58389472 proposal tesis robot wifi
Post on 26-Dec-2015
41 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Sistem Pengendalian Lengan Robot, IP Camera dan Sensor Gas CO
dengan WiFi Berbasis Arduino
Usulan Penelitian untuk Tesis S-2
Minat Studi Magistes Sistem Teknik
Konsentrasi Teknologi Industri Kecil dan Menengah
Kelompok Bidang Ilmu Teknik
Diajukan oleh :
Muchamad Malik
Kepada
PROGRAM PASCA SARJANA
UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
Desember 2010
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Pendahuluan
Perkembangan teknologi komunikasi sangat pesat terutama di bidang robotika, hal ini
ditandai dengan b.anyaknya kompetisi robot yang dilakukan berbagai instasi baik milik
pemerinah maupun instansi swasta.
Robot banyak digunakan di dunia industry, militer, kesehatan maupun pendidikan. Di
bidang industry, penggunakaan robot sangat penting, karena untuk melakukan pekerjaan yang
membutuhkan keprsisian tinggi. Untuk dunia militer, robot digunakan untuk membantu
prajurit di medan perang seperti dalam menjinakkan bom yang dapat membahayakan nyawa
prajurit. Di dunia kesehatan, robot digunakan untuk membanntu dokter dalam melakukan
operasi kepada pasien, sementara di dunia pendidikan robotika dijadikan kurikulum
ekstrakulikuler dari ingkat SD hingga SMA.
Robot dapat dikendalikan secara manual maupun dikendalikan secara otomatis memalui
program yang telah ditanamkan ke dalam mikrokontroler. Dalam pengendalian manual bisa
menggunakan koneksi kabel maupun wireless. Koneksi kabel biasanya digunakan untuk
mengendalikan robot dengan jarak dekat, karena lebih mudah dalam proses pembuatannya.
Namun, dalam pengendalian jarak jauh, penggunaan kabel tidak efektif karena dapat
memakan biaya yang lebih tinggi serta tidak aman. Dalam pemanfaatan wireless pun dapat
memanfaatkan berbagai media, seperti sinyal radio, gprs, 3G atau wifi.
Dari segi biaya, pemanfaatan sinyal radio lebih ekonomis karena kita dapat
memanfaatkan sinyal tersebut secara gratis, namun sinyal tersebut hanya mentransmisika.
Memanfatkan sinyal 3G lebih bisa mengakomodasi karena disamping dapat mentransmisikan
audio juga dapat mentransmisikan visual namun biaya yang dibutuhkan sangat tinggi. Untuk
itu, pemanfaatan Wifi lebih relefan karena dapat mengakomodas semua kebutuhan dalam
penelitian, biaya yang akan digunakan juga relative rendah.
1.2 Rumusan Masalah
Dengan penjelasan latar belakang diatas, pemanfaatan WiFi dalam pengontrolan robot jarak
jauh lebih efektif dibandingkan dengan memanfaatkan media lain.
1.3 Batasan Masalah
Untuk menghasilkan perancangan yang baik, ada berbagai hal yang perlu diperhatikan.
Dalam perancangan robot ini, penulis memfokuskan dan menetukan batasan – batasan
sebagai berikut ;
1.3.1 Merancang system mekanik robot
Rangka utama
Roda utama
Lengan
1.3.2 Merancang system elektronik
Rangkaian mainboard Arduino
Rangkaian IP Camera
Rangkaian sensor
Rangkaian driver motor
1.3.3 Merancang software
Software super looping di dalam mainboard Arduino
1.4 Keaslian Penelitian
Sejauh studi pustaka yang dilakukan penulis, belum ada robot yang mengintegrasikan system
penggerak lengan, IP Camera serta sensor gas dalam satu esatuan system berbasis embedded
system Arduino.
1.5 Tujuan dan Manfaat
1.5.1 Tujuan dari Penelitian ini adalah :
Merancang robot yang dapat bermanfaat dan membantu tugas manusia
terutama di areal yang mengandung gas berbahaya
Mengetahui tingkat akurasi system pengontrolan menggunakan WiFi
Mengintegrasikan berbagai system kedalam satu kesatuan berbasis Arduino
1.5.2 Manfaat dari penelitian ini adalah:
Meningkatkan kinerja manusia
Menghasilkan teknologi yang tepat guna untuk berbagai bidang
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka
2.1.1 Kontrol Robot
Kontrol adalah bagian amat penting dalam robotik. Sistem robotik tanpa kontrol
hanya akan menjadi benda mekatronik yg mati. Dalam sistem kontrol robotic terdapat dua
bagian yaitu perangkat keras elektronik dan perangkat lunak berisi program kemudi dan
algoritma kontrol. Secara garis besar, suatu sistem robotik terdiri dari 3 bagian seperti gambar
berikut ini :
Kontrol
Mekanik Elektro
nik
Gambar Sistem Robotic
Tiga prosedur utama, yaitu baca sensor, memproses data sensor, dan mengirim sinyal
aktuasi ke aktuator adalah tugas utama kontroler. Ada dua macam teknik yang digunakan
kontroler dalam menghubungi dan membaca sensor yaitu polling dan interrupt. Teknik
polling adalah prosedur membaca data berdasarkan pengalamatan langsung yang dapat
dilakukan kapan saja kontroler menghendaki, sedang pada teknik interrupt, kontroler
melakukan pembacaan jika sistem sensor melakukan interupsi, yaitu dengan memberikan
sinyal interupt kekontroler (via perangkat keras) agar kontroler (CPU) melakukan proses
pembacaan.selama tidak ada interupt maka kontroler tidak dapat mengakses sensor tersebut.
