Dani w ( 100210007 ) tm transformer rev
0 likes671 views
Ringkasan dokumen tersebut adalah: 1. Dokumen tersebut membahas tentang desain dan pengujian mobile robot pengendali proporsional derivatif dengan menggunakan mikrokontroler. 2. Sistem kinematika, sensorik, dan pengendalian robot dibahas secara teoritis dan dilakukan pengujian praktis. 3. Hasil pengujian menunjukkan bahwa algoritma pengendali proporsional derivatif mampu mengendalikan gerak robot sesuai tujuan.
![4. Pengujian Algoritma PD (Proposional-Derivative)
Pengujian algoritma PD dilakukan dengan mengoperasikan mobile robot namun
dengan menghilangkan catu daya pada motor DC. Dengandemikian robot tetap akan
berada di tempat.Kemudian dengan membaca tampilan nilai-nilaipada LCD, penulis
dapat mengetahui nilai PWM kanan dan kiri mobile robot. Pada pengujian robot
ditempatkan pada 3 macam posisi, yaitu [1] Robot berada pada posisi jauh dari jarak
referensi (referensi+5), [2] Robot berada pada posisi dekat dengan benda yangdiikuti
(referensi-5), [3] Robot berada pada jarak referensi. Pengujian untuk ketiga posisi
tersebut dilakukan dengan mengambil data yang ditampilkan dan membandingkannya
dengan hasil perhitungan manual.
Gambar 4.5 Tiga kemungkinan penempatan mobile robot terhadap benda.
Pada pengujian ini menggunakan nilai Kp=1 dan nilai Kd=0,55. Kemudian
meletakkanmobile robot pada variasi posisi seperti gambar diatas dan dengan
memberikan variasi referensi jarak.
Dari hasil percobaan dan perhitungan diperoleh data sebagai berikut.](https://image.slidesharecdn.com/daniw100210007tmtransformer-rev-130720124910-phpapp01/85/Dani-w-100210007-tm-transformer-rev-19-320.jpg)
Dani w ( 100210007 ) tm transformer rev
- 1. TUGAS MANDIRI MOBILE ROBOT PENGENDALI PROPERSIONAL DERIVATIVE DENGAN MICROCONTROLER Dani Wahyudi 100210007 112-TI015-M2 Arsitekur Dan Organisasi Komputer Derist Tauriano, SE., ST., M.Kom UNIVERSITAS PUTERA BATAM MEI 2012
- 2. Kata Pengantar Puji syukur ke hadirat Allah SWT karena atas karunia-Nya, Penulis dapat menyelesaikan Tugas Mandiri ini Tugas mandiri ini disusun untuk memenuhi tugas Mata Kuliah Arsitektur Dan Organisasi Komputer. Tugas mandiri ini adalah bentuk evaluasi teknologi robotika dan penerapan dari materi yang telah dipelajari dan diterangkan oleh dosen kami Bapak Derist Taurino,SE., ST., Mkom. Disamping itu, saya juga berharap semoga Tugas Mandiri ini mampu memberikan kontribusi dalam menunjang pengetahuan. Dengan terselesaikannya Tugas Mandiri ini. penulis mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan dalam pembuatan Tugas Mandiri ini. Dan penulis menyadari bahwa Tugas Mandiri ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu saran dan kritik Batam, 15 Mei 2012 Penulis
- 3. DAFTAR ISI : BAB I : Pendahuluan BAB II : Landasan Teori BAB III : Pembahasan BAB IV : Kesimpulan
- 4. BAB I A. PENDAHULUAN Perkembangan teknologi robotika telah membuat kualitas kehidupan manusia semakin tinggi. Saat ini perkembangan teknologi robotika telah mampu meningkatkan kualitas maupun kuantitas produksi berbagai pabrik. Teknologi robotika juga telah menjangkau sisi hiburan dan pendidikan bagi manusia. Salah satu cara menambah tingkat kecerdasan sebuah robot adalah dengan menambah sensor pada robot tersebut. Mobile dapat diartikan bergerak, sehingga robot ini dapat memindahkan dirinya dari satu tempat ke tempat lain. Dari segi manfaat, robot ini diharapkan dapat membantu manusia dalam melakukan otomasi dalam transportasi, platform bergerak untuk robot industri ,eksplorasi tanpa awak, dan masih banyak lagi.
