Implementasi Pengontrol PID Pada Robot Pengikut Garis.
i
IMPLEMENTASI PENGONTROL PID PADA ROBOT PENGIKUT GARIS
Disusun oleh :
Name : Topan Setyawan NRP : 0622083
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha, Jln. Prof. Drg. Suria Sumantri, MPH no. 65, Bandung 40164, Indonesia,
email: detovanytopan@yahoo.co.id ABSTRAK
Kemajuan teknologi telah meningkatkan kualitas hidup manusia. Salah satu hasilnya adalah robot. Keberadaan robot telah banyak membantu manusia untuk meringankan pekerjaan. Salah satu bentuk robot yang paling popular adalah robot beroda.
Dalam Tugas Akhir ini telah dirancang dan direalisasikan pengontrol PID pada robot pengikut garis agar pergerakkan robot tidak terpatah – patah saat melewati lintasan. Lintasan yang dilalui adalah garis hitam di atas bidang berwarna putih. Robot pengikut garis ini dikontrol dengan menggunakan pengontrol mikro ATMEGA 16. Selain itu digunakan tujuh buah sensor garis yang terdiri dari led inframerah dan fotodioda inframerah. Dari 7 buah sensor garis tersebut, 5 sensor digunakan untuk mendeteksi lintasan lurus, putus – putus dan bergelombang, sedangkan 2 sensor yang berada di ujung kiri dan kanan digunakan untuk mendeteksi lintasan bersudut.
Algoritma yang digunakan yaitu 5 sensor garis yang berada di tengah, terlebih dahulu dilakukan pemetaan. Tujuan dari pemetaan agar hasil bacaan dari sensor garis berupa sebuah angka. Dari hasil pemetaan tersebut didapat nilai
error. Nilai error ini akan digunakan untuk menentukan nilai PWM pada motor dc. Nilai PWM ini akan menyebabkan perubahan trayektori pergerakkan robot sehingga pergerakkan robot tidak terpatah – patah saat melewati lintasan.
Setelah melalui tuning parameter PID melalui metode trial and error
didapat nilai konstanta Kp = 3/2, Ki = 1/1000, dan Kd = 3/2. Dari hasil pengujian yang dilakukan, robot dapat mengikuti lintasan dengan presentase keberhasilan 100 %. Robot dapat melintasi garis lurus dengan rata – rata kelajuan 39,4842 cm/s, garis lurus putus- putus dengan celah 5 cm, 10 cm, dan 20 cm dengan rata – rata kelajuan 32,0725 cm/s, garis melingkar bergelombang dengan diameter lingkaran 35 cm, 40 cm dan 50 cm dengan rata – rata kelajuan 29,3617 cm/s, garis yang membentuk sudut 60º, 90°, 120°, dan 145° dengan rata – rata kelajuan 18,5642 cm/s. Ketika melewati lintasan bersudut 60°, robot sedikit mengalami
overshoot.
Kata kunci: Pengikut garis, PID, ATMEGA 16, trial and error, led inframerah, fotodioda inframerah.
(2)
ii
IMPLEMENTATION OF PID CONTROL ON ROBOT LINE FOLLOWER
Author :
Name : Topan Setyawan NRP : 0622083
Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Maranatha Christian University,
Jln. Prof. Drg. Suria Sumantri, MPH no. 65, Bandung 40164, Indonesia, email: detovanytopan@yahoo.co.id
ABSTRACT
Advances in technology have increased the quality of human life. One result is a robot. The existence of robots has helped many people to ease the job. One of the most popular form of the robot is a wheeled robot.
In this final project has been designed and realized on the PID controller robots line follower robot in order not movement - broke through the trajectory. The path traversed by a black line above the white fields. Line follower robot is controlled by using micro controller ATMEGA 16. Also used are seven-line sensor consisting of an infrared LED and infrared photodiode. Of the seven of the line sensors, 5 sensors used to detect the straight path, break and wavy, while the two sensors located at the far left and right are used to detect the trajectory angle.
The algorithm used is the five sensors in the middle line, the mapping first. The purpose of the mapping that result from sensor readings in the form of a digit line. From the mapping result obtained error value. This error value will be used to determine the value of PWM dc motor. PWM value will cause the robot movement trajectory of change so that the robot does not movement broke through the trajectory.
After going through the tuning of PID parameters through trial and error method to get a constant value of Kp = 3 / 2, Ki = 1 / 1000, and Kd = 3 / 2. From the results of tests conducted, the robot can follow the path with the percentage of success 100%. Robot can traverse a straight line - average rate of 39.4842 cm/s, the dashed straight line with a gap of 5 cm, 10 cm and 20 cm - average rate of 32.0725 cm/s, a circular line with diameter corrugated circle of 35 cm, 40 cm and 50 cm - average rate of 29.3617 cm/s, a line that forms an angle 60°, 90°, 120°, and 145° with - average rate of 18.5642 cm/s. When passed the trajectory angle of 60°, the robot slightly overshoot.
Keywords: Follower of the line, PID, ATMEGA 16, trial and error, infrared LED, photodiode infrared.
(3)
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa yang selalu setia dalam segala hal, atas segala rahmat dan karunia-Nya yang tidak terhingga sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik dan tepat waktu. Laporan Tugas Akhir yang berjudul “Implementasi Pengontrol PID pada Robot Pengikut Garis ” ini disusun untuk memenuhi persyaratan program studi sarjana Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Kristen Maranatha Bandung. Selama pelaksanaan Tugas Akhir ini, penulis telah mendapat banyak bimbingan, dorongan, bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin mengucapkan rasa terima kasih kepada beberapa pihak yang telah membantu dan mendukung dalam pelaksanaan Tugas Akhir :
1. Muliady, ST., MT, selaku pembimbing Tugas Akhir yang telah menyumbangkan pengetahuan, memberikan masukan, kritik serta saran - saran, sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan tepat pada waktunya. 2. Dr. Erwani Merry Sartika, ST., MT., Heri Andrianto, ST., MT., dan Ir.
Yohana Susanthi, ST., MT, selaku para penguji yang telah memberikan saran, kritik dan ide untuk pengembangan selama Seminar dan Sidang Tugas Akhir.
3. Dr. Ir. Daniel Setiadikarunia, MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Kristen Maranatha.
4. Ir. Anita Soepartono, M.Sc. selaku Koordinator Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro Universitas Kristen Maranatha.
5. Suwito (Ayah), Nurdiyati (Ibu), Fredi dan Deki (Kakak), Janu dan Tika (Adik) sebagai keluarga yang telah banyak memberikan dukungan baik secara moral maupun materi dan juga dukungan doa yang tiada henti. 6. Staf Pengajar di Jurusan Teknik Elektro Universitas Kristen Maranatha
yang telah membekali penulis dengan pengetahuan yang sangat berguna. 7. Staf Tata Usaha di Jurusan Teknik Elektro Universitas Kristen Maranatha
(4)
iv
8 . Sufendi, ST, Albert Ardiyanto ST, Andre Susanto ST, Antonius Agustriandi, ST, Yohanes Budi, Irwing, Kris, Earline, Rikian, Mulyawan, dan teman – teman angkatan 2006 sebagai teman seperjuangan dalam menyelesaikan Tugas Akhir.
9. Rekan-rekan di Laboratorium Robotika dan Mekatronika yang selalu memberikan bantuan dan dorongan semangat untuk penulis.
