1

DESAIN KONTROL AUTOPILOT

PADA UGV (UNMANNED GROUND VEHICLE)

BERBASIS GPS (GLOBAL POSITIONING SYSTEM)

Muhammad Ikhsan Anshori#1

, Iwan Setiawan,ST,MT#2

, Wahyudi,ST,MT#3

#Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Diponegoro

jl. Prof Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia #1@abdi.msgmail.com

#2setiaone.iwan@gmail.com

#3Budisty@gmail.com

Abstrak —Autopilot is a system that enables a robot to move and

decide its own movements without human intervention in the

decision making. Autopilot systems are commonly used in

commercial flights and sea voyages. One of autopilot applications

is navigation system in unmanned ground vehicles (UGV) which

operate outdoor and difficult terrains. Autopilot system enables

UGVs to work autonomously for various purposes such military

operations, civilian monitoring, searches, and rescues in case of

natural disasters.

The movements of the UGV in this project is controlled

by autopilot system planted in ATMega 128 micro-controller.

The micro-controller takes information of longitude, latitude,

and the UGV's orientation from GPS sensor PMB-688 and

CMPS10 digital compass. The information are used as input for

autopilot algorithm, and the result of the process is used to

determine how the control system generates control signals for

DC motors and servo motors. The micro-controller also sends the

parsed information from the sensors to a computer that monitors

the movements of the UGV. All information from the UGVs like

current position (longitude and latitude), orientation, and

velocity are displayed in the computer using a map and graphs.

The computer is used to set the initial position of the UGV and its

desired target location. These information are sent to the UGV.

The communication between the computer and the UGV utilizes

radio waves with frequency of 433 MHz using YS-102UA module.

From the test result, deviations between 3.56 to 4.45

meters were recorded, with maximum deviation of the GPS

sensor reading was 5 meters. With the results, it can be

concluded that the autopilot system planted into the UGV

showed good performance for its maximum deviation was lower

than the maximum deviation of the GPS sensor.

Keyword— autopilot, UGV, ATMega 128, GPS PMB-688, digital

compass CMPS10.

I. PENDAHULUAN

Dalam era globalisasi, perkembangan teknologi yang

menerapkan ilmu-ilmu elektronika dan sistem kontrol telah

semakin banyak dan populer. Hal ini dapat diketahui dengan

banyaknya peralatan yang menerapkan perpaduan dari ilmu

dan sistem kontrol tersebut, salah satunya pada sistem

navigasi robot khususnya pengoperasian UGV (Unmanned

Ground Vehicle). UGV merupakan perangkat mekanik yang

dioperasikan baik itu secara manual maupun otomatis di atas

permukaan tanah untuk membawa atau mengangkut sesuatu

tanpa adanya kontak secara langsung oleh manusia. Pada

sistem UGV, terdapat beberapa pekerjaan yang membawa

dampak kesulitan dalam hal pengawasan dan pengamatan

pekerjaan sehingga perlu adanya sistem yang dapat membantu

mengatasi masalah pada pekerjaan tersebut.

Sistem yang dapat digunakan untuk mengatasi kesulitan

dalam pengawasan dan pengamatan pekerjaan pada UGV

adalah sistem kontrol autopilot. Sistem kontrol autopilot

merupakan suatu sistem yang dapat memandu pergerakan atau

sistem kemudi robot tanpa adanya campur tangan manusia.

Pada sistem kontrol autpilot, diperlukan sensor yang dapat

mengetahui lokasi dan orientasi robot. Sensor tersebut ialah

sensor GPS (Global Positioning System) dan sensor kompas

digital. Dengan menggunakan GPS, posisi robot seperti garis

lintang dan bujur dapat diketahui. GPS mengirimkan data

tersebut menggunakan antarmuka komunikasi serial.

Sebenarnya data yang dikirim oleh GPS cukup banyak, akan

tetapi data yang dimanfaatkan pada sistem autopilot hanya

beberapa data tertentu saja. Data orientasi robot juga mutlak

diperlukan untuk membantu proses navigasi. Sensor kompas

digital merupakan sensor yang memberikan keluaran berupa

orientasi robot sehingga robot dapat mengetahui berapa nilai

sudut yang diperlukan untuk menuju titik target. Pusat kontrol

pada sistem autopilot terdapat pada mikrokontroler.

