Prototipe Kendaraan Kontrol Observasi Bawah Air.

i

Universitas Kristen Maranatha

PROTOTIPE KENDARAAN KONTROL OBSERVASI BAWAH

AIR

Fransiscus Nesti Yoko (1027025) Jurusan Sistem Komputer, Fakultas Teknik,

Universitas Kristen Maranatha

Jalan Prof. drg. Suria Sumantri MPH. No. 65 Bandung 40164, Indonesia

ABSTRAK

Kapal selam kendali memiliki beberapa varian nama,salah satunya adalah kendaraan bawah air atau biasa disebut ROUV. ROUV diciptakan bertujuan untuk membantu pekerjaan manusia di bawah air terutama perairan yang dalam. ROUV dikendalikan oleh seorang operator dan pergerakannya tergantung dari komponen yang terpasang pada robot tersebut. Terdapat beberapa jenis ROUV sesuai dengan komponen dan kemampuan yang dimilikinya yaitu sebagai robot observasi, sebagai pekerja, dan robot yang memiliki fungsi khusus. Dengan adanya ROUV maka pekerjaan manusia dapat dipermudah khususnya pekerjaan yang dilakukan di perairan dalam.

ii

Universitas Kristen Maranatha

REMOTELY OPERATED UNDERWATER VEHICLE

OBSERVATION PROTOTYPE

Fransiscus Nesti Yoko (1027025) Jurusan Sistem Komputer, Fakultas Teknik,

Universitas Kristen Maranatha

Jalan Prof. drg. Suria Sumantri MPH. No. 65 Bandung 40164, Indonesia

ABSTRACT

Operated submarine have some variant name, one of them is Remotely Operated Underwater Vehicle (ROUV). ROUV has been made for helping the human's work in underwater especially in deep water. ROUV is remotely by operator and the movement is depend on the component that its have. There are some type of ROUV according with its component and skills, it can work as observation class robot, worker class robot, and speciall function class robot. The human's work can be easy with ROUV especially on deep water works.

iv

Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

ABSTRACT ... ii

KATA PENGANTAR ... iii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR GAMBAR ... vi

DAFTAR TABEL ... viii

BAB I PENDAHULUAN 1.1Latar Belakang ... 1

1.2Identifikasi Masalah ... 1

1.3Tujuan ... 2

1.4Pembatasan Masalah ... 2

1.5Sistematika Penulisan ... 2

BAB II LANDASAN TEORI 2.1Statika Fluida ... 4

2.1.1 Prinsip Archimedes ... 4

2.1.2 Hukum Pascal ... 5

2.1.3 Tekanan Hidrostatika ... 7

2.2Remotely Operated Underwater Vehicle (ROUV) ... 8

2.3Microcontroller ... 9

2.2.1 ATMega8 ... 12

2.2.2 Kit Arduino ... 14

2.4Motor ... 16

2.4.1 DCMotor ... 16

2.4.2 ServoMotor ... 18

2.5DriverMotor (L298) ... 20

2.6Software IDE Arduino ... 24

BAB III PERANCANGAN SISTEM 3.1Perancangan Hardware ... 28

3.1.1 Blok diagram Hardware ... 29

v

Universitas Kristen Maranatha

3.1.3 Penguat DC Motor L298 ... 31

3.1.4 Remote ... 32

3.2Perancangan Software ... 35

3.3Program ... 36

BAB IV PENGUJIAN SISTEM 4.1Uji Coba Alat ... 40

4.2Pengamatan Pergerakan Camera ... 41

4.3Pengamatan Pergerakan ROUV ... 42

4.4Pengamatan Sistem Balast ... 43

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1Kesimpulan... 47

5.2Saran ... 47

DAFTAR PUSTAKA ... 49 LAMPIRAN SCRIPT PROGRAM ROUV ... A – 1 LAMPIRAN SKEMA RANGKAIAN ROUV ... B – 1 LAMPIRAN SKEMA KIT ARDUINO SEVERINO ... B – 2

vi

Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Remotely Operated Underwater Vehicle...8