10. Semua rekan yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah membantu baik secara langsung maupun tidak langsung.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa masih terdapat banyak kekurangan dan kesalahan dalam penyusunan laporan ini. Oleh sebab itu penulis bersedia menerima kritik, saran dan masukan yang membangun untuk menyempurnakan Laporan Tugas Akhir ini dengan hati terbuka.
Akhir kata penulis berharap agar Laporan Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat yang membangun bagi semua pihak yang membutuhkan, khususnya mahasiswa/i Jurusan Teknik Elektro Universitas Kristen Maranatha.
Bandung, Juli 2010
(5)
v DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
ABSTRACT ... ii
KATA PENGANTAR ... iii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR TABEL ... ix
DAFTAR GAMBAR ... xi
BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang ... 1
I.2 Identifikasi Masalah ... 1
I.3 Tujuan ... 1
I.4 Pembatasan Masalah ... 2
I.5 Spesifikasi Alat yang Digunakan ... 2
I.6 Sistematika Penulisan ... 3
BAB II LANDASAN TEORI II.1 Definisi Robot ... 4
II.1.1 Klasifikasi Robot Berdasarkan Tingkat Kemampuan Melakukan Tugas ... 4
II.1.2 Klasifikasi Robot Berdasarkan Mobilitas ... 5
II.1.4 Sistem Gerak Mobile Robot Beroda ………... 6
II.1.3.1 Differential Drive ... 6
II.1.3.2 Trycycle Drive ……… 7
II.1.3.3 Synchronous Drive………... 7
II.1.4.4 Holonomic Drive ……… 8
II.1.5 Sistem Kontrol Robot ……….... 9
II.2 Pengontrol Mikro ... 11
II.2.1 Pengenalan ATMEL AVR RISC ... 11
(6)
vi
II.2.3 Fitur ATmega16 ... 12
II.2.4 Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega16 ... 13
II.2.5 Blok Diagram Arsitektur ATmega16 ... 16
II.2.6 General Purpose Register ATmega16 ... 17
II.2.7 Peta Memori ATmega16 ... 18
II.2.8 Port I/O Mikrokontroler ATmega16 ... 20
II.2.9 Pulse Width Modulation (PWM) ... 21
II.3 Sensor Garis ... 23
II.4 Teori Pengontrol PID ... 24
II.4.1 Pengontrol Proporsional ... 25
II.4.2 Pengontrol Integral ... 26
II.4.3 Pengontrol Diferensial ... 28
II.4.4 Pengontrol PID ... 30
II.4.4.1 Pengontrol PID untuk Pengontrol Mikro ... 31
II.4.4.2 Pemetaan Sensor ... 34
II.4.4.3 Penalaan Parameter Pengontrol PID ... 35
II.4.4.4 Pengaruh Sistem Terhadap Aksi Pengontrol PID ... 36
BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI III.1 Perancangan Sistem Robot Pengikut Garis dengan Pengontrol PID ... 37
III.1.1 Diagram Blok Sistem Robot Pengikut Garis Menggunakan Pengontrol PID ... 37
III.2 Perancangan dan Realisasi Robot Pengikut Garis Menggunakan Pengontrol PID ... 38
III.3 Perancangan dan Realisasi Rangkaian Sensor dan Pengontrol…... 41
III.3.1 Sensor…...………. 41
III.3.1.1 Sensor Garis ………. 41
III.3.2 Pengontrol……….. 43
(7)
vii
III.3.2.2 Skematik Pengontrol Berbasis Pengontrol
Mikro ATmega16……….. 44 III.4 Algoritma Pemograman Robot Pengikut Garis dengan
Pengontrol PID ……….... 45 III.5 Penentuan Konstanta Pengontrol PID Melalui Metode Trial and
Error pada Robot Pengikut Garis pada Jalur Melingkar Berdiameter 50 cm……… 50 III.5.1 Tuning Parameter PID dengan Nilai Kp = 1; Ki = 0; Kd = 0….. 51 III.5.2 Tuning Parameter PID dengan Nilai Kp = 1,25; Ki = 0; Kd = 0.. 52 III.5.3 Tuning Parameter PID dengan Nilai Kp = 1,5; Ki = 0; Kd = 0…. 52 III.5.4 Tuning Parameter PID dengan Nilai Kp = 1,5; Ki = 0; Kd = 1…. 54 III.5.5 Tuning Parameter PID dengan Nilai Kp = 1,5; Ki = 0;
Kd = 1,25……….. 54 III.5.6 Tuning Parameter PID dengan Nilai Kp = 1,5; Ki = 0;
Kd = 1,5……… 55 III.5.7 Tuning Parameter PID dengan Nilai Kp = 1,5; Ki = 1/500;
Kd = 1,5... 56 III.5.8 Tuning Parameter dengan Nilai Kp = 1,5; Ki = 1/800;
Kd = 1,5... 57 III.5.9 Tuning Parameter dengan Nilai Kp = 1,5; Ki = 1/1000;
Kd = 1,5………. 58
BAB IV ANALISA DAN DATA PENGAMATAN
IV.1 Pengujian Robot Pada Jalur Hitam ………. 60 IV.1.1 Pengujian Robot Pada Jalur Hitam Lurus Berjarak 1 Meter ... 60 IV.1.2 Pengujian Robot Pada Jalur Hitam Putus – Putus Berjarak
1 meter...…….….. 62 IV.1.2.1 Pengujian Robot Pada Jalur Hitam Putus – Putus dengan
Dengan Celah 5 cm Berjarak 1 Meter……….. 62
(8)
viii
IV.1.2.2 Pengujian Robot Pada Jalur Hitam Putus – Putus dengan
Dengan Celah 10 cm Berjarak 1 Meter………... 63 IV.1.2.3 Pengujian Robot Pada Jalur Hitam Putus – Putus dengan
Dengan Celah 20 cm Berjarak 1 Meter………... 65 IV.1.3 Pengujian Robot pada Jalur Melingkar Berjarak 1 Meter………… 66 IV.1.3.1 Pengujian Robot pada Jalur Hitam Melingkar dengan
Diameter Lingkaran 35 cm Berjarak 1 meter……….. 66 IV.1.3.2 Pengujian Robot pada Jalur Hitam Melingkar dengan
Diameter Lingkaran 40 cm Berjarak 1 meter……….. 68 IV.1.3.3 Pengujian Robot pada Jalur Hitam Melingkar dengan
Diameter Lingkaran 50 cm Berjarak 1 meter……….. 69 IV.1.4 Pengujian Robot pada Jalur Hitam Membentuk Sudut
Berjarak 1 Meter………..………... 70 IV.1.4.1 Pengujian Robot pada Jalur Hitam Membentuk Sudut 60º
Berjarak 1 Meter……… 71 IV.1.4.2 Pengujian Robot pada Jalur Hitam Membentuk Sudut 90º
Berjarak 1 Meter……… 72 IV.1.4.3 Pengujian Robot pada Jalur Hitam Membentuk Sudut 120º
Berjarak 1 Meter……… 73 IV.1.4.4 Pengujian Robot pada Jalur Hitam Membentuk Sudut 145º
Berjarak 1 Meter……… 74
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
V.1 Kesimpulan ... .... 76 V.2 Saran ... .... 77
DAFTAR PUSTAKA ... .... 78 LAMPIRAN A FOTO ROBOT & HARDWARE
LAMPIRAN B LISTING PROGRAM ATmega16 LAMPIRAN C FLOWCHART & DATASHEET
(9)
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Fungsi Khusus Port B ... 15
Tabel 2.2 Fungsi Khusus Port C ... 15