Mikrokontroler yang digunakan ialah AVR ATmega 128,

alasannya di dalam mikrokontroler ini terdapat dua buah

USART (Universal Synchronous Asynchronous Serial

Receiver and Transmitter) yang membuat mikrokontroler

tidak hanya berkomunikasi dengan GPS, akan tetapi juga

dapat berkomunikasi dengan komputer. Pada bagian komputer

data yang telah dikirim oleh mikrokontroler divisualisasikan

dan dikirim titik target posisi yang ingin dicapai sehingga

dihasilkan sinyal kontrol yang digunakan untuk

mengendalikan kecepatan serta orientasi dari UGV.

A. Tujuan

Tujuan dari penelitian tugas akhir ini adalah mendesain

sistem kontrol autopilot pada perangkat UGV

menggunakan sensor GPS dan sensor kompas digital

sehingga UGV tersebut dapat menuju ke titik lokasi yang

telah ditentukan

B. Pembatasan Masalah

Dalam pembuatan tugas akhir ini penulis membatasi

permasalahan sebagai berikut :

1. Sensor yang digunakan untuk mengetahui posisi adalah

GPS PMB-688.

1 Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro UNDIP Semarang

2 ,3Staf Pengajar Jurusan Teknik Elektro UNDIP Semarang

2

2. Orientasi UGV didapat dari sensor kompas digital

CMPS10.

3. Mikrokontroler yang digunakan adalah AVR ATMega

128.

4. Komunikasi yang digunakan antara komputer dengan

mikrokontroler adalah komunikasi serial asinkron.

5. Perangkat lunak yang digunakan untuk menanamkan

program pada mikrokontroler adalah Code Vision

AVR.

6. Visualisasi data GPS didapat dengan memanfaatkan

fasilitas Google Maps yang telah terintegrasi dengan

perangkat lunak Microsoft Visual C# 2010.

7. Area yang digunakan selama pengujian kontrol

autopilot UGV adalah area yang menggunakan paving

di Lapangan Olahraga Universitas Diponegoro.

II. DASAR TEORI

Dasar teori dari makalah sistem kontrol autopilot pada

UGV berbasis GPS mencakup:

A. UGV (Unmanned Ground Vehicle)

UGV adalah perangkat mekanik yang dioperasikan baik itu

secara manual maupun otomatis di atas permukaan tanah

untuk membawa atau mengangkut sesuatu tanpa adanya

kontak secara langsung oleh manusia.[2]

UGV merupakan

salah satu bagian dari pengembangan UAV (Unmanned Aerial

Vehicle) dan ROUV (Remotely Operated Underwater

Vehicle). UGV dikembangkan untuk kebutuhan sipil dan

militer yang sulit dijangkau dan berbahaya bagi manusia.[17]

Contoh UGV yang digunakan untuk tugas akhir ini bisa

dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1Unmanned Ground Vehicle.

Berdasarkan cara kerjanya ada dua kelas umum UGV, yaitu :

1. Teleoperated[3]

Sebuah teleoperated UGV adalah sebuah kendaraan

yang dikendalikan oleh operator manusia di lokasi yang

jauh melalui hubungan komunikasi. Contoh

teleoperated UGV dapat dilihat pada UGV yang

bekerja dengan bahan peledak dan melumpuhkan bom.

2. Otonom[1]

UGV otonom adalah robot yang bergerak secara

otomatis dan biasanya memiliki kemampuan untuk :

- Memperoleh informasi tentang kondisi lingkungan

sekitarnya.

- Bekerja untuk jangka waktu yang panjang tanpa

intervensi manusia.

- Mampu berjalan dari titik A ke titik B tanpa bantuan

navigasi manusia.

- Dapat menghindari sesuatu yang berbahaya,

tergantung algoritma yang diberikan.

- Dapat mendeteksi objek-objek tertentu, tergantung

sensor yang digunakan.

B. Navigasi Autopilot

Navigasi autopilot adalah suatu sistem pergerakan titik dari

koordinat awal terhadap koodinat titik tujuan pada bidang-xy

secara otomatis tanpa adanya campur tangan manusia.[10]

Skema dari navigasi autopilot dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2 Navigasi autopilot.

