IMPLEMENTASI Mobile ROBOT

dengan MIKROKONTROLER AVR ATMega16

 

 

 

 

Robot  Cerdas merupakan salah satu implementasi dari teknologi embedded yang dipadukan dengan kecerdasan buatan.  Telah dibuat mobile robot yang mampu mengikuti arah jalur serta menghindar jika ada penghalang. Robot ini menggunakan sensor infrared untuk mendeteksi jalur yang harus dilalui, serta menggunakan sensor  Sharp GP2D12 sebagai pendeteksi jarak. Mikrokontroelr AVR ATmega16 diimplementasikan dengan baik, sebagai pengontrol robot tersebut.

 

 

 

 

1.      Pendahuluan

 

 

Teknologi mikrokontroler telah berkembang sangat pesat dewasa ini.  Bukan hanya arsitekturnya saja yang semakin komplek dan memudahkan para pengembang untuk mendesain sistem elektronika canggih, tetapi kapasitas  peyimpan memorinya juga semakin tinggi [1].

Salah satu aplikasi mikrokontroler yang sangat dibutuhkan saat ini ialah robot.  Berbagai penelitian dilakukan untuk menghasilkan robot yang memudahkan hidup manusia, bahkan menjadi partner manusia sehari-hari.  Oleh karena itu, peneliti tertarik untuk melakukan penelitian pada bidang robotika, untuk merancang dan membuat  robot secerdas mungkin, menggunakan teknologi dan pengetahuan terkini. 

 

 

 

2.     Landasan Teoritis

 

 

 

Robot berasal dari bahasa Czeh, yaitu ROBOTA yang berarti pekerja.  Pada awalnya,   robot diciptakan untuk membantu tugas manusia dan hiburan, lalu berkembang lebih jauh  misalnya di industri perakitan kendaraan, medis dan lainnya. Untuk mengontrol robot, sistem yang umum digunakan ialah kontrol Loop terbuka, dimana output dari hasil pergerakan robot, diumpankan kembali ke input kontroler, seperti gambar berikut:

 

 

 

                                    Gambar 1.  Kontrol Loop Tertutup [3]

 

 

Mikrokontroler yang digunakan   AVR ATmega16 dengan kelebihan antara lain memiliki  16kB ISP flash , IK SRAM dan 512 EEPROM (fitur yang cukup untuk sebuah mobile robot yang dapat menyimpan informasi pergerakan robot) [6].

 

Gambar berikut menampilkan susunan kaki ATMega16 yang memiliki 4 buah port, dimana kelebihan IC keluarga AVR ini ialah sudah adanya ADC 8 channel di Port A, sehingga 8 buah sensor dapat Anda hubungkan secara bersamaan pada IC ini

 

 

                            

                                     Gambar 2.  Susunan kaki ATmega16

 

 

 

 

Ada berbagai sensor yang dapat digunakan sebagai sensor robot, diantaranya sensor jarak dan sensor garis sebagai line tracker.Sensor jarak yang  umum digunakan dengan kelauran dalam format analog iala sensor Sharp GP2D12.  Gambar berikut menampilkan  susunan kakinya.

                                          

                        Gambar 3.  sensor Sharp GP2D12 dan Susunan kaki sensor tersebut

 

 

 

GP2D12 mendeteksi objek  secara  terus menerus ketika diberi catu daya. Outputnya berupa tegangan analog yang sesuai dengan jarak yang diukur. Jika Anda ingin keluarannya versi  digital, dapat menggunakan Sharp GP2D15.  Nilai tersebut diperbaharui setiap 32 ms.  Umumnya output dihubungkan ke ADC (Analog to Digital Converter) yang mengubah hasil pengukuran jarak ke bilangan biner sebagai input mikrokontroler.  Outputnya juga dapat digunakan secara langsung pada rangkaian analog. Berdasarkan pengukuran, tegangan yang dihasilkan pada jarak 10cm ialah 2.6V, dan menurun tidak secara linear pada jarak 80 cm berkisar pada tegangan 0.5 V.

 

Sedangkan untuk mendeteksi perbedaan warna track pada permukaan landasan robot, digunakan sensor infrared. Perhatikan karakteristik spektrum cahaya sebagai berikut:

 

 

         

                        Gambar 4. Spektrum cahaya dan respon manusia [3]

 

 

Infrared memiliki sifat yang sama dengan transistor yaitu menghasilkan kondisi cut off dan saturasi.  Perbedaannya ialah, bilamana pada transistor kondisi cut off terjadi saat tidak ada arus yang mengalir melalui basis ke emitor dan kondisi saturasi terjadi saat ada arus mengalir melalui basis ke emitor maka ada phototransistor kondisi cut off terjadi saat tidak ada cahaya infrared yang diterima dan kondisi saturasi terjadi saat ada cahaya infrared  yang diterima.

