TUGAS AKHIR - Aplikasi modul sensor kamera pada robot penjejak warna = Camera sensor module aplication on the color tracking robot - USD Repository

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

TUGAS AKHIR

APLIKASI MODUL SENSOR KAMERA PADA ROBOT

PENJEJAK WARNA

  Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

  

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Elektro

  Oleh: HARDY BOYFONDA DOKO

  NIM : 065114018

  

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2011

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

FINAL PROJECT

CAMERA SENSOR MODULE APLICATION ON THE

COLOR TRACKING ROBOT

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements

To Obtain the Sarjana Teknik Degree

  

In Electrical Engineering Study Program

  HARDY BOYFONDA DOKO NIM : 065114018

  

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2011

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  HALAMAN PERSETUJUAN TUGAS AKHIR APLIKASI MODUL SENSOR KAMERA PADA ROBOT

PENJEJAK WARNA

(CAMERA SENSOR MODULE APLICATION ON THE

COLOR TRACKING ROBOT)

  Oleh: Hardy Boyfonda Doko

  065114018 Telah disetujui oleh:

  Pembimbing Martanto S.T., M.T.

  Tanggal: 22 Agustus 2011

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

HALAMAN PENGESAHAN

TUGAS AKHIR

APLIKASI MODUL SENSOR KAMERA PADA ROBOT

PENJEJAK WARNA (

  

CAMERA SENSOR MODULE APLICATION ON THE

COLOR TRACKING ROBOT )

  Oleh: HARDY BOYFONDA DOKO

  NIM: 065114018 Telah dipertahankan di depan panitia penguji pada tanggal 23 Agustus 2011 dan dinyatakan memenuhi syarat

  Susunan Panitia Penguji: Nama Lengkap Tanda Tangan Ketua : B. Wuri Harini ST., MT.

  Sekertaris : Martanto, ST., MT. Anggota : Damar Wijaya, ST., MT.

  Yogyakarta, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Dekan,

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir ini tidak memuat karya atau bagian orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka sebagaimana layaknya karya ilmiah.

  Yogyakarta, 25 Agustus 2011

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  HALAMAN PERSEMBAHAN Karya tulis ini ku persembahkan untuk: Tuhan Yesus Kristus atas berkatnya yang melimpah Kedua orang tuaku atas doa dan dukungan secara moral maupun materi Almamaterku Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma “Do the best, let GOD do the rest”

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

  Yang bertandatangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma: Nama : Hardy Boyfonda Doko Nomor Induk Mahasiswa : 065114018

  Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul:

  

APLIKASI MODUL SENSOR KAMERA PADA ROBOT PENJEJAK

WARNA

  beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis. Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

  Yogyakarta, 25 Agustus 2011

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  INTISARI

  Penglihatan merupakan hal terpenting, karena hampir seluruh informasi yang diolah oleh otak manusia diperoleh dari pengelihatan. Pada jaman modern seperti sekarang robot mengalami perkembangan yang cukup pesat dalam kemampuan pengenalan citra. Sensor yang jarang ditemui adalah sensor kamera. Sensor ini dapat digunakan sebagai sensor penglihatan sehingga robot dapat melakukan proses pengenalan citra.

  Aplikasi modul sensor kamera pada robot penjejak warna terdiri dari sistem minimum ATmega32 yang berfungsi mengolah data yang dikirimkan oleh modul sensor kamera CMUCam3. Data yang diolah akan digunakan sebagai keputusan dalam pergerakan dari robot.

  Robot akan mencari dan mengambil bola dengan warna yang sesuai, lalu membuang bola sesuai warna gawang yang ditentukan.

  Aplikasi modul sensor kamera pada robot penjejak warna sudah berhasil dibuat dan dapat bekerja dengan baik. Sensor dapat mencari dan menemukan obyek yang memiliki warna merah atau biru. Robot juga dapat mengambil dan membuang bola pada gawang dengan warna hijau atau kuning. Presentase keberhasilan dari system ini adalah 87,5 %.

  Kata kunci: Robot, sensor kamera, CMUCam3, warna, ATmega32

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  ABSTRACT

  Vision is the most important thing, because almost of the information processed by human brain obtained from the vision. In the modern times like now, robot has developed quite rapidly in the image recognition ability. Sensors that are rarely found is the camera sensor. This sensors can be used as visual sensors so the robot can perform the image process.

