Pengembangan Robot Jelajah Bawah Air (RJBA V. 2014) untuk Eksplorasi Bawah Laut
PENGEMBANGAN ROBOT JELAJAH BAWAH AIR
(RJBA V. 2014) UNTUK EKSPLORASI BAWAH LAUT
NANDO ADE AMARYLLY PUTRA
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pengembangan Robot
Jelajah Bawah Air (RJBA V. 2014) untuk Eksplorasi Bawah Laut adalah benar
karya saya denganarahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam
bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di
bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Mei 2014
Nando Ade Amarylly Putra
NIM C54090024
ABSTRAK
NANDO ADE AMARYLLY PUTRA. Pengembangan Robot Jelajah Bawah Air
(RJBA V.2014) untuk Eksplorasi Bawah Laut. Dibimbing oleh INDRA JAYA.
Robot Jelajah Bawah Air (RJBA) merupakan wahana yang mampu
melakukan pergerakan di bawah air yang dikendalikan dari permukaan dengan
sistem kontrol. manfaat dari RJBA adalah untuk melakukan observasi maupun
kerja di bawah air sesuai dengan fungsi dari pembuatan robot itu sendiri. Dalam
skripsi ini telah dikembangkan RJBA V.2014 yang merupakan pengembangan
dari RJBA sebelumnya yang dikembangkan oleh Departemen Ilmu dan Teknologi
Kelautan, Institut Pertanian Bogor. Pengembangan yang dilakukan berupa
perbaikan sistem catu daya, pengembangan olah gerak, system ballast, dan sistem
gripper. Metodologi pembuatan RJBA terbagi menjadi empat bagian, yaitu bagian
desain, programming, elektronik, dan mekanik/perangkat keras. Wahana bawah
air generasi terbaru ini memiliki dimensi 65x35x40 cm, berat total ±19kg,
menggunakan sistem ballast dengan volume ruang ballast 14,879 dm3, memiliki
gripper dengan bukaan lebar capit maksimal berdiameter 8 cm, dan 5 thruster
untuk pergerakan robot secara horizontal dan vertical, kabel/tether sepanjang 28
meter dengan kendali dipermukaan menggunakan Joystick.
Kata kunci : RJBA, sistem ballast, gripper, thruster, joystick
ABSTRACT
NANDO ADE AMARYLLY PUTRA. Development of Remotely Operated
Vehicle (ROV V.2014) for Underwater Exploration. Supervised by INDRA
JAYA.
Remotely Operated Vehicle (ROV) is an underwater robotic vehicle that
able to perform the underwater movement controlled from the surface via thetered
cable and connected to the control system. The purpose of ROV is to observe and
work underwater in accordance with the function of making of the robot itself.
The ROV V. 2014 is improvement of the previous ROV developed by the
Department of Marine Sciences and Technology, Bogor Agricultural University.
The ROV V. 2014 has improved power supply system, thrust system, ballast
system, and gripper systems. The making of a ROV is divide into four parts :
design, programming, electronics, and mechanical/hardware. This new generation
of underwater vehicle has dimensions of 65x35x40 cm, total weight ± 19kg, a
system of ballasts with ballast tank 14.879 dm3 volume of space, a wide opening
claw gripper with a maximum diameter of 8 cm, and 5 thrusters to move the robot
horizontally and vertically, thetered cable of the 28 meter long to the surface and
joystick to control the maneuver of the vehicle.
Key word : ROV, ballast system, gripper, thruster, joystick
PENGEMBANGAN ROBOT JELAJAH BAWAH AIR
(RJBA V. 2014) UNTUK EKSPLORASI BAWAH LAUT
NANDO ADE AMARYLLY PUTRA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Ilmu Kelautan
pada
Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
Judul Skripsi : Pengembangan Robot Jelajah Bawah Air (RJBA V. 2014) untuk
Eksplorasi Bawah Laut
Nama
: Nando Ade Amarylly Putra
NIM
: C54090024
Disetujui oleh
Prof. Dr. Indra Jaya
Pembimbing I
Diketahui oleh
Dr. Ir. I Wayan Nurjaya. M,Sc.
Ketua Departemen
Tanggal Lulus: 26 Mei 2014
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Januari 2014 ini ialah
Teknologi Kelautan, dengan judul Pengembangan Robot Jelajah Bawah Air
(RJBA V. 2014) untuk Eksplorasi Bawah Laut.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Prof. Dr. Indra Jaya selaku
pembimbing, Bapak Prof. Dr. Ir. Bonar. P. Pasaribu, M.Sc sebagai penguji skripsi,
serta Bapak Dr. Ir. Jonson Lumban Gaol, M.Si, DESS selaku GKM yang telah
banyak memberi saran. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah,
ibu, serta seluruh keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya. Terimakasih juga
kepada teman-teman seperjuangan ITK 46 yang saya banggakan, HIMITEKA,
MIT-Club dan Creative Instrument yang banyak memberi manfaat di bidang ilmu
dan teknologi kelautan, dan Nursasih atas saran dan semangatnya yang sangat
membantu dalam penyelesaian tugas akhir.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat dan dapat digunakan untuk kegiatankegiatan lainnya, khususnya dalam hal teknologi kelautan.
Bogor, Mei 2014
Nando Ade Amarylly Putra
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
viii
DAFTAR GAMBAR
viii
DAFTAR LAMPIRAN
viii
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
METODE
2
Waktu dan Lokasi Penelitian
2
Alat dan Bahan
2
Rancang Bangun RJBA V. 2014
3
Rancang Bangun Desain
3
Rancang Bangun Program
4
Rancang Bangun Elektronik
5
Rancang Bangun Mekanik
5
HASIL DAN PEMBAHASAN
7
Bagian Desain RJBA V.2014
7
Bagian Mekanika RJBA V.2014
8
Sistem Elektronik RJBA V.2014
10
Program Utama Kendali RJBA V. 2014
12
Sistem Ballast RJBA V.2014
13
Olah Gerak RJBA V. 2014
14
Sistem Kerja Gripper RJBA V. 2014
16
Guide User Interface RJBA V. 2014
17
SIMPULAN DAN SARAN
19
Simpulan
19
Saran
19
DAFTAR PUSTAKA
19
LAMPIRAN
21
RIWAYAT HIDUP
34
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
Daftar alat yang digunakan untuk penelitian
Daftar bahan yang digunakan untuk penelitian
Olah gerak RJBA berdasarkan tata letak dan arah perputaran thruster
Hasil pengamatan daya cengkram Gripper terhadap beberapa objek
benda
2
2
16
17
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Model RJBA V.2014
Perangkat lunak CodeVision AVR
Perangkat lunak Borland Delphi 7
Komponen Elektronik RJBA V. 2014
Diagram alir pembuatan RJBA V. 2014
Robot Jelajah Bawah Air V. 2014
Bentuk fisik robot jelajah bawah air
Frame berbahan alumunium dan PVC 5 mm
Box Kompartemen
Gripper
Sistem kerja tiap komponen elektronik pada RJBA V. 2014
Skematik rangkaian pengatur tegangan
Alur kerja program yang diunduh pada Mikrokontroler ATMega8535
Tata letak penempatan bilge pump dan kran air sebagai bagian dari
system ballast pada RJBA V. 2014
Ilustrasi penggunaan system ballast pada RJBA V. 2014
Tata letak kelima thruster pada RJBA V. 2014
Sistem kerja Gripper RJBA V. 2014
Contoh penggunaan Gripper terhadap kaleng cat spray (PILOX)
Tampilan Guide User Interface RJBA V. 2014
Hasil gambar yang ditangkap oleh kamera CCD
4
4
5
5
6
7
8
8
9
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
18
DAFTAR LAMPIRAN
1 Desain Buoy, Frame, dan Gripper RJBA V.2014
2 Kode program kendali RJBA V.2014 menggunakan perangkat lunak
CodeVision AVR
3 Kode program Guide User Interface menggunakan perangkat lunak
Borland Delphi 7
21
23
27
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi (IPTEK) dunia kini semakin
maju dengan pesat, khususnya di bidang teknologi dan rekayasa. Kebutuhan
teknologi bagi umat manusia saat ini sangatlah tinggi guna membantu pekerjaan
manusia. Indonesia sebagai Negara kepulauan yang terus berkembang, sudah
sepatutnya terus mengikuti perkembangan teknologi dan ikut andil di dalamnya
dalam pembuatan dan pengembangan teknologi khususnya di bidang kelautan.
Salah satu bentuk dari pengembangan teknologi di bidang kelautan adalah
terciptanya Remotely Operated Vehicle (ROV). Menurut Marine Technology
Society ROV Committee’s dalam”Operational Guidelines for ROVs” (1984) dan
The National Research Council Committee's dalam "Undersea Vehicles and
National Needs" (1996), ROV merupakan robot bawah laut yang dikendalikan
oleh pengguna atau operator ROV untuk tetap dalam keadaan yang aman pada
saat ROV bekerja di lingkungan yang berbahaya (Suwardi 2008). ROV sekarang
menjadi sebuah alat yang sangat penting di bidang kelautan untuk mengeksplorasi
dan mengeksploitasi kondisi lingkungan bawah air dikarenakan ROV mampu
melakukan pekerjaan yang bersifat tehnik di bawah air dengan baik (Fang et al.
2006). Menurut Woods et al (1998), ROV memiliki peran dalam hal observasi
bawah air terutama peran yang signifikan dalam observasi di fasilitas produksi
minyak sekaligus menggantikan tugas dari penyelam yang memiliki keterbatasan.
Selain fungsi tersebut, RJBA juga dapat digunakan untuk pemetaan dan
monitoring terumbu karang, pengamatan dan instalasi kabel bawah air, eksplorasi
dan observasi laut dalam, dan berbagai tugas bawah air lainnya sesuai dengan
kemampuan robot bawah air tersebut.
Adanya keberadaan wahana bawah air tersebut tentunya akan memberi
dampak yang sangat positif dalam hal megeksplorasi lautan sesuai dengan fungsi
masing-masing dari wahana bawah air tersebut berdasarkan kelasnya. Menurut
standart dari Norwegian Technology Centre dalam NORSOK standard U-102
(2003), RJBA terbagi menjadi lima kelas, yaitu : (1) Pure Observation, (2)
Observation With Payload Option, (3) Work Class vehicles, (4) Seabed-Working
Class, (5) Prototype or Development Vehicles. Semakin berkembangnya teknologi,
ROV terus menerus dikembangkan kemampuannya untuk dapat melakukan
berbagai hal dibawah air (Rigaud 2007). Kemampuan ROV dapat ditingkatkan
dengan menambahkan beberapa instrument seperti manipulator/gripper, water
sampler, dan Conductivity, Temperature and Depth (NOAA 2010).
Pengembangan RJBA sendiri di Indonesia tidak terlalu maju dibandingkan
dengan negara lain, kebanyakan wahana yang telah tersebar merupakan produk
dari negara lain bukan melainkan dari ciptaan anak bangsa. Di Indonesia robot
bawah air masih dalam tahap pengembangan oleh institusi yang bergerak di
bidang teknologi khususnya teknologi kelautan, salah satunya adalah dari Institut
Pertanian Bogor yang diwakili oleh Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan
(ITK). Beberapa penelitian mengenai robot bawah air yang telah dilakukan oleh
Dept. ITK masih belum mencapai kesempurnaan. Oleh karena itu, mengingat
fungsinya yang banyak berguna dalam bidang kelautan, perlu dilakukan penelitian
2
lanjutan. Penelitian lanjutan ini merupakan bukti nyata komitmen Departemen
ITK dalam hal penerapan teknologi guna mengeksplorasi lautan.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk pengembangan robot jelajah bawah air dalam
hal pengembangan olah gerak, perbaikan sistem catu daya, sistem ballast, dan
sistem gripper sehingga dapat melakukan fungsinya dalam hal eksplorasi bawah
laut.