Pada Gambar 2 dapat dilihat bahwa jarak antara posisi UGV

dengan target (rtarget) dapat dihitung dengan menggunakan

persamaan 1.

(1)

Variabel Xtarget dan Ytarget merupakan koodinat lintang dan

bujur yang dituju. Arah yang harus ditempuh UGV (ω)

didapat dari persamaan 3.

(2)

(3)

Sudut α merupakan sudut yang dibentuk setelah menentukan

titik target dan sudut Ø merupakan sudut pada UGV yang

didapat dari sensor kompas digital.

Satuan koodinat lintang dan bujur yang digunakan pada

rumus perhitungan arah dan jarak di atas adalah dalam satuan

meter. Karena format data lintang dan bujur yang diterima

dari GPS adalah ddmm.mmm (d=degree dan m=minute) maka

data tersebut perlu dikonversi terlebih dahulu ke dalam satuan

dd.dddd dan bentuk radian kemudian dikonversikan dalam

satuan meter.[9]

(UTARA

)

(TIMUR)

Target

UTARA

TIMUR

TARGET

Ytarget

Rtarget

Xtarget

3

Konversi ddmm.mmm ke dd.dddd :

0.dddd = mm.mmmm / 60 (4)

dd.dddd = dd + 0.dddd (5)

Konversi dd.dddd ke radian :

Radian = dd.dddd / 57.2957795 (6)

Jarak (S) dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan 7.

S = Øradian . Rbumi (7)

Nilai radius bumi yang digunakan adalah 6.378.137 meter

mengacu pada World Geodetic System yang digunakan oleh

GPS.[19]

C. Global Positioning System

GPS adalah sistem navigasi dan penentuan posisi berbasis

satelit yang dapat digunakan oleh banyak orang sekaligus

dalam segala cuaca, serta didesain untuk memberikan posisi

dan kecepatan tiga-dimensi yang teliti, dan juga informasi

waktu secara kontinyu di seluruh dunia. GPS telah

dikembangkan oleh Amerika Serikat sejak tahun 1973 dan

pada awalnya direncanakan untuk keperluan militer. Pada

konfigurasi terakhir, yang dicapai pada 1 April 1994, sistem

GPS terdiri atas 24 satelit dengan 21 satelit operasional dan 3

satelit sebagai cadangan aktif, yang ditempatkan pada orbit

dengan ketinggian sekitar 20.200 km di atas permukaan bumi.

Konfigurasi orbit satelit GPS dapat dilihat pada Gambar 3.[18]

Gambar 3 Konfigurasi orbit satelit GPS.

Format data keluaran GPS terdapat sebanyak lima jenis,

yaitu NMEA 0180, NMEA 0812, NMEA 0813, AVIATON,

dan PLOTTING. Format data tersebut ditetapkan oleh NMEA

(National Maritime Elekctronic Association) dan dapat

dikoneksikan ke komputer melalui port komunikasi serial.

Data keluaran dalam format NMEA 0183 berupa kalimat

(string) yang merupakan karakter ASCII 8 bit. Setiap awal

kalimat diawali dengan karakter ”$”, dua karakter Talker ID,

tiga karakter Sentence ID, dan diikuti oleh data fields yang

masing-masing dipisahkan oleh koma serta diakhiri oleh

optional checksum dan karakter carriage return/line feed

(CR/LF). Sebuah GPS mempunyai Talker ID berupa GP. Jenis

kalimat yang dihasilkan ada beberapa macam, diantaranya

yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah kalimat RMC

(Recommended Minimum Specific). Kalimat RMC keluar

dari GPS setiap 1 detik, atau dapat diatur sesuai kebutuhan.

Penjelasan mengenai format kalimat RMC dapat dilihat pada

penjelasan berikutnya.[20]

Isi dari kalimat RMC ditunjukkan

pada Gambar 4.

Gambar 4 Kalimat NMEA GPS pada terminal.

Pada Gambar 2.6 dapat dilihat bahwa kalimat RMC memiliki

beberapa informasi data. Data tersebut antara lain UTC time,

status, latitude, N/S indicator, longitude,E/W indicator,

speed, course, date, magnetic variation, mode,dan checksum.

