Inovasi Menggerakan Robot Beroda Menggunakan Gestur Tangan
Saat ini, Teknologi robotika dapat menuntaskan berbagai pekerjaan manusia mulai dari pekerjaan yang dapat dikerjakan manusia hingga pekerjaan yang mustahil dikerjakan manusia secara langsung. Robot menjadi peran penting dalam berbagai sektor industri, seperti perkantoran, komunikasi militer, pusat perawatan, kondisi berbahaya, dan pertanian,berikut adalah contoh dari beberapa jenis robot yang saat ini umum digunakan, dalam bidang industri Robotic Arm bisa berperan sebagai pemindah barang otomatis, dan Robot Line Follower yang berperan dalam pegantar barang, yang biasanya digunakan di sektor perkantoran. Robot tank adalah salah satu dari jenis robot beroda yang belakangan ini menjadi populer, hal ini dikarenakan bentuk roda yang menarik dan mampu bergerak atau bernavigasi pada permukaan yang tidak rata, selain itu robot tank juga cenderung lebih banyak diimplementasikan. Contoh implementasi robot tank yaitu sebagai robot pencari dalam reruntuhan rumah yang terdampak bencana gempa bumi.
Robot beroda mempunyai berbagai bentuk sistem kendali navigasi,sehingga robot dapat bergerak maju, mundur, berbelok ke kiri dan berbelok ke kanan. Umumnya sistem kendali navigasi robot beroda yang ada saat ini, masih dikendalikan dengan menggunakan berbagai media atau perangkat-perangkat pengontrolan, seperti remote kontrol atau joystick, smartphone serta berbasis tampilan visual pada komputer berbasis GUI (graphical user interface).
Sensor akselerometer MPU6050 merupakan sensor yang mendapat respon output yang berdasarkan gravitasi, yang akan digunakan pada pembuatan perangkat keras ini untuk membuat skenario gerakan tangan manusia dalam pengendalian navigasi robot beroda, nRF24L01p PA Lna yang digunakan untuk menghubungkan dua arduino dengan jarak yang lebih jauh dan sensor ultrasonik sebagai fitur tambahan untuk mendeteksi benda yang ada yang di depan robot. Komponen-komponen berikut menjadi bagian utama dalam pembuatan navigasi robot secara nirkabel berdasarkan gerakan tangan manusia yang dimodelkan dalam beberapa gerakan khusus untuk mengontrol navigasi robot tersebut dan menambahkan sensor ultrasonik sebagai pendekteksi adanya objek di depan robot serta ditunjang dengan metode kontrol PID dalam mengatur kecepatan. Sensor akselerometer akan terpasang pada sebuah sarung tangan yang di desain dapat dikenakan dan digunakan pada tangan manusia dan, algoritma pengontrolan robot berdasarkan hasil pendeteksian gerakan tangan di rancang dan diterapkan pada robot, sehingga pengendalian sistem navigasi robot tank dapat dilakukan hanya dengan menggerakan tangan sesuai dengan skenario yang telah ditentukan serta dapat dikendalikan dengan jarak yang jauh.
Komponen utama dalam sistem ini yaitu sensor akselerometer yang beperan dalam hal navigasi dari robot yang dimana sensor ini dikendalikan oleh tangan manusia. Dalam kasus ini data yang diambil yaitu berupa angka yang diperoleh dari gerakan tangan dengan memanfaatkan gravitasi bumi. Kemudian data tersebut dikirim melalui sinyal radio, setelah itu data tersebut diterima oleh robot tank. Data-data tersebut diolah oleh mikrokontroler arduino, data yang telah diolah membuat motor driver aktif yang menyebabkan motor DC berputar sesuai dengan data yang telah diolah. Sensor ultrasonik dalam kasus ini menjadi mata untuk robot ini yang akan mendektesi benda yang ada didepan.
Apa Itu Robot?