Tabel 2.3 Fungsi Khusus Port D ... 16
Tabel 2.4 Respon Loop Tertutup ... 36
Tabel 3.1 Tabel Pemetaan Sensor ... 42
Tabel 3.2 Tabel Kebenaran Driver Motor LMD 18200T ... 44
Tabel 3.3 Tuning Parameter PID dengan Nilai Kp =1; Ki = 0 ; Kd = 0 ... 51
Tabel 3.4 Tuning Parameter PID dengan Nilai Kp =1,25; Ki = 0 ; Kd = 0 ... 52
Tabel 3.5 Tuning Parameter PID dengan Nilai Kp =1,5; Ki = 0 ; Kd = 0 ... 53
Tabel 3.6 Tuning Parameter PID dengan Nilai Kp =1,5; Ki = 0 ; Kd = 1 ... 54
Tabel 3.7 Tuning Parameter PID dengan Nilai Kp =1,5; Ki = 0 ; Kd = 1,25 ... 55
Tabel 3.8 Tuning Parameter PID dengan Nilai Kp =1,5; Ki = 0 ; Kd = 1,5 ... 55
Tabel 3.9 Tuning Parameter PID dengan Nilai Kp =1,5; Ki = 1/500 ; Kd = 1,5 ... 57
Tabel 3.10 Tuning Parameter PID dengan Nilai Kp =1,5; Ki = 1/800; Kd = 1,5 ... 57
Tabel 3.11 Tuning Parameter PID dengan Nilai Kp =1,5; Ki = 1/1000 ; Kd = 1,5 ... 58
Tabel 4.1 Pengujian Robot Pada Jalur Hitam Lurus Berjarak 1 Meter ... 62
Tabel 4.2 Pengujian Robot Pada Jalur Hitam Putus – Putus dengan Celah 5 cm berjarak 1 meter...…….... 62
(10)
x
Tabel 4.3 Pengujian Robot Pada Jalur Hitam Putus – Putus dengan
Celah 10 cm berjarak 1 meter...…….... 63 Tabel 4.4 Pengujian Robot Pada Jalur Hitam Putus – Putus dengan
Celah 20 cm berjarak 1 meter...…….... 65 Tabel 4.5 Pengujian Robot Pada Jalur Hitam Melingkar dengan
Diameter lingkaran 35 cm Berjarak 1 meter... 67 Tabel 4.6 Pengujian Robot Pada Jalur Hitam Melingkar dengan
Diameter lingkaran 40 cm Berjarak 1 meter... 68 Tabel 4.7 Pengujian Robot Pada Jalur Hitam Melingkar dengan
Diameter lingkaran 50 cm Berjarak 1 meter... 69 Tabel 4.8 Pengujian Robot Pada Jalur Hitam dengan Membentuk
Sudut 60º Berjarak 1 Meter... 71 Tabel 4.9 Pengujian Robot Pada Jalur Hitam dengan Membentuk
Sudut 90º Berjarak 1 Meter... 72 Tabel 4.10 Pengujian Robot Pada Jalur Hitam dengan Membentuk
Sudut 120º Berjarak 1 Meter... 74 Tabel 4.11 Pengujian Robot Pada Jalur Hitam dengan Membentuk
(11)
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Mobile Robot ... 6
Gambar 2.2 Sistem Gerak Diffrential Drive ... 6
Gambar 2.3 Sistem Gerak Trycle Drive ... 7
Gambar 2.4 Sistem Gerak Synchronous Drive ... 8
Gambar 2.5 Penggunaan Roda Omni - Directional ... 8
Gambar 2.6 Sistem Gerak Holomonic Drive ... 9
Gambar 2.7 Kontrol Robot Loop Terbuka ... 9
Gambar 2.8 Kontrol Robot Loop Tertutup ... 10
Gambar 2.9 Konfigurasi Pin Atmega16 ... 14
Gambar 2.10 Diagram Blok Arsitektur Atmega16 ... 17
Gambar 2.11 General Purpose Register ATMega16 ... 18
Gambar 2.12 Peta Memori Program Atmega16 ... 19
Gambar 2.13 Peta Memori Data ATMega16 ... 19
Gambar 2.14 Konfigurasi Masukan - Keluaran ... 20
Gambar 2.15 Clear Timer On Compare Match ... 21
Gambar 2.16 Phase and Frequency Correct PWM ... 22
Gambar 2.17 Sensor Pendeteksi Garis ... 23
Gambar 2.18 Fotodioda Inframerah ... 24
Gambar 2.19 Diagram Blok Pengontrol Proporsional ... 25
Gambar 2.20 Kurva Sinyal Kesalahan e(t) terhadap t dan Kurva u(t) Terhadap t pada Pembangkit Kesalahan Nol ... 27
Gambar 2.21 Diagram Blok Hubungan antara Besarn Kesalahan Dengan Pengontrol Integral ... 27
Gambar 2.22 Diagram Blok Pengontrol Diferensial ... 28
Gambar 2.23 Kurva Waktu Hubungan Input – Output Pengontrol Diferensial ... 29
Gambar 2.24 Diagram Blok Pengontrol PID Analog ... 30
Gambar 2.25 Hubungan dalam Fungsi Waktu Antara Sinyal Keluaran Dengan masukan untuk Pengontrol PID ... 31
(12)
xii
Gambar 2.26 Diagram Alir Algoritma PID ... 32
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Robot Pengikut Garis Menggunakan Pengontrol PID ... 37
Gambar 3.2 Dimensi Robot Pengikut Garis dengan Menggunakan Pengontrol PID ... 39
Gambar 3.3 Posisi Penempatan Sensor – Sensor pada Robot Pengikut Garis dengan Pengontrol PID ... 40
Gambar 3.4 Rangkaian Sensor Garis ... 41
Gambar 3.5 Konfigurasi Pin pada Driver Motor LMD 18200 dan Rangkaiannya ... 43
Gambar 3.6 Skematik Pengontrol Berbasis Pengontrol Mikro Atmega16. ... 45
Gambar 3.7 (a) Diagram Alir Secara Keseluruhan Pemrograman Robot Pengikut Garis Menggunakan Pengontrol PID ... 46
Gambar 3.7 (b) Diagram Alir Robot untuk Berputar ke Kanan ... 46
Gambar 3.7 (c) Diagram Alir Robot untuk Berputar ke Kiri ... 46
Gambar 3.8 Diagram Alir Untuk Membaca Nilai ADC ... 47
Gambar 3.9 Diagram Alir Pemetaan Sensor ... 48
Gambar 3.10 Diagram Alir Pemrograman Robot Pengikut Garis Menggunakan Pengontrol PID ... 49
Gambar 3.11 Jalur Melingkar Bergelombang dengan Diameter 50 cm ... 51
Gambar 3.12 Perbandingan 3 Pola Gerak Robot dengan Nilai kp = 1 ; ki = 0 ; kd = 0; Nilai kp =1,25 ; ki = 0 ; kd = 0; Nilai Kp = 1,5 ; ki = 0 ; kd = 0 ... 53
Gambar 3.13 Perbandingan 3 Pola Gerak Robot dengan Nilai kp = 1,5 ; ki = 0 ; kd = 1; Nilai kp =1,5 ; ki = 0 ; kd = 1,25; Nilai Kp = 1,5 ; ki = 0 ; kd = 1,5 ... 56
Gambar 3.14 Perbandingan 3 Pola Gerak Robot dengan Nilai kp = 1,5 ; ki = 1/500 ; kd = 1,5 ; Nilai kp =1,5 ; ki = 1/800 ; kd = 1,5; Nilai Kp = 1,5 ; ki = 1/1000 ; kd = 1,5 ... 59
(13)
xiii
Gambar 4.1 Jalur Hitam Lurus Berjarak 1 Meter ... 60 Gambar 4.2 Pola Gerak Robot pada Jalur Hitam Berjarak 1 Meter ... 61 Gambar 4.3 Jalur Hitam Putus – Putus dengan Celah 5 cm ... 62 Gambar 4.4 Pola Gerak Robot pada Jalur Hitam Putus – Putus dengan
Celah 5 cm ... 63 Gambar 4.5 Jalur Hitam Putus – Putus dengan Celah 10 cm ... 63 Gambar 4.6 Pola Gerak Robot pada Jalur Hitam Putus – Putus dengan
Celah 10 cm ... 64 Gambar 4.7 Jalur Hitam Putus – Putus dengan Celah 20 cm ... 65 Gambar 4.8 Pola Gerak Robot pada Jalur Putus – Putus dengan