Manfaat Penelitian
Pengembangan robot jelajah bawah air ini diharapkan dapat membantu
dalam melakukan survey ataupun eksplorasi bawah laut.
METODE
Waktu dan Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Januari – Maret 2014 di
Laboratorium Robotika bagian Akustik dan Instrumentasi Kelautan (AIK) dan
Workshop AIK, Departemen ITK-IPB.
Alat dan Bahan
Untuk penelitian ini digunakan beberapa peralatan (Tabel 1) dan bahanbahan (Tabel 2).
Tabel 1 Daftar alat yang digunakan untuk penelitian
No
1
2
3
4
5
6
7
7
8
9
Alat
Gerinda listrik
Bor Listrik
Tv Tuner
K125 Downloader
Software Borlan Delphi
Software CodeVision AVR
Software Google Sketch Up
Solder
Joy Stick
Laptop
Jumlah
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Keterangan
Alat potong
Alat membuat lubang
Konverter CCD ke Laptop
Compiler Tool
Perangkat lunak GUI
Perangkat lunak pemrograman C
Perangkat lunak CAD
Alat elektronik
Input kendali bagi User
Laptop
Tabel 2 Daftar bahan yang digunakan untuk penelitian
No
Bahan
Jumlah
satuan
1
Mikrokontroler ATMega 8535
1
unit
2
5 EMS 5A H-bridge
6
unit
3
2 EMS 2A H-Dualbridge
2
unit
4
Kabel pelangi
2
meter
5
Resin
3
liter
3
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
Polyureten
Timah
Plat Alumunium 5 mm
Bilgepump 1500 GPH
Bilgepump 500 GPH
Valve 1 arah
Kran Air l
Motor DC Gearbox
Camera CCD
Underwater lamp 20 Watt
Epoxy Resin
Lem Araldite
CO PVC 8 inch
DOP 4 inch
CO 4 inch
PVC 4 inch
Plat PVC 5 mm
Glen kabel
Kabel tether
Baut dan mur
Propeller 2 bilah
PVC sheet5 mm
Accu 12V 100aH
1 set
1
100x100
6
1
1
1
2
2
2
1 set
5
1
4
4
1
30x30
1
20
Secukupnya
6
30x30
1
kaleng
roll
cm
unit
unit
unit
unit
unit
unit
unit
kaleng
Unit
Unit
Unit
Unit
Unit
Cm
Unit
Unit
Unit
Cm
unit
Rancang Bangun RJBA V. 2014
Penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Kusuma (2012) memiliki
beberapa saran, antara lain : penggunaan motor yang memiliki kekuatan lebih
besar (1500-2000 GPH), baling-baling thruster yang sesuai, penggunaan sumber
tegangan DC. Menindaklanjuti akan saran dari penelitian sebelumnya,
pengembangan yang dilakukan untuk RJBA versi 2014 ini adalah pengembangan
olah gerak robot dibawah air, perbaikan sistem catu daya yang dibutuhkan, sistem
ballast dan adanya Gripper. Merancang robot jelajah bawah air secara garis besar
terbagi menjadi 4 bagian, yaitu bagian desain, programming, elektonik, dan
mekanik
Rancang Bangun Desain
Bagian desain merupakan tahapan awal dalam pembuatan RJBA. Pada
bagian ini merupakan proses pengembangan dan pematangan konsep dari
pembuatan RJBA. Secara garis besar, RJBA yang dibuat disesuaikan dengan
tujuan RJBA itu sendiri. Dalam penelitian ini RJBA dikembangkan untuk dapat
melakukan observasi bawah air. Guna mendukung hal itu, Robot bawah air ini
dilengkapi dengan CCD kamera sebagai sensor untuk melakukan observasi.
Selain itu, perlu dibuat desain RJBA yang dapat melakukan pergerakan yang
4
leluasa dibawah air sehingga kegiatan observasi mudah dilakukan. RJBA
dilengkapi dengan 5 motor penggerak untuk bergerak vertical, horizontal, dan
maneuver. RJBA juga dilengkapi dengan Gripper yang berguna untuk tujuan
khusus seperti mengambil atau membawa objek dibawah air. Adanya Gripper
pada robot bawah air kali ini merupakan salah satu pengembangan dari robot
bawah air sebelumnya. Gambar 1 merupakan model desain secara 3 dimensi.
Gambar 1 Model RJBA V.2014
Rancang Bangun Program
Bagian ini merupakan pembuatan perintah kerja berupa coding dengan
menggunakan bahasa C yang ditanamkan kepada pusat pengolahan perintah pada
RJBA yaitu Mikrokontroller. Perangkat lunak yang digunakan adalah CodeVision
AVR (Gambar 2). Pada bagian ini juga dibuat Guide User Interface (GUI) yang
berfungsi sebagai control pengendali dipermukaan oleh pengguna dengan
menggunakan perangkat lunak Borlan Delphi (Gambar 3) dengan bahasa
pemrograman Pascal.
Gambar 2 Perangkat lunak CodeVision AVR
5
Gambar 3 Perangkat Lunak Borland Delphi 7
Rancang Bangun Elektronik
Kegiatan yang dilakukan pada bagian ini merupakan perakitan
komponen/hardware dari RJBA. Bagian ini menghubungkan komponenkomponen elektronika seperti mikrokontroller, driver motor, kamera CCD,
joystick, pengaturan sumber tenaga yang dibutuhkan, dan lain-lain.
(3)
(4)
(5)
(1)
(2)
(6)
(11)
(9)
(10)
(7)
(8)
Gambar 4 Komponen elektronik RJBA V. 2014
(1: Underwater lamp, 2: Accu 12V 100Ah, 3: Mikrokontroler ATMega
8535, 4: DB9, 5: EMS 5 H-Bridge, 6: EMS 2 A Dual H-Bridge, 7: Kabel pelangi,
8: Toggle switch, 9: Dioda, 10 : IC 79xx, 11: Resistor)
Rancang Bangun Mekanika
Bagian mekanika berkaitan dalam membangun fisik dari RJBA itu sendiri.
Pembuatan frame, ruang/tangki ballast, box kompartemen, water proofing,
Gripper, penempatan motor penggerak/thruster, dan hal-hal yang berhubungan
6
dengan bangunan fisik dari sebuah RJBA. Frame yang dibuat menggunakan
bahan dari plat alumunium dengan tebal 5 mm. Gripper dibuat menggunakan
bahan lembaran PVC dengan tebal 5 mm. Ruang/tangki ballast dibuat
menggunakan bahan resin dan bahan polyureten. Diagram alir penelitian tertera
pada Gambar 5.
Mulai
Perencanaan dan
Pematangan
Konsep
Pembuatan desain
Remotely
Operated Vehicle
Pembuatan ROV
Pembuatan
Program
Pembuatan
Elektronik
Tidak
Pembuatan
Mekanik
Sesuai?
Ya
Selesai
Gambar 5 Diagram alir pembuatan RJBA V.2014
7
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil penelitian ini berupa Robot Jelajah Bawah Air V. 2014 dengan
dimensi 65x35x40 cm, berat total ± 19 kg, menggunakan sistem ballast dengan
volume ruang ballast 14,879 dm3, memiliki gripper, dan 5 thruster untuk
pergerakan robot, kabel/tether sepanjang 28 meter dengan kendali dipermukaan
menggunakan Joystick. RJBA V. 2014 dapat diklasifikasikan ke dalam kelas Pure
Observation dan kelas Prototype or Development Vehicles atau wahana yang
dalam pengembangan (Norsok Standard, 2003). Gambar 6 merupakan tampilan
secara keseluruhan RJBA V. 2014.
Gambar 6 Robot Jelajah Bawah Air V. 2014
Bagian Desain RJBA V. 2014
Robot jelajah bawah air yang dikembangkan kali ini memiliki desain yang
berbeda dari dua generasi sebelumnya. RJBA V. 2014 berbentuk persegi panjang
dengan tujuan untuk memudahkan titik berat robot dan tata letak komponen
dengan tepat agar memiliki keseimbangan yang baik ketika beroperasi di dalam
air. Selain itu RJBA V. 2014 memiliki pelampung/buoy pada bagian atas robot
yang di desain khusus untuk memberi daya apung dan membantu agar robot
memiliki keseimbangan yang baik. Selain fungsinya untuk memberi daya apung,
buoy juga didesain untuk tempat peletakan komponen elektronika dan sebagai
ruang/tangki ballast untuk memanipulasi daya apung robot. Hal ini tidak dimiliki
oleh dua generasi robot jelajah bawah air generasi sebelumnya. Pembuatan desain
seperti ini dilakukan karena pada generasi sebelumnya yaitu RJ45 memiliki
permasalahan keseimbangan dengan berat di bagian belakang robot ketika
beroperasi di dalam air dan menggunakan pelampung eksternal yang mengurangi
nilai estetika dari RJ45 itu sendiri (Rizki, 2008). Gambar 7 menunjukkan bentuk
fisik dari robot jelajah bawah air V. 2014 dan dua generasi sebelumnya.
8
(1)
(2)
(3)
(4)
Gambar 7 Bentuk fisik robot jelajah bawah air
( 1 : RJ45 (tanpa pelampung), 2 : RJ45 (dilengkapi pelampung),
3 : RJ45 V2, 4: RJBA V.2014)
Bagian Mekanika RJBA V.2014
Bagian mekanika merupakan pembahasan mengenai bagian fisik dari RJBA
yang telah dibuat. Pembuatan bagian mekanika pada RJBA V.2014 dapat dibagi
menjadi : frame/rangka, box kompartemen, ruang/tangki ballast, dan Gripper.
Gambar rancangan mekanik RJBA V. 2014 secara detail tersaji pada Lampiran 1.
Gambar 8 Frame berbahan alumunium dan PVC 5 mm
9
Gambar 8 merupakan bagian frame atau rangka dari RJBA yang dibuat.
Frame RJBA dibuat dengan menggunakan bahan alumunium dan PVC berupa
lembaran dengan tebal masing-masing bahan 5 mm. Bahan alumunium digunakan
pada bagian kerangka luar, sedangkan bahan PVC hanya digunakan untuk tempat
pemasangan thruster. Pemilihan kedua bahan tersebut terutama bahan alumunium
dikarenakan memiliki daya tahan yang kuat dan tidak mengalami korosi. PVC 5
mm juga digunakan sebagai bahan untuk pembuatan Gripper.
