Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Algoritma untuk Robot Berkaki Enam dalam Proses Menyelesaikan Pemadaman Api Pada Kontes Robot Pemadam Api Indonesia T1 612010014 BAB II

5

BAB II

DASAR TEORI

Pada bab ini akan dibahas beberapa teori yang mendukung skripsi. Teori-teori yang digunakan dalam pembuatan skripsi ini terdiri dari kajian pustaka, konsep dasar sistem yang mendukung algoritma robot, mikrokontroler ARM CORTEX M0 LPC 1114 dan Atmega8535, sensor-sensor yang digunakan (sensor jarak SRF04, sensor api UV-TRON, sensor suhu TPA-81, sensor garis dan sensor warna) dan aturan pertandingan.

2.1. Kajian Pustaka

a. Kontrol Penjejak Pada Robot Pemadam Api Menggunakan Sistem Pengindera Api dan Posisi Jarak Dengan Metode Fuzzy Logic[2]

Pada jurnal ini akan dibuat robot pemadam api menggunakan robot hexapod dengan mengambil contoh kebakaran yang disimulasikan dalam lapangan Kontes Robot Cerdas Indonesia. Robot ini dalam bekerja dirancang menggunakan empat jenis sensor, antara lain sensor ultrasonik untuk deteksi jarak, sensor uv-tron untuk deteksi ada tidaknya api, sensor TPA81 untuk deteksi posisi api di ruangan dan sensor garis untuk membedakan antara lorong dan ruangan dalam lapangan KRCI. Sistem navigasi robot ini didesain berbasis metode fuzzy logic untuk penerapan algoritma wall following dalam menyelusuri lapangan untuk mencapai ruangan dimana tempat api berada.

Hal yang ingin diperoleh dari perancangan kontroler menggunakan metode fuzzy logic adalah mendapatkan mobilitas yang baik dari robot pemadam api dalam hal menyelusuri ruangan dalam usaha menemukan api dan memadamkannya serta kembali ke home. Berdasarkan pengujian didapatkan bahwa kemampuan sistem dalam melaksanakan misi pemadaman api yang dibuat memiliki tingkat keberhasilan sekitar 75%.

6

b. Perancangan Sistem Kontrol dan Algoritma yang Diterapkan untuk Robot Berkaki Enam dalam Menyelesaikan Misi pada Kontes Robot Pemadam Api Indonesia[3]

Secara garis besar, sistem yang dibuat terdiri dari mikrokontroler, sensor-sensor, perangkat keras pemadam api, dan algoritma robot. Mikrokontroler difungsikan sebagai pengendali utama dari sistem yang berguna untuk membaca data sensor, mengolah data dan kemudian memberikan perintah kepada servo controller dan pemadam api. Sensor-sensor berguna untuk membantu robot dalam bernavigasi, memulai pergerakan, mendeteksi terang dan gelap permukaan lantai, mendeteksi adanya titik api, dan mendeteksi boneka anjing. Terdapat dua macam perangkat keras pemadam api yaitu menggunakan air yang dipompa dengan sebuah motor (extinguisher) dan menggunakan kipas yang diputar oleh sebuah motor. Algoritma robot yang digunakan ada dua jenis, yaitu algoritma pertama yang merupakan algoritma yang dirancang dalam skripsi dan algoritma yang kedua merupakan penyempurnaan algoritma yang pernah dipakai tim R2C-LYNX.

Pengujian dilakukan dalam tiga sesi di mana pada tiap sesi, robot diuji sebanyak 42 kali. Dalam sebuah sesi setiap algoritma diuji sebanyak 21 kali. Persentase keberhasilan algoritma pertama pada sesi pertama 76,19 %, pada sesi kedua 80,95 %, dan pada sesi ketiga 80,95 %. Persentase keberhasilan algoritma kedua pada sesi pertama 71,43 %, pada sesi kedua 76,19 %, dan pada sesi ketiga 71,43 %.

7 2.2. Konsep Dasar Sistem

Untuk membuat algoritma yang baik, sebelumnya harus ada sebuah sistem perangkat keras yang berguna untuk membantu kinerja dari algoritma yang diinginkan dalam mencapai tujuan suatu robot itu dibuat. Blok diagram 2.1. menunjukkan sistem dari robot.

Gambar 2.1. Blok Diagram Sistem.

Blok diagram sistem pada gambar 2.1. dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu sistem yang telah ada (berwarna hitam) dan sensor yang ditambahkan dalam sistem yang telah ada (berwarna ungu).