  Camera sensor module application on the color tracking robot consist of ATmega32 minimum system which process data transmitted from the CMUCam3 camera sensor module. The processed data will be used as a decision in the movement of the robot. Robot will search and retrieve the ball with the appropriate color, then throw the ball to the goal specified by color.

  Camera sensor module application on the color tracking robot has been successfully made and can work well. Sensor can search and find the red or blue colored object. The robot can also retrieve and throw the ball to the goal with green or yellow color. Persentage success of this this system is 87,5 %.

  Keyword: Robot, camera sensor, CMUCam3, color, ATmega32

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur penulis haturkan pada Tuhan Yesus Kristus, karena atas berkat dan karuniaNya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini yang “APLIKASI MODUL

  SENSOR KAMERA PADA ROBOT PENJEJAK WARNA”

  Penulis menyadari mulai dari proses perancangan, pengujian alat dan proses penyusunan skripsi ini tidak dapat lepas dari bantuan, dorongan dan bimbingan berbagai pihak. Oleh karena itu dengan segala kerendahan hati, penulis mengucapkan terima kasih kepada:

  1. Kedua orang tua tercinta dan seluruh keluargaku, terimakasih atas dukungan, perhatian dan kesabaran dalam mendidik penulis.

  2. Bapak Yosef Agung Cahyanta S.T., M.T. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

  3. Bapak Martanto S.T., M.T., selaku dosen pembimbing yang menyumbangkan pemikiran, ide, tenaga dan memberikan saran serta kritik yang membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini dari awal hingga selesai.

  4. Seluruh dosen dan laboran Teknik Elektro yang memberikan ilmu yang membantu selama perkuliahan.

  5. Maria Ratna Puspita, terimakasih atas dukungan dan motivasinya.

  6. Teman-teman Teknik Elektro angkatan 2006 dan semua pihak yang membantu dalam penulisan tugas akhir ini.

  Penulis menyadari dalam penulisan tugas akhir ini masih banyak kekurangan, kelemahan dan jauh dari sempurna. Oleh karena itu dengan segenap kerendahan hati, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk penyempurnaan tugas akhir ini, terima kasih.

  Yogyakarta, 25 Agustus 2011

  

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...................................................................................................................... i

TITLE PAGE ................................................................................................................................. ii

LEMBAR PERSETUJUAN ......................................................................................... iii

LEMBAR PENGESAHAN ...........................................................................................iv

LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ...........................................................v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP ...................................................vi LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK

KEPENTINGAN AKADEMIS ................................................................................... vii

  INTISARI ................................................................................................................ viii ABSTRACT

  .................................................................................................................ix KATA PENGANTAR ...................................................................................................x DAFTAR ISI ..............................................................................................................xi

DAFTAR GAMBAR................................................................................................................ xiv

DAFTAR TABEL ..................................................................................................................... xvi

  

BAB I...............................................................................................................................................1

PENDAHULUAN ..........................................................................................................................1

  1.1 Latar Belakang ..................................................................................................................1

  1.2 Tujuan dan Manfaat Penelitian .........................................................................................2

  1.3 Batasan Masalah................................................................................................................2

  1.4 Metodologi Penelitian .......................................................................................................3

  BAB II .........................................................................................................................5

DASAR TEORI ..............................................................................................................................5

  2.1 CMUCam3 Embedded Vision Sensor ..............................................................................5

  2.1.1 Serial Command.........................................................................................................6

  2.1.2 Paket Data ..................................................................................................................9

  2.2 Robot ...............................................................................................................................11

  2.4 Mikrokontroler AVR ATmega32....................................................................................12

  3.3 Perancangan Elektronik...................................................................................................29

  3.4.5 Proses Memasukan Obyek Warna Pada Gawang ...........................................................43

  3.4.4 Proses Pengambilan Obyek Warna ..........................................................................42

  3.4.3 Program Pencarian obyek Warna.............................................................................40

  3.4.2 Pengaturan CMUCam3 ............................................................................................39

  3.4.1 Program Pengecekan Koneksi CMUCam3-Mikrokontroler....................................37

  3.4 Perancangan Software .....................................................................................................36

  3.3.5 Perancangan Regulator Tegangan............................................................................35

  3.3.4 Driver Motor L298...................................................................................................35

  3.3.3 Rangkaian Konfigurasi Pin LCD 16x2 ....................................................................33

  3.3.2 Perancangan Sistem Minimum ATmega32 .............................................................30

  3.3.1 CMUCam3...............................................................................................................29 3.3.1.a. Komunikasi Serial ............................................................................................29 3.3.1.b. Baudrate............................................................................................................29 3.3.1.c. Fokus Kamera ......................................................................................................30

  3.2 Perancangan Mekanik .....................................................................................................25

  2.4.1 Arsitektur AVR ATMega32 ....................................................................................12

  3.1 Perancangan Keseluruhan Sistem ...................................................................................24

  24 RANCANGAN PENELITIAN ...................................................................................................24

  BAB III ......................................................................................................................