Gambar 9 Box kompartemen
Bagian tempat kompartemen (Gambar 9) terbuat dari bahan CO PVC 8
inchi yang dilengkapi dengan seal berupa O-ring yang berfungsi untuk mencegah
masuknya air kedalam tempat kompartemen. Pada bagian tangki/ruang ballast,
digunakan bahan resin dengan mencapai ketebalan ± 3mm. Pemilihan bahan ini
dikarenakan bahan dapat dibentuk dengan mudah melaui proses
molding/pencetakan. Selain itu, bahan resin akan memiliki struktur yang kuat bila
dipadukan dengan mate/serat fiber. Gripper (Gambar 10) terbuat dari bahan PVC
sheet dengan tebal 5 mm. Gripper dibuat menyerupai alat pencapit/tang yang
bertujuan untuk dapat menjepit/mencengkram objek. Bagian pencapit
ditambahkan bahan karet yang berfungsi untuk menambah daya cengkram
terhadap objek yang memiliki permukaan licin.
Gambar 10 Gripper
10
Sistem Elektronik RJBA V.2014
Sistem elektronika pada RJBA merupakan rangkaian dari komponenkomponen elektronika yang saling terhubung sesuai dengan fungsi dan tujuannya
masing-masing. Gambar 11 merupakan alur sistem kerja tiap komponen
elektronik sesuai dengan fungsi dari tiap komponen-komponen tersebut untuk
menjalankan robot jelajah bawah air.
Underwater
Lamp
Gambar 11 Sistem kerja tiap komponen elektronik pada RJBA V. 2014
Menurut Fouquet et al. (2002), salah satu komponen utama dari sistem
elektronika adalah power source atau sumber tenaga yang digunakan. Sumber
tenaga yang digunakan untuk menjalankan robot adalah catu daya 12 V 100 Ah.
Hal ini dikarenakan karena robot membutuhkan daya yang besar terutama untuk
kelima thruster dimana tiap thruster membutuhkan masukan sebesar 12V 5A.
Menurut Sulaiman dan Saharuddin (2012), peningkatan catu daya yang digunakan
akan meningkatkan kapasitas arus listrik sehingga akan membuat peningkatan
untuk sistem kerja thruster. Peningkatan catu daya juga akan dapat mengatasi
penggunaan tether/kabel yang panjang. Kabel sebagai penyalur tenaga memiliki
resistansi yang dapat menghambat arus listrik yang dibutuhkan robot untuk
beroperasi sehingga dibutuhkan sumber tenaga dengan daya yang lebih besar
(Wilkins 1998).
11
Masing-masing komponen elektronika membutuhkan tegangan dan kuat
arus yang berbeda-beda. Untuk mengatasi permasalahan tersebut dibuat rangkaian
pengatur tegangan (Gambar 12) dimana dapat mengubah atau mengkonversi
tegangan dari aki menjadi 12V, 9V, dan 5V. Selain itu rangkaian pengatur
tegangan dilengkapi dengan dioda agar arus yang keluar stabil dan searah
sehingga diharapkan tiap komponen terpenuhi kebutuhan dayanya.
Gambar 12 Rangkaian skematik pengatur tegangan
Mikrokontroller ATMega8535 yang digunakan berfungsi sebagai pusat
pengolahan sistem kendali yang memiliki empat PORT dimana tiap PORT terdiri
dari 8 pin yang dapat berfungsi sebagai I/O dan Analog Digital Converter pada
PORT A. PORT yang digunakan sebagai I/O untuk mengendalikan driver motor
adalah PORT B dan PORT C. Driver motor yang digunakan untuk menggerakkan
thruster adalah EMS 5 A H-Bridge dan driver motor yang digunakkan untuk
menggerakkan motor DC pada sistem ballast dan Gripper adalah EMS 2 A Dual
H-Bridge.
Komunikasi antara laptop/PC dan mikrokontroler menggunakan USBto
Serial. USBtoSerial berfungsi sebagai pengkonversi komunikasi serial yang
dimiliki mikrokontroler menjadi USB agar komunikasi dapat terbaca oleh
laptop/PC dan sebaliknya. Proses komunikasi serial terjadi melalui kabel/tether
yang menghubungkan robot dengan laptop/PC. Tether yang digunakan haruslah
bersifat tahan lama dan memiliki kualitas yang baik agar mengurangi gangguan
proses komunikasi serial (Newman dan Robison 1992).
Sistem kendali robot jelajah bawah air tentunya memerlukan input dari
sebuah perangkat keras yang dikontrol oleh user. Perangkat keras tersebut dapat
berupa keyboard, mouse, gamepad, dan joystick. Pada RJBA V. 2014, perangkat
keras yang digunakan adalah Joystick Attack 3 keluaran Logitech. Untuk
memperoleh tampilan visual dari robot digunakan CCD kamera yang terhubung
dengan TV tuner agar CCD kamera dapat dibaca oleh laptop/PC. Menurut Olejnik
(2008), tampilan observasi secara langsung dari ROV akan membantu untuk
mengidentifikasi objek di bawah laut. Untuk membantu pencahayaan, robot
jelajah bawah air dilengkapi dengan sistem penerangan mengunakan dua buah
lampu bawah air 10 Watt.
12
Program Utama Kendali RJBA V.2014
Robot Jelajah Bawah Air menggunakan mikrokontroller ATMega8535
sebagai pusat pengolahan sistem kendali terhadap robot. Bahasa yang digunakan
merupakan bahasa pemrograman tingkat tinggi yaitu bahasa C dengan
menggunakan perangkat lunak compiler berupa CodeVision AVR. Alur kerja dari
pemrograman yang ditanamkan dalam mikrokontroler tertera pada Gambar 13.
Gambar 13 Alur kerja program yang diunduh pada Mikrokontroler ATMega8535
Program yang ditanamkan pada mikrokontroler ATMega8535 merupakan
program untuk mengendalikan thruster, sistem ballast, dan Gripper. Program
kendali tersebut diatur untuk menerima input berupa karakter dengan tipe data
“char” yang dikirimkan melalui komunikasi serial dengan laptop/PC. Setelah
mikrokontroler menerima input berupa karakter yang dikirimkan oleh user
melalui laptop/PC, program akan menjalankan perintah sesuai dengan karakter
yang diterima. Kemudian program akan mengulang kembali pada tahap
menunggu karakter yang dikirimkan berikutnya oleh user. Fungsi dari “Enable
Interrupts” adalah untuk mengijinkan adanya selaan atau interupsi oleh user untuk
mengirimkan karakter yang baru saat mikrokontroler sedang menjalankan
13
program hasil dari karakter yang dikirimkan sebelumnya. Kode program
mikrokontroler ATMega8535 untuk kendali robot menggunakan perangkat lunak
CodeVisionAVR ditampilkan pada Lampiran 2.
Sistem Ballast RJBA V.2014
RJBA generasi terbaru kali ini dilengkapi dengan sistem ballast seperti
halnya sistem yang terdapat pada kapal selam. Sistem ballast merupakan sebuah
sistem untuk memanipulasi daya apung suatu benda. Daya apung terbagi menjadi
3 macam, yaitu : 1) Daya apung positif : bila suatu benda mengapung, 2) Daya
apung negatif : bila suatu benda tenggelam, 3) Daya apung netral : bila benda
dapat melayang. Untuk dapat bergerak secara horizontal dan tidak terpengaruh
dengan daya apung positif (ke atas) dan negatif (ke bawah), tentunya RJBA
haruslah memiliki daya apung netral. Oleh karena itu, diperlukan sistem ballast
untuk memanipulasi daya apung pada RJBA yang sekaligus membantu dalam
pergerakan secara vertikal.
Sistem ballast pada RJBA menggunakan ruang berbahan fiber dengan
volume 14,879 dm3. Sistem ballast ini menggunakan prinsip memasukkan air ke
dalam ruang ballast sekaligus mengeluarkan udara yang ada pada ruang ballast
untuk mengurangi daya apung. Untuk mengembalikan daya apung, air
dikeluarkan kembali dari ruang ballast ke lingkungan dengan menggunakan bilge
pump. Kran air yang dapat dikontrol dari permukaan merupakan cara untuk
memasukkan air kedalam ruang ballast dan bilge pump yang disambungkan
dengan valve 1 arah merupakan sistem untuk mengeluarkan air dari dalam ruang
ballast dan memampatkan udara didalam ruang ballast. Gambar 14 merupakan
tata letak penempatan sistem ballast pada RJBA.
Gambar 14 Tata letak penempatan bilge pump dan kran air sebagai bagian dari
sistem ballast pada RJBA V. 2014
14
Gambar 15 menjelaskan bahwa penggunaan sistem ballast berdampak pada
daya apung yang dimiliki oleh RJBA. Pada tahap 1, ruang ballast masih dipenuhi
dengan udara sehingga daya apung yang terjadi adalah daya apung positif. Untuk
mengurangi daya apung agar robot dapat melayang maupun tenggelam, kran air
pada sistem ballast dibuka agar air masuk kedalam ruang ballast (tahap 2). Untuk
memperoleh keadaan melayang/daya apung netral pada tahap 3 dan 4, kran air
dibuka hingga keadaan robot mulai tampak melayang dan kemudian kran ditutup
dan dapat diatur apabila air yang masuk ke dalam ruang ballast berlebih maka air
dapat dikeluarkan menggunakan bilge pump sehingga robot memiliki daya
apungnya kembali untuk mencapai posisi melayang. Pada tahap 5, yang terjadi
adalah ruang ballast sepenuhnya diisi dengan air dari lingkungan sehingga robot
memiliki daya apung negatif dan robot akan menyelam. Untuk naik lagi ke
permukaan (tahap 6), air dalam ruang ballast dibuang ke lingkungan
menggunakan bilge pump sehingga robot memiliki daya apung positif.
Gambar 15 Ilustrasi penggunaan sistem ballast pada RJBA V. 2014
Pada saat uji coba kolam di laboratorium Watertank AIK didapati bahwa
sistem ballast yang telah dibuat tidak berjalan dengan maksimal. Hal ini
disebabkan karena kurangnya ketelitian dalam perhitungan posisi penempatan
kran air yang terlatak pada sisi kanan depan RJBA sehingga menyebabkan air
yang masuk kedalam ruang ballast tidak tersebar secara merata melainkan
menumpuk pada satu sisi. Kondisi seperti ini menyebabkan pada saat pintu kran
air dibuka dan RJBA mulai kehilangan daya apung posisi robot cenderung
tenggelam pada sisi depan terlebih dahulu yang sehingga robot tidak seimbang
pada saat melakukan penyelaman.
Olah Gerak RJBA V. 2014
Robot Jelajah Bawah Air atau lebih dikenal dengan Remotely Operated
Vehicle merupakan robot yang mampu melakukan sebuah tugas dibawah air
15
dengan control dari permukaan. Tentunya dalam melakukan tugasnya, robot ini
harus mampu melakukan olah gerak yang baik. Menurut Asmara (2010), RJBA
yang baik mampu melakukan olah gerak 6 derajat kebebasan, seperti : a) Heaving
yaitu gerakan naik atau turun, b) Swaving yaitu gerakan melintang/menggeser ke
arah samping kiri dan kanan, c) Surging yaitu gerakan membujur arah maju atau
mundur, d) Yawing yaitu gerakan menggeleng ke kiri dan ke kanan, e) Pitching
yaitu gerakan mengangguk ke atas dan ke bawah, f) Rolling yaitu gerakan
memutar ke kiri dan ke kanan.
