PERANCANGAN TRACKING ROBOT OBJEK WARNA MENGGUNAKAN KAMERA PIXY CMUCAM 5 DENGAN METODE FUZZY SUGENO ORDE NOL

(1)

PERANCANGAN TRACKING ROBOT OBJEK WARNA MENGGUNAKAN KAMERA PIXY CMUCAM 5 DENGAN METODE FUZZY SUGENO

ORDE NOL

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Melengkapi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Komputer

OLEH:

Santo Manurung 09111001050

SISTEM KOMPUTER FAKULTAS ILMU KOMPUTER

UNIVERSITAS SRIWIJAYA

2018

(2)

(3)

(4)

HALAMAN PERSEMBAHAN

“tidak ada usaha yang sia-sia”

Kupersembahkan tulisan ini untuk … 1. Kedua orang tuaku yang aku cintai 2. Saudaraku

3. Kekasihku

4. Keluarga besarku di lumban gorat 5. Teman-temanku satu kostan

6. Almamaterku tercinta

(5)

(6)

ii

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat Rahmat dan Karunia-Nya lah sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan tugas akhir ini ini yang berjudul “Perancangan Tracking Robot Objek Warna menggunakan Kamera Pixy CMUcam 5 dengan Metode Fuzzy Sugeno Orde Nol”.

Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana computer pada Jurusan Sistem Komputer, Universitas Sriwijaya.

Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada pihak yang telah memberikan bantuan, dorongan, motivasi, semangat dan bimbingan dalam penyusunan laporan ini :

1. Tuhan Yang Maha Esa, yang telah melimpahkan Berkat dan RahmatNya.

2. Ayah, Ibu, kakak, dan adik saya, keluarga, serta teman-teman seperjuangan yang telah memberikan motivasi baik moril, spiritual maupun material kepada penulis.

3. Bapak Rossi Passarella, M.Eng selaku Ketua Jurusan Sistem Komputer.

4. Bapak Ir.Bambang Tutuko,M.T, selaku Dosen Pemimbing Akademik.

5. Bapak Ahmad Zarkasi,M.T, selaku pembimbing tugas akhir saya.

6. Kak Ahmad Reza selaku admin jurusan sistem computer.

Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis menyadari sepenuhnya bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik dari semua pihak yang berkenan demi laporan yang lebih baik lagi.

(7)

iii

Akhir kata penulis berharap semoga Laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat serta dapat memberikan pengetahuan dan wawasan bagi semua pihak yang membutuhkannya.

(8)

UNIVERSITY OF SRIWIJAYA

FACULTY OF COMPUTER SCIENCE COMPUTER SYSTEM DEPARTMENT Thesis, July 2018

Santo Margen Manurung

DESIGN OF COLOR OBJECT ROBOT TRACKING USING PIXY CMUCAM 5 CAMERA WITH METHOD FUZZY SUGENO ORDE NOL

ABSTRACT

Lately the development of wheeled robots technology has evolved in various fields that can facilitate human work. Wheeled robots use automatic systems that work using auto drive systems without being directly controlled by operators called autonomous robots. An autonomous robot can recognize around environment requiring sensor as replacement of the robot senses. Robot can move because of input from sensors inside the robot. With thus, this thesis is designing a mobile robot to seacrh for and follow certain object that using pixy camera to detect and follow an object. The purpose of this research was to implement fuzzy sugeno nol logic to regulate motor movement and design intelligent robot with using pixy CMUCam 5 camera to detect and moving follow color object. The method in this research uses the fuzzy sugeno orde nol (0) method. The object of the research chosen was the design of color tracking robot fuzzy logic based. Stages were done in the design was to prepare all the hardware at robot then do design the hardware module and testing software of used. The next step was to do integration between hardware and software. After that doing the testing robot at arena has been prepared. the taking of data is done by validating and analyzing whether the data is as expected. From the results of research concluded that robots can only follow one color object if the object detected more than one, the robot will rotate in place. the left motor movement of the robot is more stable than the right motor. the robot can follow object using a pixy camera with 25 rule base with camera readings of 50⁰ in front camera, and the percentage of error reading on objects is 4.34%. Suggestions in further research and development, tracking robot objects by using fuzzy logic so that robots can stop after finding the objects at a distance of 20 cm in front of the robot and modify the robot camera can move 360⁰ for looking objects and robots can be designed to move backwards when finding obstacles.