1. Sistem yang Telah Ada

Sistem yang telah ada meliputi mikrokontroler utama (ARM CORTEX M0 LPC 1114) dan Atmega8535. Mikrokontroler utama ini berguna untuk mengolah data-data masukan sensor dan juga mengirim data untuk menghidupkan kipas atau mengirim perintah ke servo controller untuk menggerakkan robot. Data-data perangkat keras dan sensor yang diolah mikrokontroler utama meliputi sound activation, tombol start, tombol stop, tujuh sensor jarak SRF04, sebuah sensor api UV-TRON dan masukan dari Atmega8535 yang mengolah sensor garis dan sensor warna. Sistem yang telah

Mikrokontroler Utama Sound

Activation

Tombol start

Sensor jarak SRF04

Sensor garis/warna Sensor

Pendeteksi Api

Power

Supply Driver Motor

Kipas Servo

Controller

Tombol stop

Atmega 8535 Sensor Jarak GP2D12

8

ada ini ditunjang oleh baterai lithium polymer 11,1 Volt sebagai sumber daya listrik.

2. Sensor yang Ditambahkan

Sensor yang ditambahkan dalam sistem lama adalah sensor TPA81. Sensor TPA81 ini adalah sensor yang dapat mendeteksi sinar infra merah dan dapat mengukur suhu dari benda panas atau api yang dideteksi. Sensor TPA81 digunakan sebanyak tiga buah karena untuk menambah jangkauan pendeteksian api. Sensor ini diharapkan dapat membantu untuk mengenali posisi api berada.

2.3. Mikrokontroler ARM CORTEX M0 LPC 1114

Prosesor ARM Cortex-M0 adalah prosesor ARM yang memiliki energi paling efisien. Ini didasarkan pada kesuksesan prosesor Cortex-M0 dalam mempertahankan instruksi penuh dan kecocokan alat, sambil terus mengurangi konsumsi energi dan menambah performa. Bersama dengan prosesor Cortex-M0, dengan keistimewaan daerah silikon yang kecil, daya rendah dan kode minimal dari prosesor ini memungkinkan pengembang untuk mencapai kinerja 32-bit pada titik harga 8-bit, dengan melewati langkah ke perangkat 16-bit. Prosesor Cortex-M0 dilengkapi dengan berbagai pilihan untuk menyediakan pengembangan yang fleksibel.[4]

Mikrokontroler ARM CORTEX M0 LPC1114 memiliki berbagai fitur[5, h.1-2], diantaranya:

a. Prosesor dapat bekerja hingga frekuensi 50 MHz. b. Flash memori sebesar 32 kB.

c. SRAM sebesar 8 kB.

d. Mempunyai 42 saluran input/output (42 GPIO), yang dapat dikonfigurasikan

pull-up atau pull-down resistor. e. Mempunyai 4 buah timer.

f. Watchdog timer dengan oscilator internal.

g. 10 bit ADC (Analog to Digital) dengan multiplexing sebanyak 8 pin ADC. h. SPI (Serial Peripheral Interface)sebanyak 2 buah.

9

j. Komunikasi Serial UART (Universal Asynchronous Receiver and Transmitter).

k. PMU (Power Management Unit).

Gambar 2.2. menunjukkan konfigurasi pin mikrokontroler ARM CORTEX M0 LPC 1114. Dengan penjelasan sebagai berikut [5, h.26-29] :

1. PIO0_0 – PIO0_11 memiliki dua belas jalur input/output. PIO0 juga memiliki fungsi khusus sebagai SPI0, I2C, timer 16 bit,timer 32 bit, UART, RESET, dan ADC.

2. PIO1_0 – PIO1_11 memiliki dua belas jalur input/output. PIO1 juga memiliki fungsi khusus sebagai timer 16 bit, timer 32 bit, ADC, UART, PMU.

3. PIO2_0 – PIO2_11 memiliki dua belas jalur input/output. PIO2 juga memiliki fungsi khusus sebagai UART dan SPI1.

4. PIO3_0 – PIO3_5 memiliki enam jalur input/output. PIO3 juga memiliki fungsi khusus sebagai UART.

5. XTALIN dan XTALOUT sebagai bagian external oscilator. 6. Vdd berfungsi untuk daya 3,3 volt.

7. Vss berfungsi untuk ground.

10 2.4. Mikrokontroler ATMega8535

Mikrokontroler ATMega8535 adalah mikrokontroler keluarga AVR yang dibuat oleh Atmel Corporation. Fitur-fitur yang dimiliki oleh ATMega8535 adalah sebagai berikut [6, h.1-2]:

1. Kecepatan maksimal 16 MHz. 2. Memori flash sebesar 8 KB. 3. 512 Byte EEPROM.

4. 512 Byte SRAM. 5. Tiga buah timer/counter.