  2.8 Three-Terminal Regulator ..............................................................................................22

  2.7 L298 Driver ....................................................................................................................21

  2.6 Motor Servo ....................................................................................................................19

  2.5 Liquid Crystal Display (LCD) ........................................................................................17

  2.4.6 Komunikasi Serial USART (Universal Shynchronous Ashynchronous..................16

  2.4.5 INTERUPSI .............................................................................................................15

  2.4.4 Timer/Counter..........................................................................................................15

  2.4.2 Deskripsi Mikrokontroler ATMega32 .....................................................................13

  

BAB IV ....................................................................................................................47

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  4.1 Hasil Implementasi Alat................................................................................................. 47

  4.3.2 Pengecekan Obyek warna ....................................................................................... 64

  DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................................68 LAMPIRAN .............................................................................................................. L1 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  5.2 Saran................................................................................................................................67

  5.1 Kesimpulan......................................................................................................................67

  

BAB V......................................................................................................................67

KESIMPULAN DAN SARAN ..............................................................................67

  4.3.3.2 Gerakan Pencarian Warna Gawang..................................................................... 66

  4.3.3.1 Gerakan Pencarian Bola ...................................................................................... 64

  4.3.3 Sistem Pergerakan Robot ........................................................................................ 64

  4.3.1 Menu Pemilihan Warna .......................................................................................... 58

  4.1.1 Analisa Keberhasilan Alat ...................................................................................... 48

  4.3 Analisa dan Pembahasan Perangkat Lunak.................................................................... 58

  4.2.3 Pengujian Variasi Warna ........................................................................................ 57

  4.2.2 Pengujian Besar Sudut Pandangan Sensor.............................................................. 56

  4.2.1 Pengujian Jarak Jangkauan Sensor ......................................................................... 53

  4.2 Data Pengujian Dan Pembahasan................................................................................... 53

  4.1.3 Driver L298 ............................................................................................................ 51

  4.1.2 CMUCam3.............................................................................................................. 49

  

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

DAFTAR GAMBAR

  Gambar 1. 1 Diagram Blok Sistem ..................................................................................................4 Gambar 2. 1 Bentuk dari CMUCam3 Embedded Vision Sensor[6].................................................5 Gambar 2. 2 Format Paket Data Tipe F [4] .....................................................................................9 Gambar 2. 3 Format Paket Tipe Data H [4].....................................................................................9 Gambar 2. 4 Format paket Data Tipe T [4] ...................................................................................10 Gambar 2. 5 Format Paket Data Tipe S [4] ...................................................................................10 Gambar 2. 6 Jenis Gripper Mekanik [9]........................................................................................11 Gambar 2. 7 Konfigurasi Pin Mikrokontroller ATmega32[10].....................................................13 Gambar 2. 8 Timing Diagram mode Fast PWM [10] ....................................................................14 Gambar 2. 9 Timing Diagram mode Phase and Frequency Correct [10] .....................................15 Gambar 2. 10 Kemasan Data Seri Asinkron [10] ..........................................................................17 Gambar 2. 11 baris dan kolom karakter pada LCD 16x2 [12].......................................................18 Gambar 2. 12 Konfigurasi kaki LCD 16x2 [12] ............................................................................18 Gambar 2. 13 Pin-pin dan Pengkabelan pada motor servo [13] ....................................................19 Gambar 2. 14 Sinyal PWM dan Posisi Servo Tipe Standar [13] ...................................................20 Gambar 2. 15 Blok Diagram IC Driver L298 [14] ........................................................................21 Gambar 2. 16 Rangkaian Driver 1 Motor DC [14]........................................................................22 Gambar 2. 17 Konfigurasi Kaki IC Regulator (78XX-Positif dan 79XX-Negatif) .......................23 Gambar 3. 1 Diagram Blok Keseluruhan Sistem...........................................................................24 Gambar 3. 2 Disain Mekanik Robot ..............................................................................................26 Gambar 3. 3 Disain Mekanik Robot (Tampak Depan) ..................................................................27 Gambar 3. 4 Disain Robot (Tampak Samping) .............................................................................27 Gambar 3. 5 Disain Robot (Tampak Belakang).............................................................................28 Gambar 3. 6 Denah Ruangan .........................................................................................................28 Gambar 3. 7 Pengkabelan Komunikasi Serial Cmucam3-Mikrokontroler ....................................29 Gambar 3. 8 Lensa CMUCam3 .....................................................................................................30 Gambar 3. 9 Rangkaian Osilator [10] ............................................................................................31 Gambar 3. 10 Rangkain Reset........................................................................................................32