Untuk dapat melakukan olah gerak seperti itu, RJBA V.2014 dilengkapi
dengan 3 thruster untuk bermanuver secara horizontal dan 2 thruster untuk
melakukan maneuver secara vertikal.. Menurut Kusuma (2012), thruster yang
digunakan pada RJ45 V2 menggunakan bilge pump 700 GPH dan penggunaan
propeller yang kurang tepat sehingga tidak mampu memberi gaya dorong yang
baik pada robot. Untuk mengatasi hal tersebut, pada RJBA V. 2014 dilakukan
peningkatan gaya dorong yang dihasilkan oleh thruster. Thruster ditingkatkan
dengan menggunakan bilge pump 1500 Galon per Hour (GPH) dan propeller dua
daun berbahan alumunium.
Propeller atau baling-baling akan membuat aliran fluida mendorong RJBA.
Arah putaran baling-baling juga akan mempengaruhi aliran fluida. Baling-baling
didesain untuk bergerak dan mengarahkan fluida berlawanan dengan arah gerak
(Christ dan Wernli, 2007). Menurut Ismail (2010), semakin sedikit jumlah daun
propeller, maka efisiensi propeller semakin tinggi. Namun, dengan sedikitnya
jumlah daun propeller, masing-masing daun propeller akan menanggung beban
lebih besar. Untuk mengatasinya digunakan propeller berbahan alumunium
karena memiliki daya tahan yang kuat dibandingkan dengan bahan plastik.
Gambar 16 merupakan tata letak penempatan kelima thruster RJBA V.2014 :
Gambar 16 Tata letak kelima thruster pada RJBA V. 2014
Berdasarkan hasil ujicoba kolam, tata letak thruster dapat menghasilkan gerakan
Heaving, Swaving, Surging, Pitching, dan Rolling. Tabel 3 merupakan olah gerak
robot berdasarkan hasil ujicoba kolam.
16
Tabel 3 Olah gerak RJBA berdasarkan tata letak dan arah perputaran thruster
T1
CW
CCW
CCW
T2
CCW
CW
CW
CCW
-
T3
CCW
CW
CCW
CW
CCW
T4
-
T5
-
Kondisi
Bergeser ke kiri
Bergeser ke kanan
Bergerak maju
Bergerak Mundur
Memutar ke kanan
Memutar ke kiri
Maju ke arah kanan
CW
CCW
-
-
-
Maju ke arah kiri
CCW
-
CW
-
-
Mundur ke arah kiri
CW
CW
-
-
-
Mundur ke arah kanan
-
-
-
CW
CCW
CW
CCW
CW
CCW
CCW
CW
Bergerak naik
Bergerak turun
Mengangguk ke atas
Mengangguk ke bawah
Keterangan
Swaving
Swaving
Surging
Surging
Rolling
Rolling
Surging
dan
Swaving
Surging
dan
Swaving
Surging
dan
Swaving
Surging
dan
Swaving
Heaving
Heaving
Pitching
Pitching
Keterangan : T : Thruster, CW : Clockwise, CCW : Counter Clockwise
Sistem Kerja Gripper RJBA V.2014
Pada pengembangan robot jelajah bawah air kali ini dilengkapi dengan
sistem Gripper atau berupa tangan pencapit. Menurut Haugen (2012), Robot
bawah air biasanya dilengkapi dengan satu atau beberapa gripper sehingga dapat
melakukan tugas-tugas sederhana seperti menarik kabel, membuka katup, dan
menangani alat-alat berbeda. Gripper terbuat dari bahan lemabaran PVC dengan
tebal 5 mm. Gerakan untuk membuka dan menutup menggunakan motor DC
sebagai penggeraknya. Gripper pada robot ini memiliki lebar bukaan maksimal
sebesar 8 cm. Gambar 17 merupakan sistem kerja dari gripper.
Gambar 17 Sistem kerja gripper RJBA V. 2014
17
Sistem kerja gripper berawal dari input yang diberikan oleh pengguna
dengan kendali menggunakan joystick yang terhubung dengan Guide User
Interface (GUI) di laptop. Input yang diberikan akan diteruskan kepada
mikrokontroler melalui komunikasi serial. Mikrokontroler akan mengolah dan
menjalankan perintah sesuai dengan informasi yang dikirimkan. Perintah yang
dijalankan berupa memberi sinyal digital High atau Low kepada EMS 2 A Dual
H-Bridge yang berfungsi sebagai driver motor DC. Kemudian driver motor
memberi tegangan (+) atau (-) untuk menggerakkan motor DC secara clock wise
(CW) atau counter clock wise (CCW). Secara mekanik, putaran motor DC
digunakan untuk penggerak capit untuk gerakan membuka (CW) dan menutup
(CCW). Tabel 4 dan Gambar 18 merupakan hasil uji coba daya cengkram gripper
terhadap objek benda :
Tabel 4 Hasil pengamatan daya cengkram gripper terhadap beberapa objek benda
No Contoh objek benda yang digunakan Keterangan Daya Cengkram
1
Cat Spray
Baik
2
Obeng
Baik
3
Kaca/Akrilik
Baik
4
Rubber/karang mati
Baik
Gambar 18 Contoh penggunaan gripper terhadap kaleng cat spray
Guide User Interface RJBA V.2014
Guide User Interface (GUI) merupakan perangkat lunak antar muka yang
digunakan pengguna untuk memantau dan mengendalikan sistem robot melalui
Laptop/PC. Pada robot jelajah bawah air V. 2014, GUI dibuat menggunakan
perangkat lunak Borland Delphi 7. Perangkat lunak Borland Delphi 7
menggunakan bahasa pemrograman tingkat tinggi yaitu bahasa pemrograman
Pascal. Gambar 19 merupakan tampilan GUI yang telah dibuat dan digunakan
pada RJBA V. 2014.
18
Gambar 19 Tampilan Guide User Interface RJBA V. 2014
Penggunaan GUI untuk mengendalikan RJBA dimulai dengan mengatur
serial komunikasi dengan cara menekan tombol Setting pada group box Serial
Communication, kemudian akan muncul jendela baru untuk mengatur
PORT/COM, baudrate. Setelah itu tekan tombol Connect untuk menghubungkan
komunikasi antara PC/Laptop dan RJBA. Group Joystick Control digunakan
untuk mengaktifkan joystick sebagai media masukkan untuk mengatur robot
sekaligus mengetahui kondisi axis X, Y, dan Z dari joystick dan mengetahui
kondisi robot sesuai masukkan dari joystick. Tombol Enable digunakan untuk
mengaktifkan joystick dan Disable untuk menonaktifkan joystick. Tombol Start
Video digunakan untuk mengaktifkan kamera robot untuk mendapatkan gambar
secara live dari robot. Untuk mendapatkan gambar digunakan tombol Capture
yang akan secara otomatis disimpan pada direktori folder yang ditentukan terlebih
dahulu pada baris program GUI. Kode program GUI menggunakan perangkat
lunak Borland Delphi 7 disajikan pada Lampiran 3. Gambar 20 merupakan contoh
gambar yang diambil oleh robot :
Gambar 20 Hasil gambar yang ditangkap oleh kamera CCD
19
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Pengembangan yang dilakukan terhadap RJBA V. 2014 meliputi
pengembangan sistem catu daya, olah gerak robot, menggunakan sistem ballast,
dan memiliki gripper yang telah berhasil dilakukan. Sistem catu daya
dikembangkan dengan menambah daya yang lebih besar dan membuat sistem
pembagi tegangan sehingga tiap komponen robot mendapatkan daya yang
dibutuhkan secara maksimal. RJBA V. 2014 menggunakan thruster yang lebih
baik dan mampu melakukan olah gerak Heaving, Swaving, Surging, Pitching, dan
Rolling yang lebih baik dibanding dari sebelumnya. Namun sistem ballast yang
dibuat untuk membantu pergerakan robot secara vertikal belum dapat berjalan
dengan baik.
Saran
Saran untuk pengembangan robot jelajah bawah air selanjutnya adalah
penyempurnaan sistem ballast yang digunakan dan penambahan sensor navigasi
seperti sensor tekanan, kedalaman, dan sensor lainnya sesuai dengan tujuan awal
pembuatan robot
DAFTAR PUSTAKA
Asmara SW. 2010. Studi Perancangan ROV (Remotely Operated Vehicle) untuk
Meningkatkan Kemampuan Maneuvering di Bawah Laut dengan
Pendekatan CFD [Skripsi]. Surabaya. Institut Teknologi Sepuluh
November.
Chandra Y. 2011. Rancang Bangun Sistem Ballast pada ROV (Remotely
Underwater Vehicle) [Skripsi]. Surabaya. PENS-ITS.
Christ RD, Robert LW Sr. 2007. The ROV Manual : A User ide for ObservationClass Remotely Operated Vehicle. Elsevier Ltd. Oxford.
Fang MC, Hou CS, Luo JH. 2006. On the motions of the underwater remotely
operated vehicle with the umbilical cable effect. Ocean Engineering.
34:1275-1289.
Fouquet Y, Savoye B, Drogou JF, Michel JL. 2002. Evaluation of The 1st Year of
Scientific Use of The French ROV VICTOR 6000. Underwater
Technology. 11-16.
Haugen M, 2012. Modeling and Control of ROV Manipulator [Thesis].
Trondheim. Norwegian University of Science and Technology.
Ismail SH. 2010. Perancangan Program Pemilihan Propeller Jenis Wageningen B
Series Berbasis Efisiensi [Skripsi]. Surabaya. Institut Teknologi Sepuluh
November.
Kusuma HA. 2012. Rancang Bangun Remotely Operated Vehicle (ROV) untuk
Eksplorasi Bawah Air [Skripsi]. Bogor. Institut Pertanian Bogor.
Newman J, Robison B. 1992. Development of a dedicated ROV for ocean science.
MTS Journal. 26(4):46-53
20
NOAA. 2010. Remotely Operated Vehicle (ROV) [Internet].[diunduh 2013 Nov
25]. Tersedia pada : http://oceanexplorer.noaa.gov/technology/subs/rov
Norwegian Technology Centre. 2003. Remotely operated vehicle (ROV) services.
In : NORSOK standard U-102. Oslo, Norway.
Olejnik A. 2008. Visual identification of underwater objects using a ROV-type
vehicle: “Graf Zeppelin” wreck investigation. Polish Maritime Research.
15(55):72-79.
Rigaud V . 2007. Innovation and Operation with Robotized Underwater Systems.
Journal of Field robotics. 24(6):449-461.
Rizki I. 2008. Pengembangan Prototipe Remotely Operated Vehicle (ROV) :
Aspek Mekanis [Skripsi]. Bogor. Institut Pertanian Bogor.
Sulaiman O, Saharuddin AH. 2012. Power Integrity Requirement of New
Generation of ROV for Deep Sea Operation. Global Journal. 12(3): 09755861.
Suwardi St. 2008. Mengungkap Misteri Laut dalam bersama ROV.
KabarIndonesia. IPTEK.
Woods AJ, Penrose JD, Duncan AJ, Koch R, Clarck D. 1998. Improving The
Operability Of Remotely Operated Vehicles. The APPEA Journal. 37:
849-854.