6. Delapan saluran 10/8-bit ADC. 7. Proggramable Serial USART. 8. Komparator Analog.

9. 32 jalur input/output (PORTA, PORTB, PORTC, PORTD).

Gambar 2.3. menunjukkan konfigurasi pin mikrokontroler ATMega8535. Penjelasannya sebagai berikut [6, h.3]:

1. Power, VCC dan GND (Ground).

2. PORTA (PORTA0-7), merupakan pin IO dua arah dan berfungsi khusus sebagai pin masukan ADC.

3. PORTB (PORTB0-7), merupakan pin IO dua arah dan berfungsi khusus sebagai pin Timer/Counter, komparator analog dan SPI.

4. PORTC (PORTC0-7), merupakan pin IO dua arah dan fungsi khusus. 5. PORTD (PORTD0-7), merupakan pin IO dua arah dan fungsi khusus. 6. RESET adalah pin untuk me-reset mikrokontroler.

7. XTAL1 dan XTAL2 pin untuk external clock. 8. AVCC adalah pin masukan untuk tegangan ADC.

9. AREF adalah pin masukan untuk tegangan referensi eksternal ADC.

11 2.5. Sensor Jarak SRF04

Sensor jarak SRF04 adalah sensor yang dapat mengukur jarak suatu benda yang terletak di depan sensor dengan menggunakan ultrasonik. Sensor ini bekerja pada frekuensi 40 kHz. Dengan memberi sinyal trigger 10 mikrodetik, sensor akan mengirimkan sinyal ultrasonik yang akan mengenai benda dan sinyal kembali akan diterima sensor. Waktu dari sinyal dikirim dan kembali disebut echo. Lebar sinyal echo

antara 100 mikrodetik-18 milidetik atau sebanding dengan 3 sentimeter-3 meter.

Dalam skripsi ini digunakan sensor jarak SRF04 sebagai alat navigasi robot. Sensor ini dipilih karena memiliki peran penting dalam algoritma yang akan dibuat. Data-data dari sensor ini akan diolah dan digunakan dalam algoritma robot. Data-data dari sensor ini adalah sebagai berikut[3, h.49-50] :

Tabel 2.1. Data-Data Sensor Jarak SRF04. Jarak Benda(cm) Data Sensor(cm) Perbedaan (cm) Jarak Benda(cm) Data Sensor(cm) Perbedaan (cm)

3 3,1 0,1 32 32,1 0,1

4 4 0 33 33,2 0,2

5 5,1 0,1 34 34,1 0,1

6 6,1 0,1 35 35,2 0,2

7 7 0 36 36,1 0,1

8 8,1 0,1 37 37,1 0,1

9 9,1 0,1 38 38,2 0,2

10 10,1 0,1 39 39 0,0

11 11 0 40 40,1 0,1

12 12,1 0,1 41 41,2 0,2

13 13,1 0,1 42 41,9 0,1

14 14,1 0,1 43 42,8 0,2

15 15 0 44 44 0,0

16 16 0 45 45,1 0,1

17 17,2 0,2 46 46,2 0,2

18 18,1 0,1 47 47,1 0,1

12

20 20 0 49 49 0,0

21 21,1 0,1 50 50 0,0

22 22,2 0,2 60 60,2 0,2

23 23,1 0,1 70 69,8 0,2

24 23,9 0,1 80 79,9 0,1

25 25 0 90 90,3 0,3

26 26,2 0,2 100 99,8 0,2

27 27,1 0,1 110 109,7 0,3

28 28,1 0,1 120 120,3 0,3

29 29,1 0,1 130 130,3 0,3

30 30,2 0,2 140 140,1 0,1

31 31 0 150 150,2 0,2

Gambar 2.4. Sensor Jarak SRF04 [7].

2.6. Sensor Api UVTRON

Sensor api UVTRON adalah sensor yang dapat mendeteksi adanya api hingga jarak 5 meter tanpa adanya obyek yang menutup titik api. Sensor yang digunakan pada skripsi ini memiliki tipe Hamamatsu R2868. Sensor ini dapat mendeteksi pancaran sinar ultraviolet dari api. Meskipun memiliki bentuk yang kecil, sensor ini memiliki jangkauan yang luas dan bisa sangat cepat mendeteksi api[8]. Untuk menghasilkan data output yang baik, sensor ini perlu dihubungkan ke driver circuit C3604 yang berfungsi sebagai filter dari sensor R2868 tersebut [2].