Bagian yang berfungsi untuk memproses data sensor adalah bagian yang paling
penting dalam program kontroler.Disinilah para peneliti dan enginer dapat dengan leluasa
mengembangkanberbagai ide, teori dan teknik bagaimana membuat robot bekerja sesuai
harapan. Berbagai algrithma kontrol mulai dari teknik klasik seperti control P , I dan D dapat
diterapkan.jika dikehendaki control yang lebih pintar dan dapat beradaptasi dapat
memasukkan berbagai algorithm kontrol adaptive hingga teknik artificial intelligent seperti
fuzzy control, neural network, geneticalgorithm,dll
Bagian ketiga yaitu prosedur “tulis data” adalah bagian yang berisi pengalamatan
keaktuator untuk proses penulisan data. Dalam kontek rangkaian elektronik, data ini adalah
sinyal aktuasi kekontroler seperti berapa besar tegangan atau arus yang masuk kemotor dsb.
Baik aktuator maupun sensor memenuhi tegangan kerja. (Hilarion Hmanjen, 2008)
2.2 Dasar Teori
2.2.1 WiFi
Wi-Fi (atau Wi- fi, WiFi, Wifi, wifi) merupakan kependekan dari Wireless Fidelity,
memiliki pengertian yaitu sekumpulan standar yang digunakan untuk Jaringan Lokal
Nirkabel (Wireless Local Area Networks - WLAN) yang didasari pada spesifikasi IEEE
802.11.
Fungsinya menghubungkan jaringan dalam satu area lokal secara nirkabel. Awalnya
Wi-Fi digunakan untuk penggunaan perangkat nirkabel dan jaringan area lokal (LAN),
namun saat ini lebih banyak digunakan untuk mengakses internet. Hal ini memungkinkan
seseorang dengan komputer dengan kartu nirkabel (wireless card) atau personal digital
assistant (PDA) untuk terhubung dengan internet dengan menggunakan titik akses (hotspot)
terdekat.
2.2.1.1 Spesifikasi Wi –Fi
Wi-Fi dirancang berdasarkan spesifikasi IEEE 802.11. Sekarang ini telah ada 4 variasi
802.11 yakni : 802.11a, 802.11b, 802.11g, dan 802.11n.Spesifikasi b merupakan produk
pertama Wi-Fi. Berikut detail dari masing masing variasi 802.11 tersebut :
Table spesifikasi koneksi WiFi
Di banyak bagian dunia untuk frekuensi yang digunakan oleh Wi-Fi, pengguna tidak
diwajibkan untuk mendapatkan ijin dari pengatur lokal. Varian 802.11a mendapatkan
frekuensi yang lebih tinggi dan oleh sebab itu daya jangkauannya lebih sempit dibandingkan
dengan 3 varian yang lainnya yang relatif sama.
Secara teknis operasional, Wi-Fi merupakan salah satu varian teknologi komunikasi
dan informasi yang bekerja pada jaringan dan perangkat WLAN (Wireless Local Area
Network). Dengan kata lain, Wi-Fi adalah sertifikasi merek dagang yang diberikan pabrikan
kepada perangkat telekomunikasi (internet) yang bekerja di jaringan WLAN dan sudah
memenuhi kualitas kapasitas interoperasi yang dipersyaratkan.
2.2.1.2 Metode Akses Koneksi Wi-Fi
Ada 2 cara menghubungkan antar PC dengan sistem Wi-Fi yaitu adhoc dan
infrastruktur. Kedua cara ini memiliki keuntungan dan kelemahan masing masing sesuai
dengan kondisi yang dihadapi saat melakukan pemasangan jaringan wireless sesuai
kebutuhan.
