Robot Penjelajah Permukaan Air Menggunakan Kit Arduino dan Modul Bluetooth.
i
Universitas Kristen Maranatha
ABSTRAK
Pada jaman sekarang ini, teknologi komputer telah berkembang dengan sangat pesat. Perkembangan komputer pun berimbas pada perkembangan dalam dunia robotik. Kini robot sudah banyak dipakai dalam membantu banyak pekerjaan manusia, mulai dari dunia medis hingga dunia industri, yang kini telah banyak menggunakan robot dalam proses pengerjaannya.
Salah satu robot yang berkembang adalah robot penjelajah berkamera. Robot penjelajah berkamera memiliki berbagai kegunaan seperti dapat melihat objek-objek yang sulit dijangkau oleh manusia maupun daerah berbahaya yang tidak dapat diakses manusia. Pada Tugas Akhir ini robot penjelajah berkamera yang akan dibuat adalah robot penjelajah permukaan air menggunakan kit Arduino dan modul bluetooth. Robot ini akan membantu kerja manusia dalam mengamati bagian-bagian perairan tertentu, karena robot dapat dikontrol dengan sarana komunikasi bluetooth. Laporan Tugas Akhir ini akan membahas cara membuat dan cara kerja robot penjelajah permukaan air menggunakan kit Arduino dan modul bluetooth.
(2)
ii
Universitas Kristen Maranatha
ABSTRACT
Nowadays, computer technology has grown up fast. It also affect the robotic world in the worldwide. Robot has used to help a lot of works, from the medical section unto the industrial section also use the robots to help their works. One of the growing robot is an explorer camera robot. Explorer camera robot has variety of functions, one of them is to see objects that are hard to reach by human or hazardous areas that inaccessible humans. In this final project, robotic camera will be built is the water surface robot using Arduino kit and bluetooth module. This robot will help humans work to observe certain parts of the water surfaces, because the robot can be controlled by using of bluetooth communication. This thesis will discuss how to create and how the work of the water surface using a robotic kit Arduino and bluetooth module.
(3)
iv
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR ISI
Abstrak ... i
Abstract ... ii
Kata Pengantar ... iii
Daftar Isi... iv
Daftar Gambar ... vii
Daftar Tabel ... x
BAB I PENDAHULUAN ... 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Identifikasi Masalah ... 3
1.3 Tujuan Masalah ... 3
1.4 Pembatasan Masalah ... 3
1.5 Sistematika Penelitian ... 4
BAB II LANDASAN TEORI ... 2.1 Arduino ... 6
2.1.1 Sejarah Arduino ... 7
2.1.2 ATmega328... 10
2.1.3 Arduino ElMarino ... 15
2.1.4 I/O Expansion Shield ... 20
2.2 Bluetooth ... 22
2.2.1 Sejarah Bluetooth ... 23
2.2.2 DFrobot Bluetooth Module v3 ... 24
2.3 Kipas DC ... 26
2.3.1 Pengertian Kipas DC ... 26
(4)
v
Universitas Kristen Maranatha
2.4 Motor Servo ... 31
2.5 Relay ... 32
2.6 Kamera... 34
2.3.1 Kamera IP ... 34
2.3.2 Power Supply Kamera Wireless ... 37
2.7 LED ... 39
2.8 Software ... 40
2.8.1 Software Arduino IDE ... 40
2.8.2 Software Hyperterminal ... 44
BAB III PERANCANGAN... 3.1 Perangkat Keras (Hardware) ... 46
3.1.1 Rancangan Arduino, I/O Expansion Shield, dan Modul Bluetooth 46 3.1.2 Penggabungan Hardware... 47
3.2 Perangkat Lunak (Software) ... 51
3.2.1 Software Arduino IDE ... 51
3.2.2 Software Hyperterminal ... 56
3.3 Flowchart ... 57
BAB IV IMPLEMENTASI ... 4.1 Kinerja Robot Penjelajah Permukaan Air ... 60
4.2 Hasil Akhir Robot Penjelajah Permukaan Air ... 65
BAB V KESIMPULAN dan SARAN ... 5.1 Kesimpulan ... 66
5.2 Saran ... 67
DAFTAR PUSTAKA ... 68 LAMPIRAN ...
