Upload
abdul-fauzan
View
1.752
Download
6
Embed Size (px)
Citation preview
Teknik Informatika
PROPOSAL
KOMPETISI PENELITIAN MAHASISWA
RANCANG BANGUN ROBOT TERBANG
MODEL QUADCOPTER SEBAGAI SARANA PEMANTAU
JARAK JAUH MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER
ATMEGA 128
Oleh :
Satrio Agung Wicaksono 12650025
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI MAULANA MALIK IBRAHIM MALANG
2015
Teknik Informatika
PROPOSAL
KOMPETISI PENELITIAN MAHASISWA
RANCANG BANGUN ROBOT TERBANG
MODEL QUADCOPTER SEBAGAI SARANA PEMANTAU
JARAK JAUH MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER
ATMEGA 128
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI MAULANA MALIK IBRAHIM MALANG
2015
PROPOSAL KOMPETISI MENELITI MAHASISWA 2015
Judul Penelitian : Rancang Bangun Robot Terbang
Model Quadcopter Sebagai Sarana
Pemantau Jarak Jauh Mmenggunakan
Mikrokontroller ATMega128
Nama Mahasiswa : Satrio Agung Wicaksono
NIM : 12650025
Jurusan : Teknik Informatika
Lama Kegiatan : Empat Bulan
Biaya yang diusulkan : Rp. 2.247.800
Malang, 25 Mei 2015
Hormat saya,
Satrio Agung WicaksonoNIM. 12650025
Mengetahui/ Menyetujui :
Ketua Jurusan Dosen Pembimbing
Malang, Malang,
Dr. Cahyo Crysdian Yunifa Miftachul Arif, M.TNIP. 197404242009011008 NIP. 19830616 201101 1004
Menyetujui,
Wakil Dekan Bidang Kemahasiswaan & Kerjasama
Dr. H. Ahmad Barizi. M.A
NIP. 19731212 199803 1 00
Lembar Pernyataan Orisinalitas
Dengan ini,
Nama : Satrio Agung Wicaksono
NIM : 12650025
Jurusan : Teknik Informatika
Angkatan tahun/Semester : 2012 / 6
Menyatakan bahwa penelitian yang berjudul :
Rancang Bangun Robot Terbang Model Quadcopter Sebagai Sarana
Pemantau Jarak Jauh Menggunakan Mikrokontroller ATMega128
Merupakan karya yang dapat dipertanggung jawabkan orisinalitasnya.
Apabila di kemudian hari ditemukan kecurangan maka saya bersedia
penelitian ini dibatalkan, mengembalikan dana bantuan penelitian dan
menerima sanksi yang telah ditetapkan.
Malang, 25 Mei 2015
Satrio Agung WicaksonoNIM. 12650006
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pesawat Quadcopter merupakan sebuah miniatur pesawat udara
jenis rotary wing, pesawat yang mempunyai sayap bergerak/berputar.
Quadcopter merupakan jenis miniatur helikopter yang memiliki 4 buah
rotor. Quadcopter merupakan bagian dari kategori Vertikal Take Off
and Landing-Unmanned Aerial Kendaraan (VTOL UAV) karena dapat
lepas landas dan mendarat tanpa perlu suatu landasan yang kuat. Hal
ini dapat dilakukan dengan menggunakan Quadcopter yang terbang
tanpa sayap seperti pesawat terbang, tetapi menggunakan empat rotor
(baling-baling) di setiap sudut. Setiap motor dan baling-baling pada
Quadcopter memiliki peran dalam menghasilkan daya dorong dan torsi
dari titik pusat rotasi. Hasilnya akan mengarah pada gaya angkat untuk
Quadcopter. Gaya angkat ini dapat membuat Quadcopter terbang di
udara (Ashari, 2012).