  

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  Gambar 3. 12 Konfigurasi Kaki Pada Mikrokontroler ..................................................................34 Gambar 3. 13 Rangkaian LCD 16x2..............................................................................................34 Gambar 3. 14 Rangkaian Driver L298 [14]...................................................................................35 Gambar 3. 15 Rangkaian Regulator Tegangan 5V [17] ................................................................35 Gambar 3. 16 Rangkaian Regulator Tegangan 6V [17] ................................................................36 Gambar 3. 17 Flowchart Keseluruhan Sistem ...............................................................................37 Gambar 3. 18 Flowchart Pengecekan Koneksi..............................................................................38 Gambar 3. 19 Flowchart Pengaturan Cmucam3 ............................................................................39 Gambar 3. 20 Flowchart Proses Pencarian Obyek Warna ............................................................41 Gambar 3. 21 Flowchart Proses Pengambilan Obyek Warna .......................................................42 Gambar 3. 22 Gerakan Mengangkat Bola......................................................................................43 Gambar 3. 23 Contoh Arah Pergerakan Robot Putar Kiri .............................................................45 Gambar 3. 24 Proses Memasukkan Bola ke dalam Gawang .........................................................46 Gambar 4. 1 Bentuk Fisik Robot (Tampak Depan) ...................................................................... 47 Gambar 4. 2 Bentuk Fisik Robot (Tampak Belakang) ................................................................. 47 Gambar 4. 3 Modul Sensor Kamera CMUCam3.......................................................................... 49 Gambar 4. 4 Sistem Minimum ATmega32................................................................................... 50 Gambar 4. 5 Rangkaian LCD 16x2 dan Keypad........................................................................... 50 Gambar 4. 6 Dua Buah Motor Penggerak dan Gripper ................................................................ 50 Gambar 4. 7 Rangkaian Driver L298 ........................................................................................... 51 Gambar 4. 8 Rangkaian Regulator Tegangan ............................................................................... 52 Gambar 4. 9 Pengujian Luas Pandangan Sensor .......................................................................... 56 Gambar 4. 10 Data yang diterima dengan pengaturan warna yang dicari secara manual ("ST"). 59 Gambar 4. 11 Data yang diterima dengan pengaturan warna yang dicari secara otomatis ("TW") ....................................................................................................................................................... 59 Gambar 4. 12 Proses pengambilan Warna Yang Akan Dicari...................................................... 60 Gambar 4. 13 Data RGB Yang Akan dipakai............................................................................... 61 Gambar 4. 14 Tampilan Menu Pada LCD 16x2 ........................................................................... 61 Gambar 4. 15 Pengecekan Data Warna Yang Dikirim Menggunakan perintah "GT" ................. 62

  

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

DAFTAR TABEL

  Tabel 2. 1 Register internal Sensor CMUCam3 [4].........................................................................6 Tabel 2. 2 Mode dan tipe pada Line Mode [4] .................................................................................7 Tabel 2. 3 Alamat Vektor Interupsi AtMega32 [10]......................................................................16 Tabel 2. 4 Pengaturan UBRR [10].................................................................................................17 Tabel 2. 5 Konfigurasi kaki LCD 16x2 [12]..................................................................................18 Tabel 2. 6 Regulator Tegangan Positif Seri 78XX [16] ................................................................23 Tabel 3. 1 Konfigurasi PORT MIkrokontroler yang akan digunakan ...........................................32 Tabel 3. 2 Pemberian Pulsa PWM dalam Pergerakan Robot.........................................................45 Tabel 4. 7 Pengujian Tingkat Keberhasilan .................................................................................. 48 Tabel 4. 1 Pengujian Rangkaian Driver L298 .............................................................................. 51 Tabel 4. 2 Output tegangan Dari Rangkaian Regulator 5 volt dan 6 volt..................................... 53 Tabel 4. 3 Pengujian Jarak jangkauan Sensor Untuk Bola Warna Biru ....................................... 54 Tabel 4. 4 Pengujian Jarak Jangkauan Sensor Untuk Bola Warna Merah.................................... 54 Tabel 4. 5 Data Pengujian Besar Sudut Pandang CMUCam3 ...................................................... 56 Tabel 4. 6 Data Pengujian Variasi Warna..................................................................................... 57