Robot merupakan salah satu bagian dari bidang Artificial Intelligence (AI), teknik, dan psikologi. Teknologi inilah yang menghasilkan robot. Robot diartikan sebagai mesin dengan kecerdasan komputer dan dikontrol oleh komputer, dan memiliki kemampuan fisik seperti manusia. Aplikasi dari robot ini mencakup pemberian kemampuan untuk melihat atau persepsi visual, menyentuh atau kemampuan meraba, kemampuan untuk memegang dan memanipulasi, pengangkutan atau kemampuan fisik untuk bergerak, dan navigasi atau kecerdasan untuk menemukan atau mencapai jalan keluar.
Robot didefinisikan sebagai sebuah automaton, yakni suatu piranti mekanik yang cerdas. Menurut Robotics Industry Association (1985), robot didefinisikan sebagai “A re-programmable, multifunctional manipulator designed to move material, parts, tools, or specialized devices for the performance of various tasks” yakni suatu manipulator banyak-fungsi yang dapat diprogram-ulang yang dirancang untuk memindahkan material, komponen, perkakas, atau piranti khusus untuk meningkatkan kinerja berbagai tugas. Robot juga didefinisikan sebagai “a machine able to extract information from its environment and use knowledge about its world to act safely in a meaningful and purposeful manner” (Arkin, 1998), yakni sebuah mesin yang mampu mengekstrak informasi dari lingkungannya dan menggunakan pengetahuan tentang lingkungannya untuk beraksi secara selamat dengan cara yang sesuai seperti keinginan pemrogramnya. Robot merupakan alat mekanik yang dapat melakukan tugas fisik, baik menggunakan pengawasan dan kontrol manusia, ataupun menggunakan program yang telah didefinisikan terlebih dulu (kecerdasan buatan). Robot biasanya digunakan untuk tugas yang berat, berbahaya, pekerjaan yang berulang dan kotor. Biasanya kebanyakan robot industri digunakan dalam bidang produksi. Penggunaan robot lainnya termasuk untuk pembersihan limbah beracun, penjelajahan bawah air dan luar angkasa, pertambangan, pekerjaan “cari dan tolong” (search and rescue), dan untuk pencarian tambang. Belakangan ini robot mulai memasuki pasaran konsumen di bidang hiburan, dan alat pembantu rumah tangga, seperti penyedot debu, dan pemotong rumput.
Sensor Akeselerometer MPU-6050
Sensor Akselerometer merupakan modul sensor yang mempunyai digital outputyang dapat diakses melalui komunikasi I2C, memliki konsumsi daya rendah antara 2,375 V ~ 3,46 V. Modul sensor ini memadukan fungsi giroskop dan akselerometer dalam satu sirkit terpadu (IC / integrated circuit). Pada fungsi gyroskopmemiliki sumbu X, Y, Z begitupun pada fungsi akselerometer memiliki sumbu X, Y, Z, dengan digabungkannya akselerometer dan giroskop dalam satu sirkut terpadu menyebabkan pendeteksian gerakan menjadi lebih akurat.
Berikut Keunggulan MPU-6050 yaitu:
- Harga yang relatif murah.
- Barang mudah ditemukan, dari toko offline hingga toko online.
- Memiliki 3 fitur yaitu Gyroscope,Akeselerometer dan Sensor Suhu.
- Tidak memakan banyak pin bila dihubungkan dengan mikrokontroller karena menggunakan pin SCL dan SDA untuk berkomunikasi.
Arduino
Arduino adalah produk terkenal berbasis mikrokontroler Atmel yang disertai software pendukung untuk melakukan pemogramandan pengembangan sistem digital dan sistem cerdas, Internet of Things (IoT) dan robotika. Arduino menggunakan mikrokontroler Atmel Atmega328P dan memiliki I/O onboard dan fitur yang memadai untuk pengembangan sistem sekala kecil.Arduino merupakan perangkat mikrokontroler yang dapat kita program untuk memproses input dan output dari komponen eksternal yang kita hubungkan dengan Arduino tersebut. Chip Atmega328P ini memiliki 14 digital pin input/output(dimana pin 6 dapat digunakan sebagai output PWM),6 input analog, resonator keramik 16MHz, koneksi USB, jack listrik, header ICSP, dan tombol reset. Ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler; hanya menghubungkannya ke komputer dengan kabel USB atau power tersebut dengan adaptor AC-DC atau baterai untuk memulai menggunakannya.