Seiring perubahan zaman, pemanfaatan quadcopter sebagai robot
udara/robot terbang semakin berkembang bukan hanya sebuah
permainan dan seni menerbangkan pesawat tanpa awak namun
pemanfaatan quadcopter juga digunakan untuk kegiatan pengintaian,
pemetaan lokasi, pengambilan gambar dari atas udara baik yang
bergerak (video) maupun yang tidak bergerak (foto), dan pemantauan
lokasi korban bencana alam yang sulit dijangkau oleh kendaraan.
Pemanfaatan quadcopter sudah merambah diberbagai bidang
diantaranya bidang militer, fotografi, sinematografi, geografi, dan
berbagai bidang lainnya (Asrul, 2014).
Hal ini memicu para peneliti untuk melakukan eksprimen-
eksprimen untuk pengembangan teknologi system kendali robot
terbang model quadcopter. Oleh karena itu, latar belakang tersebut
juga memacu penulis untuk melakukan penelitian terhadap system
kendali robot terbang model quadcopter yang ditujukan untuk
melakukan pemantauan jarak jauh, seperti pemantauan objek
bangunan, kendaraan ataupun bahkan dapat memantau korban bencana
alam dari ketinggian.
1.2 Identifikasi Masalah
1. Bagaimana merancang bangun robot terbang model quadcopter
sebagai sarana pemantau dari jarak jauh menggunakan
mikrokontroller ATMega128 ?
1.3 Tujuan Penelitian
1. Merancang bangun robot terbang model quadcopter sebagai sarana
pemantau dari jarak jauh menggunakan mikrokontroller
ATMega128.
1.4 Batasan Masalah
1. System control berdasarkan kendali dari transmisi remote control
2. Robot dirancang agar robot dapat bergerak ke segala arah.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian yang ditawarkan adalah analisa system kendali
robot terbang model quadcopter ini dapat dimanfaatkan untuk
perancangan hingga implementasi perakitan robot terbang model
quadcopter untuk pemantauan jarak jauh menggunakan
mikrokontroller ATMega128.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Penelitian Terkait
Penelitian terdahulu sangat penting guna menemukan titik perbedaan
maupun persamaan dengan penelitian yang akan dilakukan. Selain itu,
penelitian terdahulu juga berguna sebagai perbandingan sekaligus
landasan dalam penelitian tersebut. Hendriawan (2012) melakukan
penelitian tentang Unmanned Aerial Vehicle atau biasa disebut Pesawat
tanpa awak. UAV dengan menggunakan model pesawat multirotor empat
properler (quadcopter) sudah banyak digunakan. Akan tetapi penelitian
sistem kontrol quadrotor terhadap referensi altitude masih menemui
kendala terhadap stabilitas quadcopter. Pada paper ini menawarkan
stabilitas quadrotor yang lebih baik dengan menggunakan metode PID.
Input dari PID berupa sensor-sensor yang terpasang seperti accelerometer,
gyro dan sonar, juga kecepatan masing-masing rotor akan dikirimkan ke
ground station untuk keperluan analisa. Dari hasil pengujian yang telah
dilakukan menunjukkan bahwa sistem kontrol PID telah bekerja dengan
baik, dengan parameter Kp = 0.4500,Kd=0.025 dan Ki=0.001. Quadcopter
dapat menjaga stabilitas altitude sesuai dengan yang diharapkan.
Ashari (2012) melakukan penelitian tentang sistem kendali dan muatan
quadcopter sebagai sistem pendukung evakuasi bencana, dengan
memanfaatkan pesawat tak berawak yang dirancang dengan model
Quadcopter, tim penyelamat dapat mencari korban dari udara untuk
dievakuasi. Dengan Quadcopter ini, daerah yang sulit dijangkau oleh tim
penyelamat dapat dipantau melalui udara. Quadcopter dikendalikan secara
nirkabel dengan jangkauan cukup jauh untuk menemukan korban di
daerah bencana. Untuk melakukan tugasnya, Quadcopter diberikan
beberapa muatan seperti GPS, kamera, dan beberapa sensor tambahan
untuk dapat mendukung evakuasi dari udara. Untuk itu diperlukan sebuah
metode yang bisa membuat sistem kendali tetap stabil meskipun
penerbangan Quadcopter membawa berbagai muatan. Metode yang
digunakan di sini adalah metode PID Ziegler Nichols. Metode tuning
digunakan untuk mendapatkan beberapa konstanta yang dibutuhkan untuk
menggunakan metode kontrol PID tersebut pada Quadcopter.
