PROPOSAL KONTES ROBOT PEMADAM API INDONESIA (KRPAI BERKAKI) 2015
OLEH : TIM ROBOT ___________ ___________ “
”
POLITEKNIK NEGERI MADIUN Jl. Serayu 84 madiun Telp. (0351) 452970 Fax. (0351) 452960 Website :www.politeknikmadiun.ac.id e-mail :
[email protected]
BAGIAN SATU:INFORMASITENTANGTIMPESERTA 1. TIM ___________ Nama Ketua Tim:
Nama Instruktur:
Dhimas Arivandi Rheza A No.HP 085784550602
2. INSTITUSI Nama Lengkap Institusi:
Nama Departemen/Fakultas:
Politeknik Negeri Madiun
Teknik Komputer Kontrol
Alamat Kontak: Jl. Serayu no. 84 Madiun Nomer Telepon: 0351-452970
Nomer Fax: 0351 –492960
Nomer Telepon Mobile(HP):
Alamat E-mail:
[email protected]
3. Alamat Lengkap, E-mail da n No. HP Contact Person Nama
:
Alamat
: Fax. 0351-492960
Email Address :
4. Divisi Beroda Berkaki
BAGIAN DUA: INFORMASI TENTANG (MESIN) ROBOT
1. NAMA TIM ROBOT: ___________
2. ROBOT : 2.1. Deskripsi Umum Robot ___________ didesain seperti laba-laba, memiliki system gerak berupa motor servo yang tersusun menjadi satu kesatuan sehingga membentuk seperti kaki laba-laba. Sistem gerak seperti ini dibuat untuk dapat berjalan maju, mundur dan berbelok yang sengaja di desain agar dapat berjalan tanpa khawatir berbentur dengan tembok pembatas atau halangan. Dalam melaksanakan tugasnya, robot ___________ dilengkapi dengan beberapa sensor, seperti sensor line detector , sensor ultrasonic , sensor UV Tron atau Hamamatsu R2868 Flame Detector , thermal array, dan Sound Activation. Sensor - sensor tersebut lebih lanjut dijelaskan pada bagian 2.11.Sensor dan Interface. Untuk memadamkan api, robot ___________ menggunakan fan kecil. Sebagai sumber tegangan, digunakan baterai Lithium Polimer dengan tegangan sebesar 12 Volt.
2.2. SistemPergerakan Robot Robot ___________ menggunakan 18 motor servo sebagai penggerak yang tersusun sehingga menyerupai kaki laba-laba, robot bergerak maju, mundur dan berbelok menjelajah ruang dan mencari titik nyala api.
2.3. SistemPemadamApi Dalam
proses
untuk
memadamkan
api,
robot
___________
menggunakan fan kecil untuk memadamkan api ketika sensor UVtron mendeteksi adanya api dalam ruangan.
2.4. Material Kerangka
:
Plat alumunium dan Acrylic.
Kaki
:
Terbuat dari Acrylic.
2.5. SistemKontrol Secara umum sistem kontrol robot ___________ dapat digambarkan seperti blok diagram di bawah ini. Fan Ultrasonic
TN9 Motor servo
Sound Activation
ATMEGA 128 Line Detector
Catu Daya
LCD UV Tron
Gambar 1. BlokDiagram Sistem Kontrol
Semua sensor membutuhkan 1 bit untuk berkomunikasi dengan Kontroler sedangkan kaki sisi kanan dan sisi kiri membutuhkan masingmasing 6 bit control yang masing-masing 2 bit untuk setiap kakinya. Fan membutuhkan 1 jalur control dari prosesor. Dari kebutuhan jumlah bit control dalam sistem robot ___________ dan pertimbangan kecepatan dalam mengeksekusi perintah, penggunaan sebuah prosesor ATMEGA128 sudah dapat mengakomodasi semua keperluan robot ___________.
2.6. Prosessor Sebagai otak dari keseluruhan sistem, dipilih ATMEGA128 yang memiliki memori flash internal sebesar 128 KByte, dua buah timer/counter 8 bit, enamchannel untuk PWM serta ADC selebar 10 bit. Dan untuk komunikasi dengan sensor ultrasonik dipilih Atmega128 dengan spesifikasi
2.7. Motor Drive Unit Robot ___________ digerakkan oleh motor servo yang terangkai menjadi satu kesatuan sehingga membentuk seperti kaki laba-laba, yang dapat bergerak maju, mundur dan berbelok layaknya laba-laba. Sedangkan fan digunakan untuk meniupkan angin guna memadamkan api.
