Robot VAcuum Cleaner Otomatis Berbasis Arduino

1

PENDAHULUAN

Latar Belakang 1.1

Seiring perkembangan teknologi yang semakin maju, teknologi robot merupakan alat yang dapat digunakan sebagai alat bantu manusia di kehidupan kita sehari-hari. Berbagai robot canggih, sistem keamanan rumah, telekomunikasi, dan sistem komputer banyak menggunakan mikrokontroler sebagai unit pengontrol utama. Tentunya hal ini dimaksudkan untuk lebih mempermudah manusia untuk melakukan pekerjaan atau aktivitasnya sehari-hari. Belakangan ini robot mulai memasuki pasaran konsumen di bidang alat bantu rumah tangga, seperti penyedot debu (vacuum cleaner) otomatis.

Robot vacuum cleaner otomatis adalah robot pembersih lantai yang dapat membersihkan suatu ruangan tanpa dikendalikan oleh manusia. Kegunaan dari robot tersebut bukan hanya mampu untuk menghisap debu tapi juga membersihkan lantai karena dilengkapi juga dengan sikat dan kain pembersih, Robot akan kembali ke home dengan sendirinya, dan akan melakukan pengisian battery. Robot ini sudah banyak diproduksi perusahaan-perusahaan besar Untuk perbandingan robot yang sudah ada diproduksi bisa kita lihat di tabel 1.1 di bawah ini.

Gambar 1. 1. Macam-macam Vacuum cleaner yang sudah diproduksi

Tabel 1. 1. Perbandingan robot yang sudah diproduksi

Sharp RX-V100

iRobot Roomba 630

Ecovacs Deebot D73

LG Hom-Bot Square

LRV790R Pengisian

otomatis Tidak Ya Ya Ya

Melakukan

penyikatan Ya Ya Ya Ya

Ukuran 96x346 mm 92x340 mm 98x335mm 89x358mm

Berat 3300 gr 3600 gr 3400 gr 2994 gr

Suara bising 70 dB 70 dB 60 dB 50 dB

Daya yang

digunakan 33 W 33 W 30 W 18 W

Indikator

level batere Ya Tidak Ya Tidak

Cara

pembersihan 5 Cara 3 Cara 5 Cara 6 Cara

Karena ketertarikan saya melihat robot vacuum cleaner tersebut, saya akan membuat vacuum cleaner otomatis pada tugas akhir saya. Tujuan dari penelitian ini adalah merancang sistem robot penyedot debu yang mampu bergerak secara otomatis dan mampu melakukan navigasi pada area terbuka, Selain mampu melakukan penyedotan debu, robot ini juga dirancang melakukan navigasi sendiri. Kelebihan dari alat yang saya buat adanya sistem penyiram (pengharum) dan pengepelan lantai.

Identifikasi Masalah 1.2

Masalah yang dihadapi dalam pembuatan vacuum cleaner otomatis ini adalah :

a. sistem pergerakan dari robot sehingga dapat menyusuri seluruh ruangan dengan baik dan dapat kembali ke home,

b. penyedotan debu dan penyikatan lantai oleh vacuum cleaner sehingga ruangan dapat dibersihkan dengan baik,

c. mendesain vacuum cleaner sedemikian rupa sehingga ukurannya tidak mengganggu pergerakan vacuum cleaner.

Tujuan 1.3

Beberapa tujuan yang akan dicapai dari pembuatan tugas akhir ini diantaranya adalah sebagai berikut:

a. membuat sistem pergerakan robot yang dapat membersihkan seluruh ruangan dan akan kembali ke home setelah selesai melakukan penyusuran seluruh ruangan,

b. penyedotan debu dan penyikatan lantai oleh vacuum cleaner berjalan dengan baik,

c. membuat desain vacuum cleaner yang bentuk dan ukurannya tidak menganggu pergerakan robot tersebut.

Batasan Masalah 1.4

Dalam melakukan suatu penelitian perlu adanya pembatasan masalah agar penelitian lebih terarah dan memudahkan dalam pembahasan sehingga tujuan penelitian dapat tercapai. Beberapa batasan yang digunakan dalam penelitian adalah sebagai berikut :

a. robot menggunakan mikrokontroler Arduino,

c. robot tidak mengetahui ketebalan debu.

d. Ruangan percobaan yang saya pakai hanya berukuran ±2x2m.

Metoda Penelitian 1.5

Metode penelitian yang dilakukan penulis adalah eksperimental dengan tahapan sebagai berikut :

a. studi pustaka yang berkaitan dengan vacuum cleaner, lembar data sensor-sensor serta manual mikrokontroller,

b. pemilihan dan pengadaan sensor, motor yang digunakan,

c. perancangan desain robot yang dapat memuat mikrokontroller, sensor-sensor dan motor, d. pembuatan rangka dan rangkaian elektronik robot,

e. merancang perangkat lunak yang berfungsi untuk membangkitkan dan mengendalikan gerakan robot secara keseluruhan,

f. menguji kinerja sistem secara keseluruhan serta mengambil data dari hasil perancangan, g. menganalisa hasil dan membuat kesimpulan.

Sistematika Penulisan Laporan 1.6

Sistematika penulisan skripsi ini disusun untuk memberikan gambaran umum tentang penelitian yang dijalankan. Sistematika penulisan skripsi ini adalah sebagai berikut.

Menguraikan latar belakang, identifikasi masalah, rumusan masalah, tujuan, batasan masalah, kegunaan penelitian, metoda penelitian, dan sistematika penulisan laporan yang digunakan dalam pembuatan laporan ini.

BAB II DASAR TEORI

Bab ini berisi tentang teori-teori penunjang yang berkaitan dengan masalah yang dibahas.

BAB III PERANCANGAN ALAT

Bab ini berisi tentang perancangan hardware maupun software dari sistem yang akan dirancang.

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS

Bab ini berisi tentang hasil uji coba sistem, baik hardware maupun software secara keseluruhan serta hasil analisanya.

BAB V PENUTUP

Bab ini berisi kesimpulan dari pembahasan serta analisa yang diperoleh, untuk meningkatkan mutu dari sistem yang telah dibuat serta saran-saran untuk perbaikan dan penyempurnaan sistem.

6

DASAR TEORI

Pada bab ini akan dijelaskan mengenai studi pustaka tentang robot dan vacuum, teori-teori penunjang sistem baik perangkat keras (hardware), maupun perangkat lunak (software), serta beberapa teori penunjang lainnya.

Sejarah Robot 2.1

Robot adalah sebuah alat mekanik yang dapat melakukan tugas fisik, baik menggunakan pengawasan dan kontrol manusia, ataupun menggunakan program yang telah didefinisikan terlebih dulu (kecerdasan buatan). Istilah robot berasal dari Czech, robota, yang berarti bekerja. Istilah itu diperkenalkan ke publik oleh Karel Capek saat mementaskan Rossum’s Universal Robots (RUR) pada tahun 1921. Meskipun begitu, awal kemunculan robot sebetulnya dapat diurutkan dari bangsa Yunani kuno yang membuat patung yang dapat dipindah-pindahkan. Sekitar 270 BC, Ctesibus, seorang insinyur Yunani, membuat organ dan jam air dengan komponen yang dapat dipindahkan. Al-Jajari (1136-1206), seorang ilmuwan pada dinasti Artuqid, dianggap sebagai tokoh yang pertama kali menciptakan robot humanoid yang berfungsi sebagai 4 musisi. Pada Tahun 1770, Pierre Jacquet Droz, seorang pembuat jam berkebangsaan Swiss, membuat 3 boneka mekanis. Boneka-boneka itu dapat melakukan fungsi spesifik seperti menulis, menggambar, memainkan musik dan organ. Pada tahun 1898 Nikola Tesla membuat sebuah boat yang dikontrol melalui radio remote control, dan didemokan di Madison Square Garden. Namun usaha untuk membuat autonomous boat tersebut gagal karena masalah dana.