Deskripsi dari data yang terdapat pada kalimat RMC dapat

dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1 Format kalimat RMC.

Salah satu modul GPS yang biasa digunakan untuk

keperluan navigasi adalah GPS PMB-688. Modul GPS dengan

tipe PMB-688 merupakan modul GPS produksi Parallax yang

didukung oleh 20 satelit paralel untuk tracking channel,

menggunakan protokol NMEA 0183 dengan pilihan nilai

baudrate yang bervariasi antara lain 4800, 9600, 19200, dan

38400. Tegangan masukan yang dapat diberikan antara 3,3 – 5

Volt dengan konsumsi arus sebesar 65 mA. Modul GPS ini

memiliki akurasi sekitar 5 meter. GPS PMB-688 ditunjukkan

pada Gambar 5. [15]

Gambar 5 Modul GPS PMB-688.

D. Kompas Digital [14]

UGV memerlukan sensor kompas digital untuk mengetahui

orientasi dalam pergerakannya. Sebuah sensor kompas digital

dapat mengukur orientasi berdasarkan besar kecilnya medan

magnet bumi yang menembus bidang kompas. Konsep

pengukuran arah berdasarkan medan magnet bumi telah

digunakan pada kompas konvensional.

4

Modul CMPS10 merupakan kompas digital produksi

Devantech dilengkapi dengan magnetometer dan

akselerometer untuk mengurangi kesalahan pengukuran saat

posisi modul tidak tepat horizontal. Kompas digital ini

membutuhkan asupan tegangan DC sebesar 5 Volt dengan

konsumsi arus sebesar 15 mA.Modul CMPS10 ditunjukkan

pada Gambar 6.

Gambar 6 Modul kompas digital CMPS10.

E. Komunikasi Serial

Komunikasi serial merupakan komunikasi data dengan

pengiriman data secara satu per satu. Komunikasi serial ada

dua macam, yaitu serial asinkron dan serial sinkron.

Komunikasi serial sinkron adalah komunikasi yang hanya ada

satu pihak pengirim atau penerima yang menghasilkan clock

dan mengirimkan clock tersebut bersama-sama dengan data.

Komunikasi serial asinkron adalah komunikasi yang kedua

pihak pengirim dan penerima masing-masing menghasilkan

clock, namun hanya data saja yang dikirim. Agar data yang

dikirim sama dengan data yang diterima, maka kedua

frekuensi clock harus sama dan harus terdapat sinkronisasi

antara transmitter dan receiver..Hal ini dilakukan oleh bit

“Start” dan bit “Stop”. Pada saat transmitter dalam keadaan

idle, keluaran UART adalah dalam keadaan logika “1”

sedangkan saat transmitter ingin mengirimkan data, output

UART akan diset dulu ke logika “0” untuk waktu satu bit.

Sinyal ini pada receiver akan dikenali sebagai sinyal “Start”

yang digunakan untuk menyinkronkan fase clock pada sisi

receiver, sehingga menjadi sinkron dengan fase clock pada

sisi transmitter. Selanjutnya, data akan dikirimkan secara

serial dari bit yang paling rendah sampai bit tertinggi. Setelah

selesai mengirim data, akan dikirimkan sinyal “Stop” sebagai

akhir dari pengiriman data serial.

III. PERANCANGAN

Perancangan sistem kontrol autopilot pada UGV berbasis

GPS dibagi menjadi dua bagian, yaitu perancangan perangkat

keras (hardware) dan perancangan perangkat lunak (software).

Perancangan perangkat keras mencakup perancangan UGV,

rangkaian elektronik, pemilihan sensor, dan penggabungan

elemen-elemen pembangun system, sedangkan untuk

perancangan perangkat lunak terdiri dari pembacaan data

sensor, algoritma sistem kontrol, visualisasi data

memanfaatkan fasilitas Google Maps yang dibuat

menggunakan perangkat lunak CodeVision AVR dan

Microsoft Visual C# 2010.