2.2 Definisi Robot Terbang Model Quadcopter
Menurut Asrul (2014), Quadcopter adalah jenis pesawat udara
aerodinamis bermotor dan bersayap putar (rotary wing). Sebagaimana
dengan namanya Quad yang berarti empat, sehingga pada quadcopter
memiliki 4 buah motor brushless dan 4 buah baling-baling (propeller).
Berdasarkan bentuk rangka (frame), quadcopter terdiri dari 2 model yaitu
model dengan frame berbentuk “plus” (+) dan model dengan frame
berbentuk “silang” (x). Pada ujung setiap frame terpasang 4 buah motor
brushless dan propeller, Motor ini yang akan memutar Propeller. Dengan
mengatur kecepatan putaran dan mengatur arah putaran kedalam, sehingga
menghilangkan gaya sentrifugal disekitar quadcopter mengakibatkan
quadcopter bisa terangkat/terbang dan ber-manuver. Ada 4 pengaturan
dasar kecepatan putaran propeller. Pengaturan throttle propeller,
pengaturan pitch propeller, pengaturan yaw propeller, dan pengaturan roll
propeller.
2.3 Definisi Mikrokontroller ATMega128
Mikrokontroler ATmega128 merupakan salah satu varian dari
mikrokontroler AVR 8-bit. Beberapa fitur yang dimiliki adalah memiliki
beberapa memory yang bersifat non-volatile, yaitu 128Kbytes of In-
System Self-Programmable Flash program memory (128Kbytes memory
flash untuk pemrograman), 4Kbytes memori EEPROM, 4Kbytes memori
Internal SRAM, write/erase cycles : 10.000 Flash/ 100.000 EEPROM
(program dalam mikrokontroler dapat diisi dan dihapus berulang kali
sampai 10.000 kali untuk flash memori atau 100.000 kali untuk
penyimpanan program/data di EEPROM). Selain memory, fitur yang
dimiliki oleh mikrokontroler atmega128 ini adalah pada perangkat
peripheral interfacenya, yaitu memiliki 2 buah 8-bit Timer/Counter, 2
buah expand 16-bit Timer/Counter, RTC (Real Time Counter) dengan
oscillator yang terpisah, 2 buah 8-bit chanel PWM, 6 PWM chanel dengan
resolusi pemrograman dari 2 sampai 16 bits, output compare modulator, 8-
chanel 10-bit ADC, 2 buah TWI (Two Wire Interface), 2 buah serial
USARTs, Master/Slave SPI serial interface, Programmable Watchdog
Timer dengan On-chip Oscillator, On-chip analog comparator, dan
memiliki 53 programmable I/O (duniaelektronika.net, 2013).
Sedangkan untuk pengoperasiannya sendiri, Miktrokontroler
ATmega128 dapat dioperasikan pada catuan 2.7 – 5.5 V untuk
ATmega128L (low voltage) dengan clock speed 0 – 8 MHz dan 4.5 – 5.5
V untuk ATmega128 dengan clock speed 0 – 16 MHz.