- 5. BAB II A. LANDASAN TEORI Hasil kemajuan teknologi seperti robot banyak memberikan bantuan bagi manusia terutama dalam pekerjaan-pekerjaan yang sulit dilakukan manusia. Jenis robot yang umum antara lain manipulator lengan robot dan mobile robot. Pada Tugas Mandiri ini kami coba membahas tentang penggunakan mobile robot karena untuk diaplikasikan ke berbagai bidang dan kemudahan dalam pengontrolannya .Hal penting yang harus diperhatikan yaitu desain sistem penggerak, pembangkitan lintasan.(trayektori), dan pengendalian kecepatan pada mobile robot. Pengemudian mobile robot terbagimenjadi 2 yaitu tipe ackerman (car steering) dan tipe penggerak diferensial (differensial steering). Tugas Mandiri ini kami akan membahas suatu mobile robot tipe diferensial, hal ini dikarenakan tipe differensial lebih mudah dalam hal pengendalian. Untuk tipe pengendalinya digunakan pengendali PD (Proposional-Derivative) dan untuk pembangkit lintasannya yaitu mengikuti benda bergerak yang diinginkan. Sebagai otak pengendali, digunakan mikrokontroler ATmega8535 buatan ATMEL yang akan melaksanakan operasi aritmatika dan logika untuk mewujudkan suatu pengendali PD(Proposional- Derivative). Mikrokontroler ATmega8535 ini telah banyak digunakan dalam dunia robotika dan automotif, juga memiliki banyak jenis sub-sistem seperti ADC, serialUART, timer, interupt dan port input/output.
- 6. BAB III A. PEMBAHASAN 1. Kinematika Mobile Robot Penggerak Differential Mobile robot tipe penggerak diferensial memiliki 2 buah roda penggerak yang terpisah(kanan dan kiri). Kedua roda ini digerakkan oleh motor DC yang ditempatkan pada satu sumbu secara terpisah. Sehingga kedua roda ini berfungsi sebagai penggerak sekaligus sebagai kemudi mobile robot. Sehingga tingkat keluwesan robot dan kemampuan maneuver mobile robot tipe penggerak diferensial jauh lebih baik. Gambar 2.1 Posisi dan Orientasi Mobile Robot dalam Sistem Koordinat Cartesian. Secara matematis kecepatan linier dan kecepatan angular robot mobil dirumuskan sebagai berikut: Persamaan diatas pada dasarnya memperlihatkan relasi kinematika langsung antarakecepatan linier roda-roda robot terhadap kecepatan linier dan angular
- 7. robotnya, sedangkan Persamaan berikut memperlihatkan relasi sebaliknya (Kinematika Balik). 2. Pengendali PID (Proposional-Integral-Derivative) Pengendali PID adalah suatu sistem pengendali yang merupakan gabungan antara pengendali proporsional, integral, dan turunan (derivative). Dalam waktu kontinyu, sinyal keluaran pengendali PID dapat dirumuskan sebagai berikut. Diagram Blok pengendali PID dapat dilihat pada diagram berikut 3. Sensor Jarak Sensor yang digunakan adalah “PING)))™ Ultrasonic Range Finder”, buatan Parallax. Sensor ini digunakan untuk mengukurjarak antara mobile robot dengan benda yang diikuti. Sensor jarak ditunjukkan pada gambar dibawah ini
- 8. Gambar Sensor PINGTM Ultrasonic Range Finder. Sensor jarak memiliki 3 buah terminal,yaitu terminal tegangan catu 5 volt, terminalpentanahan, dan terminal sinyal yang dapat berfungsi sebagai masukan dan keluaran. Sensor jarak ini hanya memerlukan 1 buah pin pada mikrokontroler untuk dapat mengatur proses pengukuran jarak. Diagram pewaktuan sensor ditunjukkan pada gambar dibawah ini Gambar Diagram pewaktuan sensor PingTM
- 9. Agar sensor ini dapat digunakan untuk mengukur jarak dibutuhkan sebuah mikrokontroler untuk mengukur waktu tempuh sinyal ultrasonik dari sensor, memantul pada benda yang akan diukur, dan diterima kembali oleh sensor. Ilustrasi cara kerja sensor ditunjukkan pada Gambar dibawah ini : Gambar . Ilustrasi cara kerja PingTM . Besarnya jarak yang diukur dapat dihitung dengan menggunakan persamaan : S = v.t / 2 s = dengan : s = jarak yang diukur ( meter ) v = kecepatan suara ( 344 m/detik) t = waktu tempuh (detik) 4 Mikrokontroler AVR ATmega8535 AVR (Alf and Vegard’s Risc Processor) merupakan seri mikrokontroller CMOS 8- bit buatan Atmel, berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer). Hampir semua instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock, berbeda dengan instruksi MCS51 yang membutuhkan 12 siklus clock. AVR mempunyai 32 register serbaguna, Timer/Counter fleksibel dengan mode compare, interrupt internal daneksternal, serial UART, programmable WatchdogTimer, dan mode power saving. Beberapa di
