i Universitas Kristen Maranatha
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha, Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no.65, Bandung, Indonesia,
email : Antonius_max60606@yahoo.co.id
ABSTRAK
Pada tahun 2008 diselenggarakan Indonesian Indoor Aerial Robot Contest
untuk pertama kalinya dengan tujuan mendorong peningkatan penguasaan teknologi kedirgantaraan, khususnya robot terbang di Indonesia. Kategori yang diperlombakan dalam IIARC 2009 adalah kategori mahasiswa dan kategori umum dengan misi pemantauan udara indoor.
Dalam Tugas Akhir ini telah dirancang dan direalisasikan robot terbang yang berbentuk pesawat terbang pengintai yang dapat membaca warna dan menjatuhkan benda pada sasaran yang telah ditentukan. Robot terbang digerakkan oleh satu mesin berbahan bakar metanol dengan baling baling ukuran 11 x 6 inch. Untuk mengatur arah pesawat terbang terdapat lima buah motor servo untuk mengontrol aileron elevator, throttle dan rudder. Pengontrolan pesawat menggunakan sebuah radio kontrol sebagai transmitter dan sebuah penerima sinyal berupa receiver yang menempel di badan pesawat. Di dalam badan pesawat terbang terdapat sebuah sensor kamera CMUCam2+ dan ATTINY2313.
Algoritma yang digunakan yaitu sensor kamera CMUCam2+ akan mencari warna yang telah ditentukan sebelumnya di ATTINY2313, dan akan memberikan perintah ada tidaknya warna yang ditentukan, dan memberikan perintah pada ATTINY2313 untuk menggerakkan servo yang terhubung dengan sebuah pintu tempat penyimpanan benda yang akan dijatuhkan.
Dari semua percobaan yang dilakukan, persentase keberhasilan CMUCam2+ dalam membaca warna sasaran adalah 33%, kegagalan yang terjadi disebabkan karena kecepatan pesawat yang tidak konstan, pengaruh angin, dan respon sensor kamera CMUCam2+ yang lambat.
Kata Kunci : Robot terbang, ATTINY2313, IIARC, Sensor kamera CMUCam2+,
ii Universitas Kristen Maranatha
REALIZATION OF THE OBSERVER FLYING ROBOT
BASED ON IIARC 2009
Composed by:
Name : Antonius Max NRP : 0522093
Electrical Engineering, Maranatha Christian University, Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no.65, Bandung, Indonesia,
email : Antonius_max60606@yahoo.co.id
ABSTRACT
In 2008 Indonesian Indoor Aerial Robot Contest for the first time with the aim of encouraging increased mastery of aerospace technology, particularly flying robot in Indonesia. That contest was divided into two categories that was students categories and general categories with indoor air monitoring mission.
In this Final Project has been designed and realized into the flying robot reconnaissance aircraft powered by a methanol-fueled engine with a propeller shaft measures 11 x 6 inch. To set the direction of the aircraft there are five servo motors to control the aileron elevator, throttle and rudder. To control the plane we use a radio control transmitter and a receiver attached to a receiver in the fuselage. Inside the fuselage there is a camera sensor and CMUCam2 + ATTINY2313.
Algorithm we used is camera sensor CMUCam2+ that will find colors preset in ATTINY2313, and will give orders whether or not the specified color, and gave orders to move the servo ATTINY2313 connected to a door where the object will be dropped.
From of all the experiments conducted, the percentage of success in scanning a colour target is 33%, failure occurred due to the aircraft speed is not constant, the influence of wind, and the camera sensor slow response of CMUCam2 +.