Sistem adhoc adalah sistem peer to peer, dalam arti satu komputer dihubungkan ke
satu komputer dengan saling mengenal SSID. Bila digambarkan mungkin lebih mudah
membayangkan sistem direct connection dari satu komputer
2.2.2 IP Camera
IP Camera adalah CCTV (Closed-circuit television) kamera yang menggunakan
Internet Protokol (IP) untuk mengirimkan data gambar dan sinyal kendali atas Fast Ethernet
link. IP Camera bisa juga disebut sebagai kamera jaringan, sejumlah IP Camera biasanya di
tempatkan bersama-sama dengan perekam video digital (DVR) atau jaringan perekam video
(NVR) untuk membentuk sistem pengawasan video.
IP Camera bisa digunakan untuk memantau aktivitas melalui perangkat mobile,
seperti ponsel atau PDA lewat jaringan 3G atau 3,5G, sedangkan CCTV biasa yang terdahulu
tidak dapat dihubungkan dengan jaringan internet, melainkkan hanya terhubung dengan
sebuah kabel yang dihubungkan kembali dengan sebuah Television.Dengan Kelebihan yang
dimiliki IP Camera ini maka banyak digunakan untuk fasilitas memantau suatu daerah atau
tempat. Seperti sekarang ini di Indonesia dibidang lalu lintasnya telah memanfaatkan IP
Camera untuk memantau keadaan lalu-lintas transportasi, yang dapat di akses semua
masyarakat melalui Smart Phone atau Web Browse.
Cara Kerja IP Camera dapat digambarkan seperti ini:
Gambar Cold IP Camera
Kamera Menangkap Gambar
Gambar yang ditangkap dirubah menjadi signal elektrik.
signal ini diKonversi dari format analog menjadi digital
Signal digital di kompres dan dikirim melalui jaringan.
2.2.3 Sensor Gas CO
Diantara berbagai jenis sensor kimia, sensor gas carbon monoxide (CO) sangat dibutuhkan
untuk memantau gas CO yang dihasilkan dari perubahan keadaan alam. Sensor gas
mikroelektronika pertama yang dibuat berbasis bahan metal oksida, diantaranya ZnO2, Fe2O3,
dan SnO2. Ahir - ahir ini bahan SnO2 yang paling digunakan dan dikembangkan untuk sensor
gas Com karena mempunyai kelebihan disbanding sensor berbahan lainnya. Adapun
kelebihannya yaitu masa pemakaian yang lama dan relative stabil dan daya tahan yang tinggi
serta persentase kesalahan yang kecil.
Spesifikasi sensor gas yang adalah :
Suhu operasi : 250 – 300
0C
Resistanis pemanas : 2 Ω
Tegangan sensor : 5 v
Jangkauan pengukuran : 0 ~ 1000 ppm
Grafik resistansi sensor gas
Sensor gas ini bekerja memakai prinsip chemoresistor, konduktifitas sensor akan
berubah dengan adannya unsur – unsur kimia (dari gas) yang bekerja pada permukaan lapisan
sensor (SnO2). Nilai resistan dari lapisan sensor merupakan parameter utama yang tergantung
oleh distribusi suhu ( I Dewa Putu Hermida, 2006)
2.2.4 Arduino
Arduino adalah board mikrokontroler opensource yang sangat powerfull dan mudah
digunakan. Board ini bisa digunakan untuk membuat robotika, seniman, penggemar yang
tertarik untuk membuat obyek interaktif. Arduino bisa menerima input dari berbagai sensor
dan menggerakkan servo motor, lampu LED, aktuator dan lainnya. Arduino ini menggunakan
bahasa C/C++ yang disederhanakan. Program untuk uploadernya bisa diunduh secara bebas.
Jadi mudah sekali untuk dipelajari. Software Arduino bisa berjalan di Windows, GNU/Linux,
MacOSX.
Board Arduino yang saya jual ini dua macam yaitu:
Arduino Duemilanove 2009 AVR ATmega328 20PU USB board/3
Gambar Board Arduino Duemilanove
Arduino Mega 1280
Gambar Board Arduino Mega 1280
Kelebihan Arduino
Tidak perlu perangkat chip programmer karena di dalamnya sudah ada bootloader
yang akan menangani upload program dari komputer.
Sudah memiliki sarana komunikasi USB, sehingga pengguna Laptop yang tidak
memiliki port serial/RS323 bisa menggunakan nya.
Bahasa pemrograman relatif mudah karena software Arduino dilengkapi dengan
kumpulan library yang cukup lengkap.
Memiliki modul siap pakai (shield) yang bisa ditancapkan pada board Arduino.
Misalnya shield GPS, Ethernet, SD Card, dll.
Bahasa Pemrograman Arduino
Bahasa pemrograman Arduino adalah bahasa C. Tetapi bahasa ini sudah dipermudah
menggunakan fungsi-fungsi yang sederhana sehingga pemula pun bisa mempelajarinya
dengan cukup mudah.