Jepang, pada tahun 1967, yang pada saat itu merupakan Negara yang baru bangkit, mengimpor robot Versatran dari AMF. Kejayaan robot dimulai pada tahun 1970 ketika Profesor Victor Scheinman dari Universitas Stanford mendesain lengan standar. Terakhir, pada tahun 2000, Honda memamerkan robot yang dibangun bertahun-tahun lamanya, yang diberi nama ASIMO, yang kemudian disusul oleh Sony dengan robot anjing AIBO-nya.

Robot Mobile 2.2

Robot Mobile adalah konstruksi robot yang ciri khasnya adalah mempunyai aktuator berupa roda untuk menggerakkan keseluruhan badan robot tersebut, sehingga robot tersebut dapat melakukan perpindahan posisi dari satu titik ke titik yang lain dengan bantuan navigasi dari sebuah sensor. Ada banyak navigasi yang digunakan robot mobile, seperti yang akan dijelaskan dibawah ini.

Manual jauh atau tele-op 2.2.1

Sebuah robot manual tele-op benar-benar di bawah kendali seorang sopir dengan joystick atau perangkat kontrol lainnya. Perangkat mungkin dihubungkan langsung ke robot, mungkin joystick nirkabel, atau mungkin menjadi aksesori ke komputer nirkabel atau pengendali lainnya. Sebuah robot tele-op biasanya digunakan untuk menjaga operator dari bahaya. Contoh, robot remote manual termasuk Robotika Design ANATROLLER ISPA-100, ISPA-50, Foster-Miller Talon, iRobot's PackBot, dan KumoTek's MK-705 Roosterbot.

Guarded tele-op 2.2.2

Sebuah robot guarded tele-op memiliki kemampuan untuk merasakan dan menghindari rintangan tetapi sebaliknya akan menavigasi sebagai penggerak,

seperti robot di bawah manual tele-op. Jika ada beberapa robot mobile hanya menawarkan guarded tele-op Sliding.

Next-line 2.2.3

Beberapa Automated awal Dipandu Kendaraan (AGVs) adalah baris berikut mobile robot. Mereka mungkin mengikuti garis visual dicat atau tertanam di lantai atau langit-langit atau sebuah kabel listrik di lantai. Sebagian besar robot dioperasikan sederhana "menjaga garis di pusat sensor" algoritma. Mereka tidak bisa mengelilingi hambatan, mereka hanya berhenti dan menunggu ketika sesuatu menghalangi jalan mereka. Banyak contoh dari kendaraan tersebut masih dijual, oleh Transbotics , FMC, Egemin, HK Systems dan perusahaan lainnya.

Robot Otonom acak 2.2.4

Otonomi robot dengan gerakan acak pada dasarnya terpental ke dinding, baik dinding-dinding yang merasakan dengan bumper fisik seperti pembersih Roomba atau dengan sensor elektronik seperti mesin pemotong rumput robotika friendly. Algoritma sederhana bump dan putar 30° akhirnya mengarah ke jangkauan sebagian besar atau seluruh permukaan lantai atau halaman.

Robot mobile ini sangat disukai bagi orang yang mulai mempelajari robot. Hal ini karena membuat robot mobile tidak memerlukan kerja fisik yang berat. Untuk dapat membuat sebuah robot mobile minimal diperlukan pengetahuan tentang mikrokontroler dan sensor-sensor elektronik.

Gambar 2. 1 Robot Mobile

Base robot mobile dapat dengan mudah dibuat dengan menggunakan plywood /triplek, akrilik sampai menggunakan logam (aluminium). Robot mobil dapat dibuat sebagai pengikut garis (Line Follower) atau pengikut dinding (Wall Follower) ataupun pengikut cahaya.

Sejarah Robot Vacuum Cleaner 2.3

Robot pembersih pertama kali yang diproduksi adalah Electrolux Trilobite oleh Swedia rumah tangga dan peralatan profesional produsen, Electrolux. Pada tahun 1997, salah satu versi pertama Electrolux dari Trilobite vacuum ditampilkan pada program sains BBC, Tomorrow’s World.

Pada tahun 2001, perusahaan teknologi Inggris, Dyson (perusahaan) membangun dan menunjukkan robot vacuum yang dikenal sebagai DC06. Namun, karena harga tinggi, itu tidak pernah dirilis ke pasar.

Gambar 2. 3Robot Vacuum DC06

Pada tahun 2002, perusahaan teknologi canggih Amerika, iRobot, meluncurkan Roomba robot pembersih lantai. Awalnya, iRobot memutuskan untuk memproduksi 15.000 unit dan 10.000 unit lebih tergantung pada keberhasilan peluncuran. Roomba segera menjadi sensasi konsumen yang besar. Sejak tahun 2002, variasi baru dari robot vacuum telah muncul di pasar. Sebagai contoh, Canadian bObsweep robotic vacuum yang mempunyai pel dan vacuum,atau Neato Robotika XV-11 robotic vacuum, yang menggunakan laser-vision daripada model sensor ultrasound tradisional yang didasarkan. Pada tahun 2014, Dyson mengumumkan comeback-nya ke industri vakum robot dengan Dyson 360 Eye. 360 mengacu pada kamera 3600 yang dipasang pada robot dan seharusnya memberikan orientasi yang lebih baik saat membersihkan.

Ini adalah pendekatan yang berbeda untuk navigasi dan jalur temuan dibandingkan dengan produk dari Neato Robotika atau iRobot. Robot vacuum dijadwalkan hanya rilis di Jepang pada musim semi 2015, tetapi International Launched diharapkan untuk mengikuti akhir tahun ini.

Mikrokontroler 2.4

Mikrokontroler adalah sebuah sistem microprocessor dimana di dalamnya sudah terdapat CPU, ROM, RAM dan I/O, clock dan peralatan internal lainnya yang sudah saling terhubung dan terorganisasi dengan baik oleh pabrik pembuatnya dan dikemas dalam satu chip yang siap pakai. Sehingga kita tinggal memprogram isi ROM sesuai aturan penggunaan oleh pabrik yang membuatnya.

Terdapat dua jenis mikrokontroler yang berkembang saat ini dan masing-masing mempunyai keturunan/keluarga sendiri Hal ini didasarkan pada arsitektur prosesor dan set intruksinya.

1. Reduced Instruction Set Computer (RISC) : instruksi terbatas tapi memiliki fasilitas yang lebih banyak.

2. Complex Instruction Set Computer (CISC) : instruksi bisa dikatakan lebih lengkap tapi dengan fasilitas secukupnya.

Arduino mega 2560 merupakan sebuah board mikrokontroler berbasis Atmega2560. Modul ini memiliki 54 digital input/output dimana 14 digunakan untuk PWM output dan 16 digunakan sebagai analog input, 4 port serial, 16 MHz osilator Kristal, koneksi USB, power jack, ICISP Header, dan tombol reset. Memiliki flash memory sebesar 256Kb sangat cukup untuk menampung program yang banyak.

Arduino mega 2560 tidak memerlukan flash program external karena di dalam chip mikrokontroler Arduino telah diisi dengan bootloader yang membuat proses upload program yang kita buat menjadi lebih sederhana dan cepat. Untuk koneksi dengan computer sudah tersedia RS232 to TTL converter atau menggunakan chip USB ke serial converter seperti FTDI FTD232.

Aktuator 2.5

Aktuator adalah elemen yang berfungsi mengkonversi energy, dari energi listrik ke energi mekanik atau energi yang terlihat. Bentuk konkrit aktuator ini misalnya: motor listrik, solenoid, relay, display, dll.

2.5.1. Motor DC

Motor DC merupakan peralatan elektromekanik dasar yang berfungsi untuk mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanik. Secara umum, kecepatan putaran poros motor DC akan meningkat seiring dengan meningkatnya tegangan yang diberikan. Dengan demikian, putaran motor DC akan berbalik arah jika polaritas tegangan yang diberikan juga dirubah.