A. Perancangan Perangkat Keras

Perangkat keras yang terdapat pada sistem navigasi

autopilot terdiri dari berbagai macam komponen antara lain

sensor GPS, modul kompas digital, kontroler, perangkat UGV,

modul RF (Radio Frequency), dan komputer. Diagram blok

perancangan sistem navigasi autopilot UGV dapat dilihat pada

Gambar 7.

Gambar 7 Diagram blok perancangan sistem autopilot.

Pada Gambar 7 terlihat bahwa kontroler yang digunakan

untuk mengatur pergerakan UGV pada sistem ini adalah

mikrokontroler ATMega 128. Mikrokontroler ini bertugas

untuk mengambil data berupa posisi lintang, bujur, dan

orientasi UGV dari sensor GPS PMB-688 dan kompas digital

CMPS10 sebagai data input pemrosesan algoritma kontrol

autopilot sehingga didapat sinyal kontrol yang akan diberikan

pada aktuator berupa motor DC dan motor servo. Selain

sebagai kontroler, mikrokontroler juga bertugas untuk

mengirimkan data GPS ke komputer. Komputer memiliki

peranan untuk menentukan posisi titik awal UGV dan

memberikan titik target yang diinginkan untuk kemudian

dikirimkan ke mikrokontroler melalui komunikasi serial dan

monitoring data-data GPS, seperti koordinat posisi lintang dan

bujur, orientasi, serta kecepatan UGV. Komputer juga dapat

menerima masukan dari joystick untuk pengendalian UGV

secara manual. Pada perancangan sistem ini, komputer dengan

UGV dihubungkan melalui media gelombang radio dengan

menggunakan modul YS-1020UA pada frekuensi 433 MHz.

B. Perancangan Perangkat Lunak

Perangkat lunak merupakan suatu bahasa pemrograman

yang digunakan untuk pengoperasian suatu plant. Bahasa

pemrograman yang yang digunakan dapat dimasukan dan

dijalankan oleh suatu plant, baik itu melalui media komputer

atau secara langsung. Pada sistem yang dibuat digunakan dua

perangkat lunak dalam kinerja sistem yaitu, perangkat lunak

Microsoft Visual C# 2010 yang dijalankan pada komputer dan

perangkat lunak Code Vision AVR 2.05 yang secara langsung

ditanamkan pada mikrokontroler yang terdapat pada UGV.

Perangkat lunak Microsoft Visual C# 2010 menyediakan

beberapa fasilitas yang dapat digunakan untuk perancangan

sistem pada tugas akhir ini, antara lain integrasi data GPS

dengan Google Maps, komunikasi serial antara

Joystick

Komputer ATMega 128 Motor DC &

Servo

Pergerakan

UGV

CMPS 10 GPS

PMB-688

5

mikrokontroler dengan komputer baik itu dalam menerima

data maupun mengirim perintah dari dan ke mikrokontroler,

penentuan titik awal serta titik target posisi UGV, visualisasi

data yang dikirim oleh mikrokontroler dalam bentuk grafik,

dan pembuatan tabel untuk penampungan data tersebut secara

sementara. Tampilan program dapat dilihat pada Gambar 8.

Gambar 8.Tampilan program pada Microsoft Visual C# 2010.

Code Vision AVR merupakan compiler bahasa C yang

didesain untuk pemrograman mikrokontroler keluarga Atmel

AVR. Code Vision AVR yang digunakan adalah versi 2.05.

Codevision AVR memiliki fitur Automatic Program

Generator yang dapat menyediakan kode inisialisasi fungsi

yang akan digunakan seperti inisialisasi timer, inisialisasi Port

I/0, dan inisialisasi UART. Dengan adanya fitur ini, pengguna

cukup mengisikan program pada tempat yang telah disediakan

diantara kode yang telah dihasilkan. Perancangan program

yang dibuat pada CodeVision AVR antara lain perancangan

sistem kontrol autopilot, komunikasi antara sensor GPS dan

modul kompas digital dengan mikrokontroler, komunikasi

antara mikrokontroler dengan komputer, kendali motor DC

dan motor servo.

Secara umum, diagram alir perancangan perancangan

perangkat lunak pada sistem navigasi autopilot UGV dapat

dilihat pada Gambar 9.

Gambar 9 Diagram alir perancangan sistem.