- 10. antaranya mempunyai ADC dan PWM internal. AVR juga mempunyai In-System Programmable Flash on-chip yang memungkinkan memori program untuk diprogram ulang dalam system menggunakan hubungan serial SPI. Gambar Konfigurasi pin-pin ATmega8535 Penjelasan dari masing-masing pin adalah sebagai berikut: a. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya. b. GND merupakan pin ground. c. PortA (PA7…PA0) merupakan terminal masukan analog menuju A/D Converter. Port ini juga berfungsi sebagai port I/O 8 bit dua arah (bidirectional), jika A/D Converter tidak diaktifkan.
- 11. d. Port B (PB7…PB0) merupakan port I/O 8 bit dua arah (bidirectional) dengan resistor pullup internal. Port B juga dapat berfungsi sebagai terminal khusus yaitu Timer/Counter, komparator analog, dan SPI. e. Port C (PC7..PC0) merupakan port I/O 8 bit dua arah (bidirectional) dengan resistor pullup internal. Port C juga dapat berfungsi sebagai terminal khusus yaitu komparator analog, dan Timer Oscilator. f. Port D (PD7…PD0) adalah merupakan port I/O 8 bit dua arah (bidirectional) dengan resistor pull-up internal. Port D juga dapat berfungsi sebagai terminal khusus yaitu komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial. g. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler. h. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal. i. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC. j. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC. B. PERANCANGAN 1 Perancangan Perangkat Keras(Hardware) Perangkat keras dari sistem yang akan dibangun meliputi sistem minimummikrokontroler ATmega8535, sensor PING)))TM,Keypad, LCD, driver motor DC, dan catu daya.
- 12. Secara umum perancangan sistem yang akandibuat dapat dilihat pada gambar dibawah ini Gambar Blok diagram sistem Pengalokasian penggunaan port-port yang ada pada mikrokontroler ATmega8535. Port A digunakan sebagai tampilan LCD. Port B pin 2 dan 3 digunakan sebagai masukan dan keluaran ke sensor PING)))TM . Port C berfungsi sebagai penerima masukan Keypad. Port D pin 4 dan 5 digunakan sebagai keluaran PWM yang berfungsi untuk mengatur pemberian tegangan ke motor DC kiri dan kanan, pin 2 dan 3 digunakan untuk memberikan masukan arah putar motor kiri, sedangkan pin 6 dan 7 digunakan untuk memberikan masukan arah putar motor kanan. 2 Perancangan Perangkat Lunak(Software) Robot yang dibuat pada Tugas Mandiri ini adalah robot yang mempunyai tugas untuk mengikuti benda bergerak dari jarak referensi yang dikehendaki. Robot ini dikendalikan dengan menggunakan pengendali PD (Proportional–Derivative). Untuk mempertahankan posisi sesuai dengan referensi, diberikan masukan pengendali berupa error posisi yang didapat dari selisih antara referensi yang diinginkan dengan
- 13. jarak yang diperoleh dari pembacaan sensor. Sedangkan untuk melakukan maneuver diberikan masukan w yang didapat dari selisih antara jarak yang diperoleh dari pembacaan sensor kanan dan kiri. Sinyal kontrol yang diperoleh digunakan untuk mengatur kecepatan linear. Blok diagram pengendalian secara umum dapat dilihat pada gambar berikut. Gambar Blok Diagram Pengendalian. Perancangan perangkat lunak pada mobile robot ini meliputi mengatur kerja sistem seperti pemindai masukan (keypad), mengatur tampilan,pembacaan hasil sensor, pengaturan PWM oleh Timer1, serta pengaturan aksi-aksi yang harus dilakukan oleh robot.
