BAB II DASAR TEORI - repository.uksw.edu...Teori-teori yang digunakan dalam pembuatan skripsi ini...
Transcript of BAB II DASAR TEORI - repository.uksw.edu...Teori-teori yang digunakan dalam pembuatan skripsi ini...
-
4
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 Atmega 128 dan Arduino Mega,
sensor yang digunakan (CMUCam5), servo yang digunakan dan aturan pertandingan.
2.1.Kajian Pustaka
a. Penggunaan Kamera CCTV sebagai Sensor Pendeteksi Api pada Robot
Pemadam Api [1]
Pada jurnal ini penulis membahas mengenai penggunaan kamera CCTV
sebagai sensor pendeteksi api menggantikan UV Tron dan TPA 81. Penggunaan
kamera CCTV dinilai lebih baik karena bisa membaca titik api dari jarak cukup
jauh, stabil dan tahan terhadap perubahan suhu. Agar kamera dapat digunakan
sebagai sensor pendeteksi api maka dilakukan modifikasi dengan menutup led
inframerah agar tidak mengganggu output. Selain itu kamera ditutup dengan filter
berwarna coklat yang di beri lubang kecil agar mampu membedakan cahaya
memantul dengan sumber cahaya.
Pembacaan dari kamera CCTV kemudian dibaca menggunakan
mikrokontroler dengan fungsi ADC. Kamera CCTV dapat membaca adanya api
dari jarak 10cm sampai dengan 430cm (4.3m). Data ADC yang didapat juga sangat
responsif terhadap perubahan data tersebut berubah dengan respon kurang dari 1
detik.
-
5
b. Sistem Pengendali Lengan Robot dengan Interfacing Java Berbasis
Atmega8535 [2]
Pada jurnal ini penulis membahas mengenai sistem pengendalian lengan robot
dengan menggunakan bahasa JAVA. Sistem ini menggunakan sebuah konektor
serial yang menghubungkan lengan robot dengan user. Robot dibuat dengan
akuator yang berupa motor servo. Motor servo dikendalikan oleh sistem yang
menggunakan ATMega8535.
Perancangan sistem terdiri dari dua unit yaitu robot lengan dan aplikasi java.
Robot lengan terdiri dari tiga sistem yatu elektronis,mekanis dan perangkat lunak.
Elektronis terdiri dari input, proses, output dan catu daya. Mekanis merupakan
lengan robot yang memiliki lima derajat kebebasan yang terdiri dari motor servo.
Perangkat lunak terdiri dari aplikasi mikrokontroller dan juga aplikasi desktop.
-
6
2.2.Mikrokontroler Atmega 128
Mikrokontroler merupakan sebuah sistem komputer dalam chip tunggal.
Mikrokontroler mempunyai fungsi yang lebih spesifik dibandingkan dengan Personal
Computer (PC) [3].
Fasilitas – fasilitas yang dimiliki mikrokontroler Atmega 128 diantaranya:
a. Bekerja pada frekuensi clock hingga 16MHz.
b. Memiliki 4 Kbytes EEPROM dan 4 Kbytes Internal SRAM.
c. Terdapat 53 PORT I/O yang dikelompokkan dalam 7 PORT yaitu PORTA,
PORTB, PORTC, PORTD, PORTE, PORTF, PORTG.
d. Analog to Digital Converter 10-bit sebanyak 8 channel .
e. Memiliki dua buah timer/counter 8-bit dan dua buah timer/counter 16-bit.
f. Delapan bit Pulse Width Modulation(PWM) sebanyak 2 channel.
g. Tersedia antarmuka Two-wire Serial Interface.
h. Memiliki dua buah Universal Synchronous and Asynchronous serial Receiver
and Transmiter (USART) yang dapat diprogram.
i. Antarmuka Serial Paralel Interface (SPI) master maupun slave.
j. Watchdog Timer yang dapat dirogram.
k. Tersedia analog comparator.