Gambar 2.1 minimum system ATMega128
Sumber : duniaelektronika.net
Desain sistem minimum tersebut merupakan rangkaian minimum
yang terdiri dari beberapa led indikator dan 2 port I/O expansion,
selain itu juga dilengkapi dengan rangkaian referensi clock, rangkaian
reset, dan port pemrograman ISP. Pada rangkaian sistem minimum ini
juga harus diperhatikan bahwa pin PEN harus pada kondisi pull up
(pin PEN dihubungkan dengan catuan/vcc yang diberi tahanan). Selain
itu juga perlu diperhatikan bahwa untuk konfigurasi programing
mikrokontroler atmega 128 ini menggunakan ISP, pin MOSI
downloader terhubung dengan pin RX0 mikrokontroler, sedangkan pin
MOSI downloader terhubung dengan pin TX0 mikrokontroler,
sedangkan pin SCK dan pin Reset downlaoder masing masing
terhubung dengan pin SCK dan pin Reset mikrokontroler. Port-port
I/O dan peripheral interface pada Mikrokontroler ATmega128 yang
telah terhubung dengan sistem minimum dapat langsung dihubungkan
ke perangkat-perangkat atau komponen lainnya untuk diintegrasikan
menjadi suatu sistem / rangkaian elektronika yang lebih kompleks.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Prosedur Penelitian
Tahap ini menjelaskan tentang tata cara penelitian dilaksanakan tahap
demi tahap. Prosedur penelitian dapat digambarkan pada diagram berikut :
Gambar 3.1 prosedur penelitian
3.2 Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian analisis sistem kontrol pada robot terbang model quadcopter ini
bertempat di Laboratorium Robotika, Jurusan Teknik Informatika,
Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Maulana Malik
Ibrahim Malang pada Bulan Juni hingga Bulan September 2015.
3.3 Analisis Komponen Mekanik
Komponen mekanik pada robot terbang quadcopter adalah semua bahan-
bahan pada tubuh robot terbang yang dapat difungsikan tanpa adanya
energi listrik. Komponen mekanik berperan penting dalam perakitan robot
terbang sebagai kerangka robot, penyangga kerangka robot hingga
penggerak robot berupa rotor atau baling-baling. Berikut komponen-
komponen mekanik yang dibutuhkan untuk merancang robot terbang
model quadcopter :
a. Aluminium
Memiliki fungsi utama sebagai pembentuk tubuh robot. Robot
terbang menggunakan aluminium dikarenakan bobotnya yang
relative lebih ringan daripada bahan akrilik, apalagi robot
terbang model quadcopter akan membutuhkan beban yang
ringan untuk dapat mengudara secara seimbang.
Gambar 3.2 Aluminium
Sumber : www.zacobria.com
b. Spacer
Spacer adalah komponen untuk menjaga jarak antar kerangka
robot. Melalui spacer, robot akan memiliki bentuk yang
proporsional agar jarak komponen tidak terlalu berdesakan.
Gambar 3.3 spacer
Sumber : www.zacobria.com
c. Rotor robot terbang
Rotor adalah nama lain dari baling-baling robot. Rotor
berfungsi sebagai penggerak utama robot terbang agar dapat
bergerak ke udara. Karena jenis robot terbang yang dirancang
adalah robot terbang model quadcopter, maka diperlukan
setidaknya empat buah rotor yang terpasang pada badan robot
terbang.
Gambar 3.4 rotor robot terbang
Sumber : www.aliexpress.com
3.1 Analisis Komponen Elektronik
Komponen elektronik adalah semua komponen pada robot yang
dapat difungsikan dengan bantuan energi listrik yang bersumber
dari baterai robot sebagai sumber daya. Melalui komponen inilah,
robot dapat diberikan perintah untuk melakukan fungsi tertentu
sesuai dengan program yang diberikan. Komponen-komponen
elektronika yang diperlukan oleh robot soccer beroda antara lain :
a. Remote control transmitter
Komponen transmitter remote control berfungsi sebagai
kendali pergerakan robot terbang. Masukan dari transmitter
akan dikirimkan pada receiver remote control yang akan
terpasang pada badan robot.
Gambar 3.4 transmitter remote control
Sumber : averagedrone.my
b. Remote control receiver
Adalah penerima sinyal masukan dari transmitter remote
control. Selanjutnya, sinyal tersebut akan diteruskan pada
system control mikrokontroller atmega 128 untuk
diterjemahkan sesuai dengan data yang terprogram.
