DISAIN DAN IMPLEMENTASI KONTROLER QUADCOPTER MENGGUNAKAN HANDPHONE ANDROID DENGAN MEDIA WI-FI (BAGIAN PERANGKAT KERAS)
Proposal Proyek Akhir Program Studi D4 Teknik Telekomunikasi Nir-Kawat Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bandung
diajukan oleh: Winda D. Chairul 08334026
kepada PROGRAM STUDI D4 TEKNIK TELEKOMUNIKASI NIR-KAWAT JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI BANDUNG Februari, 2012
Proposal Proyek Akhir
Disain
dan Impelmentasi Kontroler Quadcopter Menggunakan Handphone Android dengan Media Wi-Fi (Bagian Perangkat Keras)
diajukan oleh: Winda
D.
Chairul
08334026
telah disetujui oleh:
Pembimbing Utama
DR.
Eril Mozef, MS., DEA.
NIP.
tanggal 13 Februari 2012
19650404 200003 1 001
i
Abstrak
Pasca terjadinya suatu bencana alam seringkali menelan korban. Namun dalam pencarian dan penyelamatannya (rescue), seringkali pula terhambat karena kondisi daerah tersebut mengalami kerusakan berat. Maka, jalur udara merupakan alternatif yang tepat untuk melakukan pengidentifikasian korban. Seiring perkembangan teknologi, muncul suatu robot yang bergerak di udara (terbang) atau disebut juga Quadcopter. Pada Tugas Akhir ini, akan direalisasikan suatu pengontrol Quadcopter menggunakan handphone Android dengan media Wi-Fi. Pengontrol yang akan direalisasikan yakni berupa kontrol navigasi (maju, mundur, naik, turun, kanan, dan kiri). Digunakan media Wi-Fi karena transfer data yang jauh lebih baik dari pada media RF. Selain itu, modul Wi-Fi mudah didapat dan relatif murah. Alasan penggunaan handphone sebagai kontrol Quadcopter yaitu karena kepraktisan dalam penggunaannya, OS Android dipilih karena OS ini bersifat Open Source, sehingga dapat dikembangkan oleh siapa saja. Disamping itu, pada Tugas Akhir ini pun akan dilakukan analisis performa dari pengontrolan Quadcopter menggunakan Wi-Fi dari handphone, yakni ketika posisi Quadcopter dan handphone Line of Sight (LOS) serta saat posisi Quadcopter dan handphone tidak Line of Sight (LOS). Kata kunci: rescue, Quadcopter, kontrol navigasi, Android, Wi-Fi
ii
1.
Pendahuluan
1.1
Latar Belakang
Bencana alam merupakan suatu kejadian alam yang tidak dii nginkan namun juga tidak dapat dihindarkan oleh semua orang. Banyak kerugian yang timbul pasca ternyadinya bencana alam, baik berupa materi, bahkan korban yang berjatuhan. Untuk mencari korban dari bencana alam tersebut, diperlukan sumber daya yang dapat diandalkan, baik itu manusia, maupun peralatan yang mendukung untuk pencarian korban. Namun, seringkali kondisi dari daerah yang terkena bencana tersebut mengalami kerusakan yang parah, sehingga Tim SAR mengalami kesulitan dalam melakukan pencarian korban. Untuk melakukan pencarian korban, maka jalan yang paling tepat yaitu melalui udara. Quadcopter merupakan salah satu alternatif untuk mengidentifikasi posisi dari korban bencana alam. Bentuknya yang relatif kecil dan pergerakannya yang stabil tentu mempermudah dalam pengidentifikasian korban. Pada Tugas Akhir ini, akan direalisasikan suatu pengontrol quadcopter menggunakan handphone. Dengan pengontrolan menggunakan handphone, maka ini akan mempermudah siapapun untuk mengendalikan quadcopter tersebut. Media yang digunakan untuk pengontrolan ini yaitu Wi-Fi. Keuntungan dari Wi-Fi ini yaitu transfer data yang jauh lebih baik dari pada media RF. Sehingga instruksi maupun data yang ditransmisikan dapat lebih cepat sampai kepada tujuan.