Celah 20 cm ... 66 Gambar 4.9 Jalur Hitam Melingkar Bergelombang ... 66 Gambar 4.10 Pola Gerak Robot pada Jalur Melingkar dengan
Diameter 35 cm ... 67 Gambar 4.11 Pola Gerak Robot pada Jalur Melingkar dengan
Diameter 40 cm ... 69 Gambar 4.12 Pola Gerak Robot pada Jalur Melingkar dengan
Diameter 50 cm ... 70 Gambar 4.13 Jalur Hitam dengan Membentuk Sudut ... 70 Gambar 4.14 Pola Gerak Robot pada Jalur Hitam Membentuk Sudut 60º .. 72 Gambar 4.15 Pola Gerak Robot pada Jalur Hitam Membentuk Sudut 90º .. 73 Gambar 4.16 Pola Gerak Robot pada Jalur Hitam Membentuk Sudut
120º ... 74 Gambar 4.17 Pola Gerak Robot pada Jalur Hitam Membentuk Sudut
(14)
(15)
(16)
(17)
(18)
xviii
Gambar 3.4 Rangkaian Sensor Garis ... 6
Tabel 3.1 Tabel Pemetaan Sensor ... 42 Tabel 3.2 Tabel Kebenaran Driver Motor LMD 18200T ... 44 Tabel 3.3 Tuning Parameter PID dengan Nilai Kp =1; Ki = 0 ; Kd = 0 ... 51 Tabel 3.4 Tuning Parameter PID dengan Nilai Kp =1,25; Ki = 0 ;
Kd = 0 ... 52 Tabel 3.5 Tuning Parameter PID dengan Nilai Kp =1,5; Ki = 0 ;
Kd = 0 ... 53 Tabel 3.6 Tuning Parameter PID dengan Nilai Kp =1,5; Ki = 0 ;
Kd = 1 ... 54 Tabel 3.7 Tuning Parameter PID dengan Nilai Kp =1,5; Ki = 0 ;
Kd = 1,25 ... 55 Tabel 3.8 Tuning Parameter PID dengan Nilai Kp =1,5; Ki = 0 ;
Kd = 1,5 ... 55 Tabel 3.9 Tuning Parameter PID dengan Nilai Kp =1,5; Ki = 1/500 ;
Kd = 1,5 ... 57 Tabel 3.10 Tuning Parameter PID dengan Nilai Kp =1,5; Ki = 1/800;
Kd = 1,5 ... 57 Tabel 3.11 Tuning Parameter PID dengan Nilai Kp =1,5; Ki = 1/1000 ;
Kd = 1,5 ... 58
Tabel 4.1 Pengujian Robot Pada Jalur Hitam Lurus Berjarak 1 Meter ... 62 Tabel 4.2 Pengujian Robot Pada Jalur Hitam Putus – Putus dengan
(19)
xix
Celah 5 cm berjarak 1 meter...…….... 62
Tabel 4.3 Pengujian Robot Pada Jalur Hitam Putus – Putus dengan Gambar 2.1 Mobile Robot ……….. 6
Gambar 2.2 Sistem Gerak Differential Drive……….. 6
Gambar 2.3 Sistem Gerak Trycycle Drive ………. 6
Gambar 2.4 Sistem Gerak Synchronous Drive ……….. 8
Gambar 2.5 Penggunaan Roda Omni-Directional ……… 8
Gambar 2.6 Sistem Gerak Holonomic Drive ……….……… 10
Gambar 2.7 Kontrol Robot Loop Terbuka ... 11
Gambar 2.8 Kontrol Robot Loop Tertutup ... 11
Gambar 2.9 Cara Kerja Motor DC ……….. 13
Gambar 2.10 Konfigurasi Pin ATmega16 ……….. 17
Gambar 2.11 Diagram Blok Arsitektur ATmega16 ……… 20
Gambar 2.12 General Purpose Register ATmega16 ……….. 21
Gambar 2.13 Peta Memori Program ATmega16 ……… 22
Gambar 2.14 Peta Memori Data ATmega16 ……… 22
Gambar 2.15 Konfigurasi Masukan – Keluaran ……… 23
Gambar 2.16 Clear Timer On Compare Match ……….. 24
Gambar 2.17 Phase and Frequency Correct PWM ……… 25
Gambar 2.18 Pemasangan Resistor Pull-Up pada I2C Bus ………. 27
Gambar 2.19 Perangkat pada Jalur I2C Bus ……… 27
Gambar 2.20 Start-Stop Sequence pada Transmisi I2C ……… 28
Gambar 2.21 Kondisi Jalur SDA dan Jalur SCL pada Pengiriman Data.. 29
Gambar 2.22 Pengiriman Alamat Slave pada Sebuah Sequence Protokol I2C……….………. 29
Gambar 2.23 Rangkaian H-Bridge ... 30
Gambar 2.24 Rangkaian H-Bridge Dengan Kondisi Motor Berputar Searah Jarum Jam ... 31
(20)
xx
Gambar 2.25 Rangkaian H-Bridge Dengan Kondisi Motor Berputar
Berlawanan Arah Jarum Jam... ... 31
Gambar 2.26 Rangkaian Dasar Sensor Photoreflector Hamamatsu P5587…...……… 32
Gambar 2.27 Cara Kerja Sensor Hamamatsu P5587 ………. 33
Gambar 2.28 CMPS03 Digital Compass ... 34
Gambar 2.29 I2C Communication Protocol ... 35
Gambar 2.30 Layer-N. ... 38
Gambar 2.31 Layer P ... 41
Gamber 2.32 Proses Terbentuk-nya Aliran Listrik ... 41
Gambar 2.33 Bentuk Fisik LDR ………... 42
Gambar 2.34 Rangkaian Pembagi Tegangan LDR ………... 44
Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem Manuver Robot dalam Mengikuti Garis ………. 45
Gambar 3.2 Blok Diagram Sistem Manuver Robot dalam Mencari Cahaya. 46
Gambar 3.3 Blok Diagram Sistem Manuver Robot dalam Mencari Garis… 47
Gambar 3.4 Dimensi Robot Line Follower yang Dapat Mengisi Tegangan Pada Kapasitor Secara Otomatis ... 48
Gambar 3.5 Posisi Penempatan Sensor-sensor pada Robot Line Follower yang Dapat Mengisi Tegangan Pada Kapasitor Secara Otomatis ... 49
Gambar 3.6 Alokasi Pin CMPS03 ……… 51
Gambar 3.7 Rangkaian Pembagi tegangan LDR ……….. 52
Gambar 3.8 Skematik driver motor L293D ………... 54
Gambar 3.9 Skematik Pengontrol Berbasis Pengontrol Mikro ATmega16 …….………. 57
Gambar 3.10 Diagram Alir Algoritma Pemrograman Pada ATmega16….. 59
Gambar 3.11 Diagram Alir Algoritma Line Seeker ……… 60
(21)
xxi
Gambar 3.13 Diagram Alir Algoritma Pemrograman Line Follower…….. 62
Gambar 4.1 Pola Gerak Pada Jalur Lurus Hitam Berjarak 1 Meter ……… 62
Gambar 4.2 Pola Gerak Pada Jalur Lurus Hitam Berbentuk Huruf S …… 63
Gambar 4.3 Pola Gerak Pada Jalur Lurus Hitam Berbentuk Lingkaran …. 64
Gambar 4.4 Track yang berbentuk persegi panjang... 74
Gambar 4.5 Line Follower ... 76
Gambar 4.6 Light Seeker ... 76
Gambar 4.7 Charging ... 76
Gambar 4.8 Line Seeker.... ... 77
(22)
(23)
LAMPIRAN A
FOTO ROBOT
&
(24)
A-1
TAMPAK DEPAN – FRONT VIEW
(25)
A-2
TAMPAK ATAS – TOP VIEW
(26)
A-3
LAMPIRAN B
(27)
A-4 /*PROGRAM BACA NILAI ADC SENSOR
This program was produced by the CodeWizardAVR V1.25.3 Standard Automatic Program Generator
© Copyright 1998-2007 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l. http://www.hpinfotech.com
Project : Version :
Date : 5/19/2010
Author : F4CG Company : F4CG Comments:
Chip type : ATmega16 Program type : Application Clock frequency : 11.059200 MHz Memory model : Small