Gambar 9 Diagram alir perancangan sistem (lanjutan).

Pada Gambar 9 diketahui bahwa algoritma pengontrolan pada

UGV dimulai dengan menentukan koordinat awal dan

koordinat target UGV. Posisi UGV didapat dengan

pengambilan data sensor GPS dan kompas digital yang

diperbarui setiap 1 detik. Data posisi yang telah didapat dari

sensor dimasukkan ke dalam perhitungan untuk mendapatkan

nilai jarak dan arah yang ditempuh UGV. Hasil perhitungan

jarak dan arah digunakan sebagai sinyal input PWM untuk

mengendalikan motor DC dan motor servo dalam

pengemudian UGV. Perhitungan kontrol terus dilakukan

dengan kembali mengambil data GPS ketika nilai arah dan

jarak UGV tidak sesuai dengan koordinat target lintang dan

bujur yang ditentukan.

IV. PENGUJIAN DAN ANALISIS

A. Pengujian Sistem

Pengujian sistem yang telah terintegrasi di dalam UGV

ditujukan untuk mengetahui suatu sistem dapat bekerja

dengan baik. Pengujian yang dilakukan pada tugas akhir ini

meliputi :

1) Pengujian sensor GPS sebagai sensor posisi.

Pengujian GPS bertujuan untuk mengetahui keakuratan

dari modul GPS yang digunakan untuk mengukur posisi

koordinat lintang dan bujur pada suatu benda bergerak.

Pengujian dilakukan dengan cara menghubungkan pin

pada modul GPS dengan pin pada mikrokontroler. Modul

ini dibawa mengelilingi area sekitar lapangan parkir yang

terdapat di Gelanggang Olahraga Universitas Diponegoro.

Dari hasil pengujian didapatkan pasangan data koordinat

lintang dan bujur pada sensor GPS. Kumpulan data

tersebut ditampilkan oleh Google Maps yang telah

terintegrasi pada perangkat lunak Microsoft Visual C#

2010. Hasil pengujian dapat dilihat pada Gambar 10.

ya

Mulai

Inisialisasi titik awal UGV

Menentukan target

Ambil data sensor GPS dan modul

kompas digital

Pemberian sinyal PWM ke

motor DC dan motor servo

tidak Kesalahan sudut arah dan jarak sesuai

toleransi ysng diinginkan

Selesai

Perhitungan jarak UGV

dengan target &sudut arah

yang harus ditempuh UGV

A

A

B

B

Ambil data sensor GPS

6

Gambar 10 Pengujian GPS sebagai sensor posisi.

Dari Gambar 10 tampak bahwa lintasan berwarna merah

yang dibentuk oleh GPS dibandingkan dengan lintasan

nyata berwarna biru yang dilewati pada area sekitar

Lapangan Olahraga Universitas Diponegoro hampir

memiliki kesamaan dengan pergeseran sekitar 1,5 meter.

2) Pengujian modul kompas digital sebagai sensor arah.

Pengujian sensor kompas digital dilakukan untuk

mengetahui keakuratan kompas digital yang akan

digunakan sebagai pengukur arah UGV. Pengujian

dilakukan dengan mengarahkan kompas pada 4 arah mata

angin berdasarkan arah kompas konvensional (Utara,

Timur, Barat, dan Selatan) dan dibandingkan dengan

kompas digital yang terdapat pada smartphone Samsung

Galaxy Mini.Dari hasil pengujian terhadapa kompasa

dgital CMPS10 didapat hasil seperti yang terdapat pada

Tabel 2.

Tabel 2 Hasil pengujian sensor kompas digital.

Arah Kompas

CMPS10

Kompas pada

smartpohone Selisih

Utara 358,80

00 atau 360

0 1,2

0

Timur 89,10 90

0 0,9

0

Barat 178,90 180

0 1,1

0

Selatan 269,00 270

0 1

0

Perbedaan keluaran nilai kompas CMPS10 dengan

kompas pada smartphone Samsung Galaxy Mini memiliki

nilai selisih sebesar 0,90 – 1,2

0. Dari hasil tersebut dapat

disimpulkan bahwa perbedaan antara nilai keluaran

kompas CMPS10 dan kompas pada smartphone masih

berada pada batasan wajar dan valid untuk digunakan

sebagai pembacaan arah UGV.