LAMPIRAN
1 Desain Buoy, Frame, dan Gripper RJBA V.2014
22
2 Kode program kendali RJBA V.2014 menggunakan perangkat lunak
CodeVision AVR
#include
#include
#include
#include
#ifndef RXB8
#define RXB8 1
#endif
#ifndef TXB8
#define TXB8 0
#endif
#ifndef UPE
#define UPE 2
#endif
#ifndef DOR
#define DOR 3
#endif
#ifndef FE
#define FE 4
#endif
#ifndef UDRE
#define UDRE 5
#endif
#ifndef RXC
#define RXC 7
#endif
#define FRAMING_ERROR (1
(RJBA V. 2014) UNTUK EKSPLORASI BAWAH LAUT
NANDO ADE AMARYLLY PUTRA
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pengembangan Robot
Jelajah Bawah Air (RJBA V. 2014) untuk Eksplorasi Bawah Laut adalah benar
karya saya denganarahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam
bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di
bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Mei 2014
Nando Ade Amarylly Putra
NIM C54090024
ABSTRAK
NANDO ADE AMARYLLY PUTRA. Pengembangan Robot Jelajah Bawah Air
(RJBA V.2014) untuk Eksplorasi Bawah Laut. Dibimbing oleh INDRA JAYA.
Robot Jelajah Bawah Air (RJBA) merupakan wahana yang mampu
melakukan pergerakan di bawah air yang dikendalikan dari permukaan dengan
sistem kontrol. manfaat dari RJBA adalah untuk melakukan observasi maupun
kerja di bawah air sesuai dengan fungsi dari pembuatan robot itu sendiri. Dalam
skripsi ini telah dikembangkan RJBA V.2014 yang merupakan pengembangan
dari RJBA sebelumnya yang dikembangkan oleh Departemen Ilmu dan Teknologi
Kelautan, Institut Pertanian Bogor. Pengembangan yang dilakukan berupa
perbaikan sistem catu daya, pengembangan olah gerak, system ballast, dan sistem
gripper. Metodologi pembuatan RJBA terbagi menjadi empat bagian, yaitu bagian
desain, programming, elektronik, dan mekanik/perangkat keras. Wahana bawah
air generasi terbaru ini memiliki dimensi 65x35x40 cm, berat total ±19kg,
menggunakan sistem ballast dengan volume ruang ballast 14,879 dm3, memiliki
gripper dengan bukaan lebar capit maksimal berdiameter 8 cm, dan 5 thruster
untuk pergerakan robot secara horizontal dan vertical, kabel/tether sepanjang 28
meter dengan kendali dipermukaan menggunakan Joystick.
Kata kunci : RJBA, sistem ballast, gripper, thruster, joystick
ABSTRACT
NANDO ADE AMARYLLY PUTRA. Development of Remotely Operated
Vehicle (ROV V.2014) for Underwater Exploration. Supervised by INDRA
JAYA.
Remotely Operated Vehicle (ROV) is an underwater robotic vehicle that
able to perform the underwater movement controlled from the surface via thetered
cable and connected to the control system. The purpose of ROV is to observe and
work underwater in accordance with the function of making of the robot itself.
The ROV V. 2014 is improvement of the previous ROV developed by the
Department of Marine Sciences and Technology, Bogor Agricultural University.
The ROV V. 2014 has improved power supply system, thrust system, ballast
system, and gripper systems. The making of a ROV is divide into four parts :
design, programming, electronics, and mechanical/hardware. This new generation
of underwater vehicle has dimensions of 65x35x40 cm, total weight ± 19kg, a
system of ballasts with ballast tank 14.879 dm3 volume of space, a wide opening
claw gripper with a maximum diameter of 8 cm, and 5 thrusters to move the robot
horizontally and vertically, thetered cable of the 28 meter long to the surface and
joystick to control the maneuver of the vehicle.
Key word : ROV, ballast system, gripper, thruster, joystick
PENGEMBANGAN ROBOT JELAJAH BAWAH AIR
(RJBA V. 2014) UNTUK EKSPLORASI BAWAH LAUT
NANDO ADE AMARYLLY PUTRA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Ilmu Kelautan
pada
Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
Judul Skripsi : Pengembangan Robot Jelajah Bawah Air (RJBA V. 2014) untuk
Eksplorasi Bawah Laut
Nama
: Nando Ade Amarylly Putra
NIM
: C54090024
Disetujui oleh
Prof. Dr. Indra Jaya
Pembimbing I
Diketahui oleh
Dr. Ir. I Wayan Nurjaya. M,Sc.
Ketua Departemen
Tanggal Lulus: 26 Mei 2014
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Januari 2014 ini ialah
Teknologi Kelautan, dengan judul Pengembangan Robot Jelajah Bawah Air
(RJBA V. 2014) untuk Eksplorasi Bawah Laut.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Prof. Dr. Indra Jaya selaku
pembimbing, Bapak Prof. Dr. Ir. Bonar. P. Pasaribu, M.Sc sebagai penguji skripsi,
serta Bapak Dr. Ir. Jonson Lumban Gaol, M.Si, DESS selaku GKM yang telah
banyak memberi saran. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah,
ibu, serta seluruh keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya. Terimakasih juga
kepada teman-teman seperjuangan ITK 46 yang saya banggakan, HIMITEKA,
MIT-Club dan Creative Instrument yang banyak memberi manfaat di bidang ilmu
dan teknologi kelautan, dan Nursasih atas saran dan semangatnya yang sangat
membantu dalam penyelesaian tugas akhir.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat dan dapat digunakan untuk kegiatankegiatan lainnya, khususnya dalam hal teknologi kelautan.
Bogor, Mei 2014
Nando Ade Amarylly Putra
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
viii
DAFTAR GAMBAR
viii
DAFTAR LAMPIRAN
viii
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
METODE
2
Waktu dan Lokasi Penelitian
2
Alat dan Bahan
2
Rancang Bangun RJBA V. 2014
3
Rancang Bangun Desain
3
Rancang Bangun Program
4
Rancang Bangun Elektronik
5
Rancang Bangun Mekanik
5
HASIL DAN PEMBAHASAN
7
Bagian Desain RJBA V.2014
7
Bagian Mekanika RJBA V.2014
8
Sistem Elektronik RJBA V.2014
10
Program Utama Kendali RJBA V. 2014
12
Sistem Ballast RJBA V.2014
13
Olah Gerak RJBA V. 2014
14
Sistem Kerja Gripper RJBA V. 2014
16
Guide User Interface RJBA V. 2014
17
SIMPULAN DAN SARAN
19
Simpulan
19
Saran
19
DAFTAR PUSTAKA
19
LAMPIRAN
21
RIWAYAT HIDUP
34
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
Daftar alat yang digunakan untuk penelitian
Daftar bahan yang digunakan untuk penelitian
Olah gerak RJBA berdasarkan tata letak dan arah perputaran thruster
Hasil pengamatan daya cengkram Gripper terhadap beberapa objek
benda
2
2
16
17
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Model RJBA V.2014
Perangkat lunak CodeVision AVR
Perangkat lunak Borland Delphi 7
Komponen Elektronik RJBA V. 2014
Diagram alir pembuatan RJBA V. 2014
Robot Jelajah Bawah Air V. 2014
Bentuk fisik robot jelajah bawah air
Frame berbahan alumunium dan PVC 5 mm
Box Kompartemen
Gripper
Sistem kerja tiap komponen elektronik pada RJBA V. 2014
Skematik rangkaian pengatur tegangan
Alur kerja program yang diunduh pada Mikrokontroler ATMega8535
Tata letak penempatan bilge pump dan kran air sebagai bagian dari
system ballast pada RJBA V. 2014
Ilustrasi penggunaan system ballast pada RJBA V. 2014
Tata letak kelima thruster pada RJBA V. 2014
Sistem kerja Gripper RJBA V. 2014
Contoh penggunaan Gripper terhadap kaleng cat spray (PILOX)
Tampilan Guide User Interface RJBA V. 2014
Hasil gambar yang ditangkap oleh kamera CCD
4
4
5
5
6
7
8
8
9
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
18
DAFTAR LAMPIRAN
1 Desain Buoy, Frame, dan Gripper RJBA V.2014
2 Kode program kendali RJBA V.2014 menggunakan perangkat lunak
CodeVision AVR
3 Kode program Guide User Interface menggunakan perangkat lunak
Borland Delphi 7
21
23
27
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi (IPTEK) dunia kini semakin
maju dengan pesat, khususnya di bidang teknologi dan rekayasa. Kebutuhan
teknologi bagi umat manusia saat ini sangatlah tinggi guna membantu pekerjaan
manusia. Indonesia sebagai Negara kepulauan yang terus berkembang, sudah
sepatutnya terus mengikuti perkembangan teknologi dan ikut andil di dalamnya
dalam pembuatan dan pengembangan teknologi khususnya di bidang kelautan.
Salah satu bentuk dari pengembangan teknologi di bidang kelautan adalah
terciptanya Remotely Operated Vehicle (ROV). Menurut Marine Technology
Society ROV Committee’s dalam”Operational Guidelines for ROVs” (1984) dan
The National Research Council Committee's dalam "Undersea Vehicles and
National Needs" (1996), ROV merupakan robot bawah laut yang dikendalikan
oleh pengguna atau operator ROV untuk tetap dalam keadaan yang aman pada
saat ROV bekerja di lingkungan yang berbahaya (Suwardi 2008). ROV sekarang
menjadi sebuah alat yang sangat penting di bidang kelautan untuk mengeksplorasi
dan mengeksploitasi kondisi lingkungan bawah air dikarenakan ROV mampu
melakukan pekerjaan yang bersifat tehnik di bawah air dengan baik (Fang et al.
2006). Menurut Woods et al (1998), ROV memiliki peran dalam hal observasi
bawah air terutama peran yang signifikan dalam observasi di fasilitas produksi
minyak sekaligus menggantikan tugas dari penyelam yang memiliki keterbatasan.
Selain fungsi tersebut, RJBA juga dapat digunakan untuk pemetaan dan
monitoring terumbu karang, pengamatan dan instalasi kabel bawah air, eksplorasi
dan observasi laut dalam, dan berbagai tugas bawah air lainnya sesuai dengan
kemampuan robot bawah air tersebut.
Adanya keberadaan wahana bawah air tersebut tentunya akan memberi
dampak yang sangat positif dalam hal megeksplorasi lautan sesuai dengan fungsi
masing-masing dari wahana bawah air tersebut berdasarkan kelasnya. Menurut
standart dari Norwegian Technology Centre dalam NORSOK standard U-102
(2003), RJBA terbagi menjadi lima kelas, yaitu : (1) Pure Observation, (2)
Observation With Payload Option, (3) Work Class vehicles, (4) Seabed-Working
Class, (5) Prototype or Development Vehicles. Semakin berkembangnya teknologi,
ROV terus menerus dikembangkan kemampuannya untuk dapat melakukan
berbagai hal dibawah air (Rigaud 2007). Kemampuan ROV dapat ditingkatkan
dengan menambahkan beberapa instrument seperti manipulator/gripper, water
sampler, dan Conductivity, Temperature and Depth (NOAA 2010).
Pengembangan RJBA sendiri di Indonesia tidak terlalu maju dibandingkan
dengan negara lain, kebanyakan wahana yang telah tersebar merupakan produk
dari negara lain bukan melainkan dari ciptaan anak bangsa. Di Indonesia robot
bawah air masih dalam tahap pengembangan oleh institusi yang bergerak di
bidang teknologi khususnya teknologi kelautan, salah satunya adalah dari Institut
Pertanian Bogor yang diwakili oleh Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan
(ITK). Beberapa penelitian mengenai robot bawah air yang telah dilakukan oleh
Dept. ITK masih belum mencapai kesempurnaan. Oleh karena itu, mengingat
fungsinya yang banyak berguna dalam bidang kelautan, perlu dilakukan penelitian
2
lanjutan. Penelitian lanjutan ini merupakan bukti nyata komitmen Departemen
ITK dalam hal penerapan teknologi guna mengeksplorasi lautan.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk pengembangan robot jelajah bawah air dalam
hal pengembangan olah gerak, perbaikan sistem catu daya, sistem ballast, dan
sistem gripper sehingga dapat melakukan fungsinya dalam hal eksplorasi bawah
laut.