Gambar 2.2 Blok rangkaian internal sebuah mikrokontroler ...10

Gambar 2.3 Konfigurasi Pin ATmega8 ...12

Gambar 2.4 Arduino Severino ...14

Gambar 2.5 Bagian-bagian Arduino ...15

Gambar 2.6 DC motor ...16

Gambar 2.7 Cara Kerja DC motor ...17

Gambar 2.8 Contoh servo motor ...18

Gambar 2.9 Pulsa kendali servo motor ...19

Gambar 2.10 IC L298 ...20

Gambar 2.11 Pin IC L298 ...21

Gambar 2.12 Ilustrasi Pengendalian Motor didalam IC Driver Motor L298 ...22

Gambar 2.13 Rangkaian H Bridge TIP 32 dan TIP 31 ...22

Gambar 2.14 Driver Motor Searah Jarum Jam ...23

Gambar 2.15 Driver Motor Berlawanan Arah Jarum Jam ...24

Gambar 2.16 Software IDE Arduino versi 0023 ...24

Gambar 2.17 Menu Bar IDE Arduino ...25

Gambar 2.18 Tool Bar IDE Arduino ...27

Gambar 3.1 Design ROUV ...28

Gambar 3.2 Diagram blok ROUV ...29

Gambar 3.3 Rangkaian Penguat DC Motor 2 arah ...30

Gambar 3.4 Rangkaian Penguat DC Motor 1 arah ...31

Gambar 3.5 Hubungan Arduino dengan Driver Motor ...31

Gambar 3.6 Rangkaian Remote ...32

Gambar 3.7 Flowchart ROUV...35

Gambar 3.8 Tampilan awal Arduino IDE Alpha v0022 ...36

Gambar 3.9 Script deklarasi variable...37

vii

Universitas Kristen Maranatha

Gambar 3.11 Subprogram DC motor. ...38

Gambar 4.1 Prototipe ROUV...40

Gambar 4.2 Remote mode 2 ...41

viii

Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 File ...25

Tabel 2.2 Sketch ...26

Tabel 2.3 Toolbar ...26

Tabel 2.4 Isi Toolbar ...27

Tabel 3.1 Pin-pin yang digunakan pada Arduino Severino ...34

Tabel 4.1 Data Pengamatan Uji Camera...41

Tabel 4.2 Data Pengamatan Uji Baling-baling ...42

A - 1

LAMPIRAN SCRIPT PROGRAM ROUV

#include <Servo.h> const int joyx = A0; const int joyy = A1; const int bacaMode = 16; const int bacaPump = A3; int bacaX, bacaY;

int valX = 90; int valY = 90; byte mode = 1; byte modepin = 0; byte reading;

byte previous = HIGH; Servo servoX;

Servo servoY; void setup(){

pinMode(A0,INPUT); //pin joystik X pinMode(A1,INPUT); //pin joystik Y pinMode(A2,INPUT); //pin baca Mode pinMode(A3,INPUT); //pin baca pompa pinMode(A4,INPUT); //pin tangan cengkram pinMode(12,OUTPUT); //pin pompa

pinMode(19,OUTPUT); //pin lampu //pin-pin motor baling-baling

pinMode(0,OUTPUT); pinMode(1,OUTPUT); pinMode(8,OUTPUT); pinMode(13,OUTPUT); //pin lampu mode

pinMode(2,OUTPUT); //mode baling-baling pinMode(4,OUTPUT); //mode camera pinMode(7,OUTPUT); //mode tangan robot servoX.attach(3);

servoY.attach(5); servoX.write(90); servoY.write(90); }

A - 2 void motorHenti(){ digitalWrite(1,LOW); digitalWrite(8,LOW); digitalWrite(0,LOW); digitalWrite(13,LOW); } void motorMaju(){ digitalWrite(1,HIGH); digitalWrite(8,LOW); digitalWrite(0,LOW); digitalWrite(13,HIGH); } void motorMundur(){ digitalWrite(1,LOW); digitalWrite(8,HIGH); digitalWrite(0,HIGH); digitalWrite(13,LOW); } void motorKiri(){ digitalWrite(1,LOW); digitalWrite(8,HIGH); digitalWrite(0,LOW); digitalWrite(13,HIGH); } void motorKanan(){ digitalWrite(1,HIGH); digitalWrite(8,LOW); digitalWrite(0,HIGH); digitalWrite(13,LOW); } void loop(){

bacaX = analogRead(joyx); bacaY = analogRead(joyy); reading = digitalRead(bacaMode); if(mode == 1){

digitalWrite(2,HIGH); digitalWrite(4,LOW); digitalWrite(7,LOW); if(bacaX >=750){

A - 3 motorKiri(); } if(bacaY >=750){ motorMundur(); } if(bacaX <=300){ motorKanan(); } if(bacaY <=300){ motorMaju(); }

if((bacaX > 300) && (bacaX <750) && (bacaY > 300) && (bacaY <750)) { motorHenti();

