ALGORITMA PLANNING PADA ROBOT PEMADAM API BERODA UNTUK KEMBALI KE POSISI AWAL DENGAN PENGHITUNG JUMLAH RUANGAN YANG
DITELUSURI
oleh
Feliks Wida Satyamarda NIM : 622012002
Skripsi
Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Sistem Komputer Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga
i
INTISARI
Algoritma planning robot pemadam api beroda dirancang khusus untuk menghadapi Kontes Robot Pemadam Api kategori beroda tahun 2016. Robot bergerak secara autonomous untuk menemukan dan memadamkan api dalam waktu kurang dari 3 menit. Robot melakukan start berada di salah satu ruangan dan setelah memadamkan api, robot akan kembali ke ruangan di mana start berada dalam waktu kurang dari 2 menit.
Robot bergerak menelusuri labirin, di mana terdapat 4 buah ruangan di dalamnya. Posisi start berada di dalam salah satu ruangan. Dari dalam ruangan, robot bergerak keluar mencari ruangan yang terdapat api. Robot akan menghitung ruangan yang telah dilewatinya, sehingga saat menemukan api dan berhasil memadamkannya robot dapat kembali ke ruangan di mana start berada. Untuk kembali ke ruangan start terdapat 2 algoritma, lebih dari 2 ruangan yang dilewati, atau kurang dari 2 ruangan. Saat kurang dari 2 ruangan, maka robot kembali ke ruangan start dengan melewati jalur yang sama saat mencari ruangan yang ada api. Tetapi bila lebih dari 2 ruangan yang telah dilewati, maka robot akan melanjutkan jalur penelusuran.
ii
ABSTRACT
Planning algorithms are specifically designed for wheeled robot in Indonesian Fire Fighting Robot Contest wheeled category 2016. The robot move autonomously to locate and to extinguish the fire in less than 3 minutes. Robot starting to move from a room and after extinguishing the fire, the robot can return back to the room start in less than 2 minutes.
The robot moves through the maze, where there are 4 rooms. The start position is located in one of the rooms. From inside the room, the robot moves out looking for a room where there is a fire. The robot counting the rooms that has been passed, so when it finds the fire and managed to extinguished it, the robot can return back to start posisition. To return to starting room there are two algorithms, more than 2 rooms are passed, or less than 2 rooms. If it moves less than 2 rooms, then the robot returnback to start to pass through the same path when searching the room where there is a fire. But if more than two rooms that have been passed, the robot will follow the search path.
iii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala berkat dan karunia yang selalu menyertai penulis selama menempuh pendidikan sampai penyelesaian tugas akhir ini sebagai syarat kelulusan di Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana.
Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada berbagai pihak baik secara langsung maupun tidak langsung telah membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini:
1. Tuhan Yesus yang selalu menyertai dan menuntun penulis sehingga dapat
menyelesaikan skripsi ini dengan baik.
2. Solafide Dwi Suyono sebagai mekanik yang membantu dalam proses pembuatan
tugas akhir.
3. Papah Suwidya Yakub, dan mamah Dani Sulistyaningsih, orangtua terhebat
yang selalu mendukung dan mendoakan penulis dalam segala hal.
4. Pembimbing R2C Bapak Daniel Santoso, M.S , Gunawan Dewantoro, M.Sc.Eng ,
dan Deddy Susilo, M.Eng yang ikut memberikan ide, masukan, dan saran pada saat
pengerjaan robot.
5. Pembimbing I Bapak Banu Wirawan Yohanes, M.CompSc, Pembimbing II
Bapak Gunawan Dewantoro, M.Sc.Eng yang telah memberikan saran,
membimbing, mengarahkan, memberikan saran kepada penulis selama mengerjakan tugas akhir.
6. Adikku Hana Wida Mardarita dan si kecil Ivana Wida Mardaneta yang selalu mendoakan dan memberikan semangat sehingga penulis dapat menyelesaikan studinya.
7. R2C – Aphrodite 2014, R2C- EOS 2015, dan R2C –EOS 2016, Mas Januar “Jamet” 2010, Mas Boti 2011, koh Frans 2011, Solafide 2012, Albert 2013, Dani 2014 dan Victor “Mamun” 2014 atas pengalaman dan kerja kerasnya dalam tim KRPAI Beroda R2C FTEK.
iv
9. Seluruh staff dosen, karyawan dan laboran FTEK yang memfasilitasi penulis selama belajar di FTEK UKSW.
10.Keluarga besar 2012 sebagai teman seperjuangan yang selalu memberikan dukungan pada penulis.
11.Saudara-saudari Gereja Kerasulan Baru sidang Karangduren yang sudah memberikan dukungan dan doanya pada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
12.Berbagai pihak yang tidak dapat dituliskan satu persatu, penulis mengucapkan terima kasih.
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini jauh dari kata sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca sehingga tugas akhir ini dapat berguna bagi kemajuan FTEK UKSW dan tim R2C FTEK.