Sensor ini sangat membantu dalam pengerjaan skripsi ini, karena robot berfungsi sebagai pemadam api. Dengan adanya sensor ini, robot dapat mengetahui ada atau

13

tidaknya api di dalam suatu ruangan. Data-data dari sensor ini akan dimanfaatkan untuk menunjang algoritma robot. Data-data sensor ini adalah sebagai berikut[3, h.49] :

Tabel 2.2. Data-Data Sensor Api UVTRON. Jarak Api

(cm)

Data Sensor (V)

Jarak Api (cm)

Data Sensor (V)

5 3,5 90 3,5

10 3,5 95 3,5

15 3,5 100 3,5

20 3,5 105 3,5

25 3,5 110 3,5

30 3,5 115 3,5

35 3,5 120 3,5

40 3,5 125 3,5

45 3,5 130 3,5

50 3,5 135 3,5

55 3,5 140 3,5

60 3,5 145 3,5

65 3,5 150 3,5

70 3,5 450 3,5

75 3,5 490 0,023

85 3,5 >490 0,023

14 2.7. Sensor Suhu TPA81

TPA 81 dapat mendeteksi sinar infra merah dengan panjang gelombang 2µm-22µm [10]. Panjang gelombang yang dideteksi sensor ini adalah panjang gelombang radiasi panas dari benda tersebut. Jadi, sensor ini dapat mendeteksi suhu dari panas benda tersebut. Sensor ini dapat mendeteksi nyala lilin sejauh 2 meter tanpa dipengaruhi oleh cahaya ruangan.

TPA 81 memiliki array yang terdiri dari 8 titik thermopiles yang disusun satu baris. Array ini dapat mengukur suhu secara bersamaan. Sensor ini memiliki keterbatasan jangkauan pendeteksian. 8 titik thermopiles tersebut memiliki sudut pandang 5,12° setiap titik terhadap sumbu horizontal. Jadi, total ada 41° sudut pandang pada sumbu horizontal. Sedangkan pada sumbu vertikal terdapat 6° sudut pandang. Sudut pandang dari TPA 81 dapat dilihat pada gambar 2.6.

Gambar 2.6. Sudut Pandang TPA 81 [11, h.1].

Komunikasi TPA 81 dengan menggunakan I2C (Inter Integrated Circuit) dengan 2 kabel saja. TPA 81 dapat dipasang paralel sebanyak 8 buah tanpa menambah jalur komunikasi. Yang diperlukan adalah menambah resistor pull-up 1k8 pada jalur SDA dan SDL.

Pada skripsi ini digunakan sensor suhu TPA81 karena sensor ini memiliki kemampuan dalam mendeteksi api menggunakan suhu dari nyala api tersebut. Dan hal ini akan sangat berguna dalam mendeteksi jauh dekat api lilin berada. Data-data dari sensor ini akan dimanfaatkan untuk menunjang algoritma robot. Data-data sensor ini adalah sebagai berikut[2] :

15

Tabel 2.3. Data-Data Sensor Suhu TPA 81.

Jarak

Data sensor per pixel (decimal) oC

1 2 3 4 5 6 7 8

2 114 167 168 164 161 158 166 165

3 86 142 171 166 163 160 114 80

10 35 19 43 82 158 55 42 41

20 34 36 36 43 151 50 38 34

30 33 35 35 37 87 39 33 31

50 32 32 35 30 70 35 33 31

100 32 34 32 32 60 40 33 30

2.8. Sensor Garis

Sensor garis adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya warna putih dan hitam pada lapangan pertandingan KRPAI. Sensor ini sangat membantu robot untuk mengenali pintu ruangan yang ditunjukkan dengan adanya garis putih atau juring lingkaran tempat lilin berada. Sensor ini terdiri dari rangkaian resistor, LED, dan photodioda seperti pada gambar 2.7.

Gambar 2.7. Rangkaian Sensor Garis.