-
7
Gambar 2.1. Konfigurasi Pin Atmega128[3]
2.3. Arduino Mega2560
Arduino Mega 2560 adalah mikrokontroler berbasiskan Atmega 2560. Arduino
Mega 2560 memiliki 54 pin digital input/output, dimana 15 pin digunakan sebagai output
PWM, 16 pin sebagai input analog dan 4 pin sebagai port serial hardware. Arduino mega
dilengkapi dengan 16 MHz kristal osilator, koneksi usb, jack power, header ICSP dan
tombol reset. Fitur-fitur yang dimiliki oleh arduino mega 2560 adalah sebagai berikut [4]:
a. Kecepatan clock 16 MHz.
b. Memori flash sebesar 256 KB.
c. 4 KB EEPROM.
d. 8 KB SRAM.
e. Arus DC untuk pin 3.3V 50 mA
f. Arus DC per pin I/O 40 mA
g. 16 pin I/O analog
h. 54 pin I/O digital (15 pin digunakan sebagai output PWM)
i. Input tegangan yang disarankan 7-12 V
j. Tegangan Operasi 5V
-
8
Gambar 2.2. menunjukkan konfigurasi pin Arduino Mega 2560:
Gambar 2.2. Konfigurasi Pin Arduino Mega2560 [4].
-
9
2.4.CMUCam5
Cmucam5 disebut juga pixy merupakan image sensor yang memiliki prosesor
sendiri sehingga bisa memproses gambar yang dilihat sehingga data yang dikirim sudah
berupa data atau informasi yang dibutuhkan. Proses pengiriman data dari pixy dapat
dilakukan dengan menggunakan komunikasi UART Serial, SPI, I2C, digital dan analog
output. Untuk melakukan komunikasi tersebut pixy dilengkapi dengan 6-10 internal drive
cable (IDC). Pixy mampu mengingat 7 warna berbeda sekaligus yang disimpan dalam
signature. Selain itu sensor ini juga dapat mendeteksi ratusan benda dalam waktu
bersamaan dengan kecepatan 50 fps. Pixy didukung dengan aplikasi open source yang bisa
digunakan mac, windows dan linux yang disebut PixyMon.
Gambar 2.3. CMUCam5 (Tampak Depan)[5]
-
10
2.5.1. Spesifikasi CMUCam5 atau Pixy[6]:
Prosessor : NXP LPC4330, 204 MHz, dual core
Sensor : Omnivision OV975, 1/4", 1280x800
Jangkauan lensa : 75 derajat horizontal, 47 derajat vertikal
Tipe lensa : M12
Konsumsi daya : 140 mA
Daya masukan : masukan USB (5V) atau masukan tidak
teregulasi (6V sampai 10V)
RAM : 264 K bytes
Flash : 1M bytes
Data keluaran : UART serial, SPI, I2C, USB, digital,
Analog
Dimensi : 5.3cm x 5cm x 3.5 cm
Berat : 27gram
Gambar 2.4. Cmucam5 (Tampak Belakang) [6]
-
11
2.5.3. Input Warna
Ada dua cara menginput dan menyimpan warna pada Pixy, yang
pertama dengan cara memanfaatkan tombol yang terdapat pada board
CMUcam5. Jika kita ingin “mengajarkan” warna dengan menggunakan
tombol, yang harus dilakukan langkah berikut[7]:
1. Pastikan pixy sudah mendapat daya dan led indikator menyala tunggu
sampai led indikator mati.
2. Tekan dan tahan tombol pada pixy, akan ada perubahan warna led
indikator dari putih kemudian merah, orange dan lainya. Lepas tombol
ketika warna indikator berwarna merah jika kita ingin warna masuk ke
signature 1.
3. Ketika tombol di lepas, letakan benda berwarna yang kita inginkan di
depan lensa 15 cm sampai 50cm.
4. Perhatikan nyala lampu led indikator, semakin terang led indikator
semakin baik pula pixy mengunci warna yang diinginkan.