Gambar 2. 5Motor DC

Motor gear DC tidak dapat dikendalikan langsung oleh mikrokontroler, karena kebutuhan arus yang besar sedangkan keluaran arus dari mikrokontroler sangat kecil. Motor driver merupakan alternatif yang dapat digunakan untuk menggerakkan motor DC.

2.5.2. IC Driver Motor

L298N adalah IC yang digunakan sebagai driver motor DC pada penelitian ini. IC ini menggunakan prinsip kerja H-Bridge. Tiap H-Bridge dikontrol menggunakan level tegangan TTL yang berasal dari output mikrokontroler. Tegangan yang dapat digunakan untuk mengendalikan robot bisa mencapai tegangan 46 VDC dan arus 2A untuk setiap kanalnya. L298 dapat mengontrol 2 buah motor DC, karena di dalam satu komponen L 298 N terdapat dua rangkaian H-Bridge. Berikut ini bentuk IC L298 yang digunakan sebagai motor driver.

Gambar 2. 6Konfigurasi Pin IC L298N

Pengaturan kecepatan kedua motor dilakukan dengan cara pengontrolan lama pulsa aktif (mode PWM – Pulse width Modulation) yang dikirimkan ke rangkaian driver motor oleh pengendali (mikrokontroler). Duty cycle PWM yang dikirimkan menentukan kecepatan putar motor DC.

Driver motor L298N mempunyai karakteristik sebagai berikut: 1. tegangan operasional sampai 46 Volt,

2. total arus dc sampai 4 Ampere, 3. tegangan saturasinya rendah,

4. pengamanan terhadap suhu yang tinggi, 5. tegangan logic low (0) sampai 1.5 volt.

Gambar 2. 7 Bentuk Fisik IC Driver Motor L298N

2.5.3. Pulse Widht Modulation (PWM)

Pulse width Modulation (PWM), adalah sebuah metode untuk pengaturan kecepatan perputaran, dalam hal ini adalah motor DC untuk gerak robot. PWM dapat dihasilkan oleh empat metode, sebagai berikut.

1. Metode analog 2. Metode digital 3. IC diskrit 4. Mikrokontroler

Pada robot ini, metode PWM dikerjakan oleh mikrokontroler. Metode PWM ini akan mengatur lebar atau sempitnya periode pulsa aktif yang dikirimkan oleh mikrokontroler ke driver motor. Pada pengaturan kecepatan robot, nilai PWM mulai dari 0-255. Secara analog besaran PWM dihitung dalam prosentase, nilai ini didapat dari perbandingan: T high / (T high + T low ) * 100%. Dimana T adalah periode atau waktu tempuh untuk sebuah pulsa, yang terbagi menjadi bagian puncak positif (T high) dan puncak negatif (T low).

Gambar 2. 8 Ilustrasi persentasi PWM

Semakin rapat periode antar pulsa, maka frekuensi yang dihasilkan akan semakin tinggi, ini berarti kecepatan akan bertambah. Semakin lebar jarak antar pulsa, maka frekuensi semakin rendah ini berarti kecepatan berkurang atau menurun. Kondisi pemberian kecepatan harus disesuaikan dengan kondisi track yang akan dilewati oleh robot, misal pada saat jalan lurus, naik atau turun harus mendapatkan nilai PWM yang tepat.

Regulator 2.6

Catu daya adalah faktor pendukung yang sangat penting, karena mikrokontroler, sensor-sensor dan aktuator dapat bekerja karena adanya tegangan. Power supply yang dibutuhkan sebanyak 3 buah, pertama untuk mencatu mikrokontroler yang membutuhkan level tegangan 5V. Kedua, mencatu modul Wifly RN-171-XV dengan tegangan 3.3Vdc. Ketiga, tegangan kerja aktuator berupa motor DC. Pemisahan tegangan ini dimaksudkan agar tegangan yang masuk ke mikrokontroler tidak terganggu oleh tegangan dari motor. Tegangan yang digunakan berasal dari baterai rechargeable Li-Po 7,4V 1000mAH, karena mikrokontroler dan modul Bluetooth JY-MCU BT board v1.3 slave _{hanya mampu} bekerja pada level tegangan 5V, maka diperlukan regulator tegangan untuk

mendapatkan tegangan 5V, dengan demikian digunakan IC regulator LD1117-3.3, LM2940 dan atau LM7805CT.

Karakteristik IC regulator :

1. Ada tipe positif untuk meregulasi tegangan positif. 2. Ada tipe negatif untuk meregulasi tegangan negatif.

3. Penerapan IC mengharuskan tegangan input lebih besar dari tegangan output (Vin > Vout).

4. Transistor dalam konfigurasi tunggal-emiter, dimana tegangan input Vin > tegangan output Vout hanya kalau transistornya jenuh.

Gambar 2. 9 Regulator LM2940CT dan LM7805CT

Sensor 2.7

Sensor adalah sesuatu yang digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan lingkungan fisik atau kimia. Variabel keluaran dari sensor yang diubah menjadi besaran listrik disebut Transduser. Pada saat ini, sensor tersebut telah dibuat dengan ukuran sangat kecil dengan orde nanometer. Ukuran yang sangat kecil ini sangat memudahkan pemakaian dan menghemat energi.

2.7.1 Sensor Ultrasonik

Sensor ultrasonik bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara, dimana sensor ini menghasilkan gelombang suara yang kemudian menangkapnya kembali dengan perbedaan waktu sebagai dasar penginderaannya. Perbedaan waktu antara gelombang suara dipancarkan dengan ditangkapnya kembali gelombang suara tersebut adalah berbanding lurus dengan jarak atau tinggi objek yang memantulkannya. Jenis objek yang dapat diindera diantaranya adalah: objek padat, cair, butiran maupun tekstil.

HC-SR04 memiliki 4 pin, VCC, TRIG, ECHO dan GND. VCC dihubungkan dengan 5V dari Arduino dan GND dengan GND pada Arduino. TRIG dan ECHO dihubungkan dengan pin mikrokontroler. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut ini.

Gambar 2. 10 HC-SR04

2.7.2 Sensor HMC5883L

Sensor HMC5883L ini adalah sensor yang sangat sensitif sekali terhadap rotasi dan arah hadap sensor, dikarenakan sensor ini menggunakan medan magnet sebagai acuan dari pendeteksiannya. Sensor ini memiliki port koneksi ke mikrokontroller yaitu SDA, SCL, VCC dan GND, sehingga port I2C ini adalah port I/O dari sensor ini. Data yang telah didapat untuk 4 buah mata angin yaitu.

Tabel 2. 1Data arah mata angin pada HMC5883L

Arah Mata Angin Data

Utara 255 < X < 257 Selatan 79 < X < 81

Timur 16 < X < 18 Barat 148 < X < 150

Gambar 2. 11 Sensor HMC5883L

Pengontrolan Proporsional Integral Derivative (PID) 2.8

Sistem Kontrol Proportional–Integral–Derivative controller (PID) merupakan pengendalian error dengan cara memasukkan error tersebut ke dalam input yang akan dibandingkan dengan sistem pengendalian. Tujuan dari PID untuk menghasilkan output atau keluaran yang sesuai dengan set point yang diberikan dengan cara mengurangi error tersebut. Pengontrolan PID menggunakan closed loop atau umpan balik, yaitu program diolah pada mikrokontroler, lalu menjalankan actuator setelah itu mengeluarkan output. Keluaran akan dibandingkan dengan sensor agar dapat mencapai setpoint yang diinginkan.

Dibawah ini diperlihatkan gambar blok diagram pengontrol PID dengan closed loop.