Keywords : mobile robots, tracking robots, pixt CMUCam 5 camera, color object.

(9)

UNIVERSITAS SRIWIJAYA FAKULTAS ILMU KOMPUTER JURUSAN SISTEM KOMPUTER Skripsi, Juli 2018

Santo Margen Manurung

Perancangan Tracking Robot objek Warna Menggunakan Kamera pixy CMUCam 5 dengan Metode Logika Fuzzy sugeno orde nol

ABSTRAK

Belakangan ini perkembangan teknologi robot beroda (wheeled robots) telah berkembang dalam berbagai bidang yang dapat mempermudah pekerjaan manusia. Robot beroda mengunakan sistem otomatis yang bekerja menggunakan auto drive system tanpa dikendalikan oleh operator secara langsung yang disebut autonomous robot. Sebuah autonomous robot dapat mengenali lingkungan sekitar memerlukan sensor sebagai pengganti indera robot. Robot dapat bergerak karena adanya inputan dari sensor-sensor didalam robot. Dengan demikian, tugas akhir ini merancang sebuah mobile robot untuk mencari dan mengikuti objek warna tertentu yang menggunakan kamera pixy untuk mendeteksi dan mengikuti suatu objek. Tujuan penelitian ini adalah mengimplementasikan logika fuzzy sugeno orde nol untuk mengatur gerakan motor serta merancang robot cerdas dengan menggunakan fuzzy sugeno orde nol dengan camera pixy CMUCam 5 untuk mendeteksi dan bergerak mengikuti objek warna. Metode dalam penelitian ini menggunakan metode fuzzy sugeno orde nol (0). Objek penelitian yang dipilih adalah perancangan tracking robot warna berbasis logika fuzzy. Tahapan yang dilakukan dalam perancangan adalah menyiapkan semua perangkat keras dalam robot kemudian melakukan perancangan modul perangkat keras dan pengujian perangkat lunak yang digunakan. Tahap selanjutnya melakukan integrasi antara perangkat keras dan perangkat lunak. Setelah itu melakukan pengujian robot pada arena yang telah disiapkan. pengambilan data dilakukan dengan memvalidasi dan menganalisa apakah data sesuai yang diharapkan. Hasil dari penelitian disimpulkan bahwa robot hanya dapat mengikuti satu objek warna jika objek yang dideteksi lebih dari satu maka robot akan berputar di tempat, pergerakan motor kiri robot lebih stabil dibandingkan dengan motor kanan, robot dapat mengikuti objek dengan menggunakan kamera pixy dengan 25 rule base dengan pembacaan kamera 50⁰ di depan kamera, dan persentase nilai error pembacaan terhadap objek 4,34%. Saran dalam penelitian dan pengembangan selanjutnya, tracking robot objek dengan menggunakan logika fuzzy agar robot dapat berhenti setelah menemukan objek pada jarak 20 cm di depan robot dan memodifikasi kamera robot dapat bergerak 360⁰ umtuk mencari objek serta robot dapat dirancang untuk bergerak mundur ketika menemukan halangan.

Kata kunci : tracking robot, camera pixy CMUCam 5, objek warna, mobile robot, robot.

(10)

ii

DAFTAR ISI

Halaman Judul ... i

Daftar Isi ... ii

Daftar Gambar ... iv

Daftar Tabel ... v

BAB I. PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Tujuan dan Manfaat ... 2

1.3. Rumusan ... 2

1.4. Batasan Masalah ... 2

1.5. Metodologi Penelitian ... 3

1.6. Sistematika Penulisan ... 4

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ... 6

2.1. Pendahuluan ... 6

2.2. Robot ... 6

2.2.1. Robot Pendeteksi ... 6

2.3. Perangkat Keras (Hardware) ... 7

2.3.1. Arduino Uno ... 7

2.3.2. Sensor ... 8

2.3.3. Motor DC ... 10

2.4. Logika Fuzzy ... 12

2.4.1. Pengendali Logika Fuzzy ... 12

2.4.2. Himpunan Fuzzy... 12

2.4.3. Fungsi Keanggotaan ... 13

2.4.4. Fuzzyfikasi... 16

2.4.5. Basis Aturan (Rule Base) ... 16

2.4.6. Defuzzyfikasi ... 16

(11)