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Penglihatan merupakan hal yang terpenting dari salah satu dari lima panca indera yang dimiliki manusia. Hampir seluruh informasi yang diolah oleh otak manusia diperoleh dari penglihatan. Dengan penglihatan manusia dapat melakukan apa saja, antara lain melihat benda-benda, mengidentifikasi banyak wajah, obyek, warna, angka, dan kata. Di saat manusia sedang melakukan sebuah aktifitas, manusia sangat dimudahkan oleh pengelihatan.

  Pada jaman modern seperti sekarang ini, istilah robot sudah tidak asing lagi terdengar. Robot dalam perkembangannya sekarang sudah digunakan dalam membantu beberapa pekerjaan manusia. Dua jenis robot yang digolongkan berdasarkan proses kendali yaitu robot yang dikendalikan secara manual dan otomatis (teleoperated and autonomous) [1]. Robot otomatis (autonomous robot) bergerak berdasarkan masukan dari sensor-sensor. Beberapa macam sensor yang biasa digunakan dalam robot adalah sensor jarak, sensor keberadaan, dan

  

limit switch sensor. Salah satu sensor yang jarang digunakan yaitu sensor kamera. Sensor

kamera dapat digunakan sebagai indra penglihatan pada sebuah robot.

  Saat ini robot yang menggunakan sensor kamera diaplikasikan hanya untuk mengikuti arah pergerakan satu macam warna. Kegiatan robot hanya terbatas pada mengikuti warna saja [2]. Pada perlombaan robot, khususnya yang selalu diadakan setiap tahun oleh Direktoral Jendral Pendidikan Tinggi (DIKTI), perkembangan teknologi robot terus meningkat. Ini dikarenakan tantangan yang diberikan oleh pihak penyelenggara terus berubah dan menuntut mahasiswa untuk mengembangkan teknologi yang sudah ada. Pada tahun 2010, robot sudah dituntut agar dapat memiliki kemampuan pengenalan citra (image) [3]. Hal ini dibutuhkan karena pada Kontes Robot Cerdas Indonesia (KRCI) 2010 divisi Battle, robot dituntut untuk mengambil bola dengan warna-warna tertentu.

  Berdasarkan hal di atas, penulis ingin membuat sebuah aplikasi dari sensor kamera yang digunakan pada sebuah robot otomatis yang selain dapat mengikuti warna, robot juga dapat mengambil benda berdasarkan warna. Sistem ini menggunakan sebuah sensor warna berupa

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  berbagai macam variasi warna, dengan 3 kanal warna yang digunakan untuk mendeteksi warna. Kanal merah (red channel), kanal hijau (green channel), dan kanal biru (blue channel), yang masing-masing kanal hanya sensitif terhadap cahaya warna tersebut [4]. Dengan sensor ini, robot dapat memperkirakan jarak benda dan keberadaan benda tanpa menggunakan sensor keberadaan benda seperti PING atau Proximity sensor. Jarak pandang dalam mendeteksi warna juga lebih jauh daripada sebuah sensor warna seperti TCS3200 [5]. Dari penelitian ini, robot diharapkan dapat lebih tepat dalam membedakan benda dan juga mengambil benda tersebut berdasarkan perbedaan warna.

  1.2 Tujuan dan Manfaat Penelitian

  Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan sebuah robot yang dapat mendeteksi, membedakan, dan mengambil benda berupa bola dengan warna yang sudah ditentukan. Manfaat dari penelitian ini adalah untuk perkembangan teknologi robotika di Universitas

  Sanata Dharma Yogyakarta. Selain itu manfaat yang lain adalah dapat dikembangkan untuk diaplikasikan ke bidang lain selain robotika di kemudian hari.

