Perancangan Robot Wall Follower dengan Metode Proportional Integral Derivative (PID) Berbasis Mikrokontroler.
Perancangan Robot Wall Follower dengan Metode Proportional Integral
Derivative (PID) Berbasis Mikrokontroler
LAPORAN TUGAS AKHIR
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Program Sarjana
Pada Jurusan Sistem Komputer Universitas Andalas
AS'ARI
0910452017
JURUSAN SISTEM KOMPUTER
FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI
UNIVERSITAS ANDALAS
PADANG
2014
ABSTRAK
PERANCANGAN ROBOT WALL FOLLOWER DENGAN METODE
PROPORTIONAL INTEGRAL DERIVATIVE (PID) BERBASIS
MIKROKONTROLER
Oleh
As'Ari
0910452017
Robot wall follower adalah robot otomatis yang gerakannya mengikuti
dinding-dinding pembatas pada lintasan. Navigasi robot wall follower merupakan
salah satu sistem navigasi robot yang digunakan dalam perlombaan seperti
Kontes Robot Cerdas Indonesia (KRCI) dimana robot tipe wall follower ini dapat
mengikuti bentuk - bentuk dinding arena. Robot tipe ini dipilih karena arena
terdiri dari dinding-dinding yang membentuk lorong dan ruangan. Tugas akhir ini
merancang dan mengimplementasikan algoritma kontrol pada robot wall follower
menggunakan kontroler Proportional Integral Derivative (PID) sebagai sistem
kontrol pada navigasi robot wall follower.
Tugas dari robot ini adalah menyusuri dinding arena yang bentuknya
bebas. Kontroler PID pada robot wall follower bertujuan untuk memuluskan
pergerakan robot saat menelusur ruangan/dinding lintasan. Dengan bantuan
kontroler PID robot wall follower mampu bernavigasi dengan halus, responsif dan
tanpa tabrakan. Penentuan hasil tuning parameter kontroler PID ini didapatkan
dengan menggunakan metode trial dan error. Hasil tuning parameter kontroler
PID yang dicapai dari penelitian tugas akhir ini diperoleh nilai Kp= 6, Ki= 1 dan
Kd= 3.
Kata Kunci : Robot Wall Follower, Kontroler PID, Tuning Parameter
ABSTRACT
WALL FOLLOWER ROBOT DESIGN USING PROPORTIONAL
INTEGRAL DERIVATIVE (PID) METHODS ON BASED
MICROCONTROLLER
By
As'Ari
0910452017
Wall following robot is an automatic robot which moves following walls
in a fixed route. This kind of robot uses a navigation system which has been used
in robot contest such as Indonesian Smart Robot Contest (KRCI) and using this
system the robot can move following any kind of routes in the arena. This type of
robot is chosen because the arena consists of many aisles and rooms. In this final
year project, a control algorithm for wall following robot has been designed and
implemented using Proportional Integral Derivative (PID) controller as the
navigation control system.
The implemented robot has to follow walls which have free shape. The
goal of this PID controller is to help smoothening the robot's movement when it
follows the arena's wall. With the help of PID controller, the robot can navigate
smoothly, responsively, and can avoid any collision with the wall. The parameters
used for PID controller's tuning was determined using trial and error method. For
this research, the parameters' values are Kp = 6, Ki = 1, and Kd = 3.
Keywords : Wall Following Robot , PID Controller, Parameters' Tuning
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Robot adalah sebuah alat mekanik yang dapat melakukan tugas fisik, baik
menggunakan pengawasan ataupun kontrol manusia dengan menggunakan
program yang telah didefinisikan terlebih dulu (kecerdasan buatan)[1]. Saat ini,
robot banyak digunakan dalam berbagai bidang kehidupan masyarakat. Bahkan,
Setiap tahun kontes robot selalu ada untuk memperkenalkan dan memperluas ilmu
pengetahuan tentang robot.
Robot yang akan dibahas pada tugas akhir ini adalah robot wall follower.
Pada penelitian sebelumnya juga pernah membahas tentang robot wall follower ini
dengan menggunakan bahan penelitian seperti sensor ultrasonik ping))),
ATMega32, dan Modul RF YS-1020[19]. Tetapi, menurut saya masih terdapat
beberapa kekurangan.