3) Pengujian kendali motor servo.

Pengujian dimaksudkan untuk mengendalikan motor

servo melalui mikrokontroler yang nantinya digunakan

sebagai aktuator untuk menggerakan arah UGV.

Pengujian ini dilakukan dengan membangkitkan pulsa

PWM pada pin B.5 mikrokontroler ATMega 128 dengan

lebar pulsa logika 1 sebesar 1 ms, 1,5 ms, dan 2 ms dan

hasil dari pulsa PWM ditampilkan pada osiloskop. Pada

pengaturan tampilan osiloskop digunakan skala 5

Volt/div dan 5 ms time/div. Tampilan pulsa PWM pada

osiloskop bisa dilihat pada Gambar 11.

a. Lebar pulsa PWM 1 ms.

b. Lebar pulsa PWM 1,5 ms.

c. Lebar pulsa PWM 2 ms.

Gambar 11 Tampilan pulsa PWM pada osiloskop.

Hasil pengujian pemberian lebar pulsa PWM ke motor

servo dapat dilihat pada Tabel 3.

Tabel 3 Hasil pengujian kendali motor servo.

Lebar Pulsa (ms) Sudut Heading Roda

1 200 arah kiri

1,5 00

2 200 arah kanan

7

B. Hasil Implementasi Kontrol Autopilot pada UGV

Setelah dilakukan pengujian terhadap elemen-elemen

pembangun sistem maka perlu dilakukan implementasi

kontrol autopilot yang telah diterapkan. Proses pengujian

terbagi dalam beberapa variasi antara lain jarak dan posisi

awal UGV baik itu berada di depan atau membelakangi target.

Hasil implementasi sistem kontrol autopilot dapat dilihat pada

Tabel 4.

Tabel 4 Hasil implementasi kontrol autopilot pada UGV.

Jarak (m) Posisi Awal Waktu (s) Kesalahan (m)

10 Depan 22,093 3,89

Belakang 23,190 3,56

15 Depan 29,199 4,45

Belakang 28,955 4,22

30 Depan 42,604 4,15

Belakang 41,495 3,92

40 Depan 59,492 4,28

Belakang 57,462 4,31

Pada Tabel 4 terlihat bahwa sistem navigasi kontrol autopilot

memberikan performa yang baik karena nilai simpangan yang

didapat kurang dari 5 meter (batas maksimal simpangan GPS)

yaitu sebesar 3,56 – 4,45 meter.

V. PENUTUP

A. Kesimpulan

Berdasarkan pengujian dan analisis yang dilakukan pada

sistem navigasi autopilot, didapatkan kesimpulan sebagai

berikut :

1) Pada pengujian GPS sebagai sensor posisi, data posisi

lintang dan bujur yang didapat dibandingkan dengan

lintasan sekitar lapangan parkir GOR Universitas

Diponegoro memiliki pergeseran posisi sekitar 1,5 meter.

2) Motor servo dapat dikendalikan menggunakan pemberian

pulsa PWM. Pemberian pulsa PWM logika 1 sebesar 1 ms

menghasilkan perubahan sudut heading sebesar 200 dari

arah kiri UGV, pemberian pulsa PWM logika 1 sebesar 1,5

ms menghasilkan sudut heading 00, dan pemberian pulsa

PWM logika 1 sebesar 2 ms menghasilkan perubahan

sudut heading sebesar 200 dari arah kanan UGV.

3) Perbedaan keluaran nilai kompas CMPS10 dengan kompas

pada smartphone Samsung Galaxy Mini memiliki nilai

jangkauan selisih antara 0,90 – 1,2

0.

4) Nilai simpangan yang didapat implementasi kontrol

autopilot pada sistem navigasi UGV berkisar antara 3,56

meter - 4,45 meter. Nilai simpangan tersebut berada di

bawah batas simpangan maksimal yang terdapat pada

sensor GPS yaitu sebesar 5 meter.