2.2.5 Kinematika Robot
Sebuah konstruksi manipulator robot dapat dimodelkan sebagai rangkaian bodi kaku yang
disebut link. Link tersebut saling berhubungan satu sama lain oleh adanya joint. Salah satu
rangkaian dari link ini berdiri pada saru landasan (base), sedangkan ujung yang lain
bergeraak bebas untuk menggerkkan tool atau end effector. Untuk mempermudah
pemahaman, maka diberikan notasi berbeda untuk tiap join. Variable – variable yang dimiliki
oleh sebuah join akan diikuti notasi “n” (n=0,1,2,3,…) di mana n=0 dimulai dari join yang
merupakan dasar/base dari robot.
Gambar Lengan
Dalam perhitungan kinematika robot, ada dua cara menentukan posisi dari manipulator. Yang
pertama adalah direct kinematic dan yang kedua adalah invers kinematics dimana hubungan
keduanya adalah untuk mencari orientasi posisi end-effector dengan masukan yang berbeda.
Pada direct kinematics maka masukan berupa posisi sudut tiap link sehingga didapat posisi
manipulator pada sudut karnesian. Sedangkan pada invers kinematics masukannya berupa
posisi manipulator pada susut kartesian sejingga dapat mengetaui posisi sudut tiap link.
BAB III
METODE PENELITIAN
Metode penelitian yang digunakan untuk menguji robot ini adalah metode eksperimental
dengan membuat robot secara bertahap dan dilakukan ujian serta pengambilan data dari uji
tersebut.
3.1 Langkah Penelitian
Langkah penelitian dimulai dengan melakukan pendefinisian masalah dan tujuan
dilakukannya penelitian. Observasi dilakukan langsung di laboratorium robotika STMIK
AMIKOM Yogyakarta.
3.1.1 Perancangan
Dalam suatu perancangan hendaknya terlebih dahulu mengetahui dan membuat data-data
perancangan yang akan dikerjakan sehingga proses perancangan dapat berjalan dengan baik.
Dalam perancangan robot ini, data perancangan yang dimiliki adalah :
1. Berat beban maksimal yang dapat diangkat oleh robot
2. Sensitifitas sensor
3. Resolusi gambar yang dihasilkan dari kamera robot
3.1.2 Pengujian
Pengujian robot terdiri dari uji fungsional dan uji performansi. Uji fungsional bertujuan untuk
mengetahui apakah hasil rancang bangun dapat berfungsi sesuai dengan disain yang
diharapkan. Setelah dilakukan uji fungsional dilakukan uji performansi. Parameter yang
digunakan untuk mengevaluasinya Perbaikan-perbaikan terhadap robot yang telah dibuat
dimungkinkan bilamana hasil yang dicapai tidak sesuai dengan tujuan penelitian ini, yaitu
dapat melakukan kerja secara efektif, efisien, aman, dan secara operasional dan
perawatannya mudah dilakukan.
3.2 Variabel
Variabel yang diteliti terdiri dari variabel bebas dan terikat:
1) Variabel Bebas : kecepatan gerak robot, dan jarak maksimal pegontrolan robot.
2) Variabel Terikat :sensitifitas sensor, resolusi gambar yang dihasilkan dan beban
maksimum yang dapat diangkat oleh robot.
Flowchart Penelitian
Selesai
Hasil dan Kesimpulan
Pengambilan,
analisis data
hasil Uji Robot
Uji Robot
Perancangan dan Pengujian
Robot
Analisis data
Studi literatur Obseervasi
Mulai
Identifikasi Masalah
3.3 Waktu dan Tempat Penelitian
Pembuatan mesin akan dilaksanakan di laboratorium robotika STMIK AMIKOM
Yogyakarta. Ringroad Utara, Depok, Sleman, Yogyakarta. Waktu pelaksanaan direncanakan
dimulai awal April 2011 sampai Agustus 2011. Rincian rencana waktu penelitian seperti
yang terlihat pada Tabel berikut ini
Tabel Rencana Kegiatan Penelitian
No
Keterangan Bulan
April mei Juni Juli Agustus
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1 Persiapan
Pegumpulan
data
2 Permasalahan
3 Studi
Literatur
4 Metodelogi
5 Pengajuan
Proposal
6 Pengajuan
dan revisi
Proposal
7 Pengesahan
8 Seminar
9 Penelitian
10 Persiapan
alat, bahan
dan tempat
11 Perancangan
robot
12 pengujian
robot
13 Pengolahan
Data
14 Seminar
Kemajuan
15 Penyusunan
Draft Tesis
16 Seminar hasil
17 Penyusunan
Tesis
18 Ujian
Pendadaran
19 Tesis Final
top related