1.2
Perumusan Masalah
Pengontrolan robot sebenarnya dapat menggunakan berbagai perangkat apa saja, misalnya laptop. Namun karena tujuan pembuatan Tugas Akhir ini untuk mempermudah pengidentifikasian korban bencana alam, maka digunakan Quadcopter dengan handphone Android sebagai pengontrolnya. Sehingga pengidentifikasian pun lebih efektif dan praktis. Untuk menggunakannya, tentu perlu dilakukan penyesuaian pada modul-modul yang digunakan.
1.3
Keaslian Proyek Akhir
Topik pada Tugas Akhr ini merupakan pengembangan dari Tugas Akhir yanng terdahulu, yakni pengontrolan robot dengan media Wi-Fi [1]. Perbedaannya yaitu pada robot yang dikontrolnya dan alat pengontrolnya. Pada Tugas Akhir ini, robot yang dikontrol yaitu robot terbang yang biasa disebut Quadcopter dan pengontrol yang berupa handphone dengan OS Android.
1.4
Manfaat Proyek Akhir
Pada Tugas Akhir ini akan direalisasikan sebuah pengontrol Quadcopter menggunakan handphone Android dengan media Wi-Fi. Diharapkan kinerja pengontrol yang dibuat pada Tugas Akhir ini optimal sesuai spesifikasi dari Wi-Finya.
1.5
Tujuan Poyek Akhir Mengontrol Quadcopter menggunakan handphone Android. Mengukur jangkauan maksimal Wi-Fi. Menguji performa pengontrol dari handphone Android.
y y y
1
2.
Tinjauan Pustaka
Pengontrolan robot melalui media nirkabel ( wireless) sudah banyak dikembangkan saat ini. Hal ini dikarenakan sistem pengontrolan ini jauh lebih praktis dibandingkan dengan media kabel. Sistem yang direalisasikan pada tugas akhir ini yaitu suatu pengontrol robot menggunakan handphone Android dengan media Wi-Fi.
Sistem pengontrolan pada tugas akhir ini terbagi menjadi dua bagian, yaitu bagian perangkat lunak ( handphone Android) dan bagian perangkat keras (modul Wi-Fi dan sistem kontrol quadcopter). Pada tugas akhir ini, penulis mengerjakan bagian perangkat keras.
2.1
Landasan Teori
a.
Quadcopter Quadcopter [2], atau bisa juga disebut quadrotor, adalah suatu robot terbang yang dikendalikan (diangkat dan didorong) oleh empat buah rotor. Quadcopter yang akan dipakai pada tugas akhir ini menggunakan sensor gyro yang berfungsi untuk penstabil gerakan quadcopter. b.
Jaringan
Wi-Fi Wi-Fi merupakan kependekan dari W ireless Fidelity yang memiliki pengertian yaitu sekumpulan standar yang digunakan untuk jaringan lokal nirkabel ( W ireless Local Area Net work ) dengan mengacu pada spesifikasi IEEE 802.11. [3] Wi-Fi dapat digunakan untuk melakukan komunikasi dari satu perangkat ke perangkat lain dengan kecepatan transfer data yang relatif cepat. Hal ini memungkinkan kita untuk mengendalikan sebuah robot melalui jaringan WiFi, tentu dengan memasang perangkat (modul) Wi-Fi pada robot tersebut. Berdasarkan spesifikasi IEEE 802.11, terdapat empat variasi dari 802.11, yaitu 802.11 a, 802.11 b, 802.11 g, dan 802.11 n. Berikut merupakan tabel perbedaan dari variasi 802.11:
Protokol 802.11a 802.11b 802.11g 802.11n
Tabel 1. Spesifikasi IEEE 802.11 Frekuensi Kecepatan Jangkauan (GHz) Transfer Data (indoor) 5 54 Mbps +/- 30 m 2,4 11 Mbps +/- 30 m 2,4 54 Mbps +/- 45 m 2,4 / 5 540 Mbps +/- 50 m
Jangkauan (outdoor) ? ? +/- 90 m +/- 125 m
2
c.