- 14. Diagram alir pengendalian robot penjejak benda bergerak adalah sebagai berikut. Gambar Diagram alir pengendalian robot penjejak benda bergerak.
- 15. C. PENGUJIAN DAN ANALISA 1 Pengujian Perangkat Keras Driver Motor DC Driver motor yang digunakan adalah IC L293D, driver L293D ini mendapat masukan dari PWM yang dihasilkan oleh timer 1 mikrokontroler AVR. Hasil pengujian driver motor DC L293D dapat dilihat pada tabel berikut. Tabel Hasil Pengujian Driver L293D. Pengujian driver motor DC menggunakan tegangan 9 V. Dari tabel 4.1 di atas terlihat bahwa semakin besar nilai OCR1AL dan OCR1BL yang diberikan maka akan semakin besar tegangan yang dihasilkan.
- 16. 2. Pengujian Sensor PING)))TM Pengujian terhadap sensor PING dilakukan dengan mengukur jarak suatu benda terukur yang diletakkan di hadapan sensor,pembacaan sensor dibatasi pada jarak 10 cm – 70cm. Data hasil pengukuran yang dilakukan adalahsebagai berikut. Tabel Hasil pengukuran jarak dengan menggunakan PING™. Dari Tabe tersebut diatas terlihat bahwa sensor PING™ tidak proposional dengan jarak sesungguhnya, hal ini dapat disebabkan karena pengukuran serta isi ulang timer yang tidak tepat (ada pembulatan).
- 17. 3 . Pengujian Perangkat Lunak (Software) a) Pengujian Timer 1 sebagai PWM Pengujian PWM dilakukan dengan memasukkan nilai PWM tertentu dan menghitung duty cycle-nya. Berikut adalah beberapa screenshoot pada osiloskop guna memperlihatkan pengaruh perubahan data pada register OCR1ALdan OCR1BL terhadap lebar duty cycle. Gambar Sinyal PWM pada keluaran driver motor DC dengan OCR1AL dan OCR1BL=100.Pengaturan time / div dan volt / div adalah sebagai berikut: T / div : 2,5 ms V / div : 5 volt Dengan demikian frekuensi dan amplitude sinyal PWM dapat dihitung sebagai berikut: • Pada keluaran driver, sinyal PWM memiliki frekuensi: T = 3.2 x 2.5ms = 8ms
- 18. Dan frekuensinya dapat dihitung sebagai berikut: F = 1/T F = 1/8ms F = 1000/8 = 125Hz Amplitude sinyal PWM adalah Amplitude tegangan pada sinyal PWM tersebut adalah : A = 1.6 x 5 volt A = 8 volt Berdasarkan gambar 4.1 untuk nilai sinyal PWM OCR1AL dan OCR1BL 100 maka tegangan yang dikeluarkan adalah sebagai berikut Vout = 100 / 255 * 8.5 = 3.4Volt Dari hasil perhitungan dan pengukuran terdapat sedikit perbedaan, hal ini disebabkankarena kesalahan pengamatan. Berikut adalah beberapa variasi untuk nilai OCR1AL danOCR1BL yang berbeda. Gambar Sinyal PWM keluaran driver motor DC
- 19. 4. Pengujian Algoritma PD (Proposional-Derivative) Pengujian algoritma PD dilakukan dengan mengoperasikan mobile robot namun dengan menghilangkan catu daya pada motor DC. Dengandemikian robot tetap akan berada di tempat.Kemudian dengan membaca tampilan nilai-nilaipada LCD, penulis dapat mengetahui nilai PWM kanan dan kiri mobile robot. Pada pengujian robot ditempatkan pada 3 macam posisi, yaitu [1] Robot berada pada posisi jauh dari jarak referensi (referensi+5), [2] Robot berada pada posisi dekat dengan benda yangdiikuti (referensi-5), [3] Robot berada pada jarak referensi. Pengujian untuk ketiga posisi tersebut dilakukan dengan mengambil data yang ditampilkan dan membandingkannya dengan hasil perhitungan manual. Gambar 4.5 Tiga kemungkinan penempatan mobile robot terhadap benda. Pada pengujian ini menggunakan nilai Kp=1 dan nilai Kd=0,55. Kemudian meletakkanmobile robot pada variasi posisi seperti gambar diatas dan dengan memberikan variasi referensi jarak. Dari hasil percobaan dan perhitungan diperoleh data sebagai berikut.