External SRAM size : 0 Data Stack size : 256
*****************************************************/ #include <mega16.h>
// Standard Input/Output functions #include <stdio.h>
#include <delay.h>
#define ADC_VREF_TYPE 0x40 // Read the AD conversion result
unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) {
ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff); delay_us(10);
// Start the AD conversion ADCSRA|=0x40;
// Wait for the AD conversion to complete while ((ADCSRA & 0x10)==0);
ADCSRA|=0x10; return ADCW; }
// Declare your global variables here void main(void)
{
int sensor,i;
// Declare your local variables here // Input/Output Ports initialization // Port A initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTA=0x00;
DDRA=0x00; // Port B initialization
(28)
A-5
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTB=0x00;
DDRB=0x00; // Port C initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTC=0x00;
DDRC=0x00; // Port D initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTD=0x00;
DDRD=0x00;
// Timer/Counter 0 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 0 Stopped // Mode: Normal top=FFh // OC0 output: Disconnected TCCR0=0x00;
TCNT0=0x00; OCR0=0x00;
// Timer/Counter 1 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 1 Stopped // Mode: Normal top=FFFFh // OC1A output: Discon. // OC1B output: Discon. // Noise Canceler: Off
// Input Capture on Falling Edge // Timer 1 Overflow Interrupt: Off // Input Capture Interrupt: Off // Compare A Match Interrupt: Off // Compare B Match Interrupt: Off TCCR1A=0x00; TCCR1B=0x00; TCNT1H=0x00; TCNT1L=0x00; ICR1H=0x00; ICR1L=0x00; OCR1AH=0x00; OCR1AL=0x00; OCR1BH=0x00; OCR1BL=0x00;
// Timer/Counter 2 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 2 Stopped // Mode: Normal top=FFh // OC2 output: Disconnected ASSR=0x00;
TCCR2=0x00; TCNT2=0x00; OCR2=0x00;
// External Interrupt(s) initialization // INT0: Off
(29)
A-6 // INT2: Off
MCUCR=0x00; MCUCSR=0x00;
// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization TIMSK=0x00;
// USART initialization
// Communication Parameters: 8 Data, 1 Stop, No Parity // USART Receiver: On
// USART Transmitter: On // USART Mode: Asynchronous // USART Baud rate: 9600 UCSRA=0x00;
UCSRB=0x18; UCSRC=0x86; UBRRH=0x00; UBRRL=0x47;
// Analog Comparator initialization // Analog Comparator: Off
// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off ACSR=0x80;
SFIOR=0x00; // ADC initialization
// ADC Clock frequency: 172.800 kHz // ADC Voltage Reference: AVCC pin // ADC Auto Trigger Source: None ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff; ADCSRA=0x86;
while (1) {
// Place your code here for(i=0;i<7;i++) {
sensor=read_adc(i);
printf("sensor %d=%d",i,sensor); putchar(0x0D);//supaya ke bawah
}
delay_ms(2000); };
(30)
A-7 //Progam Robot pengikut garis menggunakan PID This program was produced by the
CodeWizardAVR V1.25.9 Standard Automatic Program Generator
© Copyright 1998-2008 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l. http://www.hpinfotech.com
Project : Version :
Date : 6/14/2010
Author : F4CG Company : F4CG Comments:
Chip type : ATmega16 Program type : Application Clock frequency : 11.059200 MHz Memory model : Small
External SRAM size : 0 Data Stack size : 256
*****************************************************/ #include <mega16.h>
#include <delay.h>
#define ADC_VREF_TYPE 0x40 #define nilai_batas 300
void putarkiri(void) {
OCR1BL=140; //kec. mtr kanan OCR1AL=20; //kec. mtr kiri PORTD.1=1; //mtr kanan PORTD.0=1; //mtr kiri }
void putarkanan(void) {
OCR1AL=120; // kec. mtr kiri OCR1BL=10; // kec. mtr kanan PORTD.0=1; // mtr kiri
PORTD.1=1; // mtr kanan }
int prevSensor, rsensor, lsensor ; // Read the AD conversion result
unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) {
(31)
A-8 ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff);
// Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage delay_us(10);
// Start the AD conversion ADCSRA|=0x40;
// Wait for the AD conversion to complete while ((ADCSRA & 0x10)==0);
ADCSRA|=0x10; return ADCW; }
int mapSensor(int sensorx) {
int s,sensor;
sensor = sensorx & 0b00111110; // 5 ditengah yang dipake switch(sensor) { case 0b00000000: s=0; break; case 0b00000010: s=10; break; case 0b00000110: s=20; break; case 0b00000100: s=30; break; case 0b00001110: s=40; break; case 0b00001100: s=50; break;
case 0b00001000: //setpoint s=60; break; case 0b00011000: s=70; break; case 0b00111000: s=80; break; case 0b00010000: s=90; break; case 0b00110000: s=100; break; case 0b00100000: s=110;
(32)
A-9 break; } return s; } int readline() {
int x, sensor=0, s,i; //lsensor = 0; //rsensor = 0; for(i=0;i<7;i++) {
x=read_adc(i); if(x > nilai_batas) {
s=1<< i;
sensor = sensor|s;
} }
lsensor = sensor & 0b00000001;//sensor kiri A0 rsensor = sensor & 0b01000000;//sensor kanan A6
s = mapSensor(sensor & 0b00111110); if(s > 0)
prevSensor=s; else
s=prevSensor; return s;
}
// Declare your global variables here void main(void)
{
int maxSpeed=200, setPoint=60;
int position,motorPower, prevMotorPower=0,err,prevErr=0; int p,i,d;
// Declare your local variables here // Input/Output Ports initialization // Port A initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTA=0x00;
(33)
A-10 // Port B initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTB=0x00;
DDRB=0x00;
// Port C initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTC=0x00;