5. Tekan dan lepaskan tombol untuk menyimpan warna yang telah
dikunci.
berikut 7 warna indikator penanda dari signature 1 sampai dengan
signature 7:
1. Merah
2. Oranye
3. Kuning
4. Hijau
5. Cyan (biru muda)
6. Biru
7. Violet (ungu)
-
12
Cara kedua adalah dengan menggunakan aplikasi dari CMUcam5 yaitu
PixyMon. Untuk input warna dengan PixyMon ikuti langkah berikut[7]:
1. Pastikan Pixy sudah tersambung menggunakan USB dan tersambung
dengan PixyMon dengan baik.
2. Letakan benda berwarna yang ingin diinput ke Pixy didepan lensa dan
pilih Action kemudian Set Signature 1 pada PixyMon.
3. Klik dan drag pada warna diinginkan pada PixyMon.
4. Klik OK, maka warna tersebut akan tersimpat pada signature 1.
Kita dapat pula mengatur luas area dari warna yang kita butuhkan
menggunakan PixyMon. Pilih File kemudian Configure kemudian atur
sesuai dengan kebutuhan.
2.5.3. Menggunakan Mikrokontroller pada CMUcam5
Jika kita ingin menggunakan mikrokontroller (arduino) pada
CMUcam5 hal yang pertama dilakukan adalah menghubungkan port I/O
pada CMUcam5 ke port ICSP Arduino dengan menggunakan kabel IDC 6-
10. Pixy library untuk arduino dapat di download secara gratis [8].
2.5.3.1. Arduino API
Application Programming Interface (API) merupakan
sekumpulan perintah, fungsi, komponen dan protokol yang
disediakan oleh sistem operasi ataupun bahasa pemrograman
tertentu yang dapat digunakan oleh programmer saat membuat
perangkat lunak [8].
-
13
Include
#include
#include
Instantiation
Deklarasikan instance Pixy di luar dari fungsi setup() dan loop()
berikut:
Pixy pixy;
Fungsi
getBlocks() mengembalikan nilai dari benda yang tampak.
pixy.blocks[] berisi informasi array dari tiap benda yang
tampak.
pixy.blocks[i].signature nomor signature dari benda yang
tampak (1-7).
pixy.blocks[i].x lokasi x dari tengah benda yang
tampak(0-319).
pixy.blocks[i].y lokasi y dari tengah benda yang tampak(0-
199).
pixy.blocks[i].width lebar dari benda yang tampak(1-320).
pixy.blocks[i].height tinggi dari benda yang tampak(1-
200).
pixy.blocks[i].angle sudut dari benda yang tampak
pixy.blocks[i].print()mencetak informasi dari benda yang
tampak ke port serial.
-
14
2.5.Servo Lengan Penjepit
Lengan penjepit menggunakan 4 buah servo 2 servo pertama (nomor 1 dan 2)
terletak dibagian pangkal sebagai penggerak lengan. 2 servo terakhir (nomor 3 dan 4)
terletak dibagian ujung lengan yang berfungsi sebagai penggerak penjepit.
Servo yang akan digunakan pada nomor 1 dan 2 lengan penjepit adalah servo
HiTec dengan tipe HS-5645MG. Servo ini memiliki spesifikasi sebagai berikut[9]:
Speed(4.8V/6V) : 0.23/0.18 sec @60o
Torsi kg/cm(4.8V/6V): 10.3/12.1
Ukuran (mm) : 40.4 x 19.6 x 37.6
Berat (gram) : 59.8
Gambar 2.5. Servo HS-5645MG[9]
-
15
Servo yang akan digunakan pada nomor 3 dan 4 lengan penjepit adalah micro
servo TowerPro MG90 dengan spesifikasi sebagai berikut[10]:
Speed(4.8V/6V) : 0.11/0.10 sec @60o
Torsi kg/cm(4.8V/6V): 2.2/2.5
Ukuran (mm) : 23.1 x 12.2 x 29
Berat (gram) : 14
Gambar 2.6. TowerPro MG90 –Micro Servo[10]
-
16
2.6.Aturan Pertandingan
Pada KRPAI 2016 ini, panitia pelaksana memiliki sistem lomba yang
berbeda, yaitu terdiri dari 2 level pertandingan. Level 2 seperti KRPAI tahun 2014
berbentuk time trial, sedangkan level 3 berbentuk Search and Rescue. Berikut
peraturan dari KRPAI 2016 level 3 yang berlaku mengadopsi pada Trinity College
Fire Fighting Home Robot Contes 2016 [11] :
1. Lapangan pertandingan
Lapangan Pertandingan merupakan gabungan dari lapangan level 2 yang
dihubungkan dengan lorong penghubung. Lapangan akan mempunyai 2
area yaitu area A dan area B. Pada lorong penghubung akan terdapat ramp
dengan kemiringan 15o yang bersifat tidak wajib. Lapangan terbuat dari
papan multipleks setebal 2cm. Gambar 2.7 akan menunjukan lapangan
pertandingan level 3:
Gambar 2.7. Arena Pertandingan Level 3[11, h.50]
-
17
2. Safe zone
Safe zone merupakan area aman untuk meletakan boneka bayi pada
lapangan lomba. Ada 2 jenis safe zone yaitu primary safe zone dan
secondary safe zone.