Beberapa kekurangannya
yaitu
kurang mulusnya
pergerakan robot, kurang responsive, keseringan menabrak dinding, dan kurang
stabil. Untuk itu perlu adanya perancangan robot wall follower yang lebih bisa
mengurangi beberapa kelemahan diatas untuk mendapatkan robot wall follower
yang lebih mulus pergerakannya, responsive, dan mengurangi tabrakan dengan
dinding.
Pada tugas akhir ini akan dibahas mengenai pergerakan robot wall
follower saat melintasi track yang lurus maupun berbelok-belok agar tidak
menabrak dinding kiri atau kanan dan tetap menjaga keseimbangan saat tracking
kiri atau kanan. Oleh karena itu, perlu adanya penggunaan metode kontrol PID
(Proportional Integral Derivative) untuk menentukan kecepatan angular robot.
Dengan mengetahui kecepatan angular robot wall folower setiap saat, maka
kecepatan linier roda-roda robot dapat ditentukan. Kecepatan linier roda-roda
robot akan mengatur besarnya duty cycle sinyal PWM pada masing-masing motor,
sedangkan jejak (guidance) berupa dua buah dinding yang dapat dianalogikan
sebagai koridor.
Kontrol PID yang digunakan pada robot wall follower ini diharapkan dapat
mengatur gerakan robot wall follower yang lebih baik, halus dan akurat dalam
pembacaan jarak antara dinding kiri dan kanan. Kontrol PID ini akan
diaplikasikan ke sebuah mikrokontroller Arduino Uno dengan software Arduino
dan sensor yang digunakan dalam robot wall follower ini adalah Sharp GP2D12.
Berdasarkan latar belakang diatas maka penulis tertarik untuk merancang
agar robot wall follower ini memiliki pembacaan jarak terhadap dinding kiri dan
kanan yang lebih baik dan seimbang dalam bentuk tugas akhir dengan judul
“Perancangan Robot Wall Follower dengan Metode Proportional Integral
Derivative (PID) Berbasis Mikrokontroler”.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang maka penulis merumuskan permasalahan pada
tugas akhir ini sebagai berikut:
1. Apakah robot wall follower yang dirancang menggunakan sensor jarak
Sharp GP2D12 mampu mendeteksi jarak dinding jalur yang dilalui robot
untuk menghindari tabrakan dengan dinding jalur?
2. Apakah metode PID yang digunakan bisa berfungsi dengan baik pada
robot wall follower untuk mengatur agar robot bergerak halus, responsive
dan mengurangi tabrakan dengan dinding?
1.3 Batasan Masalah
Agar perancangan yang dibahas dalam Tugas Akhir ini tidak terlalu luas
dan
menyimpang, maka penulis membatasi permasalahan adalah sebagai
berikut :
1. Menggunakan
sensor
sharp
GP2D12
sebagai
pembaca
dinding
penghalang.
2. Metode yang dipakai adalah Metode Kontrol PID dalam pengontrolan
motor DC.
3. Menggunakan Mikrokontroler Arduino Uno sebagai Mikroprosessor
Utama.
1.4 Tujuan
Berdasarkan latar belakang maka penulis memiliki tujuan pada tugas
akhir ini sebagai berikut :
1. Mampu mendeteksi jarak antara dinding pembatas jalur.
2. Mampu mengontrol robot agar bergerak halus, responsive, dan
mengurangi tabrakan dengan dinding.
1.5 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan laporan tugas akhir sebagai berikut:
BAB I Pendahuluan
Pendahuluan memuat tentang latar belakang, perumusan masalah, batasan
masalah, tujuan dan sistematika penulisan.
BAB II Landasan Teori
Landasan teori dasar perancangan suatu sistem teori penunjang
perancangan sistem. Pada bab ini dijelaskan tentang komponen utama
dan penunjang.
BAB III Metode Penelitian
Berisi tentang tahap - tahap yang akan dilakukan dalam menyelesaikan
tugas akhir ini, yaitu dengan tahap pengumpulan data dan referensi, tahap
desain, dan pembuatan dimana dalam tahap ini merupakan tahap
merencanakan, mendesain dan merealisasikan sistem yang dibuat.
BAB IV Hasil Dan Pembahasan
Bab ini memuat tentang hasil pengujian dari perangkat yang dibuat
beserta pembahasannya.