(5)
vi
Universitas Kristen Maranatha
Lampiran Skematik Hardware ... B-1 Lampiran Skematik Arduino ... B-2
(6)
vii
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Contoh Arduino ... 9
Gambar 2.2 Pin dan penggunaannya dalam Arduino ... 12
Gambar 2.3 Pin ATmega328 ... 15
Gambar 2.4 Arduino ElMarino ... 17
Gambar 2.5 I/O Expansion Shield ... 21
Gambar 2.6 Penjelasan I/O Expansion Shield... 22
Gambar 2.7 Logo Bluetooth ... 24
Gambar 2.8 DF-BluetoothV3 ... 26
Gambar 2.9 Motor DC sederhana ... 27
Gambar 2.10 Medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor ... 28
Gambar 2.11 Medan magnet mengelilingi konduktor dan di antara kutub... 28
Gambar 2.12 Reaksi garis fluks ... 29
Gambar 2.13 Prinsip kerja motor DC ... 30
Gambar 2.14 Motor servo standar ... 32
Gambar 2.15 Kontruksi relay normally close ... 32
Gambar 2.16 Konstruksi relay normally open ... 33
Gambar 2.17 Relay ... 34
(7)
viii
Universitas Kristen Maranatha
Gambar 2.19 Kamera CCTV ... 36
Gambar 2.20 Power Bank ... 38
Gambar 2.21 High-powered LED ... 40
Gambar 2.22 Screenshot software Arduino IDE... 41
Gambar 2.23 Komponen software Arduino IDE ... 41
Gambar 2.24 Toolbar pada software Arduino IDE ... 43
Gambar 2.25 Tampilan software Hyperterminal ... 45
Gambar 3.1 Penggabungan Arduino ElMarino, I/O expansion shield dan DF-BluetoothV3 ... 47
Gambar 3.2 Modifikasi kabel power bank ... 48
Gambar 3.3 Rangkaian hardware robot penjelajah permukaan air ... 48
Gambar 3.4 Skematik rangkaian hardware robot ... 49
Gambar 3.5 Rangkaian di dalam robot ... 50
Gambar 3.6 Hasil jadi robot keseluruhan ... 50
Gambar 3.7 Tampilan awal software Arduino IDE ... 51
Gambar 3.8 Program awal... 52
Gambar 3.9 Program setting dalam Arduino ... 52
Gambar 3.10 Program Arduino ... 53
Gambar 3.11 Program utama robot ... 54
Gambar 3.12 Capture dari program Hyperterminal ... 56
(8)
ix
Universitas Kristen Maranatha
Gambar 3.14 Flowchart-lanjutan ... 58 Gambar 3.15 Blok diagram robot penjelajah permukaan air ... 59 Gambar 4.1 Koneksi bluetooth pada Arduino... 60
(9)
x
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Fungsi pin ICSP pada Arduino ElMarino ... 18
Tabel 2.2 Perbandingan kelebihan menggunakan kamera IP ... 35
Tabel 2.3 Perbandingan kerugian menggunakan kamera IP ... 37
Tabel 2.4 Spesifikasi power bank ... 38
Tabel 4.1 Skenario 1-uji coba robot secara umum ... 61
Tabel 4.2 Skenario 2-uji coba servo pada robot ... 62
Tabel 4.3 Skenario 3-uji coba riak air ... 62
Tabel 4.4 Skenario 4-uji coba jarak kontrol tanpa halangan ... 63
Tabel 4.5 Skenario 4-uji coba jarak kontrol dengan halangan ... 64
(10)
(11)
A-1
#include <Servo.h>
Servo servo1;
char inByte;
void setup()
{
Serial.begin(9600);
servo1.attach(8);
servo1.write(85);// awal
pinMode(A1,OUTPUT);
pinMode(A2,OUTPUT);
pinMode(A3,OUTPUT);
}
void loop(){
if (Serial.available() > 0){
(12)
(13)
A-2
if (inByte =='f'){
Serial.println("Light ON");
digitalWrite(A1,HIGH);
digitalWrite(A2,HIGH);
}
if (inByte =='v'){
Serial.println("Light OFF");
digitalWrite(A1,LOW);
digitalWrite(A2,LOW);
}
if (inByte =='q'){
Serial.println("MULAI");
digitalWrite(A3,HIGH);
}
if (inByte =='s'){
(14)
(15)
A-3
digitalWrite(A3,LOW); }
if (inByte =='d'){
servo1.write(120);
Serial.println("Belok Kanan");
}
if (inByte =='w'){
servo1.write(85);
Serial.println("Lurus");
}
if (inByte =='a'){
servo1.write(40);
Serial.println("Belok Kiri");
}
}
(16)
(17)
(18)
(19)
1
Universitas Kristen Maranatha
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Robot adalah sebuah alat yang dirangkai sedemikian rupa yang dirancang sedemikian rupa agar dapat menyelesaikan tugas yang diprogram penciptanya. Robot dapat bekerja secara otomatis/terus menerus, ataupun juga dikendalikan oleh manusia. Robot diciptakan sebagai alat bantu manusia dalam mengerjakan suatu tugas agar lebih efisien dan juga lebih presisi. Robot membantu manusia dalam merakit mobil dalam industri perakitan mobil, robot juga dapat membantu manusia dalam menjangkau tempat-tempat yang sulit ataupun berbahaya. Maka dari itu banyak orang pada masa kini mengandalkan robot dalam pekerjaannya.