Pada rangkaian diatas, apabila LED memancarkan cahaya ke permukaan bidang berwarna hitam dan cahaya tersebut akan diterima photodioda. Hal ini menyebabkan resistansi pada photodioda akan menjadi besar (diasumsikan tak terhingga) dan mengakibatkan tidak ada arus yang masuk ke output. Sedangkan sebaliknya, bila cahaya

16

pantulan pada bidang putih yang diterima photodioda, menyebabkan resistansi pada photodioda akan menjadi kecil dan mengakibatkan ada arus yang masuk ke output. Sehingga, akan ada tegangan pada output yang bermacam-macam tergantung pada warna permukaan bidang yang dipantulkan oleh LED dan diterima photodioda.

Tegangan-tegangan output yang bermacam-macam ini akan diolah datanya dengan Atmega8535. Dengan memanfaatkan fasilitas ADC 10-bit pada Atmega8535, tegangan output yang analog akan dikonversikan ke digital. Sehingga, nilai-nilai tiap mengenai permukaan tertentu akan terbaca. Kemudian, data yang telah diolah Atmega8535 akan dikirim ke mikrokontroler utama ARM Cortex-M0.

Pada robot digunakan enam buah sensor garis yang diletakkan sepanjang tubuh robot, dan berada pada bagian bawah robot. Penggunaan enam buah sensor garis supaya robot mudah membedakan antara garis putih pintu ruangan atau juring. Peletakan enam buah sensor garis dapat dilihat pada gambar 2.8.

Gambar 2.8. Peletakan Enam Buah Sensor Garis.

Data-data dari sensor garis ini akan dimanfaatkan untuk menunjang algoritma robot. Data-data dari sensor garis ini yang terbaca oleh Atmega8535 adalah sebagai berikut :

17

Tabel 2.4. Data-Data Sensor Garis. Kiri

Depan

Kanan Depan

Kiri Tengah

Kanan Tengah

Belakang Tengah

Kanan Tengah

Putih 1023 824 1023 1023 1023 1023

Hitam 450 83 312 216 268 283

2.9. Sensor Warna

Sensor warna adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi warna. Pada skripsi ini, sensor ini digunakan untuk membedakan karpet merah, karpet biru, permukaan lapangan berwarna hitam maupun garis putih. Sensor ini menggunakan LDR, resistor dan LED RGB seperti pada gambar 2.9.

Gambar 2.9. Rangkaian Sensor Warna.

Rangkaian di atas memanfaatkan sifat LDR yang bila terkena pantulan cahaya resistansi mengecil dan bila tidak terkena pantulan cahaya resistansi akan membesar. Dengan adanya LED RGB yang merupakan dasar dari warna-warna lain, yang akan memancarkan cahaya mengenai bidang dengan warna tertentu dan akan diterima LDR. Tiap pantulan dari LED RGB yang diterima LDR ini memiliki tegangan tersendiri dan akan diolah dengan fasilitas ADC 10-bit pada Atmega 8535. Sehingga, warna biru, merah, putih dan hitam pada lapangan KRPAI akan terdeteksi oleh sensor ini.

Sensor warna yang dipakai robot satu buah dan diletakkan dibagian bawah robot pada bagian badan robot paling depan. Data-data dari sensor warna ini akan dimanfaatkan untuk menunjang algoritma robot. Data-data dari sensor garis ini yang terbaca oleh Atmega8535 adalah sebagai berikut :

18

Tabel 2.5. Data-Data Sensor Warna.

Sensor Warna Biru Merah Hitam Putih

Nilai 645 580 70 327

2.10. Aturan Pertandingan

Pada KRPAI 2015 ini, panitia pelaksana memiliki peraturan yang berbeda dari tahun sebelumnya dan mengadopsi pada Trinity College Fire Fighting Home Robot Contest, beberapa aturan yang ada sebagai berikut [12] :

1. Lapangan merupakan gabungan dari dua lapangan pemadam api tipe Trinity College yang berbentuk simetris (cermin) antara daerah Merah dan daerah Biru. Lapangan terbuat dari papan multipleks dengan tebal 2 cm. Bentuk dan ukuran lapangan pertandingan dapat dilihat pada Gambar 2.10.

Gambar 2.10. Bentuk dan Ukuran Lapangan [12, h.14]. 2. Assesori lapangan yang akan digunakan adalah sebagai berikut :

a. Boneka

Boneka berbentuk boneka anjing atau kucing yang akan menghalangi 50 – 70% lebar lorong. Jika menyentuh boneka tidak ada penalti, tetapi menggeser boneka lebih dari 1 cm akan mendapat penalti. Jika melewati boneka diskualifikasi. Berat boneka 500 gr. Jumlah boneka 1.

19 b. Furniture

Furniture mensimulasikan peralatan yang ada di dalam rumah.