2.7.1.
Motor Servo Motor servo adalah motor yang mampu bekerja dua arah (CW dan CCW) dengan defleksi masing-masing sudut mencapai 90° sehingga total defleksi sudut dari kanan-tengah-kiri adalah 180°,arah dan sudut pergerakan rotornya dapat dikendalikan hanya dengan memberikan pengaturan duty cycle sinyal PWM pada bagian pin kontrolnya.
Gambar 2.Motor Servo
Motor Servo merupakan sebuah motor DC yang memiliki rangkaian
kontrol
elektronik
dan
internal
gear
untuk
mengendalikan pergerakan dan sudut angularnya.
Gambar 3.Mekanik Motor Servo
Motor servo adalah motor yang berputar lambat, dimana biasanya ditunjukkan oleh rate putarannya yang lambat, namun demikian memiliki torsi yang kuat karena internal gearnya.Lebih dalam dapat digambarkan bahwa sebuah motor servo memiliki :
3 jalur kabel : power , ground , dan control
Sinyal control mengendalikan posisi.
Operasional dari servo motor dikendalikan oleh sebuah pulsa selebar ± 20 ms, dimana lebar pulsa antara 0.5 ms dan 2 ms menyatakan akhir dari range sudut maksimum.
Konstruksi didalamnya meliputi internal gear , potensiometer , dan feedback control . Jenis-Jenis Motor Servo:
Motor Servo Standar 180° Motor servo jenis ini hanya mampu bergerak dua arah (CW
dan CCW) dengan defleksi masing-masing sudut mencapai 90° sehingga total defleksi sudut dari kanan – tengah – kiri adalah 180°.
Motor Servo Continuous Motor servo jenis ini mampu bergerak dua arah (CW dan
CCW) tanpa batasan defleksi sudut putar (dapat berputar secara kontinyu). 2.7.2.
Fan (Kipas) Penggunaan kipas disini adalah untuk menghembuskan angin yang digunakan untuk memadamkan api lilin.
2.8. Motion Controller Sistem pergerakan robot ___________ secara umum dapat dibagi dalam beberapa aturan seperti maju, mundur, belok kanan dan kiri yang semuanya digerakkan oleh motor servo yang terangkai menjadi bentuk kaki yang menyerupai laba-laba. 2.8.1.
AturanMaju - mundur Robot ___________ akan bergerak maju dengan cara menggerakan kakinya secara beraturan. Dimana kaki depan dan belakang pada bagian kiri dan kaki tengah pada bagian kanan maju, kemudian berselang beberapa microsecond kaki depan dan belakang pada bagian kanan dan kaki tengah pada bagian kiri maju secara bersamaan. Kedua sistem pergerakan tersebut dilakukan
secara
continue
dan
beraturan
hingga
robot
___________ akan bergerak maju. Bila ingin bergerak mundur maka, kaki yang semula bergerak maju, berganti mundur secara beraturan seperti pada saat robot bergerak maju. 2.8.2.
AturanBelokkanandanKiri Robot ___________ akan berbelok ke kanan apabila sudut yang dilakukan oleh servo kaki kiri saat bergerak maju lebih besar dari pergerakan maju dari blok servo bagian kaki kanan, dalam beberapa kali loop atau pengulangan maka posisi robot akan berbelok ke kanan. Sedangkan untuk bergerak kekiri, maka pergerakan blok servo kaki kiri membentuk sudut yang lebih besar dari posisi pergerakan servo yang dilakukan oleh pergerakan kaki kanan.
Dalam
beberapa
kali
pengulangan
maka
robot
___________ akan berbelok ke arah kiri. 2.8.3.
AturanPengipasan Proses pengipasan udara dengan baling-baling yang bisa berputar
dengan
mikrokontroler
bantuan
setelah
ada
motor
DC
inputan
yang sinyal
dikontrol dari
oleh
sensor UV
Tron.Fanini digerakkan oleh motor DC 5 volt ke kanan untuk menghasilkan putaran.
2.9. Sensor & Interface Dalam menjalankan misi mencari untuk mematikan lilin, robot ___________ dilengkapi dengan beberapa sensor sebagai berikut : 2.9.1.