Gambar 3.5 receiver remote control
Sumber : tauntek.com
c. Mikrokontroller atmega 128
Adalah komponen utama untuk komponen elektronik.
Mikrokontroller atmega128 berfungsi sebagai system control
pada robot terbang quadcopter.
Gambar 3.6 mikrokontroller atmega
Sumber : setiadidot.blogspot.com
d. Driver motor
Digunakan sebagai penghubung antara keluaran
mikrokontroller ATMega 8535 dengan motor penggerak robot.
Driver motor memiliki konfigurasi VCC untuk tegangan
pencatu daya positif, GND untuk tegangan pencatu daya
negative dan empat masukan untuk pengaturan penggerak
motor maju dan mundur pada roda sebelah kanan maupun kiri.
Keluaran dari driver motor adalah sinyal untuk
mengintruksikan motor bergerak sesuai input.
Gambar 3.7 driver motor
Sumber : www.dfrobot.com
e. Motor DC
Motor DC adalah komponen untuk menggerakkan roda bagian
belakang robot, yaitu roda sebelah kanan dan kiri. Motor DC
yang digunakan adalah Motor DC 12 Volt.
Gambar 3.8 Motor DC
Sumber : www.aliexpress.com
f. Kamera
Berfungsi sebagai sarana pemantai jarak jauh yang ada pada
badan robot. Data pantuan kamera akan dikirimkan lewat
transmisi frekuensi untuk dikirimkan lewat output yang ada
pada remote control.
Gambar 3.9 Kamera
Sumber : www.aliexpress.com
3.2 Sistem Kendali
Sistem kendali merupakan hubungan antara komponen yang
membenuk sebuah konfigurasi sistem, yang menghasilkan
tanggapan sistem yang diharapkan. Jadi harus ada yang
dikendalikan, yang merupakan suatu fisis, yang biasa disebut
dengan kendalian (plant).
Gambar 3.11 System kendali robot terbang
Masukan dan keluaran merupakan variabel atau besaran fisis.
Keluaran merupakan hal yang dihasilkan oleh kendalian, artinya
yang dikendalikan. Sedangkan masukan adalah yang
mempengaruhi kendalian, yang mengatur keluaran. Kedua dimensi
masukan dan keluaran tidak harus sama. Sistem kendali adalah
proses pengaturan ataupun pengendalian terhadap satu atau
beberapa besaran (variabel, parameter) sehingga berada pada suatu
harga atau dalam suatu rangkuman harga (range) tertentu. Sistem
kendali otomatis merupakan suatu sistem dalam proses kerjanya
dikendalikan tanpa adanya campur tangan manusia.
3.3 Desain Sistem
Desain system menggambarkan tentang keseluruhan system yang
dibangun pada robot terbang menggunakan diagram blok. Sistem
kerja robot terbang dimulai dari masukan berupa control oleh
pengendali menggunakan remote control. Hasil masukan tersebut
diterima oleh receiver sinyal yang berada pada tubuh robot.
Kemudian sinyal akan diteruskan untuk diterjemahkan oleh system
kendali mikrokontroller atmega 128. System kendali akan
meneruskan masukan menjadi keluaran yang disesuaikan dengan
perintah yang terprogram dalam mikrokontroller. Hasil keluaran
yang dihasilkan adalah putaran motor DC yang terhubung dengan
empat buah rotor, selain itu keluaran juga terhubung dengan
kamera untuk memantau kondisi pada wilayah daratan ketika robot
sedang mengudara.
Gambar 3.12 Diagram blok sistem robot terbang quadcopter
3.4 Desain Visual Robot
Perancangan berupa visualisasi bentuk robot diperlukan untuk
menggambarkan realisasi robot yang akan dibangun. Desain visual
robot juga menjadi rujukan untuk merakit robot terbang
quadcopter hingga proses penyelesaian akhir.