  1.3 Batasan Masalah

  Pada penelitian ini, sebuah mobile robot akan diimplementasikan agar dapat membedakan 2 buah warna bola menggunakan sensor kamera. Robot dapat mengambil bola sesuai dengan warna yang sudah ditentukan. Batasan masalah dalam penelitian ini adalah:

  a. Sensor kamera yang digunakan adalah sensor CMUCam yang berkomunikasi serial

  Universal Syncronous Asyncronous Receiver/Transmiter (USART) dengan mikrokontrolerer keluarga AVR.

  b. Data yang akan diolah mikrokontroler merupakan output dari modul sensor CMUCam dengan komunikasi seperti disebutkan pada poin a.

  c. Warna yang dipakai adalah biru dan merah untuk warna bola, jingga dan hijau untuk warna gawang, dan hitam untuk warna lantai dan dinding.

  d. Bola yang akan digunakan adalah bola ping-pong.

  e. Menggunakan lengan gripper untuk mencengkeram bola dan memasukkan ke dalam bak yang terdapat pada bagian belakang robot dengan mengangkat lengan ke atas robot.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  f. Setelah bola dimasukkan ke dalam bak dan robot tidak menemukan bola lagi, mekanisme selanjutnya dilakukan secara manual.

  g. Robot yang akan dirancang berupa mobile robot.

  h. Sistem pergerakan menggunakan 2 buah motor DC berupa differential steering.

1.4 Metodologi Penelitian

  Metode yang digunakan untuk menyelesaikan tugas akhir ini terdiri dari beberapa aspek yang meliputi pendefinisian sistem, perencanaan, implementasi, pengujian, analisa, dan pengambilan kesimpulan.

  a. Pendefinisian Sistem Pendefinisian sistem memuat konsep dan sistem dasar yang berhubungan dengan masalah perancangan alat yang akan dibuat. Pendefinisian ini diperoleh dengan studi literatur untuk mencari dan mengumpulkan referensi dari buku penunjang, datasheet, dan buku manual untuk mendukung pembuatan tugas akhir.

  Pada tahap ini penulis juga akan mempelajari karakteristik modul sensor kamera, mikrokontroler keluarga AVR dari ATMEL, sistem otomatis mobile robot dengan differential steering, komunikasi serial USART, dan sistem mekanik pada lengan pencengkram (gripper).

  b. Perencanaan

  Perencanaan ini dimaksudkan untuk memperoleh perancangan aplikasi sensor kamera dengan menggunakan sensor CMUCam pada robot penjajak warna. Rancangan tersebut meliputi hardware dan software.

  Rancangan hardware menentukan rangkaian elektronis apa saja yang akan digunakan dalam robot. P

  erencanaan hardware juga dilakukan untuk merancang sistem mekanik robot, baik dalam sistem pergerakan robot dan sistem lengan robot yang menjadi salah satu bagian penting dari robot.

  Untuk menjalankan sistem, diperlukan rancangan software untuk menentukan desain aplikasi yang akan digunakan. Gambar 1.1 menunjukkan diagram blok dari sistem yang akan dibuat.

  Sensor kamera akan mendeteksi letak bola dengan warna yang sesuai dengan yang telah ditentukan sebelumnya, lalu informasi akan dikirimkan dari sensor kamera ke

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  mikrokontroler dengan komunikasi serial USART. Data yang diterima akan diolah mikrokontroler untuk mengendalikan arah pergerakan robot dengan mengatur arah putaran dan kecepatan motor kanan dan motor kiri. Jika data yang diterima mikrokontroler sudah sesuai, maka lengan gripper akan bekerja untuk mengambil bola ping-pong yang ada di depan robot. Power supply yang digunakan merupakan 2 buah sumber terpisah yang akan digunakan sebagai sumber daya untuk membuat sistem dapat bekerja.

  SENSOR KAMERA USART Mikrokontroler er

Warna Gripper Motor Kiri dan Kanan

  Gambar 1. 1 Diagram Blok Sistem

  c. Implementasi

  Implementasi adalah merealisasikan rancangan sistem yang telah dibuat dalam perencanaan awal. Kegiatan ini meliputi pembuatan mekanik robot, pembuatan rangkaian elektronik baik dalam layout PCB, maupun pembuatan dalam bentuk PCB

yang sudah terpasang komponen dan pembuatan program untuk menjalankan robot.

  d. Pengujian dan Pengukuran Pengujian dilakukan dengan mengambil data dari variabel yang berpengaruh terhadap kerja sistem. Variabel yang digunakan dalam pengujian robot ini berupa jarak, intensitas cahaya, variasi warna, dan tingkat keberhasilan proses pengambilan obyek warna.

  e. Analisa dan Pengambilan Kesimpulan Analisa dan pengambilan kesimpulan dilakukan dengan mengacu pada data yang diperoleh dan dari tingkat keberhasilan robot dalam membedakan obyek warna dan mengambil obyek warna.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB II DASAR TEORI Bab ini akan membahas tentang dasar teori dari penelitian yang akan dibuat meliputi

  cara kerja CMUCam3 sebagai modul sensor kamera, robot, lengan robot (gripper), regulator tegangan, Mikrokontroler ATmega32, komunikasi USART, LCD, Driver L298 dan Motor Servo.