BAB V Penutup
Bab ini berisikan tentang kesimpulan dan saran dari pembuatan tugas akhir
ini.
Derivative (PID) Berbasis Mikrokontroler
LAPORAN TUGAS AKHIR
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Program Sarjana
Pada Jurusan Sistem Komputer Universitas Andalas
AS'ARI
0910452017
JURUSAN SISTEM KOMPUTER
FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI
UNIVERSITAS ANDALAS
PADANG
2014
ABSTRAK
PERANCANGAN ROBOT WALL FOLLOWER DENGAN METODE
PROPORTIONAL INTEGRAL DERIVATIVE (PID) BERBASIS
MIKROKONTROLER
Oleh
As'Ari
0910452017
Robot wall follower adalah robot otomatis yang gerakannya mengikuti
dinding-dinding pembatas pada lintasan. Navigasi robot wall follower merupakan
salah satu sistem navigasi robot yang digunakan dalam perlombaan seperti
Kontes Robot Cerdas Indonesia (KRCI) dimana robot tipe wall follower ini dapat
mengikuti bentuk - bentuk dinding arena. Robot tipe ini dipilih karena arena
terdiri dari dinding-dinding yang membentuk lorong dan ruangan. Tugas akhir ini
merancang dan mengimplementasikan algoritma kontrol pada robot wall follower
menggunakan kontroler Proportional Integral Derivative (PID) sebagai sistem
kontrol pada navigasi robot wall follower.
Tugas dari robot ini adalah menyusuri dinding arena yang bentuknya
bebas. Kontroler PID pada robot wall follower bertujuan untuk memuluskan
pergerakan robot saat menelusur ruangan/dinding lintasan. Dengan bantuan
kontroler PID robot wall follower mampu bernavigasi dengan halus, responsif dan
tanpa tabrakan. Penentuan hasil tuning parameter kontroler PID ini didapatkan
dengan menggunakan metode trial dan error. Hasil tuning parameter kontroler
PID yang dicapai dari penelitian tugas akhir ini diperoleh nilai Kp= 6, Ki= 1 dan
Kd= 3.
Kata Kunci : Robot Wall Follower, Kontroler PID, Tuning Parameter
ABSTRACT
WALL FOLLOWER ROBOT DESIGN USING PROPORTIONAL
INTEGRAL DERIVATIVE (PID) METHODS ON BASED
MICROCONTROLLER
By
As'Ari
0910452017
Wall following robot is an automatic robot which moves following walls
in a fixed route. This kind of robot uses a navigation system which has been used
in robot contest such as Indonesian Smart Robot Contest (KRCI) and using this
system the robot can move following any kind of routes in the arena. This type of
robot is chosen because the arena consists of many aisles and rooms. In this final
year project, a control algorithm for wall following robot has been designed and
implemented using Proportional Integral Derivative (PID) controller as the
navigation control system.
The implemented robot has to follow walls which have free shape. The
goal of this PID controller is to help smoothening the robot's movement when it
follows the arena's wall. With the help of PID controller, the robot can navigate
smoothly, responsively, and can avoid any collision with the wall. The parameters
used for PID controller's tuning was determined using trial and error method. For
this research, the parameters' values are Kp = 6, Ki = 1, and Kd = 3.
Keywords : Wall Following Robot , PID Controller, Parameters' Tuning
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Robot adalah sebuah alat mekanik yang dapat melakukan tugas fisik, baik
menggunakan pengawasan ataupun kontrol manusia dengan menggunakan
program yang telah didefinisikan terlebih dulu (kecerdasan buatan)[1]. Saat ini,
robot banyak digunakan dalam berbagai bidang kehidupan masyarakat. Bahkan,
Setiap tahun kontes robot selalu ada untuk memperkenalkan dan memperluas ilmu
pengetahuan tentang robot.
Robot yang akan dibahas pada tugas akhir ini adalah robot wall follower.
Pada penelitian sebelumnya juga pernah membahas tentang robot wall follower ini
dengan menggunakan bahan penelitian seperti sensor ultrasonik ping))),
ATMega32, dan Modul RF YS-1020[19]. Tetapi, menurut saya masih terdapat
beberapa kekurangan.