B. Saran

Pada pengembangan sistem lebih lanjut ada beberapa saran

yang dapat dilakukan yaitu sebagai berikut:

1) Penggunaan GPS sebagai sensor pada sistem navigasi

sebaiknya menggunakan sensor dengan keakuratan tinggi

dan kecepatan update data tinggi pula. Hal ini dikarenakan

proses pengambilan data oleh sensor lain akan mengalami

penundaan karena proses pengolahannya berjalan

sekuensial.

2) Untuk mengatasi adanya halangan di depan UGV, maka

dapat ditambahkan sensor ultrasonik yang dapat digunakan

untuk mendeteksi adanya halangan.

3) Untuk pengoperasian di medan area yang berbeda bisa

menggunakan jenis plant lain seperti UAV & USV.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Forest, Alex dan Mustafa Konca, Autonoumous Cars

and Society, Department of Social Science and

Policy Studies, Worcester Polytechnic

InstituteWorcester, 2007.

[2] Goge, Douglas W., A Brief History of Unmanned

Ground Vehicle (UGV) Development Efforts,

Unmanned System Magazine, United States of

America, 1995.

[3] Khatib, Oussama, Autonoumous Robotic System,

Department of Computer Science, Universitas

Stanford, Palo Alto USA, 2008.

[4] Mahmood, Marif, Implementation of unmanned ground

Vehicle, Universitas BRAC, Dhaka, 2010.

[5] Putra, Agfianto Eko, Belajar Mikrokontroler Teori &

Aplikasi, Gava MediaYogyakarta, 2006.

[6] Rohde, Mitchell M., Victor E. Perlin, Karl D.

Iagnemma, Robert M. Lupa, Steven M. Rohde,

James Overholt, dan Graham Fiorani, Semi

Autonommous UGV Control with Intuitive

Interface, Massachusetts Institute of Technology,

United State of America.2008.

[7] Saleh, Nasimullah, Perancangan Sistem Pemantauan

Kapal Tanker dengan Bantuan sistem GPS, GIS,

dan Sistem Komunikasi Kanal HF, Tesis S-2,

Teknik Elektro, Institut Teknologi Bandung, 2000.

[8] Siegwart, Roland dan Illah Nourbakhsh, Autonomous

Mobile Robots, Massachusetts Institute of

Technology, London, 2004.

[9] Stefan, Jeff, Navigating with GPS, Circuit Cellar

Magazine, USA, 2000.

[10] Subarna, Nana, Perangkat Keras Sistem Pemetaan dan

Pemanduan Kendaraan Darat dengan

Memanfaatkan Sinyal GPS, Tesis S-2, Teknik

Elektro, Institut Teknologi Bandung, 1996.

[11] Wahyu, Fahmi, Desain Kontrol Autopilot menggunkan

GPS pada Kapal, Jurusan Teknik Elektronika,

PENS-ITS, Surabaya, 2011.

[12] ------,Autopilot,http://en.wikipedia.org/wiki/Autopilot.

[13] ------, ATmega 128 Data Sheet, http://www.atmel.com.

[14] ------, CMPS10 Compass Module, http://www.robot-

electronics.co.uk.

8

[15] ------, GPS Receiver Module Data Sheet,

http://www.polstargps.com.

[16] ------,Serial

Tutorial,http://www.freebsd.org/doc/en_US.ISO88

59-1/articles/serial-uart/.

[17] ------, UGV, http://en.wikipedia.org/wiki/Unmanned_

ground_vehicle.

[18] ------,What is GPS,http://www8.garmin.com/boutGPS/.

[19] ------,WGS

84,http://home.online.no/~sigurdhu/WGS84_Eng.h

tml.

[20] ------,NMEA Reference Manual, SiRF Technology Inc.,

United State of America, 2005.

BIODATA MAHASISWA

Muhammad Ikhsan Anshori (L2F 007 053)

Saat ini sedang melanjutkan studi pendidikan

strata I di Jurusan Teknik Elektro, Fakultas

Teknik Universitas Diponegoro Konsentrasi

Kontrol.

Mengetahui dan mengesahkan,

Dosen Pembimbing I

Iwan Setiawan, ST, MT

NIP.197309262000121001

Tanggal:______________

Dosen Pembimbing II

Wahyudi, ST, MT

NIP.196906121994031001

Tanggal: ______________