}

delay(10); }

else if(mode == 2){ digitalWrite(2,LOW); digitalWrite(4,HIGH); digitalWrite(7,LOW); motorHenti();

if(bacaX >750){ valX = valX+2; if(valX > 1000){ valX = 1000; }

delay(10); }

if(bacaX < 300){ valX = valX-2; if(valX <= 10){ valX = 10; }

delay(10); }

if(bacaY >750){ valY = valY+2; if(valY > 1000){ valY = 1000; }

delay(10); }

if(bacaY < 300){ valY = valY-2; if(valY <= 10){ valY = 10;

A - 4 }

delay(10); }

servoX.write(valX); servoY.write(valY); delay(20);

}

else if(mode == 3){ digitalWrite(2,LOW); digitalWrite(4,LOW); digitalWrite(7,HIGH); };

if((reading == LOW) && (previous == HIGH)){ mode++;

modepin=0; if(mode > 3){ mode =1; }

delay(20); }

previous = reading; if(bacaPump <20) { digitalWrite(12,HIGH); }

if(bacaPump >1000){ digitalWrite(12,LOW); }

delay(20); }

B - 1

B - 2

1 Universitas Kristen Maranatha

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan teknologi khususnya bidang robotika semakin pesat, dibuktikan dengan adanya berbagai jenis robot yang dapat menjelajahi daerah-daerah ekstrim yang tidak dapat dijangkau manusia. Salah satu teknologi tersebut yaitu ROUV (Remotely Operated Undewater Vehicle).

ROUV merupakan suatu wahana berbentuk robot yang merupakan suatu

kesatuan sistem peralatan yang menjadi penyusun robot tersebut dan pergerakannya dapat dikontrol secara langsung oleh operator.

Dalam bidang kelautan, ROUV sering digunakan sebagai alat observasi bawah air (penjelajah). Kemampuan jelajah inilah yang menjadi nilai lebih dari ROUV. ROUV didesain agar dapat beroperasi di dalam air, oleh karena itu faktor gaya apung (buoyancy) menjadi sangat penting.

Untuk menjaga agar ROUV di dalam perairan mempunyai kemampuan buoyancy yang baik, tentu saja membutuhkan suatu desain bentuk dan bahan yang tepat. Desain tersebut haruslah mempertimbangkan hukum-hukum fluida fisika. Salah satu hukum yang menjadi pertimbangan yaitu hukum Archimedes.

1.2 Identifikasi Masalah

Bagaimana cara membuat prototipe sistem balast pada ROUV serta mengendalikan ROUV dengan menggunakanremote?

2 Universitas Kristen Maranatha

1.3 Tujuan

Tujuan penelitian ini adalah untuk membuat prototipe sistem balast pada ROUV serta dapat mengendalikan ROUV dengan menggunakan

remote.

1.4 Pembatasan Masalah

Pembatasan masalah dalam pembuatan prototipe ROUV ini adalah: 1. ROUV menggunakan camera yang dihubungkan langsung dengan

komputer/laptop.

2. Media transmisi data menggunakan kabel.

3. Pengetesan ROUV dilakukan pada tempat perairan dengan arus yang tenang.

4. Kedalaman penyelaman ROUV sampai 5 meter dari permukaan air.

5. Media interface hanya berupa remote dan video dari webcam yang dimunculkan pada layar laptop.

1.5 Sistematika Penulisan

Bab I : Pendahuluan

Bab ini berisi pembahasan mengenai latar belakang, identifikasi masalah, tujuan penulisan, pembatasan masalah dan sistematika penulisan dalam pembuatan prototipe ROUV. Bab II : Landasan Teori

Bab ini berisi penjelasan mengenai ROUV yang secara umum digunakan pada bidang kelautan, penjelasan teori fisika yang diterapkan dalam ROUV,microcontroller yang digunakan, penjelasan kit Arduino Severino, driver motor, DC motor,

servo, dan program Arduino IDE.

Bab III : Perancangan

Bab ini berisi pemaparan mengenai cara pembuatan

3 Universitas Kristen Maranatha

mengenai software dan script dalam pemrograman

microcontroller.

Bab IV : Pengamatan dan Analisis

Bab ini menyajikan berbagai pengamatan dan analisis sebagai hasil dari pengujian yang telah dilakukan.

Bab V : Kesimpulan dan Saran

Bab ini berisi kesimpulan dan saran dari pembuatan prototipe

47 Universitas Kristen Maranatha

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan data pengamatan dari hasil percobaan prototipe ROUV, maka dapat disimpulkan bahwa:

1. Pembuatan prototipe ROUV telah berhasil direalisasikan dengan melakukan perancang sistem balast sehingga robot dapat mengapung, mengambang ataupun tenggelam.

2. ROUV dapat digerakkan secara vertical maupun

horizontaldengan mengendalikannya menggunakan remote.