Komponen-komponen utama dari robot terdiri dari sensor, prosesor dan aktuator. Komponen-komponen utama tersebut yang menyebabkan robot dapat bekerja secara otomatis atau tidak, sesuai dengan keinginan
programmer nya. Sensor adalah sebuah alat pengindra pada sebuah robot.
Prosesor adalah alat untuk memproses data-data input dari sensor menjadi
output pada aktuator atau fungsinya sama dengan otak pada manusia.
Sedangkan aktuator adalah alat untuk merealisasikan output data yang dihasilkan oleh prosesor atau fungsinya seperti otot pada manusia.
(20)
2
Universitas Kristen Maranatha
Saat ini banyak robot yang berfungsi sebagai alat untuk mengamati suatu objek atau tempat tertentu. Dengan adanya fungsi robot yang dapat mengamati atau menjangkau suatu tempat tertentu, akan mempermudah manusia agar manusia tidak perlu mencapai tempat tersebut apabila tempat tersebut berbahaya ataupun sulit dijangkau.
Salah satu tempat yang sulit dijangkau oleh manusia adalah daerah perairan. Hal tersebut dikarenakan manusia adalah makhluk hidup darat, sehingga manusia akan sangat terbatas untuk mengamati perairan yang luas, ataupun untuk menjangkau tempat-tempat perairan yang sulit dijangkau atau berbahaya. Maka dari itu, pada kesempatan kali ini, robot akan dibuat agar robot dapat menjelajahi daerah permukaan air. Robot akan dikontrol melalui transmisi bluetooth sehingga robot dapat digunakan untuk menjangkau daerah-daerah perairan yang cukup sulit dijangkau ataupun yang berbahaya. Robot dilengkapi dengan kamera wireless yaitu IP camera, hal ini akan mempermudah penggunanya untuk memantau apa saja objek yang ada di depan robot sehingga robot tidak akan kehilangan arah dan dapat menjalankan fungsinya dengan baik.
Selain itu, dengan adanya kamera IP tersebut, robot yang bersifat
wireless dan mobile tidak perlu khawatir karena kamera IP bekerja melalui
jaringan wireless. Sehingga kamera pada robot dapat diakses dimana saja melalui jaringan wireless. Selain itu penggunanya dapat merekam video atau mengambil gambar dengan program yang disediakan di kamera IP tersebut.
(21)
3
Universitas Kristen Maranatha
1.2 Identifikasi Masalah
1. Bagaimana cara membuat robot penjelajah permukaan air menggunakan kit Arduino dan modul bluetooth?
2. Apakah bluetooth dapat mengontrol kerja dari robot penjelajah permukaan air?
1.3 Tujuan
1. Membuat robot penjelajah permukaan air menggunakan kit Arduino dan modul bluetooth.
2. Mengontrol robot menggunakan bluetooth.
1.4 Pembatasan Masalah
Berikut adalah hal-hal yang menjadi batasan masalah dalam pembuatan robot penjelajah permukaan air ini:
1. Robot hanya dibuat untuk diatas permukaan air. 2. Bahan-bahan utama pembuat robot:
• Kit Arduino ElMarino.
• Kipas DC dan motor servo sebagai aktuator.
• Menggunakan modul bluetooth untuk sarana komunikasi robot dengan pengontrol(PC/laptop).
• Menggunakan kamera IP untuk memantau keadaan di depan robot.
(22)
4
Universitas Kristen Maranatha
1.5 Sistematika Penelitian
Bab 1 : Pendahuluan
Bab ini membahas tentang latar belakang, identifikasi masalah, tujuan masalah, pembatasan masalah, dan sistematika penelitian.
Bab 2 : Landasan Teori
Bab ini membahas tentang teori-teori dasar dari komponen-komponen yang digunakan pada robot penjelajah permukaan air.
Bab 3 : Perancangan
Bab ini berisi tentang perancangan perangkat keras dan perangkat lunak.