Key Word : Flying Robot, ATTINY2313, IIARC, Camera Sensor CMUCam2+,
v Universitas Kristen Maranatha
BAB II LANDASAN TEORI II.1 Pengantar Robotika ... 5
II.1.1 Sejarah Robot ... 5
II.1.2 Definisi Robot ... 8
II.1.3 Keuntungan Penggunaan Robot ... 8
II.1.4 Klasifikasi Robot Berdasarkan Tingkat Kemampuan Melakukan Tugas ... 9
II.1.5 Klasifikasi Robot Berdasarkan Mobilitas ... 10
II.1.6 Klasifikasi Robot Berdasarkan Konstruksi Robot ... 11
II.1.7 Sistem Kontrol Robot ... 13
vi Universitas Kristen Maranatha
II.2 Pesawat Terbang ... 16
II.2.1 Klasifikasi Pesawat Terbang Berdasarkan Desain ... 18
II.2.2 Klasifikasi Pesawat Terbang Berdasarkan Penggunaan ... 21
II.3 Pesawat Terbang Model ... 24
II.3.1 Klasifikasi Pesawat Model ... 26
II.3.2 Klasifikasi Pesawat Model Menurut FAI ... 27
II.4 Gaya-Gaya yang Bekerja Pada Pesawat Terbang ... 34
II.5 Propeller ... 36
II.6 Motor Servo ... 37
II.7 Pengontrol Mikro ATTINY2313 ... 40
II.7.1 Fitur ATTINY2313 ... 40
II.7.2 Konfigurasi Pin ATTINY2313 ... 41
II.7.3 Register dan Memori ATTINY2313 ... 44
II.7.4 PortInput/Output ATTINY2313 ... 44
II.8 Sensor CMUCam2+ ... 45
II.8.1 Perintah Dasar pada CMUCam2+ ... 48
II.8.2 Tipe Data CMUCam2+ ... 50
BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI III.1 Perancangan Sistem Robot Terbang ... 52
III.2 Perancangan dan Realisasi Robot Terbang ... 53
III.3 Perancangan dan Realisasi CMUCam2+ dan Pengontrol Mikro ... 60
III.3.1 Sensor CMUCam2+ ... 60
III.3.1.1 Pemilihan Baud Rate ... 61
III.3.1.2 Setting CMUCam2+ ... 62
III.3.2 Pengontrol Mikro ATTINY2313 ... 63
III.3.2.1 Algoritma Pemograman pada ATTINY2313 .... 64
BAB IV DATA PENGAMATAN DAN ANALISA IV.1 PengamatanSensor CMUCam2+ ... 67
IV.2 Sensor CMUCam2+ ... 68
IV.3 Kontrol Robot Terbang ... 70
vii Universitas Kristen Maranatha
IV.5 Penjatuhan Benda pada Sasaran saat Robot Terbang ... 72
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
V.1 Kesimpulan ... 75 V.2 Saran ... 75
DAFTAR PUSTAKA ... 76
LAMPIRAN – A Foto Robot Terbang
viii Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Tabel 2.1 Konfigurasi Port ATTINY2313 ... 45
2. Tabel 3.1 Konfigurasi Baud Rate ... 61
3. Tabel 3.2 Setting Sensor Kamera CMUCam2+ ... 62
4. Tabel 4.1 Pengamatan CMUCam2+... 67
5. Tabel 4.2 CMUCam2+ dengan Berbagai Warna Objek di outdoor ... 69
6. Tabel 4.3 CMUCam2+ dengan Berbagai Warna Objek di indoor ... 69
7. Tabel 4.4 Sistem Kontrol Robot Terbang ... 70
8. Tabel 4.5 Penerbangan Robot Terbang ... 70
9. Tabel 4.6 Sudut Pergerakan Motor Servo ... 72
ix Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Gambar 2.1 FR Micro Flying Robot ... 7
2. Gambar 2.2 Insect-Inspired Autonomous Microflyer... 7
3. Gambar 2.3 Kontrol Robot Loop Terbuka ... 13
12. Gambar 2.12 Pesawat Tempur AURI Sukhoi SU-33... 23
13. Gambar 2.13 Cara Mengetahui CG Pesawat Terbang Model ... 25
14. Gambar 2.14 Pengujian Kesetimbangan ... 26
15. Gambar 2.15 Chuck Glider ... 27
22. Gambar 2.22 Gaya yang Bekerja pada Sebuah Pesawat Terbang ... 34
23. Gambar 2.23 Propeller Kayu untuk Pesawat RC yang Menggunakan Mesin ... 36
24. Gambar 2.24 Struktur Dalam Motor Servo ... 38
25. Gambar 2.25 Koneksi Kabel Motor Servo ... 38
26. Gambar 2.26 Potensiometer Motor Servo ... 39
x Universitas Kristen Maranatha
28. Gambar 2.28 Konfigurasi Pin ATTINY2313... 42
29. Gambar 2.29 Diagram Blok ATTINY2313 ... 43
30. Gambar 2.30 Register ATTINY2313 ... 44
31. Gambar 2.31 CMUCam2+ ... 45
41. Gambar 3.2 Pola Kerangka Robot Terbang ... 54
42. Gambar 3.3 Dimensi Robot Terbang Tampak Atas ... 56
43. Gambar 3.4 Dimensi Robot Terbang Tampak Samping Kanan ... 57
44. Gambar 3.5 Dimensi Robot Terbang Tampak Samping Kiri ... 58