iii

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN ... 19

3.1. Perancangan Perangkat keras ... 21

3.1.1. Modul Sensor Pixy Cmucam 5 ... 21

3.1.2. Modul Mikrokontroller Arduino Uno... 24

3.1.3. Patform Robot... 24

3.1.4. Flowchart ... 25

3.2. Perancangan Perangkat Lunak ... 25

3.2.1. Fuzzyfikasasi ... 27

3.2.2. Rule Base ... 31

3.2.3. Inferensi ... 34

3.2.4. Defuzzyfikasi ... 34

BAB IV. PENGUJIAN DAN ANALISA ... 35

4.1. Pengujian Perangkat Keras ... 35

4.1.1. Modul Sensor ... 35

4.1.2. Pengujian Modul Mikrokontroller Arduino Uno... 38

4.2. Pengujian Gerak Robot ... 39

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 63

5.1. Kesimpulan ... 63

5.2. Saran ... 63

DAFTAR PUSTAKA ... 62

LAMPIRAN ... 65

(12)

iv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Tampilan Arduino Uno ... 7

Gambar 2.2. Konfigurasi Pin Kamera Pixy CMUCam 5 ... 9

Gambar 2.3. Motor DC ... 10

Gambar 2.4. IC L298N... 10

Gambar 2.5. Diagram Blok Sistem Berbasis Aturan Fuzzy ... 11

Gambar 2.6. Diagram Blok Pengendali Logika Fuzzy ... 12

Gambar 2.7. Tipe Representasi Kurva ... 13

Gambar 2.8. Kurva Segitiga ... 14

Gambar 2.9. Kurva Trapesium ... 15

Gambar 3.1. Kerangka Kerja Penelitian ... 20

Gambar 3.2. Skema Perancangan Perangkat Keras ... 21

Gambar 3.3. Titik Tengah dari Objek ... 22

Gambar 3.4. Titik Tengah dari Objek Radius ... 23

Gambar 3.5. Perancangan Range Vision dalam Centimeter ... 23

Gambar 3.6. Gambar Perancangan Robot Objeck Tracking ... 24

Gambar 3.7. Flowchart Tracking Objek ... 25

Gambar 3.8. Perancangan Fuzzy Sugeno ... 26

Gambar 3.9. Grafik Input Fuzzy untuk Variabel X dari Pixy ... 29

Gambar 3.10. Grafik Input Fuzzy untuk Variabel Y dari Pixy ... 30

Gambar 3.11. Fungsi keanggotaan output untuk motor kiri ... 35

Gambar 3.12. Fungsi keanggotaan output untuk mototr kanan ... 35

Gambar 4.1. Tampilan Pengambilan data Kamera Pixy 18,5 cm ke Depan ... 37

(13)

v

Gambar 4.2. Tampilan Pengujian Kamera 40 Kedepan dan 30 cm

Kearah Kanan ... 38

Gambar 4.3. Grafik Perubahan PWM dengan Jarak 20 cm didepan Robot ... 43

Gambar 4.7. Perubahan PWM dengan Jarak 100 cm didepan Robot ... 47

Gambar 4.12. Perubahan PWM dengan Jarak 100 cm didepan Robot ... 57

(14)

vi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Spesifikasi Arduino Uno ... 8

Tabel 3.1. Variabel Fuzzy ... 27

Tabel 3.2. Himpunan Fuzzy ... 27

Tabel 3.3. Basis Aturan ... 32

Tabel 4.1. Pengambilan Data Objek dari Kamera Pixy Lurus Terhadap Sumbu X ... 35

Tabel 4.2. Pengambilan Data Kamera Pixy Kearah Kanan dan Kiri Kamera ... 36

Tabel 4.3. Kondisi Pada Saat Reset Tidak Ditekan ... 38

Tabel 4.4. Kondisi Pada Saat Reset Ditekan ... 39

Tabel 4.5. Tabel Hasil Percobaan 1 (Percobaan 1) ... 39

Tabel 4.6. Tabel Hasil Percobaan Titik Kordinat (Percobaan 2) ... 41

Tabel 4.7. Tabel Hasil Percobaan Titik Kordinat Tidak Ditentukan (Percobaan 3) ... 48

Tabel 4.8. Tabel Hasil Percobaan Titik Kordinat (Percobaan 4) ... 50

(15)

vii

(16)

Perancangan Tracking Robot objek Warna Menggunakan Kamera pixy CMUCam 5 dengan Metode Logika Fuzzy sugeno orde nol