Salatiga, 12 Juni 2016
v
1.4. Sistematika Penulisan ... 3
BAB II DASAR TEORI ... 4
2.1. Kajian Pustaka ... 4
2.1.1. Perbandingan Algoritma Flood-Fill dengan Algoritma Backtraking dalam Pencarian Jalur Terpendek pada Robot Micromouse ... 4
2.1.2. Analisis dan Implementasi Algoritma Reinforcement Learning untuk Masalah Pemetaan Ruangan dan Pencarian Jalur Tercepat Robot Cerdas Pemadam Api ... 4
2.1.3. Algoritma Penjelajahan Peta Robot Pemadam Api Beroda untuk menemukan dan Memadamkan Api . ... 5
2.1.4. Path Planning of Mobile Robot Using Fuzzy Potential Field Method ... 5
2.2. Mikrokontroler ATMega 128 ... 6
2.3. Sensor Jarak SRF-04 ... 7
2.4. Rotary Encoder 30:1 Metal Gear Motor ... 8
2.5. Kompas Digital ... 8
2.6. Sensor Ultraviolet (UV-Tron) ... 9
2.7. TPA81 Thermopile Array ... 9
2.8. Flame Sensor ... 10
2.9. Bentuk dan ukuran lapangan pertandingan ... 11
2.10. Posisi Start ... 12
2.11. Assessori lapangan ... 13
vi
2.13. Penalti ... 16
2.14. Cara perhitungan nilai ... 17
2.15. Contoh perhitungan ... 17
BAB III PERANCANGAN ... 18
3.1. Sistem Kontrol Robot ... 18
3.2. Perancangan Perangkat Keras ... 19
3.2.1. Bentuk Fisik Robot ... 19
3.2.2. Mikrokontroler ATMega128 ... 20
3.2.3. Sensor Jarak SRF04 dan Infrared ... 20
3.2.4. Sensor Ultraviolet (UV-Tron) , Sensor Api TPA81 dan Flame Sensor ... 20
3.2.5. Sensor Navigasi ( CMPS03 ) dan Rotary Encoder ... 21
3.3. Perancangan Perangkat Lunak ... 22
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS ... 26
4.1. Metode Pengujian ... 26
4.2. Pengujian Berat Robot ... 27
4.3. Pengujian Algoritma ... 27
4.3.1. Presentase Pengujian Algoritma ... 33
4.4. Analisis algoritma dalam pencarian ruangan dan memadamkan api ... 35
4.4.1. Pengujian analisis algoritma pencarian ruangan ... 35
4.4.2. Pengujian analisis algortima pemadaman api ... 36
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 38
5.1. Kesimpulan ... 38
5.2. Saran Pengembangan ... 38
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1. Modul Mikrokontroler ATMega128 ... 6
Gambar 2. 2. Sensor SRF04 ... 7
Gambar 2. 3. Motor Pololu dengan Rotary Encoder ... 8
Gambar 2. 4. CMPS03 ... 9
Gambar 2. 5. Sensor UV-Tron ... 9
Gambar 2. 6. Batas Pembacaan UV-tron ... 9
Gambar 2. 7. TPA 81 ... 10
Gambar 2. 8. Sudut pandang TPA81 ... 10
Gambar 2. 9. Flame Sensor ... 10
Gambar 2. 10. Bentuk dan ukuran peta ... 11
Gambar 2. 11. Peletakkan karpet pada peta ... 11
Gambar 2. 12. Gambar kemungkinan bentuk peta ... 12
Gambar 2. 13. Kemungkinan Start Robot. ... 13
Gambar 2. 14. Kemungkinan Letak Boneka ... 13
Gambar 2. 15. Kandidad posisi furniture ... 14
Gambar 2. 16. Bentuk dan ukuran lilin yang digunakan ... 14
Gambar 3. 1. Blok Diagram Sistem ... 18
Gambar 3. 2. Rancangan Fisik Robot ... 19
Gambar 3. 3. Realisasi Fisik Robot ... 19
Gambar 3. 4. Peletakan sensor jarak SRF04 ... 20
Gambar 3. 5. Peletakan sensor jarak infrared ... 20
Gambar 3. 6. Peletakan sensor jarak TPA81,flame sensor,dan UV-Tron ... 21
Gambar 4. 1. Konfigurasi keseluruhan lapangan ... 26
Gambar 4. 2. Grafik persebaran waktu saat memadamkan api ... 34
viii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Perbandingan Algoritma Flood-Fill dengan Algoritma Backtraking ... 4
Tabel 2.2. Pengkabelan motor dan rotary encoder ... 8
Tabel 2.3. Room Factor ... 16
Tabel 4. 1. Hasil pengujian Start di ruang 1 ... 27
Tabel 4. 2. Hasil Pengujian Start di ruang 2 ... 29
Tabel 4. 3. Hasil Pengujian Start di ruang 3 ... 30
Tabel 4. 4. Hasil Pengujian Start di ruang 4 ... 32
Tabel 4. 5. Hasil pengujian analisis algoritma pencarian ruangan ... 36
ix
DAFTAR SINGKATAN
KRPAI Kontes Robot Pemadam Api Indonesia
R2C Robotic Research Center
APF Artificial Potensial Field
CPU Central Processing Unit
RAM Random Access Memory
ROM Read Only Memory
I/O Input/Output
PC Personal Computer
EEPROM Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory
PWM Pulse Width Modulation
USART Universal Synchronous and Asynchronous serial Receiver and Transmiter
SPI Serial Paralel Interface I2C Inter Integrated Circuit
TCFFHR Trinity College Fire-Fighting Home Robot
OM Operating Mode
RF Room Factor
AT actual time
PP Penalty
OS Operating Score