Manfaat Penelitian
Pengembangan robot jelajah bawah air ini diharapkan dapat membantu
dalam melakukan survey ataupun eksplorasi bawah laut.
METODE
Waktu dan Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Januari – Maret 2014 di
Laboratorium Robotika bagian Akustik dan Instrumentasi Kelautan (AIK) dan
Workshop AIK, Departemen ITK-IPB.
Alat dan Bahan
Untuk penelitian ini digunakan beberapa peralatan (Tabel 1) dan bahanbahan (Tabel 2).
Tabel 1 Daftar alat yang digunakan untuk penelitian
No
1
2
3
4
5
6
7
7
8
9
Alat
Gerinda listrik
Bor Listrik
Tv Tuner
K125 Downloader
Software Borlan Delphi
Software CodeVision AVR
Software Google Sketch Up
Solder
Joy Stick
Laptop
Jumlah
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Keterangan
Alat potong
Alat membuat lubang
Konverter CCD ke Laptop
Compiler Tool
Perangkat lunak GUI
Perangkat lunak pemrograman C
Perangkat lunak CAD
Alat elektronik
Input kendali bagi User
Laptop
Tabel 2 Daftar bahan yang digunakan untuk penelitian
No
Bahan
Jumlah
satuan
1
Mikrokontroler ATMega 8535
1
unit
2
5 EMS 5A H-bridge
6
unit
3
2 EMS 2A H-Dualbridge
2
unit
4
Kabel pelangi
2
meter
5
Resin
3
liter
3
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
Polyureten
Timah
Plat Alumunium 5 mm
Bilgepump 1500 GPH
Bilgepump 500 GPH
Valve 1 arah
Kran Air l
Motor DC Gearbox
Camera CCD
Underwater lamp 20 Watt
Epoxy Resin
Lem Araldite
CO PVC 8 inch
DOP 4 inch
CO 4 inch
PVC 4 inch
Plat PVC 5 mm
Glen kabel
Kabel tether
Baut dan mur
Propeller 2 bilah
PVC sheet5 mm
Accu 12V 100aH
1 set
1
100x100
6
1
1
1
2
2
2
1 set
5
1
4
4
1
30x30
1
20
Secukupnya
6
30x30
1
kaleng
roll
cm
unit
unit
unit
unit
unit
unit
unit
kaleng
Unit
Unit
Unit
Unit
Unit
Cm
Unit
Unit
Unit
Cm
unit
Rancang Bangun RJBA V. 2014
Penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Kusuma (2012) memiliki
beberapa saran, antara lain : penggunaan motor yang memiliki kekuatan lebih
besar (1500-2000 GPH), baling-baling thruster yang sesuai, penggunaan sumber
tegangan DC. Menindaklanjuti akan saran dari penelitian sebelumnya,
pengembangan yang dilakukan untuk RJBA versi 2014 ini adalah pengembangan
olah gerak robot dibawah air, perbaikan sistem catu daya yang dibutuhkan, sistem
ballast dan adanya Gripper. Merancang robot jelajah bawah air secara garis besar
terbagi menjadi 4 bagian, yaitu bagian desain, programming, elektonik, dan
mekanik
Rancang Bangun Desain
Bagian desain merupakan tahapan awal dalam pembuatan RJBA. Pada
bagian ini merupakan proses pengembangan dan pematangan konsep dari
pembuatan RJBA. Secara garis besar, RJBA yang dibuat disesuaikan dengan
tujuan RJBA itu sendiri. Dalam penelitian ini RJBA dikembangkan untuk dapat
melakukan observasi bawah air. Guna mendukung hal itu, Robot bawah air ini
dilengkapi dengan CCD kamera sebagai sensor untuk melakukan observasi.
Selain itu, perlu dibuat desain RJBA yang dapat melakukan pergerakan yang
4
leluasa dibawah air sehingga kegiatan observasi mudah dilakukan. RJBA
dilengkapi dengan 5 motor penggerak untuk bergerak vertical, horizontal, dan
maneuver. RJBA juga dilengkapi dengan Gripper yang berguna untuk tujuan
khusus seperti mengambil atau membawa objek dibawah air. Adanya Gripper
pada robot bawah air kali ini merupakan salah satu pengembangan dari robot
bawah air sebelumnya. Gambar 1 merupakan model desain secara 3 dimensi.
Gambar 1 Model RJBA V.2014
Rancang Bangun Program
Bagian ini merupakan pembuatan perintah kerja berupa coding dengan
menggunakan bahasa C yang ditanamkan kepada pusat pengolahan perintah pada
RJBA yaitu Mikrokontroller. Perangkat lunak yang digunakan adalah CodeVision
AVR (Gambar 2). Pada bagian ini juga dibuat Guide User Interface (GUI) yang
berfungsi sebagai control pengendali dipermukaan oleh pengguna dengan
menggunakan perangkat lunak Borlan Delphi (Gambar 3) dengan bahasa
pemrograman Pascal.
Gambar 2 Perangkat lunak CodeVision AVR
5
Gambar 3 Perangkat Lunak Borland Delphi 7
Rancang Bangun Elektronik
Kegiatan yang dilakukan pada bagian ini merupakan perakitan
komponen/hardware dari RJBA. Bagian ini menghubungkan komponenkomponen elektronika seperti mikrokontroller, driver motor, kamera CCD,
joystick, pengaturan sumber tenaga yang dibutuhkan, dan lain-lain.
(3)
(4)
(5)
(1)
(2)
(6)
(11)
(9)
(10)
(7)
(8)
Gambar 4 Komponen elektronik RJBA V. 2014
(1: Underwater lamp, 2: Accu 12V 100Ah, 3: Mikrokontroler ATMega
8535, 4: DB9, 5: EMS 5 H-Bridge, 6: EMS 2 A Dual H-Bridge, 7: Kabel pelangi,
8: Toggle switch, 9: Dioda, 10 : IC 79xx, 11: Resistor)
Rancang Bangun Mekanika
Bagian mekanika berkaitan dalam membangun fisik dari RJBA itu sendiri.
Pembuatan frame, ruang/tangki ballast, box kompartemen, water proofing,
Gripper, penempatan motor penggerak/thruster, dan hal-hal yang berhubungan
6
dengan bangunan fisik dari sebuah RJBA. Frame yang dibuat menggunakan
bahan dari plat alumunium dengan tebal 5 mm. Gripper dibuat menggunakan
bahan lembaran PVC dengan tebal 5 mm. Ruang/tangki ballast dibuat
menggunakan bahan resin dan bahan polyureten. Diagram alir penelitian tertera
pada Gambar 5.
Mulai
Perencanaan dan
Pematangan
Konsep
Pembuatan desain
Remotely
Operated Vehicle
Pembuatan ROV
Pembuatan
Program
Pembuatan
Elektronik
Tidak
Pembuatan
Mekanik
Sesuai?
Ya
Selesai
Gambar 5 Diagram alir pembuatan RJBA V.2014
7
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil penelitian ini berupa Robot Jelajah Bawah Air V. 2014 dengan
dimensi 65x35x40 cm, berat total ± 19 kg, menggunakan sistem ballast dengan
volume ruang ballast 14,879 dm3, memiliki gripper, dan 5 thruster untuk
pergerakan robot, kabel/tether sepanjang 28 meter dengan kendali dipermukaan
menggunakan Joystick. RJBA V. 2014 dapat diklasifikasikan ke dalam kelas Pure
Observation dan kelas Prototype or Development Vehicles atau wahana yang
dalam pengembangan (Norsok Standard, 2003). Gambar 6 merupakan tampilan
secara keseluruhan RJBA V. 2014.
Gambar 6 Robot Jelajah Bawah Air V. 2014
Bagian Desain RJBA V. 2014
Robot jelajah bawah air yang dikembangkan kali ini memiliki desain yang
berbeda dari dua generasi sebelumnya. RJBA V. 2014 berbentuk persegi panjang
dengan tujuan untuk memudahkan titik berat robot dan tata letak komponen
dengan tepat agar memiliki keseimbangan yang baik ketika beroperasi di dalam
air. Selain itu RJBA V. 2014 memiliki pelampung/buoy pada bagian atas robot
yang di desain khusus untuk memberi daya apung dan membantu agar robot
memiliki keseimbangan yang baik. Selain fungsinya untuk memberi daya apung,
buoy juga didesain untuk tempat peletakan komponen elektronika dan sebagai
ruang/tangki ballast untuk memanipulasi daya apung robot. Hal ini tidak dimiliki
oleh dua generasi robot jelajah bawah air generasi sebelumnya. Pembuatan desain
seperti ini dilakukan karena pada generasi sebelumnya yaitu RJ45 memiliki
permasalahan keseimbangan dengan berat di bagian belakang robot ketika
beroperasi di dalam air dan menggunakan pelampung eksternal yang mengurangi
nilai estetika dari RJ45 itu sendiri (Rizki, 2008). Gambar 7 menunjukkan bentuk
fisik dari robot jelajah bawah air V. 2014 dan dua generasi sebelumnya.
8
(1)
(2)
(3)
(4)
Gambar 7 Bentuk fisik robot jelajah bawah air
( 1 : RJ45 (tanpa pelampung), 2 : RJ45 (dilengkapi pelampung),
3 : RJ45 V2, 4: RJBA V.2014)
Bagian Mekanika RJBA V.2014
Bagian mekanika merupakan pembahasan mengenai bagian fisik dari RJBA
yang telah dibuat. Pembuatan bagian mekanika pada RJBA V.2014 dapat dibagi
menjadi : frame/rangka, box kompartemen, ruang/tangki ballast, dan Gripper.
Gambar rancangan mekanik RJBA V. 2014 secara detail tersaji pada Lampiran 1.
Gambar 8 Frame berbahan alumunium dan PVC 5 mm
9
Gambar 8 merupakan bagian frame atau rangka dari RJBA yang dibuat.
Frame RJBA dibuat dengan menggunakan bahan alumunium dan PVC berupa
lembaran dengan tebal masing-masing bahan 5 mm. Bahan alumunium digunakan
pada bagian kerangka luar, sedangkan bahan PVC hanya digunakan untuk tempat
pemasangan thruster. Pemilihan kedua bahan tersebut terutama bahan alumunium
dikarenakan memiliki daya tahan yang kuat dan tidak mengalami korosi. PVC 5
mm juga digunakan sebagai bahan untuk pembuatan Gripper.
Gambar 9 Box kompartemen
Bagian tempat kompartemen (Gambar 9) terbuat dari bahan CO PVC 8
inchi yang dilengkapi dengan seal berupa O-ring yang berfungsi untuk mencegah
masuknya air kedalam tempat kompartemen. Pada bagian tangki/ruang ballast,
digunakan bahan resin dengan mencapai ketebalan ± 3mm. Pemilihan bahan ini
dikarenakan bahan dapat dibentuk dengan mudah melaui proses
molding/pencetakan. Selain itu, bahan resin akan memiliki struktur yang kuat bila
dipadukan dengan mate/serat fiber. Gripper (Gambar 10) terbuat dari bahan PVC
sheet dengan tebal 5 mm. Gripper dibuat menyerupai alat pencapit/tang yang
bertujuan untuk dapat menjepit/mencengkram objek. Bagian pencapit
ditambahkan bahan karet yang berfungsi untuk menambah daya cengkram
terhadap objek yang memiliki permukaan licin.