Furniture berbentuk silinder berwarna kuning diameter 11 cm, tinggi 30 cm, dan berat lebih dari 1 kg. Furniture selalu diletakkan sedemikian sehingga paling tidak ada suatu jalan untuk robot selebar lebih dari 31 cm. Furniture tidak akan menghalangi pintu masuk ruang, dan robot berukuran maksimum akan bisa masuk ke ruang paling tidak separohnya sebelum menemukan furniture. Furniture bisa menghalangi pandangan robot ke lilin. Robot boleh menyentuh furniture, tetapi tidak boleh menggeser letak furniture. Robot yang menggeser furniture lebih dari 5 cm akan mendapat penalti.

c. Api

Api akan disimulasikan dengan nyala lilin. Tinggi lilin adalah 15 sampai 20 cm dari lantai. Peserta tidak boleh mengukur tinggi lilin sebelum pertandingan dimulai. Diameter lilin antara 2 – 3 cm. Tinggi dan besarnya nyala lilin tidak ada ketentuan yang pasti. Tinggi dan besar nyala api ini akan berubah-ubah sepanjang pertandingan. Robot harus mampu mendeteksi api berapapun tinggi dan besar nyala lilin. Lilin akan dipasang pada tempat lilin yang berbentuk silinder dengan warna kuning. Lilin ini ada yang memakai juring lingkaran berwarna putih, ada yang tidak. Juring lingkaran ini tidak akan menyentuh garis pintu. Lilin tidak akan diletakkan di pintu ruang.

d. Uneven floor dan hanging object

Uneven floor dan hanging object tidak dipakai pada KRPAI kali ini.

3. Letak lilin dan assesori lapangan

Di lapangan ada 5 lilin. Dua di lapangan merah, dua di lapangan biru, dan satu di lapangan antara merah dan biru, yaitu di ruang 2. Letak dua lilin di lapangan sendiri bisa di ruang 1 dan 3, ruang 3 dan 4, atau ruang 1 dan 4. Di antara kedua lilin tersebut, salah satunya memakai juring. Di dalam ruang 1 dan ruang 3 akan ada masing-masing satu furniture. Di sekitar ruang 4

20

akan ada satu boneka. Letak dan assesori lapangan dapat dilihat pada Gambar 2.11.

Gambar 2.11. Letak dan Assesori Lapangan [12, h.15].

Posisi lilin, juring, furniture, dan boneka akan ditentukan melalui undian. Salah satu contoh kemungkinan konfigurasi lapangan dan perlengkapannya ditunjukkan pada Gambar 2.12.

Gambar 2.12. Contoh Konfigurasi Lapangan [12, h.16].

4. Peserta diharapkan membuat sendiri mobile robot yang bisa bergerak autonomous, bisa mengenali dan menjelajahi lorong dan ruang, bisa mengenali semua asesori yang ada tanpa pengendalian dari luar. Pada robot tidak boleh terdapat alat komunikasi apapun, walaupun tidak dipakai.

5. Dimensi robot (panjang × lebar × tinggi) maksimum adalah 46 cm × 31 cm × 27 cm.

6. Alat pemadaman api lilin yang diperbolehkan hanya kipas, boleh dipasang juga extinguisher, tetapi tidak boleh dihidupkan karena dikhawatirkan membasahi robot lawan sehingga bisa menimbulkan kerusakan.

21

7. Masing-masing robot harus menemukan dan mematikan lilin sebanyak-banyaknya. Setiap mematikan lilin dengan benar, tim akan mendapatkan tambahan nilai 1.

8. Salah satu lilin di ruang sendiri dan lilin ke 5 ada juring nya, sedangkan lilin yang lain tanpa juring.

9. Masing-masing robot harus mematikan lilin paling tidak satu lilin di daerahnya sendiri sebelum mematikan lilin di daerah lain.

10.Untuk mematikan lilin ke 5 robot harus sudah pernah memasuki daerah lawan melewati lorong tengah. Ada garis putih di lantai yang membatasi daerah biru dan merah.

11.Untuk mematikan lilin yang tanpa juring :

Sebelum mematikan lilin, robot harus menyalakan LED secara berkedip sebagai tanda menemukan lilin. Frekuensi kedipan 2 Hz. LED harus tetap berkedip selama 5 detik setelah lilin mati. Robot hanya boleh mematikan lilin sesudah seluruh badan robot masuk ke ruangan.

12.Untuk lilin dengan juring :

Robot hanya boleh mematikan lilin setelah sebagian badan robot memasuki juring lingkaran.