45. Gambar 3.6 Penempatan Sensor dan Desain Mekanik saat Pintu Tertutup ... 59
46. Gambar 3.7 Penempatan Sensor dan Desain Mekanik saat Pintu Terbuka ... 59
47. Gambar 3.8 CMUCam Board Layout ... 60
48. Gambar 3.9 Konfigurasi Jumper Baud Rate ... 61
49. Gambar 3.10 Diagram Alir Penggunaan CMUCam2+ ... 63
50. Gambar 3.11 Skematik Pengontrol Berbasis Pengontrol Mikro ATTINY2313 ... 64
51. Gambar 3.12 Diagram Alir Program pada Pengontrol Mikro Sensor ... 65
52. Gambar 3.13 Diagram Alir Proses Buka... 65
53. Gambar 3.14 Diagram Alir Proses Tutup ... 66
54. Gambar 4.1 Sensor CMUCam2+, ATTINY2313 dan Motor Servo ... 68
55. Gambar 4.2 Ruangan Penyimpan Benda yang Akan Dijatuhkan ... 71
xi Universitas Kristen Maranatha
LAMPIRAN A
A-1
Tampak Atas
A-2
Tampak Samping Kiri
LAMPIRAN B
PROGRAM PADA PENGONTROL MIKRO
B-1
PROGRAM UTAMA
PENGONTROL MIKRO ATTINY2313
/***************************************************** This program was produced by the
CodeWizardAVR V1.25.3 Standard Automatic Program Generator
B-2 #else
unsigned int rx_wr_index,rx_rd_index,rx_counter; #endif
// This flag is set on USART Receiver buffer overflow bit rx_buffer_overflow;
// USART Receiver interrupt service routine interrupt [USART_RXC] void usart_rx_isr(void) {
char status,data; status=UCSRA; data=UDR;
if ((status & (FRAMING_ERROR | PARITY_ERROR | DATA_OVERRUN))==0) {
rx_buffer[rx_wr_index]=data;
if (++rx_wr_index == RX_BUFFER_SIZE) rx_wr_index=0; if (++rx_counter == RX_BUFFER_SIZE)
{
// Get a character from the USART Receiver buffer #define _ALTERNATE_GETCHAR_
B-3 #include <stdio.h>
// Declare your global variables here
void main(void) {
// Declare your local variables here
// Crystal Oscillator division factor: 1 #pragma optsize-
// Func2=In Func1=In Func0=In // State2=T State1=T State0=T PORTA=0x00;
DDRA=0x00;
// Port B initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTB=0x00;
DDRB=0x00;
// Port D initialization
// Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTD=0x00;
DDRD=0x00;
// Timer/Counter 0 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 0 Stopped // Mode: Normal top=FFh // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 1 Stopped // Mode: Normal top=FFFFh // OC1A output: Discon. // OC1B output: Discon. // Noise Canceler: Off
B-4 // Timer 1 Overflow Interrupt: Off
// Input Capture Interrupt: Off // Compare A Match Interrupt: Off // Compare B Match Interrupt: Off TCCR1A=0x00;
// Interrupt on any change on pins PCINT0-7: Off GIMSK=0x00;
MCUCR=0x00;
// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization TIMSK=0x00;
// Universal Serial Interface initialization // Mode: Disabled
// Clock source: Register & Counter=no clk. // USI Counter Overflow Interrupt: Off USICR=0x00;
// USART initialization
// Communication Parameters: 8 Data, 1 Stop, No Parity // USART Receiver: On
// USART Transmitter: On // USART Mode: Asynchronous // USART Baud rate: 38400 UCSRA=0x00;
// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off ACSR=0x80;
// Global enable interrupts #asm("sei")
printf("RS\r"); // Reset the camera
delay_ms(100); // must delay …can delay less than 100ms
B-5 delay_ms(100);
printf("PM 0\r"); // turn poll mode on delay_ms(100);
printf("RM 3\r"); // turn on raw data mode for packets received from camera delay_ms(100);
printf("SW 1 1 80 143\r"); // not necessary this is default window delay_ms(100);
printf("tc 100 200 16 60 16 60 \r");//@#$%^&*percobaab //printf("tc 16 50 60 180 60 160 \r");
LAMPIRAN C
DATASHEET
1 Universitas Kristen Maranatha
BAB I
PENDAHULUAN
Pada bab ini dibahas mengenai latar belakang, identifikasi masalah, perumusan masalah, tujuan, pembatasan masalah, spesifikasi alat dan sistematika penulisan laporan tugas akhir.