DDRC=0x00;
// Port D initialization
// Func7=Out Func6=Out Func5=Out Func4=Out Func3=Out Func2=Out Func1=Out Func0=Out
// State7=0 State6=0 State5=0 State4=0 State3=0 State2=0 State1=0 State0=0 PORTD=0x00;
DDRD=0xFF;
// Timer/Counter 0 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 0 Stopped // Mode: Normal top=FFh // OC0 output: Disconnected TCCR0=0x00;
TCNT0=0x00; OCR0=0x00;
// Timer/Counter 1 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: 10.800 kHz // Mode: Fast PWM top=00FFh // OC1A output: Non-Inv. // OC1B output: Non-Inv. // Noise Canceler: Off
// Input Capture on Falling Edge // Timer 1 Overflow Interrupt: Off // Input Capture Interrupt: Off // Compare A Match Interrupt: Off // Compare B Match Interrupt: Off TCCR1A=0xA1; TCCR1B=0x0D; TCNT1H=0x00; TCNT1L=0x00; ICR1H=0x00; ICR1L=0x00; OCR1AH=0x00; OCR1AL=0x00; OCR1BH=0x00; OCR1BL=0x00;
(34)
A-11 // Timer/Counter 2 initialization
// Clock source: System Clock // Clock value: Timer 2 Stopped // Mode: Normal top=FFh // OC2 output: Disconnected ASSR=0x00;
TCCR2=0x00; TCNT2=0x00; OCR2=0x00;
// External Interrupt(s) initialization // INT0: Off
// INT1: Off // INT2: Off MCUCR=0x00; MCUCSR=0x00;
// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization TIMSK=0x00;
// Analog Comparator initialization // Analog Comparator: Off
// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off ACSR=0x80;
SFIOR=0x00; // ADC initialization
// ADC Clock frequency: 86.400 kHz // ADC Voltage Reference: AVCC pin // ADC Auto Trigger Source: None ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff; ADCSRA=0x87;
PORTD.0=1;//kiri PORTD.1=1;//kanan while (1)
{
// Place your code here
//program untuk garis lintasan lancip dan PID position=readline();
err= setPoint-position; p=err*3/2;
d=(err - prevErr)*3/2; i+=err;
prevErr=err;
motorPower=p+d+i/1000; if(motorPower > maxSpeed) motorPower = maxSpeed; if(motorPower < - maxSpeed)
(35)
A-12 motorPower = -maxSpeed;
prevMotorPower = motorPower; if(motorPower < 0)
{
OCR1BL = maxSpeed + motorPower; OCR1AL = maxSpeed;
} else {
OCR1BL = maxSpeed;
OCR1AL = maxSpeed - motorPower; }
if (rsensor == 1) {
putarkanan(); delay_ms(700); }
if (lsensor == 1) {
putarkiri(); delay_ms(800); }
}; }
(36)
A-13
LAMPIRAN C
(37)
A-14
Diagram Alir Sistem Keseluruhan
A-14
Diagram Alir Sistem Keseluruhan
A-14
(38)
A-15
Diagram Alir Ketika Robot PutarKiri dan Putar Kanan
A-15
Diagram Alir Ketika Robot PutarKiri dan Putar Kanan
A-15
(39)
A-16
Diagram Alir Pembacaan Nilai ADC 7 Sensor Garis
A-16
Diagram Alir Pembacaan Nilai ADC 7 Sensor Garis
A-16
(40)
A-17
Diagram Alir Pemetaan Sensor
A-17
Diagram Alir Pemetaan Sensor
A-17
(41)
A-18 A-18 A-18
(42)
A-19
Diagram Alir Robot Pengikut Garis Menggunakan
Pengontrol PID
A-19
Diagram Alir Robot Pengikut Garis Menggunakan
Pengontrol PID
A-19
Diagram Alir Robot Pengikut Garis Menggunakan
Pengontrol PID
(43)
A-20 A-20 A-20
(44)
A-21
Diagram Alir untuk Mendapatkan Nilai Motor Power
(PWM PID)
A-21
Diagram Alir untuk Mendapatkan Nilai Motor Power
(PWM PID)
A-21
Diagram Alir untuk Mendapatkan Nilai Motor Power
(PWM PID)
(45)
(46)
1 Universitas Kristen Maranatha
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini akan membahas mengenai latar belakang, identifikasi masalah, tujuan, pembatasan masalah, spesifikasi alat dan sistematika penulisan.
I.1 Latar Belakang
Dengan seiringnya perkembangan teknologi dan industri, manusia semakin meningkatkan kreasinya untuk menciptakan sesuatu yang baru dengan tujuan meningkatkan kualitas hidup manusia. Sebagai contoh, perkembangan dan penggunaan robot. Pada bidang industri, pengembangan dalam bidang robotik meningkat pesat. Hal ini dikarenakan kinerja robot yang efektif dan efisien jika dibandingkan dengan tenaga kerja manusia.
Salah satu aplikasi dari sistem kendali otomatis sederhana adalah robot line follower. Pengembangan teknologi yang berbasis pengontrol mikro dalam pembuatan robot dapat dijadikan dasar untuk menciptakan aplikasi-aplikasi yang lebih kompleks, seperti pengontrol pada mesin-mesin industri.
Mobilisasi suatu barang hasil produksi adalah kebutuhan yang cukup penting. Pemindahan dan penyimpanan barang dari suatu posisi ke posisi yang lain membutuhkan suatu perangkat yang mampu bekerja dengan cepat dan tepat. Salah satu penyelesaian dari masalah ini yaitu dengan merealisasikan prototip robot pengikut garis. Robot ini diharapkan dapat memobilisasi barang dengan lebih cepat dan tepat.
I.2 Identifikasi Masalah
Identifikasi masalah dalam Tugas Akhir ini adalah bagaimana membuat robot pengikut garis dengan menggunakan pengontrol PID dengan berbagai macam lintasan dan kecepatan tertentu agar pergerakan robot tidak terpatah – patah.
(47)
BAB I PENDAHULUAN 2
Universitas Kristen Maranatha
I.3 Tujuan
Tujuan yang ingin dicapai dalam Tugas Akhir ini adalah membuat dan mengimplementasikan pengontrol PID pada robot pengikut garis, agar robot dapat mengikuti garis yang telah ditentukan dengan gerakan yang tidak terpatah – patah. I.4 Pembatasan Masalah
Dalam pelaksanaan Tugas Akhir ini, persoalan mengenai robot pengikut jalur yang dihadapi sangatlah luas. Oleh karena itu, pembatasan masalah yang mencakup :
1. Medan yang dilalui adalah lantai berwarna putih, dengan memberikan garis berwarna hitam.
2. Lebar garis berukuran : 20 mm ± 5 mm.
3. Robot berjalan secara autonomous (tanpa bantuan operator). 4. Dimensi robot adalah : 18,5 cm x 17 cm x 10 cm (p x l x t).