Gambar 10 Gripper
10
Sistem Elektronik RJBA V.2014
Sistem elektronika pada RJBA merupakan rangkaian dari komponenkomponen elektronika yang saling terhubung sesuai dengan fungsi dan tujuannya
masing-masing. Gambar 11 merupakan alur sistem kerja tiap komponen
elektronik sesuai dengan fungsi dari tiap komponen-komponen tersebut untuk
menjalankan robot jelajah bawah air.
Underwater
Lamp
Gambar 11 Sistem kerja tiap komponen elektronik pada RJBA V. 2014
Menurut Fouquet et al. (2002), salah satu komponen utama dari sistem
elektronika adalah power source atau sumber tenaga yang digunakan. Sumber
tenaga yang digunakan untuk menjalankan robot adalah catu daya 12 V 100 Ah.
Hal ini dikarenakan karena robot membutuhkan daya yang besar terutama untuk
kelima thruster dimana tiap thruster membutuhkan masukan sebesar 12V 5A.
Menurut Sulaiman dan Saharuddin (2012), peningkatan catu daya yang digunakan
akan meningkatkan kapasitas arus listrik sehingga akan membuat peningkatan
untuk sistem kerja thruster. Peningkatan catu daya juga akan dapat mengatasi
penggunaan tether/kabel yang panjang. Kabel sebagai penyalur tenaga memiliki
resistansi yang dapat menghambat arus listrik yang dibutuhkan robot untuk
beroperasi sehingga dibutuhkan sumber tenaga dengan daya yang lebih besar
(Wilkins 1998).
11
Masing-masing komponen elektronika membutuhkan tegangan dan kuat
arus yang berbeda-beda. Untuk mengatasi permasalahan tersebut dibuat rangkaian
pengatur tegangan (Gambar 12) dimana dapat mengubah atau mengkonversi
tegangan dari aki menjadi 12V, 9V, dan 5V. Selain itu rangkaian pengatur
tegangan dilengkapi dengan dioda agar arus yang keluar stabil dan searah
sehingga diharapkan tiap komponen terpenuhi kebutuhan dayanya.
Gambar 12 Rangkaian skematik pengatur tegangan
Mikrokontroller ATMega8535 yang digunakan berfungsi sebagai pusat
pengolahan sistem kendali yang memiliki empat PORT dimana tiap PORT terdiri
dari 8 pin yang dapat berfungsi sebagai I/O dan Analog Digital Converter pada
PORT A. PORT yang digunakan sebagai I/O untuk mengendalikan driver motor
adalah PORT B dan PORT C. Driver motor yang digunakan untuk menggerakkan
thruster adalah EMS 5 A H-Bridge dan driver motor yang digunakkan untuk
menggerakkan motor DC pada sistem ballast dan Gripper adalah EMS 2 A Dual
H-Bridge.
Komunikasi antara laptop/PC dan mikrokontroler menggunakan USBto
Serial. USBtoSerial berfungsi sebagai pengkonversi komunikasi serial yang
dimiliki mikrokontroler menjadi USB agar komunikasi dapat terbaca oleh
laptop/PC dan sebaliknya. Proses komunikasi serial terjadi melalui kabel/tether
yang menghubungkan robot dengan laptop/PC. Tether yang digunakan haruslah
bersifat tahan lama dan memiliki kualitas yang baik agar mengurangi gangguan
proses komunikasi serial (Newman dan Robison 1992).
Sistem kendali robot jelajah bawah air tentunya memerlukan input dari
sebuah perangkat keras yang dikontrol oleh user. Perangkat keras tersebut dapat
berupa keyboard, mouse, gamepad, dan joystick. Pada RJBA V. 2014, perangkat
keras yang digunakan adalah Joystick Attack 3 keluaran Logitech. Untuk
memperoleh tampilan visual dari robot digunakan CCD kamera yang terhubung
dengan TV tuner agar CCD kamera dapat dibaca oleh laptop/PC. Menurut Olejnik
(2008), tampilan observasi secara langsung dari ROV akan membantu untuk
mengidentifikasi objek di bawah laut. Untuk membantu pencahayaan, robot
jelajah bawah air dilengkapi dengan sistem penerangan mengunakan dua buah
lampu bawah air 10 Watt.
12
Program Utama Kendali RJBA V.2014
Robot Jelajah Bawah Air menggunakan mikrokontroller ATMega8535
sebagai pusat pengolahan sistem kendali terhadap robot. Bahasa yang digunakan
merupakan bahasa pemrograman tingkat tinggi yaitu bahasa C dengan
menggunakan perangkat lunak compiler berupa CodeVision AVR. Alur kerja dari
pemrograman yang ditanamkan dalam mikrokontroler tertera pada Gambar 13.
Gambar 13 Alur kerja program yang diunduh pada Mikrokontroler ATMega8535
Program yang ditanamkan pada mikrokontroler ATMega8535 merupakan
program untuk mengendalikan thruster, sistem ballast, dan Gripper. Program
kendali tersebut diatur untuk menerima input berupa karakter dengan tipe data
“char” yang dikirimkan melalui komunikasi serial dengan laptop/PC. Setelah
mikrokontroler menerima input berupa karakter yang dikirimkan oleh user
melalui laptop/PC, program akan menjalankan perintah sesuai dengan karakter
yang diterima. Kemudian program akan mengulang kembali pada tahap
menunggu karakter yang dikirimkan berikutnya oleh user. Fungsi dari “Enable
Interrupts” adalah untuk mengijinkan adanya selaan atau interupsi oleh user untuk
mengirimkan karakter yang baru saat mikrokontroler sedang menjalankan
13
program hasil dari karakter yang dikirimkan sebelumnya. Kode program
mikrokontroler ATMega8535 untuk kendali robot menggunakan perangkat lunak
CodeVisionAVR ditampilkan pada Lampiran 2.
Sistem Ballast RJBA V.2014
RJBA generasi terbaru kali ini dilengkapi dengan sistem ballast seperti
halnya sistem yang terdapat pada kapal selam. Sistem ballast merupakan sebuah
sistem untuk memanipulasi daya apung suatu benda. Daya apung terbagi menjadi
3 macam, yaitu : 1) Daya apung positif : bila suatu benda mengapung, 2) Daya
apung negatif : bila suatu benda tenggelam, 3) Daya apung netral : bila benda
dapat melayang. Untuk dapat bergerak secara horizontal dan tidak terpengaruh
dengan daya apung positif (ke atas) dan negatif (ke bawah), tentunya RJBA
haruslah memiliki daya apung netral. Oleh karena itu, diperlukan sistem ballast
untuk memanipulasi daya apung pada RJBA yang sekaligus membantu dalam
pergerakan secara vertikal.
Sistem ballast pada RJBA menggunakan ruang berbahan fiber dengan
volume 14,879 dm3. Sistem ballast ini menggunakan prinsip memasukkan air ke
dalam ruang ballast sekaligus mengeluarkan udara yang ada pada ruang ballast
untuk mengurangi daya apung. Untuk mengembalikan daya apung, air
dikeluarkan kembali dari ruang ballast ke lingkungan dengan menggunakan bilge
pump. Kran air yang dapat dikontrol dari permukaan merupakan cara untuk
memasukkan air kedalam ruang ballast dan bilge pump yang disambungkan
dengan valve 1 arah merupakan sistem untuk mengeluarkan air dari dalam ruang
ballast dan memampatkan udara didalam ruang ballast. Gambar 14 merupakan
tata letak penempatan sistem ballast pada RJBA.
Gambar 14 Tata letak penempatan bilge pump dan kran air sebagai bagian dari
sistem ballast pada RJBA V. 2014
14
Gambar 15 menjelaskan bahwa penggunaan sistem ballast berdampak pada
daya apung yang dimiliki oleh RJBA. Pada tahap 1, ruang ballast masih dipenuhi
dengan udara sehingga daya apung yang terjadi adalah daya apung positif. Untuk
mengurangi daya apung agar robot dapat melayang maupun tenggelam, kran air
pada sistem ballast dibuka agar air masuk kedalam ruang ballast (tahap 2). Untuk
memperoleh keadaan melayang/daya apung netral pada tahap 3 dan 4, kran air
dibuka hingga keadaan robot mulai tampak melayang dan kemudian kran ditutup
dan dapat diatur apabila air yang masuk ke dalam ruang ballast berlebih maka air
dapat dikeluarkan menggunakan bilge pump sehingga robot memiliki daya
apungnya kembali untuk mencapai posisi melayang. Pada tahap 5, yang terjadi
adalah ruang ballast sepenuhnya diisi dengan air dari lingkungan sehingga robot
memiliki daya apung negatif dan robot akan menyelam. Untuk naik lagi ke
permukaan (tahap 6), air dalam ruang ballast dibuang ke lingkungan
menggunakan bilge pump sehingga robot memiliki daya apung positif.
Gambar 15 Ilustrasi penggunaan sistem ballast pada RJBA V. 2014
Pada saat uji coba kolam di laboratorium Watertank AIK didapati bahwa
sistem ballast yang telah dibuat tidak berjalan dengan maksimal. Hal ini
disebabkan karena kurangnya ketelitian dalam perhitungan posisi penempatan
kran air yang terlatak pada sisi kanan depan RJBA sehingga menyebabkan air
yang masuk kedalam ruang ballast tidak tersebar secara merata melainkan
menumpuk pada satu sisi. Kondisi seperti ini menyebabkan pada saat pintu kran
air dibuka dan RJBA mulai kehilangan daya apung posisi robot cenderung
tenggelam pada sisi depan terlebih dahulu yang sehingga robot tidak seimbang
pada saat melakukan penyelaman.
Olah Gerak RJBA V. 2014
Robot Jelajah Bawah Air atau lebih dikenal dengan Remotely Operated
Vehicle merupakan robot yang mampu melakukan sebuah tugas dibawah air
15
dengan control dari permukaan. Tentunya dalam melakukan tugasnya, robot ini
harus mampu melakukan olah gerak yang baik. Menurut Asmara (2010), RJBA
yang baik mampu melakukan olah gerak 6 derajat kebebasan, seperti : a) Heaving
yaitu gerakan naik atau turun, b) Swaving yaitu gerakan melintang/menggeser ke
arah samping kiri dan kanan, c) Surging yaitu gerakan membujur arah maju atau
mundur, d) Yawing yaitu gerakan menggeleng ke kiri dan ke kanan, e) Pitching
yaitu gerakan mengangguk ke atas dan ke bawah, f) Rolling yaitu gerakan
memutar ke kiri dan ke kanan.
Untuk dapat melakukan olah gerak seperti itu, RJBA V.2014 dilengkapi
dengan 3 thruster untuk bermanuver secara horizontal dan 2 thruster untuk
melakukan maneuver secara vertikal.. Menurut Kusuma (2012), thruster yang
digunakan pada RJ45 V2 menggunakan bilge pump 700 GPH dan penggunaan
propeller yang kurang tepat sehingga tidak mampu memberi gaya dorong yang
baik pada robot. Untuk mengatasi hal tersebut, pada RJBA V. 2014 dilakukan
peningkatan gaya dorong yang dihasilkan oleh thruster. Thruster ditingkatkan
dengan menggunakan bilge pump 1500 Galon per Hour (GPH) dan propeller dua
daun berbahan alumunium.