1.1 Latar Belakang
Indonesian Indoor Aerial Robot Contest merupakan kontes robot terbang pertama yang diadakan di Indonesia untuk kategori indoor. Tujuan diadakannya kontes robot terbang ini adalah untuk memacu perkembangan penguasaan teknologi robot terbang di Indonesia. Disamping itu, diharapkan kontes ini dapat meningkatkan penguasaan teknologi kedirgantaraan secara umum dan dapat menjadi wadah berkumpul dan bertukar pikiran para penggiat kedirgantaraan Indonesia serta membangkitkan semangat kreativitas di kalangan mahasiswa.
Dalam kontes ini, peserta ditantang untuk mendesain, membuat serta menerbangkan sebuah pesawat dengan berat tidak lebih dari 150 gr. Berat tersebut sudah termasuk berat sebuah RC-12 micro kamera (15gr). Pesawat tersebut harus melakukan simulasi sebuah misi pemantauan udara di atas sebuah area tertentu. Sejumlah karakter alphabet yang dicetak di atas kertas dengan berbagai ukuran harus dikenali melalui gambar yang diambil oleh kamera yang ditransmisikan secara on-line dari pesawat ke sebuah ground station.
Kontes IIARC2008 di ITB telah mendapat pengakuan dari Japan Society of Aeronautics and Space Sciences (JSASS). Aturan yang digunakan mengadopsi aturan yang digunakan dalam kontes yang sama yang diselenggarakan oleh
University of Tokyo di Jepang.
Bab I Pendahuluan 2
Universitas Kristen Maranatha
observasi diletakkan 20 macam karakter berbeda dengan tiga ukuran kertas berbeda: A4, A3 dan A2. Ukuran kertas terkecil adalah A4 atau 210mmx297mm dan ukuran kertas terbesar A2 atau 420mm x 594mm. Selama penerbangan,
micro-camera memancarkan gambar yang diambil ke sebuah penerima di ruang observasi, salah seorang anggota tim peserta bertindak selalu pengamat yang akan mencatat karakter-karakter yang terlihat.
Penilaian akhir adalah berdasarkan jumlah karakter yang terbaca benar, jumlah karakter yang terbaca salah, lama pelaksanaan misi, jumlah pendaratan dan berat pesawat dengan pembobotan tertentu. Semakin banyak karakter benar terbaca, semakin singkat misi diselesaikan, semakin sedikit jumlah pendaratan dan semakin ringan pesawat, maka nilai yang diperoleh akan semakin besar. Pelaksanaan kontes dibagi dalam dua babak, yaitu babak penyisihan, akan dipilih tiga tim terbaik untuk bertanding dalam babak final.
I. 2 Identifikasi Masalah
Identifikasi masalah dalam tugas akhir ini adalah kebutuhan akan robot terbang yang memiliki kemampuan untuk mengintai sasaran.
I.3 Perumusan Masalah
Perumusan masalah yang akan dibahas dalam tugas akhir ini adalah bagaimana merealisasikan model pesawat terbang untuk IIARC 2009 dan cara mengontrol pesawat terbang sehingga kamera dapat membaca warna dengan benar dan jelas?
I. 4 Tujuan
Bab I Pendahuluan 3
Universitas Kristen Maranatha
I. 5 Pembatasan Masalah
Pembatasan masalah pada tugas akhir ini dibatasi oleh : 1. Robot terbang berbentuk pesawat terbang model.
2. Robot terbang dikontrol manual dengan Radio Control (R/C). 3. Percobaan terbang dilakukan di luar ruangan (outdoor). 4. Berat robot terbang tidak lebih dari 4kg.
I. 6 Spesifikasi Alat
Spesifikasi model pesawat terbang yang dibuat adalah sebagai berikut : 1. Pesawat berbentuk model bersayap tetap.