Bab 4 : Implementasi
Bab ini membahas tentang pengamatan dan pengujian dari robot penjelajah permukaan air.
Bab 5 : Kesimpulan dan Saran
Bab ini merupakan bab penutup yang memuat tentang kesimpulan dan saran.
(23)
66
Universitas Kristen Maranatha
BAB V
KESIMPULAN dan SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil perancangan dan pembuatan robot penjelajah permukaan air menggunakan kit Arduino dan modul bluetooth ini, dapat disimpulkan bahwa:
1. Robot penjelajah permukaan air menggunakan kit Arduino dan modul
bluetooth telah berhasil direalisasikan, meskipun pada saat uji coba
terjadi kendala akibat human error dan faktor cuaca.
2. Bluetooth dapat mengontrol kerja dari robot secara wireless dengan cukup baik dalam range bluetooth tersebut.
3. Jarak kontrol bluetooth secara teoritis mencapai hingga 10 meter, tetapi pada implementasinya, jarak transmisi bluetooth kurang dari 10 meter.
(24)
67 Universitas Kristen Maranatha
5.2 Saran
Setelah merancang, membuat dan mengevaluasikan robot penjelajah permukaan air menggunakan kit Arduino dan modul bluetooth pada Tugas Akhir ini, maka harapan di masa mendatang, Tugas Akhir ini dapat dikembangkan lebih lanjut lagi dengan beberapa saran:
1. Robot dapat dikembangkan kembali sesuai dengan fungsi yang dibutuhkan, misalkan ditambahkan menggunakan tangan robot.
2. Media pengontrol robot dapat diubah agar memiliki jarak kerja yang lebih jauh, misalkan menggunakan sinyal WiFi.
3. Software untuk mengontrol robot dapat dikembangkan dengan
menggunakan sistem operasi Android, sehingga pengontrolan robot dapat dikembangkan menjadi lebih luas. Sehingga user dapat mengakses robot melalui smartphone atau tablet.
(25)
68
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR PUSTAKA
Arinda, Radita. 2013. Penggunaan dan Pengaturan Motor Listrik. Yogyakarta: Graha Ilmu.
Banzi, Massimo. 2008. Getting Started With Arduino. USA: O’Reilly Media, Inc. Margolis, Michael. 2011. Arduino Cookbook. Sebastopol: O’Reilly Media. McRoberts, Michael. 2010. Beginning Arduino. New York: Apress.
Suyadhi, Taufiq Dwi Septian. 2010. Buku Pintar Robotika. Yogyakarta: Penerbit Andi.
http://en.wikipedia.org/wiki/Arduino diakses pada Juni 2013.
http://hardi-santosa.blog.ugm.ac.id/2012/06/23/apa-itu-arduino/ diakses pada Juli 2013.
http://www.elektronika-dasar.com diakses pada Desember 2012.
http://www.elektronika-dasar.web.id diakses pada Juli 2013.
http://www.robotindonesia.com diakses pada Juni 2012.
(1)
Saat ini banyak robot yang berfungsi sebagai alat untuk mengamati suatu objek atau tempat tertentu. Dengan adanya fungsi robot yang dapat mengamati atau menjangkau suatu tempat tertentu, akan mempermudah manusia agar manusia tidak perlu mencapai tempat tersebut apabila tempat tersebut berbahaya ataupun sulit dijangkau.
Salah satu tempat yang sulit dijangkau oleh manusia adalah daerah perairan. Hal tersebut dikarenakan manusia adalah makhluk hidup darat, sehingga manusia akan sangat terbatas untuk mengamati perairan yang luas, ataupun untuk menjangkau tempat-tempat perairan yang sulit dijangkau atau berbahaya. Maka dari itu, pada kesempatan kali ini, robot akan dibuat agar robot dapat menjelajahi daerah permukaan air. Robot akan dikontrol melalui transmisi bluetooth sehingga robot dapat digunakan untuk menjangkau daerah-daerah perairan yang cukup sulit dijangkau ataupun yang berbahaya. Robot dilengkapi dengan kamera wireless yaitu IP camera, hal ini akan mempermudah penggunanya untuk memantau apa saja objek yang ada di depan robot sehingga robot tidak akan kehilangan arah dan dapat menjalankan fungsinya dengan baik.
Selain itu, dengan adanya kamera IP tersebut, robot yang bersifat wireless dan mobile tidak perlu khawatir karena kamera IP bekerja melalui jaringan wireless. Sehingga kamera pada robot dapat diakses dimana saja melalui jaringan wireless. Selain itu penggunanya dapat merekam video atau mengambil gambar dengan program yang disediakan di kamera IP tersebut.