- 20. Tabel Hasil pengujian algoritma proposional –derivative. Contoh perhitungan nilai PWM untuk nilai kp=1, kd=0,55 dan jarak referensi 10 cmserta untuk posisi robot 1.
- 21. 5 . Pengujian Mobile Robot dalam MenjejakBenda Bergerak a. Posisi dan Orientasi Akhir Robot Dalam pengujian ini akan dibandingkan posisi dan orientasi akhir robot terhadap objek yang dijejak. Posisi robot dapat diketahui dengan melihat jarak tiap-tiap sensor terhadap objek yang dijejak, yang hasil pengukuran jarak tersebut ditampilkan di LCD, sedangkan orientasi robot dapat dibandingkan terhadap orientasi benda yang dijejak dengan melihat error jarak tiap-tiap sensor. Jika error jarak tiap-tiap sensor terhadap objek relatif kecil, maka dapat dikatakan bahwa orientasi robot sama dengan orientasi objek. Hasil pengujian dapat dilihat pada tabel berikut. Dari tabel di atas, didapatkan bahwa robot dapat mencapai posisi dan orientasi yang diinginkan. Adanya kesalahan pada keadaan tunak disebabkan karena kekurangtelitian dalam pembacaan jarak oleh sensor. b) Pengujian Kecepatan Maksimal Robot Pada pengujian kecepatan maksimal robot dapat dilakukan dengan memberikan sinyal kontrol maksimal. Karena mode PWM yang digunakan adalah mode PWM 8 bit, maka nilai sinyal kontrol maksimal yang dapat diberikan adalah 255 sehingga mikrokontroler akan memberikan pulsa dengan duty cycle 100%.
- 22. Gambar Pengujian Kecepatan Maksimal Robot. Dari hasil pengujian kecepatan maksimal robot, didapatkan hasil bahwa robot memilikikecepatan maksimal sebesar 41 Rpm. Oleh karena itu, robot akan tetap dapat menjejak objek yang bergerak jika objek yang dijejak memilikikecepatan kurang dari 41 Rpm.
- 23. BAB IV A. KESIMPULAN Rancang Bangun Mobile Robot Penjejak Benda Bergerak Berbasis Pengendali PD (Proposional-Derivative) Menggunakan Mikrokontroler AVR ATmega8535 ini dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut : 1. Sensor PING™ memberikan hasil pembacaan jarak dengan error yang kecil,yaitu antara -0,74 cm sampai 0,19 cm untuk daerah pendeteksian robot sehingga mobile robot dapat mencapai posisi dan orientasi yang diinginkan. 2. Kecepatan maksimal robot untuk menjejak benda adalah 41 Rpm. 3. Berdasarkan percobaan empiris nilai konstanta proposional dan derivative yang baik untuk sistem ini adalah 1 dan 0,55 4. Penambahan sensor jarak pada robot mobile ini akan memperluas range pendeteksi benda yang akan dituju 5. Robot mobile ini dapat dikembangkan dengan menambahkan transmiter pada benda yang akan dituju dan receiver pada robot , sehingga dapat digunakan sebagai pendeteksi anadanya rintangan 6. Dapat digunakan 2 microkontroler untuk gerak robot yang lebih komplek. Sehingga process pengolahan sinyal kontrol dan fungsi-fungsi tambahan seperti pembacaanjarak ataupun pengaturan nilai secra terpish. Terima kasih Penulis