2.1 CMUCam3 Embedded Vision Sensor

  CMUCam3 adalah sebuah programmable embedded computer vision sensor yang berbasis ARM7TDMI [6]. Prosesor utama dari sensor ini adalah Philips LPC2106 yang terhubung pada sebuah modul sensor kamera Omnivision CMOS. Gambar 2.1 merupakan bentuk dari CMUCam3.

  

Gambar 2. 1 Bentuk dari CMUCam3 Embedded Vision Sensor[6]

  CMUCam3 memiliki beberapa fitur di antara seperti: 1. Resolusi sensor warna 352x288.

  2. Open source untuk dikembangankan pada Windows dan Linux

  3. Support terhadap driver FAT16 dan memiliki MMC Flash Slot

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  3. CR (Camera internal Register) Tabel 2.1 merupakan perintah yang digunakan untuk mengatur kamera.

  44 RGB auto white balance ON 40 *RGB auto white balance ON

  34 YCrCb auto white balance OFF

  36 YCrCb auto white balance ON

  18 Color Mode

  6 Brightness 0-255

  5 Contrast 0-255

  

Tabel 2. 1 Register internal Sensor CMUCam3 [4]

Register Nilai Efek

  5. Memuat gambar ke dalam memori dengan 26 frame per detik

  6. CMUCam2 Emulaition digunakan agar CMUCam3 dapat digunakan seperti CMUCam2.

2.1.1 Serial Command

  1. GV (Get Version) Perintah ini digunakan untuk mengetahui versi dari firmware dan versi modul kamera dari kamera.

  Terdapat perintah-perintah yang dapat digunakan beberapa di antara adalah sebagai berikut:

  5. No Flow Control (Not Xon/Xoff or Hardware) Semua perintah menggunakan karakter ASCII (123 merupakan 3 bytes “123”). Saat pengiriman perintah berhasil, sistem akan memberikan tanda ACK bahwa perintah dikenali, dan jika terjadi error maka sistem akan memberikan tanda NCK bahwa perintah gagal.

  4. No parity

  3. Memiliki 1 stop bit

  2. Lebar data 8 bit

  1. Baudrate yang digunakan 1200 – 115200

  Beberapa parameter yang digunakan dalam komunikasi serial pada sensor [4]:

  2. RS (ReSet) Perintah ini digunakan untuk membuat modul sensor dalam kondisi reset.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  Tabel 2. 1 (Lanjutan) Register internal Sensor CMUCam3 [4] Register Nilai Efek

• 50 fps 1 26 fps 2 17 fps 3 13 fps 4 11 fps

  17 Clock Speed 5 9 fps 6 8 fps 7 7 fps 8 6 fps 10 5 fps

  32 Auto gain OFF

  19 Auto Exposure 33 *Auto gain ON

• kondisi default.

  4. LM (Line Mode) LM merupakan perintah untuk mengaktifkan Line Mode yang mengirim data detil sebuah gambar. Beberapa tipe dan mode pada Line Mode yang diaplikasikan pada fungsi pemrosesan gambar yang berbeda-beda diperlihatkan pada Tabel 2.2.

  Tabel 2. 2 Mode dan tipe pada Line Mode [4] Tipe Mode Perintah Deskripsi yang berpengaruh

  TC TW Default, saat Line Mode tidak diaktifkan

  1 TC TW Mengirim binary image dari pixel yang sedang diikuti.

  2 TC TW Mengirim rata-rata, min, max, confidence, dan

  jumlah garis horizontal dari gambar yang diikuti.

1 GM Default, saat Line Mode tidak diaktifkan

  GM Mengirim nilai rata-rata untuk setiap garis pada

  1

  1

  gambar

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  3 LF FD Memperoleh nilai rata-rata aktual setiap elemen dari differenced frame.