Propeller atau baling-baling akan membuat aliran fluida mendorong RJBA.
Arah putaran baling-baling juga akan mempengaruhi aliran fluida. Baling-baling
didesain untuk bergerak dan mengarahkan fluida berlawanan dengan arah gerak
(Christ dan Wernli, 2007). Menurut Ismail (2010), semakin sedikit jumlah daun
propeller, maka efisiensi propeller semakin tinggi. Namun, dengan sedikitnya
jumlah daun propeller, masing-masing daun propeller akan menanggung beban
lebih besar. Untuk mengatasinya digunakan propeller berbahan alumunium
karena memiliki daya tahan yang kuat dibandingkan dengan bahan plastik.
Gambar 16 merupakan tata letak penempatan kelima thruster RJBA V.2014 :
Gambar 16 Tata letak kelima thruster pada RJBA V. 2014
Berdasarkan hasil ujicoba kolam, tata letak thruster dapat menghasilkan gerakan
Heaving, Swaving, Surging, Pitching, dan Rolling. Tabel 3 merupakan olah gerak
robot berdasarkan hasil ujicoba kolam.
16
Tabel 3 Olah gerak RJBA berdasarkan tata letak dan arah perputaran thruster
T1
CW
CCW
CCW
T2
CCW
CW
CW
CCW
-
T3
CCW
CW
CCW
CW
CCW
T4
-
T5
-
Kondisi
Bergeser ke kiri
Bergeser ke kanan
Bergerak maju
Bergerak Mundur
Memutar ke kanan
Memutar ke kiri
Maju ke arah kanan
CW
CCW
-
-
-
Maju ke arah kiri
CCW
-
CW
-
-
Mundur ke arah kiri
CW
CW
-
-
-
Mundur ke arah kanan
-
-
-
CW
CCW
CW
CCW
CW
CCW
CCW
CW
Bergerak naik
Bergerak turun
Mengangguk ke atas
Mengangguk ke bawah
Keterangan
Swaving
Swaving
Surging
Surging
Rolling
Rolling
Surging
dan
Swaving
Surging
dan
Swaving
Surging
dan
Swaving
Surging
dan
Swaving
Heaving
Heaving
Pitching
Pitching
Keterangan : T : Thruster, CW : Clockwise, CCW : Counter Clockwise
Sistem Kerja Gripper RJBA V.2014
Pada pengembangan robot jelajah bawah air kali ini dilengkapi dengan
sistem Gripper atau berupa tangan pencapit. Menurut Haugen (2012), Robot
bawah air biasanya dilengkapi dengan satu atau beberapa gripper sehingga dapat
melakukan tugas-tugas sederhana seperti menarik kabel, membuka katup, dan
menangani alat-alat berbeda. Gripper terbuat dari bahan lemabaran PVC dengan
tebal 5 mm. Gerakan untuk membuka dan menutup menggunakan motor DC
sebagai penggeraknya. Gripper pada robot ini memiliki lebar bukaan maksimal
sebesar 8 cm. Gambar 17 merupakan sistem kerja dari gripper.
Gambar 17 Sistem kerja gripper RJBA V. 2014
17
Sistem kerja gripper berawal dari input yang diberikan oleh pengguna
dengan kendali menggunakan joystick yang terhubung dengan Guide User
Interface (GUI) di laptop. Input yang diberikan akan diteruskan kepada
mikrokontroler melalui komunikasi serial. Mikrokontroler akan mengolah dan
menjalankan perintah sesuai dengan informasi yang dikirimkan. Perintah yang
dijalankan berupa memberi sinyal digital High atau Low kepada EMS 2 A Dual
H-Bridge yang berfungsi sebagai driver motor DC. Kemudian driver motor
memberi tegangan (+) atau (-) untuk menggerakkan motor DC secara clock wise
(CW) atau counter clock wise (CCW). Secara mekanik, putaran motor DC
digunakan untuk penggerak capit untuk gerakan membuka (CW) dan menutup
(CCW). Tabel 4 dan Gambar 18 merupakan hasil uji coba daya cengkram gripper
terhadap objek benda :
Tabel 4 Hasil pengamatan daya cengkram gripper terhadap beberapa objek benda
No Contoh objek benda yang digunakan Keterangan Daya Cengkram
1
Cat Spray
Baik
2
Obeng
Baik
3
Kaca/Akrilik
Baik
4
Rubber/karang mati
Baik
Gambar 18 Contoh penggunaan gripper terhadap kaleng cat spray
Guide User Interface RJBA V.2014
Guide User Interface (GUI) merupakan perangkat lunak antar muka yang
digunakan pengguna untuk memantau dan mengendalikan sistem robot melalui
Laptop/PC. Pada robot jelajah bawah air V. 2014, GUI dibuat menggunakan
perangkat lunak Borland Delphi 7. Perangkat lunak Borland Delphi 7
menggunakan bahasa pemrograman tingkat tinggi yaitu bahasa pemrograman
Pascal. Gambar 19 merupakan tampilan GUI yang telah dibuat dan digunakan
pada RJBA V. 2014.
18
Gambar 19 Tampilan Guide User Interface RJBA V. 2014
Penggunaan GUI untuk mengendalikan RJBA dimulai dengan mengatur
serial komunikasi dengan cara menekan tombol Setting pada group box Serial
Communication, kemudian akan muncul jendela baru untuk mengatur
PORT/COM, baudrate. Setelah itu tekan tombol Connect untuk menghubungkan
komunikasi antara PC/Laptop dan RJBA. Group Joystick Control digunakan
untuk mengaktifkan joystick sebagai media masukkan untuk mengatur robot
sekaligus mengetahui kondisi axis X, Y, dan Z dari joystick dan mengetahui
kondisi robot sesuai masukkan dari joystick. Tombol Enable digunakan untuk
mengaktifkan joystick dan Disable untuk menonaktifkan joystick. Tombol Start
Video digunakan untuk mengaktifkan kamera robot untuk mendapatkan gambar
secara live dari robot. Untuk mendapatkan gambar digunakan tombol Capture
yang akan secara otomatis disimpan pada direktori folder yang ditentukan terlebih
dahulu pada baris program GUI. Kode program GUI menggunakan perangkat
lunak Borland Delphi 7 disajikan pada Lampiran 3. Gambar 20 merupakan contoh
gambar yang diambil oleh robot :
Gambar 20 Hasil gambar yang ditangkap oleh kamera CCD
19
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Pengembangan yang dilakukan terhadap RJBA V. 2014 meliputi
pengembangan sistem catu daya, olah gerak robot, menggunakan sistem ballast,
dan memiliki gripper yang telah berhasil dilakukan. Sistem catu daya
dikembangkan dengan menambah daya yang lebih besar dan membuat sistem
pembagi tegangan sehingga tiap komponen robot mendapatkan daya yang
dibutuhkan secara maksimal. RJBA V. 2014 menggunakan thruster yang lebih
baik dan mampu melakukan olah gerak Heaving, Swaving, Surging, Pitching, dan
Rolling yang lebih baik dibanding dari sebelumnya. Namun sistem ballast yang
dibuat untuk membantu pergerakan robot secara vertikal belum dapat berjalan
dengan baik.
Saran
Saran untuk pengembangan robot jelajah bawah air selanjutnya adalah
penyempurnaan sistem ballast yang digunakan dan penambahan sensor navigasi
seperti sensor tekanan, kedalaman, dan sensor lainnya sesuai dengan tujuan awal
pembuatan robot
DAFTAR PUSTAKA
Asmara SW. 2010. Studi Perancangan ROV (Remotely Operated Vehicle) untuk
Meningkatkan Kemampuan Maneuvering di Bawah Laut dengan
Pendekatan CFD [Skripsi]. Surabaya. Institut Teknologi Sepuluh
November.
Chandra Y. 2011. Rancang Bangun Sistem Ballast pada ROV (Remotely
Underwater Vehicle) [Skripsi]. Surabaya. PENS-ITS.
Christ RD, Robert LW Sr. 2007. The ROV Manual : A User ide for ObservationClass Remotely Operated Vehicle. Elsevier Ltd. Oxford.
Fang MC, Hou CS, Luo JH. 2006. On the motions of the underwater remotely
operated vehicle with the umbilical cable effect. Ocean Engineering.
34:1275-1289.
Fouquet Y, Savoye B, Drogou JF, Michel JL. 2002. Evaluation of The 1st Year of
Scientific Use of The French ROV VICTOR 6000. Underwater
Technology. 11-16.
Haugen M, 2012. Modeling and Control of ROV Manipulator [Thesis].
Trondheim. Norwegian University of Science and Technology.
Ismail SH. 2010. Perancangan Program Pemilihan Propeller Jenis Wageningen B
Series Berbasis Efisiensi [Skripsi]. Surabaya. Institut Teknologi Sepuluh
November.
Kusuma HA. 2012. Rancang Bangun Remotely Operated Vehicle (ROV) untuk
Eksplorasi Bawah Air [Skripsi]. Bogor. Institut Pertanian Bogor.
Newman J, Robison B. 1992. Development of a dedicated ROV for ocean science.
MTS Journal. 26(4):46-53
20
NOAA. 2010. Remotely Operated Vehicle (ROV) [Internet].[diunduh 2013 Nov
25]. Tersedia pada : http://oceanexplorer.noaa.gov/technology/subs/rov
Norwegian Technology Centre. 2003. Remotely operated vehicle (ROV) services.
In : NORSOK standard U-102. Oslo, Norway.
Olejnik A. 2008. Visual identification of underwater objects using a ROV-type
vehicle: “Graf Zeppelin” wreck investigation. Polish Maritime Research.
15(55):72-79.
Rigaud V . 2007. Innovation and Operation with Robotized Underwater Systems.
Journal of Field robotics. 24(6):449-461.
Rizki I. 2008. Pengembangan Prototipe Remotely Operated Vehicle (ROV) :
Aspek Mekanis [Skripsi]. Bogor. Institut Pertanian Bogor.
Sulaiman O, Saharuddin AH. 2012. Power Integrity Requirement of New
Generation of ROV for Deep Sea Operation. Global Journal. 12(3): 09755861.
Suwardi St. 2008. Mengungkap Misteri Laut dalam bersama ROV.
KabarIndonesia. IPTEK.
Woods AJ, Penrose JD, Duncan AJ, Koch R, Clarck D. 1998. Improving The
Operability Of Remotely Operated Vehicles. The APPEA Journal. 37:
849-854.
LAMPIRAN
1 Desain Buoy, Frame, dan Gripper RJBA V.2014
22
2 Kode program kendali RJBA V.2014 menggunakan perangkat lunak
CodeVision AVR
#include
#include
#include
#include
#ifndef RXB8
#define RXB8 1
#endif
#ifndef TXB8
#define TXB8 0
#endif
#ifndef UPE
#define UPE 2
#endif
#ifndef DOR
#define DOR 3
#endif
#ifndef FE
#define FE 4
#endif
#ifndef UDRE
#define UDRE 5
#endif
#ifndef RXC
#define RXC 7
#endif
#define FRAMING_ERROR (1