Gambar 2. 12 Pengontrolan PID dengan Closed loop

PID dapat juga digambarkan dengan persamaan :

= ��. + �� ∫ + � _�� ……….. (1)

dengan,

�� = �� ∗_�� �� � = �� ∗ � ……….. (2)

Keterangan :

u(t) : Output dari pengontrol PID Kp : Gain proporsional

Ti : Time integral Td : Time derivative Ki : Gain integral Kd : Gain derivative

Pengontrol PID merupakan paduan dari Pengontrol Proporsional, Integral, Derivative. Cara kerja dari masing-masing pengontrol adalah sebagai berikut.

1. Pengontrol proporsional memiliki keluaran yang sebanding/proporsional dengan besarnya sinyal kesalahan. Ciri-ciri pengontrol proporsional : - jika nilai Kp kecil, pengontrol proporsional hanya mampu koreksi

- jika nilai Kp dinaikkan, respon system akan semakin cepat,

- jika nilai Kp diperbesar sehingga mencapai harga yang berlebihan, akan mengakibatkan system bekerja tidak stabil atau respon system akan berosilasi,

- nilai Kp dapat diatur sehingga mengurangi steady state error tetapi tidak menghilangkannya

2. Pengontrol Integral berfungsi untuk menghilangkan steady state error. Ciri-ciri dari pengontrol integral adalah sebagai berikut :

- keluaran pengontrol integral membutuhkan selang waktu tertentu, sehingga pengontrol integral cenderung memperlambat respon,

- Keluaran pengontrol bertahan pada nilai sebelumnya, ketika sinyal kesalahan berharga nol,

- keluaran menunjukkan kenaikan atau penurunan yang dipengaruhi oleh besarnyasinyal kesalahan dan nilai Ki, jika sinyal kesalahan tidak berharga nol,

- Ki yang berharga besar mempercepat hilangnya nilai offset. Tetapi semakin besar nilai Ki mengakibatkan peningkatan osilasi dari sinyal keluaran pengontrol.

3. Pengontrol Derivative berfungsi untuk memperbaiki sekaligus mempercepat respon transient. Ciri-ciri pengontrol derivative adalah sebagai berikut:

- pengontrol tidak dapat menghasilkan keluaran jika tidak ada perubahan pada input (berupa sinyal perubahan kesalahan),

- jika sinyal kesalahan berubah terhadap waktu, maka keluaran yang dihasilkan pengontrol tergantung pada nilai Kd dan laju perubahan sinyal kesalahan,

- pengontrol differensial mempunyai suatu karakter untuk mendahului, sehingga pembangkit kesalahan menjadi sangat besar. Jadi pengontrol differensial dapat mengantisipasi pembangkit kesalahan, memberikan aksi yang sangat bersifat korektif dan cenderung meningkatkan stabilitas sistem,

- dengan meningkatkan nilai Kd, dapat meningkatkan stabilitas sistem dan mengurangi overshoot.

IDE Arduino 2.9

Software arduino yang akan digunakan adalah driver dan IDE. IDE diciptakan untuk para pemula bahkan yang tidak memiliki basic bahasa pemrograman sama sekali karena menggunakan bahasa C++ yang telah dipermudah melalui library. IDE Arduino adalah software canggih yang ditulis dengan menggunakan bahasa Java.

Software IDE arduino terdiri dari 3 bagian :

1. Editor program, untuk menulis dan mengedit program dalam bahasa processing. Listing program pada arduino disebut sketch.

2. Compiler, sebuah modul yang berfungsi mengubah bahasa processing (kode program) menjadi kode biner karena kode biner merupakan bahasa program yang dipahami oleh mikrokontroler.

3. Uploder, sebuah modul yang berfungsi memasukkan kode biner ke dalam memori mikrokontroler.

Struktur perintah pada arduino secara garis besar terdiri dari dua bagian yaitu void setup dan void loop. Void setup berisi perintah yang akan dieksukusi hanya satu kali sejak arduino dihidupkan sedangkan void loop berisi perintah yang akan dieksekusikan berulang-ulang selama arduino dinyalakan.

Gambar 2. 13 Tampilan Jendela Program CodeWizard AVR

Eagle 2.10

Software eagle merupakan software yang dapat membantu untuk mendisain suatu printed circuit board (PCB). Selain mudah digunakan, di dalam software Eagle juga terdapat berbagai macam jenis atau merek komponen elektronika yang mendukung dalam pembuatan PCB. Salah satu fasilitas penting yang dimiliki oleh

Eagle adalah “print” yang memungkinkan kita untuk mencetak hasil PCB yang kita buat secara langsung.

24

DESAIN DAN PERANCANGAN ROBOT

3.1Perancangan Sistem

Perancangan dan pembuatan sistem robot vacuum cleaner dilakukan berdasarkan tiga bagian utama yaitu bagian masukan (input), proses (process), dan keluaran (output). Tiga bagian ini sangat berperan penting dalam pengontrolan kerja robot sehingga dapat diprogram dan dikontrol dengan baik, bermanuver serta membersihkan ruangan. Berikut blok diagram sistem robot vacuum cleaner :

Gambar 3. 1 Blok Diagram Sistem Robot

Dari blok diagram diatas dapat diuraikan sebagai berikut :

- Sensor ultrasonik ping depan berfungsi sebagai sensor jarak yang bekerja dengan cara memancarkan suatu gelombang ke arah depan robot dan kemudian menghitung waktu pantulan gelombang tersebut. Sensor ini berfungsi sebagai penjejak dinding bagi robot saat berjalan pada arena sehingga saat robot berjalan dan bermanuver untuk mengitari ruangan, tidak terjadi tabrakan/benturan terhadap dinding/objek lainnya.

- Sensor ultrasonik ping samping kiri berfungsi sebagai sensor jarak yang bekerja dengan cara memancarkan suatu gelombang ke arah samping kiri robot dan kemudian menghitung waktu pantulan gelombang tersebut. Sensor ini berfungsi sebagai penjejak dinding bagi robot saat berjalan pada arena sehingga saat robot berjalan dan bermanuver untuk menjelajahi ruangan, tidak terjadi tabrakan/benturan terhadap dinding/objek lainnya. - Sensor ultrasonik ping samping kanan berfungsi sebagai sensor jarak yang bekerja dengan

cara memancarkan suatu gelombang ke arah samping kanan robot dan kemudian menghitung waktu pantulan gelombang tersebut. Sensor ini berfungsi sebagai penjejak dinding bagi robot saat berjalan pada arena sehingga saat robot berjalan dan bermanuver untuk mengitari ruangan, tidak terjadi tabrakan/benturan terhadap dinding/objek lainnya. - Kompas yang digunakan pada robot vacuum cleaner ini adalah Dt-Sense 3 axis-compas.

Digunakan untuk pembacaan orientasi robot sebagai referensi kendali PID agar robot dapat bergerak lurus pada sudut tertentu dan kembali ke tempat semula robot mulai bergerak. - Pengontrol yang digunakan adalah Arduino Mega yang berfungsi sebagai pusat kendali

dari robot vacuum cleaner. Bertindak untuk menerima masukan dari setiap sensor (perangkat input) dan memberi eksekusi pada perangkat output.

- Motor DC bertindak sebagai penggerak bagi robot. Motor DC dikontrol arah dan kecepatannya melalui IC L298N yang berguna sebagai driver motor . Pengaturannya dilakukan melalui eksekusi program pada mikrokontroler arduino.

- Motor DC juga bertindak sebagai penggerak sapu dari robot. Motor DC dikontrol arah dan kecepatannya melalui IC L298N yang berguna sebagai driver motor dan pengaturannya dilakukan melalui eksekusi program pada mikrokontroler arduino.

- Vacuum cleaner bertindak sebagai penyedot debu. Vacuum cleaner yang dipakai menggunakan penyedot debu mobil bertegangan 12V dan dihubungkan ke mikrokontroler menggunakan relay.