  Setiap motor servo memiliki rentang pemberian nilai antara 46-210 agar dapat

  10. SV (SerVo position) SV digunakan untuk memberikan perintah posisi kepada salah satu dari 4 motor servo.

  9. PM (Pool Mode) Saat Pool Mode diatur menjadi 0, paket data yang dikeluarkan terus-menerus secara kontinyu. Jika Pool Mode diatur menjadi 1, maka hanya 1 paket data yang dikeluarkan.

  8. GT (Get Tracking parameters) Perintah ini digunakan untuk mendapatkan nilai parameter yang digunakan. Ini digunakan untuk mengetahui warna apa yang sedang diikuti.

  7. TW (Track Window) Perintah ini digunakan untuk mengikuti warna yang ditemukan pada area tengah dari window yang telah ditentukan.

  6. TC (Track Color) Perintah ini digunakan untuk memulai mengikuti warna. Perintah TC menampilkan nilai maksimum dan minimum Red-Green-Blue (RGB) dan keluarannya berupa paket data tipe T.

  5. ST (Set Track command) Perintah ini digunakan untuk mengatur parameter warna yang akan diikuti.

  Tabel 2. 2 (Lanjutan) Mode dan tipe pada Line Mode [4] Tipe Mode Perintah yang berpengaruh Deskripsi

  1

2 GM Mengirim nilai rata-rata dan deviasi untuk

  yang sedang diikuti dengan gambar yang tersimpan.

  2 FD Mengirim perbedaan diantara pixel gambar

  2

  sama seperti tipe 0 mode 0 pada TC

  1 FD Mengembalikan bitmap dari pixel yang diikuti,

  2

  2 FD Default, saat Line Mode tidak diaktifkan

  setiap garis pada gambar

  2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  bergerak dari sudut 0-90 derajat (rentang derajat tergantung tipe motor servo). Nilai 128 merupakan titik tengah dari pergerakan motor servo dan merupakan pulsa PWM dengan pulsa HIGH 1500us.

2.1.2 Paket Data

  a. ACK

  ACK merupakan string standar yang mengindikasikan bahwa perintah telah diterima dan merupakan perintah yang dikenal.

  b. NCK NCK merupakan failure string yang dikirimkan pada saat terjadi error.

  c. Format paket data Tipe F Format paket data tipe F ditunjukkan pada Gambar 2.2. 1 2 r g b r g b … r g b r g b 2 r g b r g b … r g b r g b 3

Gambar 2. 2 Format Paket Data Tipe F [4]

  Angka 1 adalah new frame, 2 adalah new row, dan 3 adalah end of frame. Nilai RED- GREEN-BLUE (RGB) memiliki rentang 16-240. RGB menunjukkan nilai 2 pixel warna. Masing-masing pixel memiliki merah dan biru.

  d. Format paket data Tipe H Format paket data tipe H ditunjukkan pada Gambar 2.3. H bin0, bin1, bin2, bin3, …, bin26, bin27 /r

Gambar 2. 3 Format Paket Tipe Data H [4]

  Paket data ini merupakan hasil dari pemanggilan perintah get histogram (GH). Setiap bin memiliki nilai 8 bit yang mewakili urutan pixel dari 16-240.

  Bin0 – number of pixel between 16-23 Bin1 – number of pixel between 24-31 . Bin2 – number of pixel between 232-240

  e. Format paket data Tipe T Format paket data tipe T ditunjukkan pada Gambar 2.4.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

T mx my x1 y1 x2 y2 pixels confidence \r

Gambar 2. 4 Format paket Data Tipe T [4]

Paket data ini merupakan hasil dari perintah color tracking dan frame differencing. mx – the middle of mass x value my – the middle of mass y value x1 – the left most corner’s x value y1 – the left most corner’s y value x2 – the right most corner;s x value y2 – the right most corner’s y value pixels – number of pixels in the tracked region, scaled and capped at 255:(pixels+4)/8 confidence – the (number of pixels/area)*256 of the bounded rectangle and capped at

  255.

  f. Format paket data Tipe S Format paket data tipe S ditunjukkan pada Gambar 2.5. S Rmean Gmean Bmean Rdeviation Gdeviation Bdeviation \r

Gambar 2. 5 Format Paket Data Tipe S [4]

  Paket data ini merupakan paket data statistik yang memberikan informasi mengenai pandangan yang diperoleh kamera.

  Rmean – the mean Red or Cy (approximates r-g) value in the current window Gmean – the mean Green or Y (approximates intensity) value in the current window

Bmean – the mean Blue or Cb (approximates b-g) value in the current window