Ultrasonik Sensor jarak SRF08 merupakan sensor jarak yang presisi. Dapat melakukan pengukuran jarak 3 cm sampai 6 meter dan sangat mudah untuk dihubungkan ke mikrokontroler menggunakan 2 buah pin berdasar komunikasi I2C. Sensor SRF08 bekerja dengan
cara
memancarkan
sinyal
ultrasonik
sesaat
dan
menghasilkan pulsa output yang sesuai dengan waktu pantul sinyal
ultrasonik
sesaat
kembali
menuju
sensor.
Dengan
mengukur lebar pulsa pantulan tersebut jarak target didepan sensor dapat diketahui.
Gambar 4.Sensor Ultrasonik SRF08
2.9.2.
Flame Detector Sistem informasi pada robot untuk mendapatkan kondisi ada tidaknya api lilin pada ruangan dan posisi api lilin di dalam ruangan merupakan masalah tersendiri dalam penyelesaiannya. Keakuratan diperlukan untuk hal tersebut. Salah satu pemecahan masalah tersebut adalah di pasangnya sensor yang bekerja dengan mendetaksi adanya panas api. Sensor ini memberikan sinyal aktif apabila mendeteksi adanya api dalam ruangan. Tipe sensor yang dipilih adalah
Hamamatsu R2868. Prinsip kerja sensor ini adalah mendeteksi adanya gelombang ultraviolet pada range 185 – 260 mm, dimana api lilin berada pada range tersebut.
Gambar 5.Flame Detector & Module Hamamatsu R2868
Sensor diatas sangat presisi dan sangat rentan sekali. Dalam perlakuannya sensor tersebut tidak boleh dipegang secara langsung
oleh
tangan
manusia
karena
bisa
mengurangi
sensitivitas dari sensor tersebut. 2.9.3.
Sound Activation Sound Activation adalah sensor untuk mendeteksi adanya alarm. Sensor
ini
akan
aktif
jika
trancifier berupa
buzzer
dinyalakan. Cara kerjanya dalam robot ___________ adalah, pada saat robot pada posisi home dan power dinyalakan, sound activation menerima sinyal berupa suara berkisar 3 KHz yang dikeluarkan tranceifer dan mengubah suara tersebut menjadi tegangan, menggunakan rangkaian Pre Amp Mic dan dikuatkan oleh module sound activation sehingga keluarannya berlogika 1 dan 0. Sinyal yang telah diolah menjadi sinyal digital tersebut sebagai masukan ke processor atmega128, dan akan menyalakan sistem tenaga pada robot ___________ .
2.9.4.
Line Detector Sensor ini dapat dibuat dari pasangan LED dan fotodiode yang berfungsi untuk mendeteksi adanya garis batas. Bila cahaya LED memantul pada garis dan diterima oleh basis fototransistor, maka fotodiode menjadi saturasi (on) sehingga tegangan output (Vout) menjadi sama dengan VCE saturasi. Sebaliknya jika tidak terdapat pantulan maka basis fotodiode tidak mendapat arus bias sehingga fotodiode menjadi cut-off (C-E open). Dua keadaan yang terjadi pada fotodiode inilah yang dijadikan dasar untuk menandakan telah melewati garis yang berwarna kontras.
3. STRATEGI 3.1. Strategi Skema strategi yang digunakan robot ___________ untuk mencari nyala api lilin pada masing-masing ruangan, secara garis besar adalah seperti terlihat pada gambar di bawah ini.
Ruang 3 Ruang 1
Ruang 4
Posisi Merah
Ruang 2
Posisi Biru Gambar 6.Strategi Mematikan Lilin Pada Ruang ke-1, 2, 3 atau 4
Untuk posisi merah Robot akan diaktifkan menggunakan sound activation. Selanjutnya, robot ___________ akan melewati lorong menuju arah kanan hingga sampai ke pertigaan acuan. Pada pertigaan, robot ___________ akan baca kanan dan segera melakukan proses scanning untuk mendeteksi keberadaan nyala api dalam ruang 1 menggunakan UV Tron. Jika tidak terdeteksi
adanya
nyala
api
dalam
ruangan
tersebut,
maka
robot
___________ akan segera menuju pos acuan kembali untuk menuju pada perempatan. Di perempatan robot ___________ akan switch menjadi baca kiri hingga masuk di ruang 2. Saat sampai di ruangan 2, robot ___________ akan segera melakukan proses scanning untuk mendeteksi keberadaan nyala api dalam ruang tersebut menggunakan UV Tron. Setelah proses scanning robor ___________ akan kembali ke pertigaan pertama dan robot belok ke kiri dan berjalan lurus hingga sampai pertigaan ruang ketiga. Saat sampai di ruangan ketiga, robot ___________ akan segera melakukan proses scanning untuk mendeteksi keberadaan nyala api dalam ruang tersebut menggunakan UV Tron. Setelha melakukan scanning robot ___________ akan berjalan menuju perempatan kedua, robot akan belok kiri dan menuju ruang empat dan
melakukan scanning dan mendeteksi keberadaan nyala api menggunakan UV Tron. Keluar dari ruang empat, robot ___________ akan belok kiri dan kembali ke posisi start.