- Motor servo bertindak sebagai penggerak keran air yang akan digunakan sebagai pengharum lantai. Dan dikontrol langsung dari mikrokontroler Arduino mega

- Liquid Crystal Display (LCD) digunakan untuk menampilkan informasi-informasi robot yang dibutuhkan seperti settingan pergerakan robot.

3.2Perancangan Mekanik Robot

Bahan mekanik robot vacuum cleaner yang dirancang terbuat dari bahan papan yang dipotong dan dibentuk sebagai bodi robot. Memiliki tiga roda dengan posisi dua roda di belakang sebagai penggerak dan satu roda di posisi depan sebagai penunjang. Bodi robot memiliki satu lapisan, dimana pada bagian tengah digunakan untuk penempatan penampung sampah dan penampung air. Bagian pinggir depan samping belakang penempatan sensor ultrasonic. Dan rangkaian berada di atas penampung air.

Gambar 3. 2Robot Pembersih Lantai (tampak atas dan bawah)

Gambar 3. 3 Robot Pembersih Lantai (tampak depan)

Dalam perancangan perangkat keras ini akan dirancang beberapa rangkaian elektronik yang antara lain adalah rangkaian catu daya, rangkaian pengendali motor arus searah, dan rangkaian pengendali mikro.

 Di bagian bawah depan robot terdapat sapu yang dapat berputar untuk menyapu kotoran seperti debu atau sampah kecil yang berada di dalam suatu ruangan. Sikat sapu ini

dikontrol menggunakan sebuah motor DC. Sampah yang disapu akan disedot oleh vacuum dan akan ditempatkan pada suatu wadah yaitu penampung debu/sampah.

 Pada bagian tengah atas robot terdapat penampung air yang berfungsi untuk menampung air yang telah dicampur dengan cairan pengharum lantai. Dan juga terdapat vacuum dan rangkaian elektronik robot.

 Supaya robot tidak menabrak dinding atau penghalang yang berada di sekitarnya, digunakan sensor ultrasonik yang diletakkan pada bagian depan, kanan dan kiri robot.

3.3Perancangan Sistem Elektronik Dan Pemilihan Komponen

Perancangan dan pembuatan sistem kontrol elektronika pada robot vacuum cleaner sangat diperlukan. Agar robot dapat berjalan dan bekerja dengan baik, diperlukan sistem kontrol elektronika yang memberikan catu daya secara elektris pada komponen-komponen elektronika pada robot sehingga robot bisa diaktifkan dan dijalankan sesuai keinginan programmer.

3.3.1 Voltage Regulator (Catu Daya)

Catu daya pada robot vacuum cleaner ini menggunakan suplai tegangan dari sebuah baterai isi ulang jenis Lithium Pollimer (Lipo) dengan spesifikasi tegangan 11.1 V dan arus sebesar 1550 mAh /1.5 Ampere. Tegangan suplai yang dibutuhkan pada robot vacuum cleaner adalah 11VDC dan 5VDC, sehingga dibutuhkan regulator tegangan untuk meregulasi tegangan baterai menjadi 5VDC sesuai kebutuhan suplai daya pada rangkaian mikrokontroler arduino, dan sensor yang digunakan.

Gambar 3. 4 Skematik Regulator Tegangan

3.3.2 Mikrokontroler

Mikrokontroler yang digunakan adalah mikrokontroler jenis Arduino Mega 2560. Mikrokontroler ini dapat bekerja dengan baik pada kondisi adanya goncangan. Skema penggunaan pin-pin input output pada mikrokontroler ditunjukkan pada Tabel 3.1.

Tabel 3. 1Konfigurasi penggunaan pin pada mikrokontroler Arduino Mega 2560

PIN Keterangan PIN Keterangan

53 Sensor PING 1 (Echo) 43 Enable 1 Motor (Roda) 51 Sensor PING 1 (Trigger) 41 Enable 2 Motor (Roda)

49 Sensor PING 2 (Echo) 6 PWM Pin Motor1 (Roda)

47 Sensor PING 2 (Trigger) 7 Polarity Pin Motor 1 (Roda) 45 Sensor PING 3 (Echo) 8 PWM Pin Motor 2 (Roda) 43 Sensor PING 3 (Trigger) 9 Polarity Pin Motor 2 (Roda)

2 PWM Pin Motor1a (Sapu) 5 Polarity Pin Motor 2a (Sapu) 3 Polarity Pin Motor 1a (Sapu) 31 Enable 3 Motor (Sapu) 4 PWM Pin Motor2a (Sapu) 10 Motor Servo (Keran air)

Gambar 3. 6Arduino Mega 2560

3.3.3 Compass Dt-Sense 3 Axis HMC5883L

Pada implementasi system PID dari robot vacuum cleaner ini menggunakan modul Dt-Sense 3 axis compass sebagai referensi sudut acuan. Dt-Dt-Sense 3 menggunakan IC HMC5883L produksi Honeywell. IC HMC5883L merupakan chip yang didesain untuk membaca medan magnet yang cocok untuk aplikasi penunjuk arah dan magnetometry.

Tabel 3. 2Konfigurasi PIN DT-Sense 3Axis compass

PIN DT-SENSE PIN ARDUINO

1 -

2 -

3 -

4 -

5 SDA 20

6 SCL 21

7 GND

8 Power 3.3 Volt

Spesifikasi dari sensor kompas Dt-Sense 3 axis adalah sebagai berikut: 1. Tegangan kerja 3,3V dan konsumsi arus rendah (hingga 100µA) , 2. Memiliki sensor magnetoresistive 3 sumbu,

3. Memiliki jangkauan pembacaan medan magnet sampai dengan ±8 Gauss dengan resolusi 5miligauss,

4. Output rate maksimum sampai dengan 160Hz (Single Measurement Mode), 5. Output rate 0,75 Hz sampai dengan 75Hz (Continous Measurement Mode), 6. Antarmuka �2�.

Gambar 3. 7 Rangkaian compass dt-sense 3 Axis

3.3.4 Driver Motor (L298N)

Rangkaian driver motor menggunakan IC L298N bekerja dengan sistem dasar H-Bridge. IC L298N memiliki spesifikasi untuk mengatur dua motor sekaligus. Pin 5,7,10,12 adalah pin input yang berfungsi mengatur arah putaran motor, pin 2,3,13,14 berfungsi sebagai pin output yang tehubung ke motor DC. Dioda berguna sebagai pengaman.

Gambar 3. 8 Rangkaian driver motor penggerak roda

3.3.5 Wall Sensing (Sensor Jarak)

Sensor jarak menggunakan jenis sensor ultrasonik ping. Sensor ultrasonik adalah alat elektronika yang kemampuannya bisa mengubah dari energi listrik menjadi energi mekanik dalam bentuk gelombang suara ultrasonik. Sensor ini terdiri dari rangkaian pemancar ultrasonik yang dinamakan transmitter dan penerima ultrasonik yang disebut receiver.

Alat ini digunakan untuk mengukur gelombang ultrasonik. Gelombang ultrasonik adalah gelombang mekanik yang memiliki ciri-ciri longitudinal dan biasanya memiliki frekuensi 20 KHz - 20 MHz.

Gambar 3. 9 Rangkaian sensor jarak

Modul sensor Ultrasonik ini dapat mengukur jarak antara 3 cm sampai 300 cm. Keluaran dari modul sensor ultrasonik Ping ini berupa pulsa yang lebarnya merepresentasikan jarak. Secara prinsip modul sensor ultrasonik ini terdiri dari sebuah chip pembangkit sinyal 40KHz, sebuah speaker ultrasonik dan sebuah mikropon ultrasonik. Speaker ultrasonik mengubah sinyal 40 KHz menjadi suara sementara mikropon ultrasonik berfungsi untuk mendeteksi pantulan suaranya.

3.3.6 Liquid Crystal Display (LCD)

Display elektronik adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik.