a. Primary safe zone
Primary safe zone terletak di room pada area A tempat robot
pertama start. Robot harus bisa menemukan, mengangkat serta
membawa boneka bayi kembali ke start room jika ingin
menuju ke primary safe zone.
b. Secondary safe zone
Secondary safe zone akan diposisikan didinding area B yang
ditandai dengan kotak berwarna biru berukuran 10cm x 10cm
dan ditengahnya terdapat lingkaran merah berdiameter 5cm.
Setelah menemukan tanda ini, robot harus mampu meletakan
boneka bayi ke jaring penyelamat yang berada dibalik dinding
bertanda.Berikut gambar 2.8, tanda dari secondary safe zone:
Gambar 2.8. Tanda Secondary safe zone[11, h.34]
-
18
Ada 11 kemungkinan posisi dari secondary safe zone yang
terletak di area B. Kemungkinan posisi secondary safe zone akan di
tunjukan oleh gambar berikut:
Gambar 2.9. Posisi Secondary safe zone
3. Aksesori lapangan yang akan digunakan adalah sebagai berikut:
a. Cradle
Boneka bayi ditempatkan pada sebuah cradle berukuran
panjang 21cm dan lebar 15cm serta tinggi 9cm. Cradle
tersebut diletakan diatas kotak berukuran lebar 15cm dan
tinggi 7cm dan ditengah kotak tersebut terdapat LED berwarna
biru sebagai tanda. Cradle dan kotak terbuat dari bahan
styrofoam setebal 1,25cm. Robot diberi kebebasan cara untuk
mengangkat serta membawa cradle beserta boneka menuju
safe zone.
-
19
Gambar 2.10. Cradle dan Boneka Bayi[11, h.55]
b. Baby
Boneka bayi yang digunakan adalah boneka bayi berbentuk
bayi manusia. Boneka bayi memiliki panjang 16cm dan berat
32gram. Boneka bayi tersebut akan diletakan secara tertidur
diatas cradle. Posisi boneka bayi pada cradle akan ditunjukan
oleh gambar 2.11 berikut:
Gambar 2.11. Posisi Bayi pada Cradle [11, h.54]
-
20
c. Boneka hewan
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.
d. Karpet
Area A dan area B akan dipasang karpet. Tebal karpet
maksimum 10 mm berwarna abu-abu terang. Karpet terpasang
tetap di lantai, membentuk pola dan ukuran tertentu. Pola
karpet akan ditunjukan dengan gambar 2.12 berikut:
Gambar 2.12. Pola Pemasangan Karpet pada Area [11, h.20]
4. Peserta diharuskan 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.
-
21
5. Letak Baby Cradle
Setiap ruang mempunyai 2 buah kemungkinan letak baby cradle.
Letak dari baby cradle akan ditunjukan oleh gambar berikut:
Gambar 2.13. Letak Baby Cradle dalam Ruang
ROOM 1
ROOM 2
ROOM 4
ROOM 3
1.2
1.1
2.1
2.2
3.1 3.2
4.1
4.2
2.3. Arduino Mega2560