3.2. Algoritma (Flowchart) Berikut ini alur dan sistem kerja serta strategi robot ___________ : Robot ___________ diaktifkan oleh rangkaian sound activation. Dari posisi home, robot akan mencari posisi ideal untuk bergerak menggunakan sensor ultrasonic. Tempat yang dituju pertama kali adalah persimpangan yang akan menjadi pos atau tempat acuan sebelum menuju tempat atau ruang berikutnya maupun setelah dari ruangan dan melakukan proses pemadaman api. Posisi pos dapat dideteksi berdasarkan informasi yang diberikan oleh 5 sensor ultrasonic yang berada disamping kanan dan kiri dan satu sensor ultrasonic didepan robot ___________. Jika kelima sensor tersebut tidak aktif, maka prosesor akan menerjemahkan kondisi ini bahwa robot ___________ sekarang berada di posisi persimpangan atau pos yang menjadi tempat acuan. Menggunakan
sensor
api
UV
Tron,
Robot
___________
dapat
mengetahui ada atau tidaknya api dalam setiap ruangan. Sedangkan untuk menentukan titik api, ___________ menggunakan sensor thermal array yang berkarakter mampu mendeteksi keberadaan titik api secara presisi, sehingga mampu mengantarkan robot tepat berhadapan dengan lilin. Setelah mampu mencapai posisi pos. Maka robot ___________ akan menuju ruang keempat sebagai ruang pertama yang menjadi tujuan robot. Kemudian sensor UV Tron akan melakukan proses scanning api pada saat sensor line detector mendeteksi garis pembatas berwarna putih yang ada pada pintu room. Jika tidak ditemukan sumber api, robot ___________ akan langsung kembali menuju pos untuk kemudian melanjutkan pencarian ke ruang 1,2 dan 3 secara berurutan. Jika pada saat scanning sensor UV Tron mendeteksi adanya api, maka robot akan masuk kedalam ruangan tersebut dan melakukan scanning ulang menggunakan sensor thermal array untuk mengetahui posisi titik api, setelah dapat posisi titik api, maka robot langsung
mendekat untuk kemudian menyalakan fan saat sensor garis mendapatkan data bit 1 didepan lilin. Sekali lagi robot ___________ melakukan scanning untuk mendeteksi adanya api pada ruang ini. Setelah dipastikan sudah tidak ada sumber api lagi, robot ___________ akan kembali ke pos untuk kemudian mengakhiri misi dengan kembali ke home. Jika ada ruangan yang belum dimasuki oleh robot, namun robot sudah mendeteksi dan memadamkan api, maka ruang yang belum dikunjungi oleh robot akan diabaikan karena misi memadamkan api sudah selesai.
4. Sketch 4.1. Dimensi Robot Lebar (depan)
: 200 mm
Panjang (samping)
: 250 mm
Tinggi
: 200 mm
4.2. Sketsa Robot Berikut ini diberikan beberapa sketsa robot ___________ yang dilihat dari beberapa sudut. Sketsa robot tampak depan dapat dilihat pada gambar 1.
Gambar 1.Robot Tampak Depan
Sketsa robot tampak samping dapat dilihat pada gambar 2.
Gambar 2. Robot Tampak Samping Sketsa robot tampak atas dapat dilihat pada gambar 3.
Gambar 3. Robot Tampak Atas
Sketsa robot tampak 3 dimensi dapat dilihat pada gambar 4.
Fan UV Tron
Sensor Ping
Baterai
Servo Kaki
Servo Fan
LCD
Gambar 4. Robot Tampak 3 dimensi