Gambar 3. 10 Rangkaian LCD

Dalam modul LCD (Liquid Cristal Display) terdapat microcontroller yang berfungsi sebagai pengendali tampilan karakter LCD (Liquid Cristal Display). Mikrontroller pada suatu LCD (Liquid Cristal Display) dilengkapi dengan memori dan register. Keterangan pin dari LCD:

1. VSS : digunakan untuk menyalakan LCD (ground) 2. VDD : digunakan untuk menyalakan LCD ( +5 V )

3. VEE : digunakan untuk mengatur tingkat contrast pada LCD

4. RS : menentukan mode yang akan digunakan (0 = instruction input , 1 = data input) 5. R/W : menentukan mode yang akan digunakan (0 = write , 1 = read)

6. EN : enable ( untuk clock ) 7. D0 : data 0

8. D1 : data 1 9. D2 : data 2 10. D3 : data 3 11. D4 : data 4

12. D5 : data 5 13. D6 : data 6

14. D7 : data 7 ( MSB )

3.3.7 Vacuum Cleaner

Rangkaian dari vacuum cleaner menggunakan relay sebagai saklar untuk menyalakan vacuum tersebut. Dan transistor 2n222 berfungsi sebagai driver relay yang akan mengaktifkan relay. Dan relay akan dihubungkan langsung tegangan 12V dan mikrokontroler.

Gambar 3. 11 Rangkaian Vacuum Cleaner

3.3.8 Motor Penyapu

Rangkaian dari motor penyapu dan penyikat menggunakan IC L298N bekerja dengan sistem dasar H-Bridge.

IC L298N memiliki spesifikasi untuk mengatur dua motor sekaligus. Pin 5,7,10,12 adalah pin input yang berfungsi mengatur arah putaran motor, pin 2,3,13,14 berfungsi sebagai pin output yang tehubung ke motor DC. Dioda berguna sebagai pengaman.

3.3.9 Tombol/Keypad

Tombol /keypad hanya terhubung ke mikro. Tombol berfungsi sebagai pengaktif semua rangkaian yang berpusat pada mikro. Jika tombol tidak ditekan, maka data akan terbaca sebagai Low (0), Jika tombol ditekan maka data akan terbaca High (1).

Gambar 3. 13 Rangkaian Tombol

3.4 Perancangan Perangkat Lunak

4.1Algoritma Pemrograman

Dalam pembuatan program/perangkat lunak untuk menjalankan robot vacuum cleaner yang dirancang, dibutuhkan alur penyelesaian masalah melalui pembuatan algoritma/alur perintah dalam bentuk diagram alir (flowchart) yang berguna untuk menganalisis dan mengatur eksekusi serta respons robot terhadap masukan dari luar seperti penghalang, yang akan dideteksi robot pada arena. Berikut adalah susunan diagram alir (flowchart) robot vacuum cleaner berbasis Mikrokontroler Arduino.

Gambar 3. 17 Flowchart prosedur set point dan finish

4.2Konfigurasi Prosedur Program Menjalankan Robot

Agar robot dapat berjalan dan bermanuver sesuai keinginan, maka perlu dibuat perancangan prosedur eksekusi pada aktuator, baik arah maupun kecepatannya.

Tabel 3. 3Prosedur Eksekusi Aktuator

Arah A+ A- B+ B-

Maju 0 1 1 0

Mundur 1 0 0 1

Belok kanan 0 1 0 1

Belok kiri 1 0 1 0

Berhenti 0 0 0 0

Ket :

0 : Logika Low

1 : Logika High

A+ & A- : Terminal Motor DC Kiri B+ & B- : Terminal Motor DC Kanan

PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM

Untuk mengetahui kehandalan dan keberhasilan dari sistem yang dibuat, maka dilakukan pengujian terhadap komponen-komponen pembangun sistem terutama sensor-sensor.

4.1. PENGUJIAN SISTEM

4.1.1. Pengujian Sensor Ultrasonik

Sensor ultrasonik bekerja berdasarkan perbandingan dari berapa waktu yang ditangkap setelah gelombang itu dipancarkan. Semakin jauh benda maka waktu pantulan akan semakin lama sedangkan jika semakin dekat benda maka pantulan akan semakin cepat.

Tabel 4. 1. Hasil Pengukuran Jarak Menggunakan Sensor Ultrasonik

HC SR-04 1 HC SR-04 2 HC SR-04 3

Jarak yang diukur (cm) Jarak yang terukur (cm) % akurasi (100%-(selisih*100%)) Jarak yang diukur (cm) Jarak yang terukur (cm) % akurasi (100%-(selisih*100%)) Jarak yang diukur (cm) Jarak yang terukur (cm) % akurasi (100%-(selisih*100%))

2 2 100 2 2 100 2 2 100

10 10 100 10 10 100 10 10 100

45 45 100 45 45 100 45 45 100

59 59 100 59 59 100 59 59 100

108 109 99,07 108 108 100 108 108 100

144 144 100 144 144 100 144 145 99,3

198 199 99,5 198 199 99,5 198 199 99,5

249 251 99,2 249 249 100 249 251 99,2

288 293 98,3 288 293 98,3 288 294 97,9

300 310 96,7 300 308 97,3 300 308 97,3

Pengujian motor driver dilakukan untuk mengetahui tingkat keberhasilan dalam menggerakan dan mengatur putaran motor. Hasil pengujian dapat dilihat pada tabel 4.2.

Tabel 4. 2. Hasil pengujian driver motor

Enable IN+ IN_ Kondisi Motor Keterangan

LOW X X Tidak berputar Berhasil

LOW LOW Tidak berputar Berhasil HIGH

LOW HIGH Berputar Berhasil

HIGH LOW Berputar Lawan arah Berhasil HIGH HIGH Tidak berputar Berhasil Keterangan:

a. Jika enable bernilai nol (Low), maka berapapun inputnya, motor tidak akan berputar.

b. Jika enable bernilai satu, maka kondisi motor sesuai dengan inputan. Kondisi motor dapat terlihat pada table 4.2.

Pengujian driver motor ini dilakukan dengan cara memberikan inputan dari mikrokontroler ke driver motor. Untuk menggerakkan satu motor dc dibutuhkan tiga inputan yaitu input enable, input positif dan input negatif.

4.1.3. Pengujian Sistem Kendali Robot

Untuk mengetahui tingkat keberhasilan dan kehandalan sistem kendali robot yang digunakan, maka dilakukan pengujian terhadap pergerakan robot. Gerakan-gerakan yang sering dilakukan oleh robot seperti maju lurus, putar kanan 90°, putar kiri 90°, putar kiri 180°. Sama halnya ketika robot melakukan pergerakan berputar penggunaaan motor driver berperan sangat penting agar

Tabel 4. 3. Hasil Pengujian Pergerakan Robot.

Pergerakan Percobaan Keterangan %

Keberhasilan

Putar kanan 90°

1 Berhasil

80%

2 Berhasil

3 Berhasil

4 Berhasil

5 Tidak Berhasil

Putar kiri 90°

1 Berhasil

40%

2 Berhasil

3 Tidak Berhasil

4 Tidak Berhasil

5 Tidak Berhasil

Putar kanan 180°

1 Berhasil

60%

2 Berhasil

3 Berhasil

4 Tidak Berhasil

5 Tidak Berhasil

Total % Keberhasilan 60 %

4.1.4. Pengujian Membersihkan ruangan

4.1.1.1. Pengujian Vacuum Menyedot Kotoran

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui tingkat keberhasilan dalam penyedotan kotoran dan mengetahui kotoran apa saja yang bisa disedot. Hasil pengujian dapat dilihat pada tabel 4.4.

Tabel 4. 4. Hasil Pengujian Penyedotan Kotoran.

Jenis Kotoran Keterangan

Debu Berhasil

Pasir Berhasil

Rambut Berhasil

Sobekan kecil kertas Berhasil

Kertas Tidak berhasil

kotoran kecil seperti sobekan kertas, debu, pasir, rambut dan partikel kecil lainnya.