5. Diuji dengan berbagai macam lintasan yaitu garis lurus berjarak 1 meter, melingkar bergelombang dengan diameter lingkaran 35 cm, 40 cm, dan 50 cm, garis putus- putus dengan celah 5 cm, 10 cm, dan 20 cm, garis zig – zag dengan sudut 60º, 90º, 120º, dan 145º.
I.5 Spesifikasi Alat yang Digunakan
Robot pengikut garis ini dirancang dan direalisasikan dengan menggunakan spesifikasi alat sebagai berikut :
1. Sistem minimum pengontrol mikro ATMega 16 dengan software
CodeVision AVR.
2. Menggunakan sensor garis yang terdiri dari led inframerah dan fotodioda inframerah.
3. Menggunakan baterai kering LI-ion sebanyak 4 buah.
4. Menggunakan 2 buah roda dan gear box sebagai penggerak robot, serta dilengkapi dengan sebuah roda bebas.
(48)
BAB I PENDAHULUAN 3
Universitas Kristen Maranatha
I.6 Sistematika Penulisan
Agar penulisan laporan Tugas Akhir ini teratur dan terarah, maka penulisan laporan dibagi menjadi 5 bagian besar berikut ini :
BAB I – PENDAHULUAN
Pada bab ini akan dibahas mengenai latar belakang, identifikasi masalah, tujuan, pembatasan masalah, spesifikasi alat dan sistematika penulisan.
BAB II – LANDASAN TEORI
Pada bab ini akan dibahas mengenai teori – teori dasar mengenai robotika, pengontrol mikro ATMega 16, teori tentang pengontrol PID, dan sensor garis yang terdiri dari led inframerah dan fotodioda inframerah.
BAB III – PERANCANGAN DAN REALISASI
Pada bab ini akan dibahas tentang perancangan robot pengikut jalur mulai dari sketsa awal hingga bentuk jadi perangkat keras, dilanjutkan dengan perancangan sistem pengontrol mikro dan sensor. Setelah itu, pembuatan perangkat lunak yang meliputi flowchart dan program.
BAB IV – PENGUJIAN ROBOT
Pada bab ini dibahas tentang cara pengujian robot kemudian dilakukan pengambilan data pengamatan. Setelah itu, dilakukan analisa terhadap data yang sudah diambil meliputi perangkat keras dan perangkat lunak.
BAB V – KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bab ini dibahas menganai kesimpulan dari Tugas Akhir yang sudah dilaksanakan dan saran – saran yang perlu dilakukan untuk perbaikan di masa mendatang
(49)
76
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi kesimpulan dari Tugas Akhir dan saran-saran yang perlu dilakukan untuk perbaikan di masa mendatang.
V.1 Kesimpulan
Dalam Realisasi Robot Pengikut Garis dengan menggunakan pengontrol PID, maka dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut :
1. Robot dapat melintasi jalur hitam dengan persentase keberhasilan mencapai 100% dengan jalur lurus dengan rata – rata kelajuan 39,4842 cm/s, jalur hitam putus – putus dengan celah 5 cm, 10 cm, dan 20 cm, dengan rata – rata kelajuan 32,0752 cm/s, jalur melingkar bergelombang dengan diameter lingkaran 35 cm, 40 cm, dan 50 cm, dengan rata – rata kelajuan 29,3617 cm/s, dan jalur bersudut 60º, 90º, 120º, dan 145º dengan rata – rata kelajuan 18,5642 cm/s. Robot sedikit mengalami overshoot, ketika melewati lintasan yang membentuk sudut 60°.
2. Dari hasil tuning parameter PID melalui metode trial and error didapatkan nilai kp = 3/2 ; ki = 1/1000 dan kd = 3/2.
3. Pengontrol proporsional merupakan dasar untuk membaca posisi robot dengan menggunakan sensor garis, pengontrol integral berfungsi untuk mengetahui akumulasi error terhadap waktu, dan pengontrol diferensial berfungsi untuk mengteahui seberapa sering robot bergerak dari kiri ke kanan atau sebaliknya.
4. Untuk jalur putus –putus, semakin pendek jarak antara hitam dan putih, semakin cepat kelajuan robot, untuk jalur melingkar bergelombang, semakin besar diameter lingkarannya semakin besar kelajuan robot, untuk jalur bersudut, semakin besar sudutnya, semakin besar kelajuan robot.
(50)
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 77
Universitas Kristen Maranatha
V.2 Saran
Saran-saran yang dapat diberikan dalam hal untuk perbaikan dan pengembangan robot pengikut garis dengan pengontrol PID dalam Tugas Akhir ini di masa yang akan datang adalah sebagai berikut :
1. Bagian robot di sekitar sensor diberi pelindung untuk menghindari sinar matahari langsung, karena sensor garis yang terdiri dari led inframerah dan fotodioda inframerah sangat sensitif, ini dilakukan agar, pembacaan pada garis hitam akurat.
2. Dapat mengganti led inframerah dan fotodioda inframerah dengan CMU CAM agar robot bisa mendeteksi garis hitam di luar ruangan yang terkena sinar matahari langsung.
(51)
78 Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR PUSTAKA
1. Andrianto, Heri. Pemrograman Mikrokontroler AVR ATMEGA16 Menggunakan Bahasa C (CodeVision AVR). Bandung : Informatika. 2008. 2. Ardianto, Albert. Realisasi Robot Line follower Untuk GALELOBOT 2009
BANDUNG, Universitas Kristen Maranatha. 2009.
3. Kurnia, Jonatan. Realisasi Robot Mobil Tank Untuk Menjelajahi Medan Yang Tidak Rata. Bandung : Universitas Kristen Maranatha. 2008.
4. http://samuelchristiantjahyadiweb.wordpress.com/2009/01/27/ menggunakan
-pid-pada-robot-line-follower/
5. http://gedex.web.id/archives/2008/07/09/line-follower-robot-dengan
-pid/?cp=all
6. Marston, R. M. Optoelectronics circuits manual. London : Great Britain. 1999 7. http://pentriloquist.wordpress.com/2009/01/09 /
membuat-robot-line-follower-sederhana/
8. http://www.elektroindonesia.com/elektro/tutor12.html. pengenalan-metode-ziegler-nichols-pada-perancangan-kontroler-pada-pid.
(1)
1 Universitas Kristen Maranatha BAB I
PENDAHULUAN
Bab ini akan membahas mengenai latar belakang, identifikasi masalah, tujuan, pembatasan masalah, spesifikasi alat dan sistematika penulisan.
I.1 Latar Belakang
Dengan seiringnya perkembangan teknologi dan industri, manusia semakin meningkatkan kreasinya untuk menciptakan sesuatu yang baru dengan tujuan meningkatkan kualitas hidup manusia. Sebagai contoh, perkembangan dan penggunaan robot. Pada bidang industri, pengembangan dalam bidang robotik meningkat pesat. Hal ini dikarenakan kinerja robot yang efektif dan efisien jika dibandingkan dengan tenaga kerja manusia.
Salah satu aplikasi dari sistem kendali otomatis sederhana adalah robot line follower. Pengembangan teknologi yang berbasis pengontrol mikro dalam pembuatan robot dapat dijadikan dasar untuk menciptakan aplikasi-aplikasi yang lebih kompleks, seperti pengontrol pada mesin-mesin industri.