Pergerakkan ROUV secara vertical dilakukan dengan mengendalikan volume udara pada pelampung. Sedangkan pergerakkan ROUV secara horizontal dilakukan dengan mengendalikan baling-baling yang menempel pada DCmotor. Dalam mengendalikan pergerakkan ROUV secara horizontal dibutuhkan motor yang kuat dan sumber daya yang besar supaya motor dapat menggerakkan robot dengan baik.

5.2 Saran

Prototipe ROUV yang telah dibuat masih belum sempurna, maka saran untuk dapat menyempurnakan prototipe ROUV adalah:

1. ROUV yang dibuat masih berupa prototipe sehingga kurang

dilengkapi dengan sensor-sensor yang lain. Contohnya sensor untuk mendeteksi kedalaman penyelaman robot dan sensor

ultrasonic dalam air untuk mendeteksi adanya benda asing yang

sulit tertangkap oleh camera pada ROUV.

2. ROUV yang dibuat hanya didesain sebagai robot observasi yang hanya bermodalkan camera dan baling-baling untuk bergerak. Akan lebih baik jika robot diubah fungsinya sebagai

48 Universitas Kristen Maranatha

robot pekerja yaitu dengan penambahan lengan robot supaya

ROUV dapat melakukan pekerjaan lain di dalam air dengan

49 Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR PUSTAKA

Alfa, Victor. 2011. “Manual pemakaian Arduino Severino”. Bandung.

Artanto, Dian. 2012. “Interaksi Arduino dan Labview”. Jakarta: PT Elex Media Computindo.

Bueche, Frederick J. 1996. “Teori dan Soal-Soal Fisika”. Jakarta: Erlangga. Christ, Robert D, dan Robert L Wernli Sr. 2007. “The ROV Manual : A User

Guide for Observation-Class Remotely Operated Vehicle”. Elsevier Ltd.

Oxford.

Norsok, Standard. 2003. “Remotely Operated Vehicle (ROV) Services”. Diunduh dari http://www.standard.no/PageFiles/978/U-102r1.pdf, pada tanggal 10 Juni 201.

Pram. 2013. “Just Robot – Sejarah, Jenis dan Robot-robot Fenomenal”. Bogor: Pacu Minat Baca.

Sasongko, Bagus Hari. 2012. “Pemrograman Mikrokontroler dengan Bahasa C”. Yogyakarta: C.V. ANDI.

Tipler, Paul A. 1998. “Fisika untuk Sains dan Teknik”. Jakarta: Erlangga.

http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/motor-servo/, diakses pada tanggal 15 April 2013.

http://hacknmod.com/hack/remote-controlled-pan-and-tilt-robot/, diakses pada tanggal 15 April 2013.

http://techno-electronic.blogspot.com/2012/04/pengembangan-lengan-robot-robotic-arm.html, diakses pada tanggal 15 April 2013.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan teknologi khususnya bidang robotika semakin pesat, dibuktikan dengan adanya berbagai jenis robot yang dapat menjelajahi daerah-daerah ekstrim yang tidak dapat dijangkau manusia. Salah satu teknologi tersebut yaitu ROUV (Remotely Operated Undewater Vehicle). ROUV merupakan suatu wahana berbentuk robot yang merupakan suatu kesatuan sistem peralatan yang menjadi penyusun robot tersebut dan pergerakannya dapat dikontrol secara langsung oleh operator.

Dalam bidang kelautan, ROUV sering digunakan sebagai alat observasi bawah air (penjelajah). Kemampuan jelajah inilah yang menjadi nilai lebih dari ROUV. ROUV didesain agar dapat beroperasi di dalam air, oleh karena itu faktor gaya apung (buoyancy) menjadi sangat penting.

Untuk menjaga agar ROUV di dalam perairan mempunyai kemampuan buoyancy yang baik, tentu saja membutuhkan suatu desain bentuk dan bahan yang tepat. Desain tersebut haruslah mempertimbangkan hukum-hukum fluida fisika. Salah satu hukum yang menjadi pertimbangan yaitu hukum Archimedes.

1.2 Identifikasi Masalah

Bagaimana cara membuat prototipe sistem balast pada ROUV serta mengendalikan ROUV dengan menggunakanremote?

1.3 Tujuan

Tujuan penelitian ini adalah untuk membuat prototipe sistem balast pada ROUV serta dapat mengendalikan ROUV dengan menggunakan remote.

1.4 Pembatasan Masalah

Pembatasan masalah dalam pembuatan prototipe ROUV ini adalah:

1. ROUV menggunakan camera yang dihubungkan langsung dengan

komputer/laptop.