4.1.1.2. Pengujian Robot Membersihkan Ruangan

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui persentase sampah yang dibersihkan dalam ruangan tersebut Hasil pengujian dapat dilihat pada tabel 4.5.

Tabel 4. 5. Hasil Pengujian Persentase Kotoran yang Dibersihkan

No Berat awal kotoran (g)

Berat akhir kotoran (g)

Kotoran yang dibersihkan (g)

% Kotoran yang dibersihkan 1

0,05

0,002 0,048 96

2 0,002 0,048 96

3 0,005 0,45 90

4 0,007 0,043 86

5 0,014 0,036 72

6 0,014 0,036 72

7 0,005 0,045 90

8 0,005 0,045 90

9 0,007 0,043 86

10 0,007 0,043 86

Rata-rata 86,4%

4.2. ANALISA SISTEM

4.2.1. Analisa sensor Ultrasonik.

Dari hasil pengujian menggunakan sensor ultrasonik, dapat diketahui bahwa pengukuran yang dilakukan sensor hampir mendekati jarak sesungguhnya. Namun hasil jarak yang terdeteksi oleh ultrasonik dapat berbeda-beda karena bentuk media yang terdeteksi oleh sensor ultrasonik.

baik karena dapat menggerakan dan mengatur arah putaran motor sesuai instruksi yang diberikan. Hanya saja motor dc akan panas dan cepat rusak karena IC ini dapat menghasilkan arus lebih besar 2A, sedangkan motor dc hanya dapat menampung arus maksimal 1A dan perubahan catu daya akan sangat mempengaruhi kinerja IC.

4.2.3. Analisa Sistem Kendali Robot.

Saat pengujian kendali robot sangat terpengaruh oleh perubahan catu daya karena penurunan catudaya akan menurunkan nilai kecepatan atau PWM (Pulse Width Modulation). Penentuan kompas yang menjadi arah putaran pun sangat berpengaruh pada ketepatan putaran, karena dalam algoritmanya robot akan bergerak ke kanan atau ke kiri berdasarkan kompas. Selain itu, gaya gesek roda terhadap lantai pun akan mempengaruhi ketepatan putaran.

4.2.4. Analisa Proses Pembersihan Ruangan

Dari data pengujian dapat diambil jumlah keberhasilan dari tiap titik pengujian dan dari data tersebut dapat diambil rata-rata keberhasilan secara keseluruhan. Setelah mendapatkan nilai rata-rata tingkat keberhasilan sistem secara keseluruhan maka dapat diketahui presentase keberhasilan sistem secara keseluruhan. tingkat keberhasilan perancangan secara keseluruhan adalah 86,4%. Kegagalan yang ditemui dikarenakan faktor sistem kendali robot yang kurang baik.

47

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari pembahasan pada bab-bab sebelumnya, maka akhirnya penelitian pada tugas akhir ini dapat diambil beberapa simpulan antara lain:

1. Berdasarkan hasil percobaan sistem robot vacuum cleaner sudah berjalan dengan baik hingga mencapai 86,4% dari hasil yang diinginkan. Pada pembuatan robot vacuum cleaner ini algoritma yang peneliti gunakan adalah algoritma dead reckoning.

2. Robot dapat bergerak dan mendeteksi objek-objek halangan disekitarnya sehingga dapat menghindari sekaligus melakukan penyedotan kotoran kecil seperti, debu, pasir, rambut, dan sobekan kecil kertas yang ada di lantai. Tetapi tidak dapat menyedot kotoran besar seperti kertas, dan plastik.

5.2. Saran

Penulis memberikan saran bagi yang akan mengembangkan tugas akhir ini. Adapun saran dari penulis adalah sebagai berikut:

1. Merancang sistem kendali robot yang lebih cepat dan handal, baik di bagian hardware atau software agar tidak terlalu terpengaruh oleh catudaya.

2. Merancang program robot yang lebih baik agar dapat menyelesaikan bentuk semua bentuk lapangan.

Nama Lengkap : Jack Cennon Burju Nainggolan Tempat/Tanggal Lahir : Sidikalang, 26 Juni 1991

Jenis Kelamin : Pria

Kewarganegaraan : Indonesia

Alamat : Jln. Sekeloa Selatan No.29, Bandung Nomor Handphone : 081285150011

E-mail Address : jackcbn@yahoo.com Pendidikan : >>2009 – 2015

Teknik Elektro

Universitas Komputer Indonesia (UNIKOM) Bandung, Indonesia

>>2006 – 2009 Jurusan IPA

SMA Negeri 1 Sidikalang

Kabupaten Dairi, Sumatera Utara Kegiatan Organisasi :

2009 – 2015 : Anggota Persekutuan Mahasiswa Kristen (PMK) UNIKOM 2009 – 2015 : Anggota HIMA Elektro UNIKOM

Bandung, Agustus 2015 Hormat Penulis,

Diajukan sebagai salah satu syarat menempuh ujian Sarjana Strata 1 (S1)

pada program studi Teknik Elektro

Disusun Oleh:

JACK NAINGGOLAN

1.31.09.021

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KOMPUTER

UNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA

v

ABSTRAK i

ABSTRACT ii

KATA PENGANTAR iii

DAFTAR ISI v

DAFTAR GAMBAR viii

DAFTAR TABEL x

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Identifikasi Masalah 3

1.3 Tujuan 3

1.4 Batasan Masalah 3

1.5 Metoda Penelitian 4

1.6 Sistematika Penulisan Laporan 5

BAB II DASAR TEORI 6

2.1 Sejarah Robot 6

2.2 Robot Mobile 7

2.2.1 Manual jauh atau tele-op 7

2.2.2 Guarded tele-op 7

2.2.3 Next-line 8

2.2.4 Robot Otonom acak 8

2.3 Sejarah Robot Vacuum Cleaner 9

2.4 Mikrokontroler 11

2.5 Aktuator 12

vi

2.6 Regulator 15

2.7 Sensor 16

2.7.1 Sensor Ultrasonik 17

2.7.2 Sensor HMC5883L 17

2.8 Pengontrolan Proporsional Integral Derivative (PID) 18

2.9 IDE Arduino 21

2.10 Eagle 22

BAB III DESAIN DAN PERANCANGAN ROBOT 24

3.1 Perancangan Sistem 24

3.2 Perancangan Mekanik Robot 26

3.3 Perancangan Sistem Elektronik Dan Pemilihan Komponen 28

3.3.1 Voltage Regulator (Catu Daya) 28

3.3.2 Mikrokontroler 29

3.3.3 Compass Dt-Sense 3 Axis HMC5883L 30

3.3.4 Driver Motor (L298N) 31

3.3.5 Wall Sensing (Sensor Jarak) 31

3.3.6 Liquid Crystal Display (LCD) 32

3.3.7 Vacuum Cleaner 34

3.3.8 Motor Penyapu 34

3.3.9 Tombol/Keypad 35

3.4 Perancangan Perangkat Lunak 35

3.4.1 Algoritma Pemrograman 35

vii

4.1.1. Pengujian Sensor Ultrasonik 42

4.1.2. Pengujian Motor Driver L298N 43

4.1.3. Pengujian Sistem Kendali Robot 43

4.1.4. Pengujian Membersihkan ruangan 44

4.2. Analisa Sistem 45

4.2.1. Analisa sensor Ultrasonik. 45

4.2.2. Analisa Motor Driver L298N. 46

4.2.3. Analisa Sistem Kendali Robot. 46

4.2.4. Analisa Proses Pembersihan Ruangan 46

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 47

5.1. Kesimpulan 47

5.2. Saran 47

DAFTAR PUSTAKA 48

viii

Gambar 2. 1 Robot Mobile 9

Gambar 2. 2 Electrolux dari Trilobite vacuum 9

Gambar 2. 3 Robot Vacuum DC06 10

Gambar 2. 4 Dyson 360 Eye 10

Gambar 2. 5 Motor DC 12

Gambar 2. 6 Konfigurasi Pin IC L298N 13

Gambar 2. 7 Bentuk Fisik IC Driver Motor L298N 14

Gambar 2. 8 Ilustrasi persentasi PWM 15

Gambar 2. 9 Regulator LM2940CT dan LM7805CT 16

Gambar 2. 10 HC-SR04 17

Gambar 2. 11 Sensor HMC5883L 18

Gambar 2. 12 Pengontrolan PID dengan Closed loop 19

Gambar 2. 13 Tampilan Jendela Program CodeWizard AVR 22

Gambar 2. 14Software Eagle 23

Gambar 3. 1 Blok Diagram Sistem Robot 24

Gambar 3. 2Robot Pembersih Lantai (tampak atas dan bawah) 27

Gambar 3. 3 Robot Pembersih Lantai (tampak depan) 27

Gambar 3. 4 Skematik Regulator Tegangan 29

Gambar 3. 5 Konfigurasi PIN Arduino Mega 2560 29

Gambar 3. 6Arduino Mega 2560 30

Gambar 3. 7 Rangkaian compass dt-sense 3 Axis 31

Gambar 3. 8 Rangkaian driver motor penggerak roda 31

ix

Gambar 3. 12 Rangkaian driver motor penggerak penyapu 34

Gambar 3. 13 Rangkaian Tombol 35

Gambar 3. 14 Flowchart program utama 36

Gambar 3. 15 Program pergerakan robot 37

Gambar 3. 16 Flowchart prosedur PID 38

Gambar 3. 17 Flowchart prosedur set point dan finish 39

Gambar 3. 18 Flowchart prosedur inisialisasi motor 39

x

Tabel 2. 1Data arah mata angin pada HMC5883L 18

Tabel 3. 1Konfigurasi penggunaan pin pada mikrokontroler Arduino Mega 2560 29

Tabel 3. 2Konfigurasi PIN DT-Sense 3Axis compass 30

Tabel 3. 3Prosedur Eksekusi Aktuator 41

Tabel 4. 1. Hasil Pengukuran Jarak Menggunakan Sensor Ultrasonik 42

Tabel 4. 2. Hasil pengujian driver motor 43

Tabel 4. 3. Hasil Pengujian Pergerakan Robot. 44

Tabel 4. 4. Hasil Pengujian Penyedotan Kotoran. 44

[1] Maeda, Y. Kuswadi, Son. M, Nuh. Sulistyo MB. Kontrol Automatik. Politeknik Elektronika Surabaya;1993.

[2] Pitowarno, Endra. (2006). Robotika: Desain, Kontrol, Dan Kecerdasan Buatan. ANDI. Yogyakarta.

[3] http://diglib.petra.ac.id, accesed by Januari 2010. Pitowarno,Endra.2005. Mikroprosesor dan Interfacing. Yogyakarta: ANDI.

Puji dan syukur saya ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala kemurahan dan pertolongan-Nya, sehingga saya dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini dengan judul

“Robot Vacuum Cleaner Otomatis Berbasis Arduino”. Laporan tugas akhir ini diajukan sebagai persyaratan dalam menyelesaikan studi pada Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer Universitas Komputer Indonesia.

Dalam penulisan Laporan tugas akhir ini, tentunya banyak pihak yang telah memberikan bantuan baik moril maupun materil. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini saya ingin menyampaikan ucapan terima kasih saya secara khusus kepada kedua Orangtua terhebat saya, Bapak dan Mama tercinta atas kasih sayang, motivasi dan doa restu yang tiada putusnya dan kepada keempat Saudara tersayang “bang Pahala, kak Eka, adek Putra, dan adek Sri” yang banyak memotivasi saya. Saya juga ingin mengucapkan terimakasih kepada.

1. Bapak Dr. Ir. Eddy Suryanto Soegoto, M.Sc selaku Rektor UNIKOM..

2. Bapak Prof. Dr. H. Denny Kurniadie, Ir., M.Sc selaku Dekan Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer UNIKOM

3. Bapak Muhammad Aria, M.T. sebagai Ketua Program Studi Teknik Elektro UNIKOM dan selaku dosen pembimbing yang telah membantu mulai dari awal sampai penyelesaian tugas akhir ini.

4. Bapak Bobi Kurniawan, S.T., M.Kom. selaku Dosen Wali.

5. Ibu Tri Rahajoeningroem, M.T, sebagai Koordinator Tugas Akhir Program Studi Teknik Elektro UNIKOM.

satu, yang telah memberikan semangat dan ikut berperan dalam penyusunan laporan tugas akhir ini.

8. Rekan-rekan seperjuangan mahasiswa Teknik Elektro 2009 UNIKOM atas semangat dan motivasi selama penulisan laporan ini.

Semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat yang optimal bagi saya khususnya dan bagi para pembaca pada umumnya. Saya mengharapkan kritik dan saran dari para pembaca demi kesempurnaan dan pengembangan laporan ini ke arah yang lebih baik.

Bandung, Agustus 2015

DAFTAR PUSTAKA

[1] Maeda, Y. Kuswadi, Son. M, Nuh. Sulistyo MB. Kontrol Automatik. Politeknik Elektronika Surabaya;1993.

[2] Pitowarno, Endra. (2006). Robotika: Desain, Kontrol, Dan Kecerdasan Buatan. ANDI. Yogyakarta.

[3] http://diglib.petra.ac.id, accesed by Januari 2010. Pitowarno,Endra.2005. Mikroprosesor dan Interfacing. Yogyakarta: ANDI.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala kemurahan dan pertolongan-Nya, sehingga saya dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini dengan judul “Robot Vacuum Cleaner Otomatis Berbasis Arduino”. Laporan tugas akhir ini diajukan sebagai persyaratan dalam menyelesaikan studi pada Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer Universitas Komputer Indonesia.

Dalam penulisan Laporan tugas akhir ini, tentunya banyak pihak yang telah memberikan bantuan baik moril maupun materil. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini saya ingin menyampaikan ucapan terima kasih saya secara khusus kepada kedua Orangtua terhebat saya, Bapak dan Mama tercinta atas kasih sayang, motivasi dan doa restu yang tiada putusnya dan kepada keempat Saudara tersayang “bang Pahala, kak Eka, adek Putra, dan adek Sri” yang banyak memotivasi saya. Saya juga ingin mengucapkan terimakasih kepada.

1. Bapak Dr. Ir. Eddy Suryanto Soegoto, M.Sc selaku Rektor UNIKOM..

2. Bapak Prof. Dr. H. Denny Kurniadie, Ir., M.Sc selaku Dekan Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer UNIKOM

3. Bapak Muhammad Aria, M.T. sebagai Ketua Program Studi Teknik Elektro UNIKOM dan selaku dosen pembimbing yang telah membantu mulai dari awal sampai penyelesaian tugas akhir ini.

4. Bapak Bobi Kurniawan, S.T., M.Kom. selaku Dosen Wali.

5. Ibu Tri Rahajoeningroem, M.T, sebagai Koordinator Tugas Akhir Program Studi Teknik Elektro UNIKOM.

7. Orang-orang spesial di NHKBP Bandung yang tidak bisa saya sebutkan namanya satu per satu, yang telah memberikan semangat dan ikut berperan dalam penyusunan laporan tugas akhir ini.

8. Rekan-rekan seperjuangan mahasiswa Teknik Elektro 2009 UNIKOM atas semangat dan motivasi selama penulisan laporan ini.

Semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat yang optimal bagi saya khususnya dan bagi para pembaca pada umumnya. Saya mengharapkan kritik dan saran dari para pembaca demi kesempurnaan dan pengembangan laporan ini ke arah yang lebih baik.

Bandung, Agustus 2015