(2)
1.2 Identifikasi Masalah
1. Bagaimana cara membuat robot penjelajah permukaan air menggunakan kit Arduino dan modul bluetooth?
2. Apakah bluetooth dapat mengontrol kerja dari robot penjelajah permukaan air?
1.3 Tujuan
1. Membuat robot penjelajah permukaan air menggunakan kit Arduino dan modul bluetooth.
2. Mengontrol robot menggunakan bluetooth.
1.4 Pembatasan Masalah
Berikut adalah hal-hal yang menjadi batasan masalah dalam pembuatan robot penjelajah permukaan air ini:
1. Robot hanya dibuat untuk diatas permukaan air. 2. Bahan-bahan utama pembuat robot:
• Kit Arduino ElMarino.
• Kipas DC dan motor servo sebagai aktuator.
• Menggunakan modul bluetooth untuk sarana komunikasi robot dengan pengontrol(PC/laptop).
• Menggunakan kamera IP untuk memantau keadaan di depan robot.
(3)
1.5 Sistematika Penelitian
Bab 1 : Pendahuluan
Bab ini membahas tentang latar belakang, identifikasi masalah, tujuan masalah, pembatasan masalah, dan sistematika penelitian.
Bab 2 : Landasan Teori
Bab ini membahas tentang teori-teori dasar dari komponen-komponen yang digunakan pada robot penjelajah permukaan air.
Bab 3 : Perancangan
Bab ini berisi tentang perancangan perangkat keras dan perangkat lunak.
Bab 4 : Implementasi
Bab ini membahas tentang pengamatan dan pengujian dari robot penjelajah permukaan air.
Bab 5 : Kesimpulan dan Saran
Bab ini merupakan bab penutup yang memuat tentang kesimpulan dan saran.
(4)
BAB V
KESIMPULAN dan SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil perancangan dan pembuatan robot penjelajah permukaan air menggunakan kit Arduino dan modul bluetooth ini, dapat disimpulkan bahwa:
1. Robot penjelajah permukaan air menggunakan kit Arduino dan modul bluetooth telah berhasil direalisasikan, meskipun pada saat uji coba terjadi kendala akibat human error dan faktor cuaca.
2. Bluetooth dapat mengontrol kerja dari robot secara wireless dengan cukup baik dalam range bluetooth tersebut.
3. Jarak kontrol bluetooth secara teoritis mencapai hingga 10 meter, tetapi pada implementasinya, jarak transmisi bluetooth kurang dari 10 meter.
(5)
5.2 Saran
Setelah merancang, membuat dan mengevaluasikan robot penjelajah permukaan air menggunakan kit Arduino dan modul bluetooth pada Tugas Akhir ini, maka harapan di masa mendatang, Tugas Akhir ini dapat dikembangkan lebih lanjut lagi dengan beberapa saran:
1. Robot dapat dikembangkan kembali sesuai dengan fungsi yang dibutuhkan, misalkan ditambahkan menggunakan tangan robot.
2. Media pengontrol robot dapat diubah agar memiliki jarak kerja yang lebih jauh, misalkan menggunakan sinyal WiFi.
3. Software untuk mengontrol robot dapat dikembangkan dengan menggunakan sistem operasi Android, sehingga pengontrolan robot dapat dikembangkan menjadi lebih luas. Sehingga user dapat mengakses robot melalui smartphone atau tablet.
(6)
DAFTAR PUSTAKA
Arinda, Radita. 2013. Penggunaan dan Pengaturan Motor Listrik. Yogyakarta: Graha Ilmu.
Banzi, Massimo. 2008. Getting Started With Arduino. USA: O’Reilly Media, Inc. Margolis, Michael. 2011. Arduino Cookbook. Sebastopol: O’Reilly Media. McRoberts, Michael. 2010. Beginning Arduino. New York: Apress.
Suyadhi, Taufiq Dwi Septian. 2010. Buku Pintar Robotika. Yogyakarta: Penerbit Andi.
http://en.wikipedia.org/wiki/Arduino diakses pada Juni 2013.
http://hardi-santosa.blog.ugm.ac.id/2012/06/23/apa-itu-arduino/ diakses pada Juli 2013.
http://www.elektronika-dasar.com diakses pada Desember 2012.
http://www.elektronika-dasar.web.id diakses pada Juli 2013.
http://www.robotindonesia.com diakses pada Juni 2012.