2. Media transmisi data menggunakan kabel.

3. Pengetesan ROUV dilakukan pada tempat perairan dengan arus yang tenang.

4. Kedalaman penyelaman ROUV sampai 5 meter dari permukaan air.

5. Media interface hanya berupa remote dan video dari webcam yang dimunculkan pada layar laptop.

1.5 Sistematika Penulisan

Bab I : Pendahuluan

Bab ini berisi pembahasan mengenai latar belakang, identifikasi masalah, tujuan penulisan, pembatasan masalah dan sistematika penulisan dalam pembuatan prototipe ROUV. Bab II : Landasan Teori

Bab ini berisi penjelasan mengenai ROUV yang secara umum digunakan pada bidang kelautan, penjelasan teori fisika yang diterapkan dalam ROUV,microcontroller yang digunakan, penjelasan kit Arduino Severino, driver motor, DC motor, servo, dan program Arduino IDE.

Bab III : Perancangan

Bab ini berisi pemaparan mengenai cara pembuatan hardware yang digunakan pada ROUV, serta pembahasan

mengenai software dan script dalam pemrograman microcontroller.

Bab IV : Pengamatan dan Analisis

Bab ini menyajikan berbagai pengamatan dan analisis sebagai hasil dari pengujian yang telah dilakukan.

Bab V : Kesimpulan dan Saran

Bab ini berisi kesimpulan dan saran dari pembuatan prototipe ROUV.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan data pengamatan dari hasil percobaan prototipe ROUV, maka dapat disimpulkan bahwa:

1. Pembuatan prototipe ROUV telah berhasil direalisasikan dengan melakukan perancang sistem balast sehingga robot dapat mengapung, mengambang ataupun tenggelam.

2. ROUV dapat digerakkan secara vertical maupun

horizontaldengan mengendalikannya menggunakan remote. Pergerakkan ROUV secara vertical dilakukan dengan mengendalikan volume udara pada pelampung. Sedangkan pergerakkan ROUV secara horizontal dilakukan dengan mengendalikan baling-baling yang menempel pada DCmotor. Dalam mengendalikan pergerakkan ROUV secara horizontal dibutuhkan motor yang kuat dan sumber daya yang besar supaya motor dapat menggerakkan robot dengan baik.

5.2 Saran

Prototipe ROUV yang telah dibuat masih belum sempurna, maka saran untuk dapat menyempurnakan prototipe ROUV adalah:

1. ROUV yang dibuat masih berupa prototipe sehingga kurang

dilengkapi dengan sensor-sensor yang lain. Contohnya sensor untuk mendeteksi kedalaman penyelaman robot dan sensor ultrasonic dalam air untuk mendeteksi adanya benda asing yang sulit tertangkap oleh camera pada ROUV.

2. ROUV yang dibuat hanya didesain sebagai robot observasi yang hanya bermodalkan camera dan baling-baling untuk bergerak. Akan lebih baik jika robot diubah fungsinya sebagai

robot pekerja yaitu dengan penambahan lengan robot supaya ROUV dapat melakukan pekerjaan lain di dalam air dengan menggunakan lengan robot.

DAFTAR PUSTAKA

Alfa, Victor. 2011. “Manual pemakaian Arduino Severino”. Bandung.

Artanto, Dian. 2012. “Interaksi Arduino dan Labview”. Jakarta: PT Elex Media Computindo.

Bueche, Frederick J. 1996. “Teori dan Soal-Soal Fisika”. Jakarta: Erlangga. Christ, Robert D, dan Robert L Wernli Sr. 2007. “The ROV Manual : A User

Guide for Observation-Class Remotely Operated Vehicle”. Elsevier Ltd. Oxford.

Norsok, Standard. 2003. “Remotely Operated Vehicle (ROV) Services”. Diunduh dari http://www.standard.no/PageFiles/978/U-102r1.pdf, pada tanggal 10 Juni 201.

Pram. 2013. “Just Robot – Sejarah, Jenis dan Robot-robot Fenomenal”. Bogor: Pacu Minat Baca.

Sasongko, Bagus Hari. 2012. “Pemrograman Mikrokontroler dengan Bahasa C”. Yogyakarta: C.V. ANDI.

Tipler, Paul A. 1998. “Fisika untuk Sains dan Teknik”. Jakarta: Erlangga.

http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/motor-servo/, diakses pada tanggal 15 April 2013.

http://hacknmod.com/hack/remote-controlled-pan-and-tilt-robot/, diakses pada tanggal 15 April 2013.

http://techno-electronic.blogspot.com/2012/04/pengembangan-lengan-robot-robotic-arm.html, diakses pada tanggal 15 April 2013.