Mobilisasi suatu barang hasil produksi adalah kebutuhan yang cukup penting. Pemindahan dan penyimpanan barang dari suatu posisi ke posisi yang lain membutuhkan suatu perangkat yang mampu bekerja dengan cepat dan tepat. Salah satu penyelesaian dari masalah ini yaitu dengan merealisasikan prototip robot pengikut garis. Robot ini diharapkan dapat memobilisasi barang dengan lebih cepat dan tepat.
I.2 Identifikasi Masalah
Identifikasi masalah dalam Tugas Akhir ini adalah bagaimana membuat robot pengikut garis dengan menggunakan pengontrol PID dengan berbagai macam lintasan dan kecepatan tertentu agar pergerakan robot tidak terpatah – patah.
(2)
BAB I PENDAHULUAN 2
I.3 Tujuan
Tujuan yang ingin dicapai dalam Tugas Akhir ini adalah membuat dan mengimplementasikan pengontrol PID pada robot pengikut garis, agar robot dapat mengikuti garis yang telah ditentukan dengan gerakan yang tidak terpatah – patah. I.4 Pembatasan Masalah
Dalam pelaksanaan Tugas Akhir ini, persoalan mengenai robot pengikut jalur yang dihadapi sangatlah luas. Oleh karena itu, pembatasan masalah yang mencakup :
1. Medan yang dilalui adalah lantai berwarna putih, dengan memberikan garis berwarna hitam.
2. Lebar garis berukuran : 20 mm ± 5 mm.
3. Robot berjalan secara autonomous (tanpa bantuan operator). 4. Dimensi robot adalah : 18,5 cm x 17 cm x 10 cm (p x l x t).
5. Diuji dengan berbagai macam lintasan yaitu garis lurus berjarak 1 meter, melingkar bergelombang dengan diameter lingkaran 35 cm, 40 cm, dan 50 cm, garis putus- putus dengan celah 5 cm, 10 cm, dan 20 cm, garis zig – zag dengan sudut 60º, 90º, 120º, dan 145º.
I.5 Spesifikasi Alat yang Digunakan
Robot pengikut garis ini dirancang dan direalisasikan dengan menggunakan spesifikasi alat sebagai berikut :
1. Sistem minimum pengontrol mikro ATMega 16 dengan software CodeVision AVR.
2. Menggunakan sensor garis yang terdiri dari led inframerah dan fotodioda inframerah.
(3)
BAB I PENDAHULUAN 3
Universitas Kristen Maranatha I.6 Sistematika Penulisan
Agar penulisan laporan Tugas Akhir ini teratur dan terarah, maka penulisan laporan dibagi menjadi 5 bagian besar berikut ini :
BAB I – PENDAHULUAN
Pada bab ini akan dibahas mengenai latar belakang, identifikasi masalah, tujuan, pembatasan masalah, spesifikasi alat dan sistematika penulisan.
BAB II – LANDASAN TEORI
Pada bab ini akan dibahas mengenai teori – teori dasar mengenai robotika, pengontrol mikro ATMega 16, teori tentang pengontrol PID, dan sensor garis yang terdiri dari led inframerah dan fotodioda inframerah.
BAB III – PERANCANGAN DAN REALISASI
Pada bab ini akan dibahas tentang perancangan robot pengikut jalur mulai dari sketsa awal hingga bentuk jadi perangkat keras, dilanjutkan dengan perancangan sistem pengontrol mikro dan sensor. Setelah itu, pembuatan perangkat lunak yang meliputi flowchart dan program.
BAB IV – PENGUJIAN ROBOT
Pada bab ini dibahas tentang cara pengujian robot kemudian dilakukan pengambilan data pengamatan. Setelah itu, dilakukan analisa terhadap data yang sudah diambil meliputi perangkat keras dan perangkat lunak.
BAB V – KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bab ini dibahas menganai kesimpulan dari Tugas Akhir yang sudah dilaksanakan dan saran – saran yang perlu dilakukan untuk perbaikan di masa mendatang
(4)
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi kesimpulan dari Tugas Akhir dan saran-saran yang perlu dilakukan untuk perbaikan di masa mendatang.
V.1 Kesimpulan
Dalam Realisasi Robot Pengikut Garis dengan menggunakan pengontrol PID, maka dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut :
1. Robot dapat melintasi jalur hitam dengan persentase keberhasilan mencapai 100% dengan jalur lurus dengan rata – rata kelajuan 39,4842 cm/s, jalur hitam putus – putus dengan celah 5 cm, 10 cm, dan 20 cm, dengan rata – rata kelajuan 32,0752 cm/s, jalur melingkar bergelombang dengan diameter lingkaran 35 cm, 40 cm, dan 50 cm, dengan rata – rata kelajuan 29,3617 cm/s, dan jalur bersudut 60º, 90º, 120º, dan 145º dengan rata – rata kelajuan 18,5642 cm/s. Robot sedikit mengalami overshoot, ketika melewati lintasan yang membentuk sudut 60°.
2. Dari hasil tuning parameter PID melalui metode trial and error didapatkan nilai kp = 3/2 ; ki = 1/1000 dan kd = 3/2.
3. Pengontrol proporsional merupakan dasar untuk membaca posisi robot dengan menggunakan sensor garis, pengontrol integral berfungsi untuk mengetahui akumulasi error terhadap waktu, dan pengontrol diferensial berfungsi untuk mengteahui seberapa sering robot bergerak dari kiri ke kanan atau sebaliknya.
4. Untuk jalur putus –putus, semakin pendek jarak antara hitam dan putih, semakin cepat kelajuan robot, untuk jalur melingkar bergelombang,
(5)
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 77
Universitas Kristen Maranatha V.2 Saran
Saran-saran yang dapat diberikan dalam hal untuk perbaikan dan pengembangan robot pengikut garis dengan pengontrol PID dalam Tugas Akhir ini di masa yang akan datang adalah sebagai berikut :
1. Bagian robot di sekitar sensor diberi pelindung untuk menghindari sinar matahari langsung, karena sensor garis yang terdiri dari led inframerah dan fotodioda inframerah sangat sensitif, ini dilakukan agar, pembacaan pada garis hitam akurat.
2. Dapat mengganti led inframerah dan fotodioda inframerah dengan CMU CAM agar robot bisa mendeteksi garis hitam di luar ruangan yang terkena sinar matahari langsung.
(6)
DAFTAR PUSTAKA
1. Andrianto, Heri. Pemrograman Mikrokontroler AVR ATMEGA16
Menggunakan Bahasa C (CodeVision AVR). Bandung : Informatika. 2008. 2. Ardianto, Albert. Realisasi Robot Line follower Untuk GALELOBOT 2009
BANDUNG, Universitas Kristen Maranatha. 2009.
3. Kurnia, Jonatan. Realisasi Robot Mobil Tank Untuk Menjelajahi Medan Yang Tidak Rata. Bandung : Universitas Kristen Maranatha. 2008.
4. http://samuelchristiantjahyadiweb.wordpress.com/2009/01/27/ menggunakan-pid-pada-robot-line-follower/
5. http://gedex.web.id/archives/2008/07/09/line-follower-robot-dengan-pid/?cp=all
6. Marston, R. M. Optoelectronics circuits manual. London : Great Britain. 1999 7. http://pentriloquist.wordpress.com/2009/01/09 /
membuat-robot-line-follower-sederhana/
8. http://www.elektroindonesia.com/elektro/tutor12.html. pengenalan-metode-ziegler-nichols-pada-perancangan-kontroler-pada-pid.