nRF24L01 PA LNA
NRF24l01 adalah sebuah modul komunikasi jarak jauh yang bekerja pada gelombang RF 2,4–2,5 GHz. Modul NRF24l01menggunakan Serial Peripheral Interface (SPI) untuk berkomunikasi. Tegangan kerja dari modul ini adalah 5 Vdc. Konsumsi arus pada modul ini sangat rendah, yaitu 9 mA pada power output -6dBm dan 12,3 mA pada Rx mode .NRF24l01 ini memiliki Ultra Low Power (ULP) solution, yang memungkinkan bisa bertahan berbulan-bulan bahkan bertahun-tahun dengan hanya menggunakan baterai AA atau AAA. Modul NRF24l01 ini banyak digunakan dalam wireless mouse, keyboard,dan Modul NRF24l01 dapat menggunakan 125 saluran yang berbeda dan bisa menciptakan 125 network pada satu area. Setiap saluran bisa memiliki sampai 6 alamat atau dengan kata lain, satu modul bisa melakukan komunikasi dengan 6 modul lain dalam waktu bersamaan. Pin yang terdapat pada modul NRF24l01 adalah VCC, GND, CSN, CE, MOSI, MISO, IRQ[15]. Namun pada modul nRF24L01 PA LNA bisa ditambah SMA antenna untuk menambah jarak dalam pengiriman dan penerimaan data.
PID
Kontroler PID (dari singkatan bahasa Inggris: Proportional–Integral–Derivative controller) merupakan kontroler mekanisme umpan balik yang biasanya dipakai pada sistem kontrol industri. Sebuah kontroler PID secara kontinu menghitung nilai kesalahan sebagai beda antara setpoint yang diinginkan dan variabel proses terukur. Kontroler mencoba untuk meminimalkan nilai kesalahan setiap waktu dengan penyetelan variabel kontrol.
semuanya positif, menandakan koefisien untuk term proporsional, integral, dan derivatif, secara berurutan (atau P, I, dan D). Pada model ini,
- P bertanggung jawab untuk nilai kesalahan saat ini. Contohnya, jika nilai kesalahan besar dan positif, maka keluaran kontrol juga besar dan positif.
- I bertanggung jawab untuk nilai kesalahan sebelumnya. Contoh, jika keluaran saat ini kurang besar, maka kesalahan akan terakumulasi terus menerus, dan kontroler akan merespon dengan keluaran lebih tinggi.
- D bertanggung jawab untuk kemungkinan nilai kesalahan mendatang, berdasarkan pada rate perubahan tiap waktu.
Karena kontroler PID hanya mengandalkan variabel proses terukur, bukan pengetahuan mengenai prosesnya, maka dapat secara luas digunakan. Dengan penyesuaian (tuning) ketiga parameter model, kontroler PID dapat memenuhi kebutuhan proses. Respon kontroler dapat dijelaskan dengan bagaimana responnya terhadap kesalahan, besarnya overshoot dari setpoint, dan derajat osilasi sistem. penggunaan algoritme PID tidak menjamin kontrol optimum sistem atau bahkan kestabilannya.
Beberapa aplikasi mungkin hanya menggunakan satu atau dua term untuk memberikan kontrol sistem yang sesuai. Hal ini dapat dicapai dengan mengontrol parameter yang lain menjadi nol. Kontroler PID dapat menjadi kontroler PI, PD, P atau I tergantung aksi apa yang digunakan. Kontroler PID biasanya adalah kontroler paling umum.
10217034 — Muhammad Rafli Khattami
Program Studi Sistem Komputer
Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer
Universitas Komputer Indonesia
Refrensi
Prof. Dr. Ir. Widodo Budiharto. (2020).Menguasai Pemrograman Arduino
A. R. Zakaria, W. Kurniawan and D. Syauq, “Implementasi Sensor Akselerometer pada Lengan Manusia untuk Mengendalikan Pergerakan Lengan Robot”, Jurnal Pengembangan Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer, vol. 1, no. 6, pp. 492–497, 2017.