Beberapa kekurangannya
yaitu
kurang mulusnya
pergerakan robot, kurang responsive, keseringan menabrak dinding, dan kurang
stabil. Untuk itu perlu adanya perancangan robot wall follower yang lebih bisa
mengurangi beberapa kelemahan diatas untuk mendapatkan robot wall follower
yang lebih mulus pergerakannya, responsive, dan mengurangi tabrakan dengan
dinding.
Pada tugas akhir ini akan dibahas mengenai pergerakan robot wall
follower saat melintasi track yang lurus maupun berbelok-belok agar tidak
menabrak dinding kiri atau kanan dan tetap menjaga keseimbangan saat tracking
kiri atau kanan. Oleh karena itu, perlu adanya penggunaan metode kontrol PID
(Proportional Integral Derivative) untuk menentukan kecepatan angular robot.
Dengan mengetahui kecepatan angular robot wall folower setiap saat, maka
kecepatan linier roda-roda robot dapat ditentukan. Kecepatan linier roda-roda
robot akan mengatur besarnya duty cycle sinyal PWM pada masing-masing motor,
sedangkan jejak (guidance) berupa dua buah dinding yang dapat dianalogikan
sebagai koridor.
Kontrol PID yang digunakan pada robot wall follower ini diharapkan dapat
mengatur gerakan robot wall follower yang lebih baik, halus dan akurat dalam
pembacaan jarak antara dinding kiri dan kanan. Kontrol PID ini akan
diaplikasikan ke sebuah mikrokontroller Arduino Uno dengan software Arduino
dan sensor yang digunakan dalam robot wall follower ini adalah Sharp GP2D12.
Berdasarkan latar belakang diatas maka penulis tertarik untuk merancang
agar robot wall follower ini memiliki pembacaan jarak terhadap dinding kiri dan
kanan yang lebih baik dan seimbang dalam bentuk tugas akhir dengan judul
“Perancangan Robot Wall Follower dengan Metode Proportional Integral
Derivative (PID) Berbasis Mikrokontroler”.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang maka penulis merumuskan permasalahan pada
tugas akhir ini sebagai berikut:
1. Apakah robot wall follower yang dirancang menggunakan sensor jarak
Sharp GP2D12 mampu mendeteksi jarak dinding jalur yang dilalui robot
untuk menghindari tabrakan dengan dinding jalur?
2. Apakah metode PID yang digunakan bisa berfungsi dengan baik pada
robot wall follower untuk mengatur agar robot bergerak halus, responsive
dan mengurangi tabrakan dengan dinding?
1.3 Batasan Masalah
Agar perancangan yang dibahas dalam Tugas Akhir ini tidak terlalu luas
dan
menyimpang, maka penulis membatasi permasalahan adalah sebagai
berikut :
1. Menggunakan
sensor
sharp
GP2D12
sebagai
pembaca
dinding
penghalang.
2. Metode yang dipakai adalah Metode Kontrol PID dalam pengontrolan
motor DC.
3. Menggunakan Mikrokontroler Arduino Uno sebagai Mikroprosessor
Utama.
1.4 Tujuan
Berdasarkan latar belakang maka penulis memiliki tujuan pada tugas
akhir ini sebagai berikut :
1. Mampu mendeteksi jarak antara dinding pembatas jalur.
2. Mampu mengontrol robot agar bergerak halus, responsive, dan
mengurangi tabrakan dengan dinding.
1.5 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan laporan tugas akhir sebagai berikut:
BAB I Pendahuluan
Pendahuluan memuat tentang latar belakang, perumusan masalah, batasan
masalah, tujuan dan sistematika penulisan.
BAB II Landasan Teori
Landasan teori dasar perancangan suatu sistem teori penunjang
perancangan sistem. Pada bab ini dijelaskan tentang komponen utama
dan penunjang.
BAB III Metode Penelitian
Berisi tentang tahap - tahap yang akan dilakukan dalam menyelesaikan
tugas akhir ini, yaitu dengan tahap pengumpulan data dan referensi, tahap
desain, dan pembuatan dimana dalam tahap ini merupakan tahap
merencanakan, mendesain dan merealisasikan sistem yang dibuat.
BAB IV Hasil Dan Pembahasan
Bab ini memuat tentang hasil pengujian dari perangkat yang dibuat
beserta pembahasannya.
BAB V Penutup
Bab ini berisikan tentang kesimpulan dan saran dari pembuatan tugas akhir
ini.