Gambar 3.14 Desain robot quadcopter tampak atas
Robot terbang quadcopter akan dirancang dengan dimensi panjang
maksimal 50 cm, lebar 50 cm dan tinggi 20 cm. Dimensi tersebut
cukup proporsional untuk perancangan terbang model quadcopter.
DAFTAR PUSTAKA
Ashari, Ahmad, et al. 2012. Sistem Kendali Dan Muatan Quadcopter
Sebagai Sistem Pendukung Evakuasi Bencana. Jurusan Ilmu
Komputer dan Elektronika, Fakultas Matematika dan Pengetahuan
Alam Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta
Asrul. 2014. Sistem Kendali Posisi Dan Ketinggian Terbang Pesawat
Quadcopter. Tesis, Teknik Komputer, Kendali, Dan Elektronika
Universitas Hasanuddin Makassar.
Hendriawan, Akhmad, et al. 2012. Sistem Kontrol Altitude Pada UAV
Model Quadcopter Dengan Metode PID. Politeknik Elektronika
Negeri Surabaya Kampus PENS, Jalan Raya ITS Sukolilo,
Surabaya.
_______________ . 2013. Mikrokontroler ATmega128 : Sistem Minimum.
duniaelektronika.net. diakses pada tanggal 26 Mei 2015
CURRICULUM VITAE
Nama : Satrio Agung Wicaksono
NIM : 12650025
Tempat dan Tanggal Lahir : Kediri, 30 April 1994
Jenis Kelamin : Laki-Laki
Agama : Islam
Angkatan tahun/ Semester : 2012 /6
Jurusan : Teknik Informatika
Alamat Rumah : Ds. Joho Rt/Rw 03/01 Kec. Wates
Kab. Kediri Jawa Timur
Telp. / HP : 085736277881
Alamat e-mail : [email protected]
RIWAYAT PENDIDIKAN
Tahun Lulus Pendidikan
1999 RA AN-NAJAH
2005 MI AN-NAJAH
2008 MTsN 2 KEDIRI
2011 MAN 3 Kota Kediri
- UIN Maulana Malik Ibrahim Malang
PENGALAMAN ORGANISASI
Tahun Organisasi Jabatan
2012-2013 UKM UNIOR UIN MALIKI MALANG Anggota
2013-
Sekarang
UKM UNIOR UIN MALIKI MALANG Pengurus
Saya menyatakan bahwa semua keterangan dalam Curriculum Vitae ini
benar dan apabila terdapat kesalahan, saya bersedia
mempertanggungjawabkannya.
Malang, 25 Mei 2015
Yang menyatakan,
Satrio Agung Wicaksono
NIM. 12650025
\
RENCANA ANGGARAN BIAYA PENELITIAN
No. Jenis Anggara Biaya Keterangan
1. Belanja Bahan
a. ATK, pelaporan dan
dokumentasi
200000
b. Mekanik Robot
- Aluminium
- Spacer
- Rotor (baling-baling)
Kondisional
2 buah
4 buah
50000
25000
100000
c. Elektronik Robot
- Remote control
- Mikrokontroller
atmega128
- Driver motor
- Motor DC
- Kamera
- Kabel
- Lain-lain
1 buah
1 buah
1 buah
4 buah
1 buah
1 buah
Opsional
700000
500000
250000
200000
100000
50000
50000
Jumlah 2.225.000
2. Biaya Transport Lapangan
a. BBM 5 Liter 22.800
Jumlah 22.800
Jumlah Total 2.247.800
RINCIAN JADWAL PENELITIAN
NO. Kegiatan Bulan
Juni Juli Agustus September
1 Persiapan
2 Pengumpulan data
dan informasi
a. Studi Literatur
3 Identifikasi dan
analisis komponen
4 Perancangan Sistem
5 Implementasi Sistem
6. Uji Coba Sistem
7 Evaluasi Sistem
8 Dokumentasi dan
penyusunan laporan