRACT vii

DAFTAR ISI viii

DAFTAR TABEL xi

DAFTAR GAMBAR xii

BAB 1 PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Rumusan Masalah 2

1.3 Batasan Masalah 2

1.4 Tujuan Penelitian 2

1.5 Manfaat Penelitian 2

1.6 Metodologi Penelitian 3

1.7 Sistematika Penulisan 3

BAB 2 LANDASAN TEORI 5

2.1 Robot 5

2.1.1 Sejarah Robot 5

2.1.2 Karakteristik Robot 6

2.1.3 Tipe Robot 6

2.2 Mikrokontroller Arduino Uno R3 7

2.2.5 Input dan output ( i/o ) 9

2.2.6 Komunikasi 10

2.3 Mikrokontroller ATMega8 11

2.3.1 Arsitektur mikrokontroller atmega 8 16

2.3.2 Cara kerja mikrokontroller 16

2.3.3 Fitur mikrokontroller 17

2.4 Kamera CCTV 17

2.5 Pemancar FST-4 19

2.6 Penerima CZS3 20

2.7 Gadmei TV Tuner USB Stick 20

2.8 Motor DC Magnet Permanen 22

2.8.1 Prinsip Kerja Motor DCMP 23

2.8.2 Cara Aktivasi Motor DCMP 23

2.9 Penelitian Terdahulu 24

BAB 3 ANALISIS DAN PERANCANGAN 27

3.1 Analisis 27

3.1.1 Arsitektur umum 27

3.1.2 Pemodelan persyaratan sistem dengan Use case 31

3.2 Perancangan Sistem 32

3.2.1 Komponen yang digunakan robot 32

3.2.2 Perancangan konstruksi robot bawah air 34

3.2.3 Perancangan kerangka robot 34

3.2.4 Perancangan Aktuator robot 35

3.2.5 Perancangan remote control robot 36 3.2.6 Perancangan rangkaian sumber tegangan 37 3.2.7 Perancangan pemancar dan penerima ASK 38 3.2.8 Perancangan Rangkaian Keseluruhan Robot 38 3.2.9 Perancangan Program Mikrokontroler 39 3.2.10 Flowchart Sistem Secara Umum 40

BAB 4 IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN 41

4.1 Implementasi Sistem 41

4.1.1 Implementasi konstruksi utama 41

4.1.2 Implementasi Controller 42

4.1.3 Implementasi konstruksi Aktuator 43

4.1.4 Implementasi Mikrokontroler 44

4.1.5 Implementasi Board Driver Motor DC 44 4.1.6 Implementasi WiFi Module FST-4 dan CZS3 45

4.1.7 Implementasi Penjepit 45

4.2 Implementasi Perangkat Lunak 46

4.2.1 Implementasi Module Program Mikrokontroler 46 4.2.2 Skema Pembuatan Program di Mikrokontroller

Arduino Uno R3 dan cara men-upload Program

ke Mikrokontroller Arduino Uno R3 46

4.3 Pengujian Sistem 47

4.3.1 Pengujian Aktuator dan Pergerakan Robot 48 4.3.2 Pengujian Lengan Penjepit Pada Robot 48

4.3.3 Pengujian Kamera Pada Robot 49

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 50

5.1 Kesimpulan 50

5.2 Saran 50

DAFTAR TABEL

Hal. Tabel 2.1 Spesifikasi Mikrokontroler Arduino R3 7

Tabel 2.2 Spesifikasi Kamera CCTV 700TVL 18

Tabel 2.3 Cara aktivasi motor DCMP 23

Tabel 3.1 Dokumentasi Naratif Use Case sistem 31 Tabel 3.2 Tabel Peralatan yang digunakan 32

Tabel 3.3 Tabel Rincian Komponen Fisik 33

Tabel 3.4 Tabel Rincian Komponen Elektronik 33 Tabel 4.1 Hasil Pengujian Robot Secara Keseluruhan 47 Tabel 4.2 Hasil Pengujian Robot Terhadap Kedalaman Air 47

DAFTAR GAMBAR

Hal. Gambar 2.1 Arsitektur Microcontrolle Arduino R3 7 Gambar 2.2 Susunan Pin Microcontroller ATMega8 11 Gambar 2.3 Blok Diagram Microcontroller ATMega8 12 Gambar 2.4 Arsitektur Microcontroller ATMega8 16

Gambar 2.5 Kamera CCTV 18

Gambar 2.6 Pemancar FST-4 19

Gambar 2.7 Penerima CZS3 20

Gambar 2.8 Gadmei TV Tuner 22

Gambar 2.9 Struktur Motor DCMP 22

Gambar 3.1 Arsitektur Umum 28

Gambar 3.2 Usecase Diagram Robot Bawah Air 31 Gambar 3.3 Rancangan Skema Kerangka Robot 35 Gambar 3.4 Rancangan Aktuator Robot Bawah Air 36 Gambar 3.5 Rancangan Remote Control Robot Bawah Air 37 Gambar 3.6 Perancangan Rangkaian regulator IC 7805 37 Gambar 3.7 Perancangan Pemancar dan Penerima ASK 37 Gambar 3.8 Perancangan Rangkaian keseluruhan robot 39

Gambar 3.9 Flowchart Sistem Secara Umum 40

Gambar 4.1 Implementasi Kerangka Robot Bawah Air 42

Gambar 4.2 Implementasi Controller 43

Gambar 4.3 Implementasi Aktuator Baling - baling 43

Gambar 4.4 Implementasi Mikrokontroller 44

Gambar 4.5 Implementasi Layout driver motor 44 Gambar 4.6 Implementasi Module FST4 dan CZS3 45

Mikrokontroller Arduino R3 46 Gambar 4.10 Pengujian Aktuator Robot Posisi

(a) Belok Kiri (b) Belok Kanan 48

Gambar 4.11 Pengujian Penjepit untuk mengangkat objek (a) Penjepit terbuka

(b) Penjepit tertutup 49