16

pantulan pada bidang putih yang diterima photodioda, menyebabkan resistansi pada photodioda akan menjadi kecil dan mengakibatkan ada arus yang masuk ke output. Sehingga, akan ada tegangan pada output yang bermacam-macam tergantung pada warna permukaan bidang yang dipantulkan oleh LED dan diterima photodioda.

Tegangan-tegangan output yang bermacam-macam ini akan diolah datanya dengan Atmega8535. Dengan memanfaatkan fasilitas ADC 10-bit pada Atmega8535, tegangan output yang analog akan dikonversikan ke digital. Sehingga, nilai-nilai tiap mengenai permukaan tertentu akan terbaca. Kemudian, data yang telah diolah Atmega8535 akan dikirim ke mikrokontroler utama ARM Cortex-M0.

Pada robot digunakan enam buah sensor garis yang diletakkan sepanjang tubuh robot, dan berada pada bagian bawah robot. Penggunaan enam buah sensor garis supaya robot mudah membedakan antara garis putih pintu ruangan atau juring. Peletakan enam buah sensor garis dapat dilihat pada gambar 2.8.

Gambar 2.8. Peletakan Enam Buah Sensor Garis.

Data-data dari sensor garis ini akan dimanfaatkan untuk menunjang algoritma robot. Data-data dari sensor garis ini yang terbaca oleh Atmega8535 adalah sebagai berikut :

17

Tabel 2.4. Data-Data Sensor Garis. Kiri

Depan

Kanan Depan

Kiri Tengah

Kanan Tengah

Belakang Tengah

Kanan Tengah

Putih 1023 824 1023 1023 1023 1023

Hitam 450 83 312 216 268 283

2.9. Sensor Warna

Sensor warna adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi warna. Pada skripsi ini, sensor ini digunakan untuk membedakan karpet merah, karpet biru, permukaan lapangan berwarna hitam maupun garis putih. Sensor ini menggunakan LDR, resistor dan LED RGB seperti pada gambar 2.9.

Gambar 2.9. Rangkaian Sensor Warna.

Rangkaian di atas memanfaatkan sifat LDR yang bila terkena pantulan cahaya resistansi mengecil dan bila tidak terkena pantulan cahaya resistansi akan membesar. Dengan adanya LED RGB yang merupakan dasar dari warna-warna lain, yang akan memancarkan cahaya mengenai bidang dengan warna tertentu dan akan diterima LDR. Tiap pantulan dari LED RGB yang diterima LDR ini memiliki tegangan tersendiri dan akan diolah dengan fasilitas ADC 10-bit pada Atmega 8535. Sehingga, warna biru, merah, putih dan hitam pada lapangan KRPAI akan terdeteksi oleh sensor ini.

Sensor warna yang dipakai robot satu buah dan diletakkan dibagian bawah robot pada bagian badan robot paling depan. Data-data dari sensor warna ini akan dimanfaatkan untuk menunjang algoritma robot. Data-data dari sensor garis ini yang terbaca oleh Atmega8535 adalah sebagai berikut :

18

Tabel 2.5. Data-Data Sensor Warna.

Sensor Warna Biru Merah Hitam Putih

Nilai 645 580 70 327

2.10. Aturan Pertandingan

Pada KRPAI 2015 ini, panitia pelaksana memiliki peraturan yang berbeda dari tahun sebelumnya dan mengadopsi pada Trinity College Fire Fighting Home Robot Contest, beberapa aturan yang ada sebagai berikut [12] :

1. Lapangan merupakan gabungan dari dua lapangan pemadam api tipe Trinity College yang berbentuk simetris (cermin) antara daerah Merah dan daerah Biru. Lapangan terbuat dari papan multipleks dengan tebal 2 cm. Bentuk dan ukuran lapangan pertandingan dapat dilihat pada Gambar 2.10.

Gambar 2.10. Bentuk dan Ukuran Lapangan [12, h.14]. 2. Assesori lapangan yang akan digunakan adalah sebagai berikut :

a. Boneka

Boneka berbentuk boneka anjing atau kucing yang akan menghalangi 50 – 70% lebar lorong. Jika menyentuh boneka tidak ada penalti, tetapi menggeser boneka lebih dari 1 cm akan mendapat penalti. Jika melewati boneka diskualifikasi. Berat boneka 500 gr. Jumlah boneka 1.