SANTO MANURUNG 1

1 BAB I PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Robot merupakan suatu unit yang dapat diprogram ulang yang didesain untuk menyelesaikan tugas atau pekerjaan secara otomatis dengan memiliki manipulator mekanik[1]. Robot dapat dibagi menjadi beberapa tipe seperti robot manipulator, robot berkaki, robot beroda, robot bawah air dan robot udara. Belakangan ini perkembangan teknologi robot beroda (wheeled robots) telah berkembang dalam berbagai bidang baik dalam bidang industry dan kesehatan maupun dalam bidang militer. Robot beroda telah banyak digunakan untuk mempermudah pekerjaan manusia bahkan mengganti manusia dalam lingkungan yang berbahaya. Seperti robot mobil pemadam api, robot mobil pengangkut dan robot mobil pemantau di lingkungan ekstrim seperti lingkungan radiasi. Pada umumnya robot-robot itu menggunakan sistem otomatis, dimana robot sudah dapat bekerja menggunakan auto drive system tanpa dikendalikan oleh operator secara langsung atau sering disebut dengan autonomous robot. Autonomous mobile robot merupakan suatu jenis mobile robot yang mempunyai kemampuan dalam mengambil atau membuat keputusan sendiri mempunyai kemampuan dalam navigasi yang memungkinkan robot dapat mengenal lingkungan dan mencapai tujuan yang diharapkan. Sebuah autonomous robot dapat mengetahui dan mengenal lingkiungan sekitar memerlukan sensor sebagai ganti indera pada robot. Robot dapat bergerak sesuai dengan yang kita inginkan karena adanya inputan dari sensor – sensor yang ada pada sebuah robot.

Robot yang akan dirancang merupakan sebuah mobile robot untuk mencari dan mengikuti objek tertentu. Dalam laporan tugas akhir ini mobile robot menggunakan kamera pixy untuk mendeteksi dan mengikuti suatu objek.Metode yang digunakan pada tugas akhir ini adalah metode fuzzy sugeno orde nol (0) yang memiliki beberapa kemampuan yaitu skema pembelajaran yang sederhana dan waktu

(17)

2

eksekusi yang cepat dan siap di implementasikan pada hardware[2]. Logika fuzzy sugeno gigunakan untuk memproses data yang masuk atau yang di berikan sensor untuk mengatur pergerakan motor supaya pergerakan motor lebih baik.

I.2. Tujuan dan Manfaat I.2.1. Tujuan

Tujuan yang hendak dicapai penulis dengan dilakukannya penelitian ini adalah : 1. Mengimplementasikan logika fuzzy sugeno orde nol untuk mengatur gerakan

motor.

2. Merancang robot cerdas dengan menggunakan logika fuzzy sugeno orde nol dengan camera pixy CMUCam 5 untuk mendeteksi dan bergerak mengikuti objek warna.

I.2.2. Manfaat

Adapun manfaat yang dapat diambil dari dilakukannya penelitian ini adalah : 1. Dapat menerapkan logika fuzzy sugeno orde pada pergerakan motor robot..

2. Dapat merancang dan memahami system navigasi tracking robot dengan camera pixy.

3. Dapat memahami penggunaan fuzzy logic untuk membantu meminimalisir error.

I.3. Rumusan Masalah

Beradarkan latar belakang tersebut masalah yang didapat adalah bagaimana menerapkan logika fuzzy sugeno orde nol dalam gerak tracking robot untuk mencari dan mengikuti objek berwarna menguunakan kamera pixy CMUCam 5.

I.4. Batasan Masalah

Adapun batasan masalah dalam tugas akhir ini yaitu sebagai berikut :

(18)

3

1. Keadaan lingkungan yang telah dikondisikan dalam ruangan (indoor) yang telah ditentukan sebelumnya.

2. Bahasa pemrograman yang digunakan dalam pembuatan sistem navigasi robot menggunakan bahasa C dengan menggunakan arduino.

3. Robot dilengkapi dengan kamera pixy CMUCam 5 sebagai sensor deteksi.

4. Menerapkan logika fuzzy sugeno dalam navigasi tracking robot dengan menggunakan camera pixy CMUCam 5.

5. Robot yang dirancang tidak dapat mundur.

6. Dalam perancangan robot ini idak membahas image processing, karena kamera yang digunakan hanya untuk memnentukan titik koordinat.