Modul Arduino Uno Arduino [4] adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-source, diturunkan dari W iring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang. Hard warenya memiliki prosesor Atmel AVR dan soft warenya memiliki bahasa pemrograman sendiri [5] [6]. Modul yang digunakan pada tugas akhir ini adalah Arduino Uno R3 [7] dengan menggunakan soft ware arduino IDE. Arduino Uno R3 ini menggunakan mikrokontroler Atmega 320 yang terdiri dari 14 digital input/output pin (diantaranya 6 pin bisa digunakan sebagai PWM output), 6 analog input, 16 MHz crystal oscillator, koneksi USB, tombol power, ICSP header, dan tombol reset. Mudah untuk dikoneksikan dengan komputer menggunakan kabel USB atau dapat dinyalakan dengan adapter AC-to-DC/baterai untuk bisa mengaktifkannya.
Gambar
2.4 Sistem Minimum Arduino Uno R3
Pada Arduino Uno R3 ini bisa digabung dengan modul board lainnya misalnya dengan: bluetooth shield , gps shield , Wi-Fi shield , dan lain-lain. Pada tugas akhir ini, penulis akan menggunakan modul Wi-Fi shield yang sudah compatible dengan arduino ini yaitu modul Wi-Fi WizFi210 for Arduino [8].
3.
Metodologi (Pola Penyelesaian Masalah)
3.1
Studi Literatur Pada tahap ini, penulis mencoba mencari literatur yang terkait dengan penggunaan modul Wi-Fi to serial untuk input mikrokontroler dan parameter-parameter input pada modul penggerak Quadcopter. 3.2
Perancangan Dengan spesifikasi yang telah ditentukan, maka pada tahap ini penulis mencoba merancang blok diagram, cara kerja, serta fungsi-fungsi dari masing-masing blok. 3.3
Realisasi Setelah mengetahui fungsi dari masing-masing blok, penulis memulai membuat daftar komponen dan modul yang digunakan kemudian mengadakannya. Tahap ini diakhiri dengan perakitan dan pembuatan program pada modul yang digunakan. 3.4
Pengukuran dan pengujian Setelah perakitan dan pembuatan program selesai, penulis mencoba melakukan pengujian dengan menerima instruksi dari Wi-Fi handphone Android. Bila terdapat penyimpangan maka diusahakan agar parameter tersebut dianalisis dan diperbaiki. 3
3.5
Analisa dan Evaluasi Tahap ini diperlukan untuk mengevaluasi kinerja dan kehandalan alat pada kondisi lapangan. Pada tahap ini penulis mencoba melakukan pengukuran jarak maksimum komunikasi serta mengidentifikasi kendala-kendala yang menjadi penyebab gagalnya komunikasi. 3.6
Perbaikan dan Penyempurnaan Bila terdapat beberapa kesalahan yang masih dapat diperbaiki, maka pada kesempatan ini penulis berusaha untuk memperbaikinya dan menyempurnakannya.
4.
Jadwal (terlampir)
5. No. 1
2 3
Biaya Keperluan Komponen utama -Modul Arduino Uno -Modul WizFi210 -Laptop Komponen penunjang Laporan -Fotokopi -Tinta printer -Kertas -Lain-lain Total
Biaya Rp. 1.250.000 Rp 300.000 Rp 950.000 Rp. 100.000 Rp. 200.000
Keterangan
Milik Pribadi
Rp. 1.550.000
4
6. [1]
[2] [3] [4] [5] [6] [7] [8]
Daftar Pustaka Rendy Ariffian. Perancangan dan Realisasi Kendali Robot Jarak Jauh Melalui Media Wireless Fidelity, Laporan Proyek Akhir, Program Studi Teknik Telekomunikasi Nirkabel, Politeknik Negeri Bandung, Agustus 2010. http://en.wikipedia.org/wiki/Quadrotor (29 Januari 2012) http://id.wikipedia.org/wiki/Wi-Fi (2 Februari 2012) http://id.wikipedia.org/wiki/Arduino , (2 Februari 2012) http://arduino.cc/en/Tutorial/HomePage (30 Januari 2012) http://arduino.cc/en/Reference/HomePage (30 Januari 2012) http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno (1 Februari 2012) WizFi210 datasheet V101.pdf
5