19 b. Furniture

Furniture mensimulasikan peralatan yang ada di dalam rumah. Furniture berbentuk silinder berwarna kuning diameter 11 cm, tinggi 30 cm, dan berat lebih dari 1 kg. Furniture selalu diletakkan sedemikian sehingga paling tidak ada suatu jalan untuk robot selebar lebih dari 31 cm. Furniture tidak akan menghalangi pintu masuk ruang, dan robot berukuran maksimum akan bisa masuk ke ruang paling tidak separohnya sebelum menemukan furniture. Furniture bisa menghalangi pandangan robot ke lilin. Robot boleh menyentuh furniture, tetapi tidak boleh menggeser letak furniture. Robot yang menggeser furniture lebih dari 5 cm akan mendapat penalti.

c. Api

Api akan disimulasikan dengan nyala lilin. Tinggi lilin adalah 15 sampai 20 cm dari lantai. Peserta tidak boleh mengukur tinggi lilin sebelum pertandingan dimulai. Diameter lilin antara 2 – 3 cm. Tinggi dan besarnya nyala lilin tidak ada ketentuan yang pasti. Tinggi dan besar nyala api ini akan berubah-ubah sepanjang pertandingan. Robot harus mampu mendeteksi api berapapun tinggi dan besar nyala lilin. Lilin akan dipasang pada tempat lilin yang berbentuk silinder dengan warna kuning. Lilin ini ada yang memakai juring lingkaran berwarna putih, ada yang tidak. Juring lingkaran ini tidak akan menyentuh garis pintu. Lilin tidak akan diletakkan di pintu ruang.

d. Uneven floor dan hanging object

Uneven floor dan hanging object tidak dipakai pada KRPAI kali ini.

3. Letak lilin dan assesori lapangan

Di lapangan ada 5 lilin. Dua di lapangan merah, dua di lapangan biru, dan satu di lapangan antara merah dan biru, yaitu di ruang 2. Letak dua lilin di lapangan sendiri bisa di ruang 1 dan 3, ruang 3 dan 4, atau ruang 1 dan 4. Di antara kedua lilin tersebut, salah satunya memakai juring. Di dalam ruang 1 dan ruang 3 akan ada masing-masing satu furniture. Di sekitar ruang 4

20

akan ada satu boneka. Letak dan assesori lapangan dapat dilihat pada Gambar 2.11.

Gambar 2.11. Letak dan Assesori Lapangan [12, h.15].

Posisi lilin, juring, furniture, dan boneka akan ditentukan melalui undian. Salah satu contoh kemungkinan konfigurasi lapangan dan perlengkapannya ditunjukkan pada Gambar 2.12.

Gambar 2.12. Contoh Konfigurasi Lapangan [12, h.16].

4. Peserta diharapkan membuat sendiri mobile robot yang bisa bergerak autonomous, bisa mengenali dan menjelajahi lorong dan ruang, bisa mengenali semua asesori yang ada tanpa pengendalian dari luar. Pada robot tidak boleh terdapat alat komunikasi apapun, walaupun tidak dipakai.

5. Dimensi robot (panjang × lebar × tinggi) maksimum adalah 46 cm × 31 cm × 27 cm.

6. Alat pemadaman api lilin yang diperbolehkan hanya kipas, boleh dipasang juga extinguisher, tetapi tidak boleh dihidupkan karena dikhawatirkan membasahi robot lawan sehingga bisa menimbulkan kerusakan.

21

7. Masing-masing robot harus menemukan dan mematikan lilin sebanyak-banyaknya. Setiap mematikan lilin dengan benar, tim akan mendapatkan tambahan nilai 1.

8. Salah satu lilin di ruang sendiri dan lilin ke 5 ada juring nya, sedangkan lilin yang lain tanpa juring.

9. Masing-masing robot harus mematikan lilin paling tidak satu lilin di daerahnya sendiri sebelum mematikan lilin di daerah lain.

10.Untuk mematikan lilin ke 5 robot harus sudah pernah memasuki daerah lawan melewati lorong tengah. Ada garis putih di lantai yang membatasi daerah biru dan merah.

11.Untuk mematikan lilin yang tanpa juring :

Sebelum mematikan lilin, robot harus menyalakan LED secara berkedip sebagai tanda menemukan lilin. Frekuensi kedipan 2 Hz. LED harus tetap berkedip selama 5 detik setelah lilin mati. Robot hanya boleh mematikan lilin sesudah seluruh badan robot masuk ke ruangan.

12.Untuk lilin dengan juring :

Robot hanya boleh mematikan lilin setelah sebagian badan robot memasuki juring lingkaran.