I.5. Metodologi Penelitian

Metodologi yang akan digunakan dalam penelitian ini yakni : 1. Studi Pustaka / Literature

Metode ini dilakukan dengan cara mencari membaca dan mengumpulkan sumber-sumber referensi berupa literatur yang terdapat pada buku, majalah, internet atau lainnya yang berhubungan dengan “tracking robot atau deteksi suatu objek dan mengikuti objek sehingga dapat menunjang penulisan Laporan Tugas Akhir ini.

2. Studi lapangan

Tahap ini dilakukan untuk mencari dan menentukan peralatan yang cocok untuk merancang dan membuat tracking robot yang dapat mengikuti objek.

3. Perancangan dan pembuatan Perangkat Lunak

Pada tahap ini dilakukan perancangan dan pembuatan software maupun hardware untuk tracking robot yang dapat mengikuti suatu objek.

4. Pengujian / Simulasi Desain Pengendalian

Tahap ini meliputi pengujian system navigasi yang telah dirancang dengan menggunakan beberapa parameter pengujian sehingga diperoleh data hasil pengujian untuk mendapatkan fungsi optimal dan system yang telah dibuat.

5. Analisa dan Kesimpulan

(19)

4

Hasil dari pengujian pada metode pengujian kemudian dianalisa, dengan tujuan untuk mengetahui kekurangan pada hasil perancangan dan faktor penyebabnya, sehingga dapat digunakan untuk pengembangan pada penelitian selanjutnya dan dibuat kesimpulan dari hasil penelitian.

1.6. Sistematika Penulisan

Untuk memperjelas dan memudahkan dalam penulisan ugas akhir ini, maka dibuat sistematika penulisan sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisi tentang permasalahan yang menjadi latar belakang penulisan dalam tugas akhir ini, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan dan manfaat, serta sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Membahas teori dan prinsip dasar yang melandasi pembahasan tugas akhir, berisikan materi-materi yang menjadi pendukung dalam perancangan sistem ini. Topik yang di bahas di bab ini adalah robot, tracking robot, object following, fuzzy logic.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Metodologi penulisan , berisikan langkah-langkah yang digunakan dalam pembuatan sistem dan penjelasannya.

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA

Bab ini menjelaskan tahapan perancangan hardware berupa desain robot dan pembuatan perangkat lunak dan pengambilan data dari sistem disertai pembahasan mengenai rancangan yang dibuat agar dapat menjawab masalah yang terdapat di latar belakang.

(20)

5

BAB V KESIMPULAN

Berisi kesimpulan yang diperoleh penulis dari perancangan sistem dan saran untuk sistem agar dapat lebih di kembangkan menjadi lebih baik.

(21)

64

DAFTAR PUSTAKA

[1] Brault Matthew,w. 2012. “Americans With Disabilities: 2010”, US Census Bereau Current Population Report, pp. 70-131.

[2] usuman, I., dan prijodiprodjo,w. 2011. “Implementasi Sistem Robot beroda dengan Lengan Sebagai Fungsi Pembersih Kaca”. Vol.1 no.1, April,pp.1-6.

[3] Kesumadewi, S., dan Purnomo, H., 2004. Aplikasi Logika Fuzzy untuk Pendukung Keputusan (edisi I). Graha Ilmu: Yogyakarta.

[4] Sumantri, R. Am, B. dan Wijayanto A., “Pengaturan Posisi Motor Servo DC dengan Metode Fuzzy Logic”. Institut Tegnologi Sepuluh November.

[5] Suyanto, 2008. Soft Computing Membangun Mesin ber-IQ Tinggi.

Informatika. Bandung.

[6] Zimmermann, H.J. (2000), Fuzzy Set Theory and Its Applications, Kluwer Academic Publishers, London.

[7] Budiharto, Widodo. 2005. Perancangan Sistem dan Aplikasi Mikrokontroler. Jakarta : PT. Alex Media Komputindo.

[8] Kadir, A. (2013). Panduan Praktis Mempelajari aplikasi mikrokontroler dan pemrogramannya menggunakan Arduino.

[9] Mesriah ria, "Jenis-jenis Atau macam-macam robot". April, 2016.

[10] Muhammad Ridha, "Prototype Konveyor Seleksi Objek Berdasarkan Warna Menggunakan Kamera PIXY CMUCAM 5 Berbasis Arduino". Surakarta:

Universitas Muhammadiyah Surakarta, 2016.

[11] Klir G.J & Yuan B. 1995. Fuzzy Sets and Fuzzy Logic Theory and Application. Pretince-Hall Inc, New Jersey.