 

3.  Perancangan Sistem

 

Sebagai sensor jarak digunakan sensor jarak infrared Sharp GP2D12 dengan output analog yang terhubung di PA.0 dari mikrokontroler yang dapat berfungsi sebagai ADC.  Sebagai driver Motor DC, menggunakan   de kits SPC DC motor yang menggunakan IC L293D sebagai driver motor DC. Untuk menggerakkan driver motor DC, digunakan portB.0 dan portB.1. Sedangkan PortB.2 dan PortB.3 untuk mengatur arah gerakan motor maju atau mundur.

 

Berikut blok diagram mobile robot :

 

 

 

 

 

 

 

 


                                                                                                                                                                                                           

 

                       

                                    Gambar 5.  Blok Diagram Mobile Robot

 

 

Gambar berikut menampilkan rangkaian sensor infrared untuk salah satu sisi, dibutuhkan 2 buah rangkaian ini agar dapat berjalan sesuai keinginan:

 

                               

 

 

Gambar 6.  Rangkaian Sensor jarak menggunakan infrared

 

 

Digunakan software Bascom AVR untuk membuat program, serta kabel AVR ISP untuk mengisikan program kedalam memori mikrokontroler.  Berikut algoritma yang telah  dibuat:

 

Mulai

Deklarasi variabel

Konfigurasi ADC

Konfigurasi port I/O

DO

            Panggil BacaJarak

Panggil BacaIR

LOOP

 

Prosedur BacaJarak

Baca channel ke 0

Ambil nilai ADC

Jika jarak <200

Robot gerak maju

Delay sesaat

Jika jarak >200

Robot belok kanan

Delay sesaat

End Prosedure

 

Prosedur BacaIR

IF pind.0 maka belok kiri

End if

IF pind.1 maka belok kanan

End if

End Prosedur

 

 

 

4. Analisa dan Pembahasan

 

 

Sensor jarak Sharp GP2D12 menggunakan infrared, dan  jarak jangkauannya hanya sekitar 10cm-80cm saja dan tidak linear [8][5].  Tabel berikut menampilkan hasil pembacaan sensor jarak

 

Tabel 1. Hasil pembacaan sensor jarak sharp GP2D12

Jarak (cm)

     Output (Volt)

5

2.6

10

2.45

20

1.4

30

1

40

0.75

50

0.65

60

0.5

70

0.45

80

0.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ketidaklinearan sensor tersebut karena karakteristik dari sensor infrared. Data yang telah diperoleh dibuat grafiknya sebagai berikut:

 

 

 

 

                        Gambar 7.  Grafik hasil pengukuran jarak

 

 

Sensor infrared dapat membedakan warna hitam dan putih dengan baik, berikut hasil pengukuran keluaran dari sensor tersebut dalam bentuk logika.

 

Tabel 2. Hasil pembacaan sensor infrared kanan dan kiri  terhadap warna

 

Track

Kanan

Kiri

Putih

1

1

Hitam

0

0

 

 

Secara keseluruhan robot berjalan sesuai keinginan, yaitu dapat mengikuti track,  dan dapat menghindar jika ada penghalang, sesuai dengan nilai konstanta jarak yang telah diberikan. 

 

 

Referensi:

  1. Braunl, Thomas, Embedded Robotics, Springer, 2005
  2. Williams,Karl, Build your Own Humanoid Robots, McGraw Hill 2004
  3. Budiharto, Widodo, Membuat Robot Cerdas, Elexmedia Komputindo,2005
  4. www.alds.stts.edu
  5. Pitowarno, Endra, Robotika Disain, Kontrol dan Kecerdasan Buatan, Andi Offset, 2006
  6. www.atmel.com
  7. www.sgbotic.com
  8. www.acroname.com

 

 

Miliki Kit Smart  AVR for Robotics untuk Pemula yang ingin mempelajari robot

Kit terdiri dari :

Hanya Rp 1.1 juta rupiah.

 

Transfer ke :

BCA Sudirman

a.n Widodo Budiharto

no: 0350986359