2. Badan dan sayap pesawat terbuat dari kayu balsa yang dilapisi stiker. 3. Penggerak maju menggunakan mesin berbahan bakar dengan baling
baling (propeller 11x6).
4. Arah kendali pesawat terbang terdiri dari kendali atas/bawah (elevator), kendali kanan/kiri (rudder), kendali guling kanan dan kiri yang masing masing digerakkan oleh sebuah motor servo.
5. Pesawat terbang mengambil gambar dengan sebuah CMUCam2+ yang diletakkan di badan pesawat.
6. Satu buah pengontrol mikro ATTINY2313 sebagai penggerak untuk mengontrol gerakan motor servo pada pintu untuk menjatuhkan benda.
I. 7 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan dalam tugas akhir ini dibagi secara garis besar dalam lima bab, yang meliputi :
BAB I PENDAHULUAN
Bab I Pendahuluan 4
Universitas Kristen Maranatha
BAB II TEORI PENUNJANG
Bab ini membahas tentang landasan teori mengenai pengantar robotika, pesawat terbang, model pesawat terbang, gaya gaya yang bekerja pada sebuah pesawat terbang, propeller, motor servo, AT TINY2313, CMUCam2+ .
BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI
Pada bab ini akan dibahas mengenai perancangan dan realisasi struktur robot terbang, rangkaian pengontrol mikro.
BAB IV ANALISA DAN DATA PENGAMATAN
Pada bab ini akan dibahas hasil pengujian pencarian warna oleh CMUCam2+, pengujian kecepatan terbang robot dan analisisnya.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini merupakan bab penutup yang membahas mengenai kesimpulan dan saran-saran untuk perbaikan dan pengembangan lebih lanjut.
75 Universitas Kristen Maranatha
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bab ini berisi kesimpulan dari Tugas Akhir dan saran-saran yang perlu dilakukan untuk perbaikan di masa mendatang.
V.1 Kesimpulan
Dengan memperhatikan data pengamatan dan analisis pada bab sebelumnya, dapat disimpulkan bahwa:
1. Robot terbang dengan sayap berada di atas mempunyai karakter lambat, mudah dikendalikan dan dapat melakukan manuver belok kanan, belok kiri, naik, turun, guling kanan, guling kiri dengan baik.
2. CMUCam2+ dapat mendeteksi warna merah yang dijadikan target dan memberi perintah pada ATTINY2313 untuk menggerakkan servo yang dihubungkan dengan pintu. Persentase keberhasilan sensor CMUCam2+ dapat membaca warna sasaran adalah 33%.
3. Baud Rate yang efektif berada di angka 38400, karena pada baud rate 57600 dan 115200 CMUCam2+ sangat sensitif tapi errornya sampai 7,8% sedangkan pada baud rate 9600, sensor tidak sensitif tapi tidak ada error.
V.2 Saran
Saran-saran yang dapat diberikan untuk perbaikan dan pengembangan dari Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:
1. Penggunaan kamera lain sebagai pengganti CMUCam2+ yang responnya lebih cepat.
2. Realisasi robot terbang berikutnya dapat dilakukan di indoor.
Universitas Kristen Maranatha
76
DAFTAR PUSTAKA
1. Andrianto, H., Buku Panduan : Pelatihan Mikrokontroler AVR ATmega16, 2008.
2. Pitowarno, E., Robotika Disain, Kontrol, Dan Kecerdasan Buatan, Edisi ke-1, Yogyakarta:Andi, 2006.
3. Sigit, Riyanto. Robotika, Sensor, Dan Aktuator, Edisi ke-1, Yogyakarta:Graha Ilmu, 2007.
4. http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/DOC2543.PDF.27Janu
ari2010.22.36.
5. http://www.id.wikipedia.org.27Januari2010.23.36.
6. http://id.wikipedia.org/wiki/Pesawat_terbang .27Januari2010.22.28.
7. http://iiarc.info.27januari2010.22.30
8.
http://www.aeromodelling.or.id/article-mainmenu-31/13-artikel-tehnik/17-mengapa-pesawat-bisa-terbang.html.27Januari2010.22.44.
9.
http://www.aeromodelling.or.id/article-mainmenu-31/13-artikel-tehnik/20-klasifikasi-pesawat-model.html.27Januari2010.22.59.
10.http://gaero.org/forum/viewtopic.php?f=9&t=36.27Januari2010.23.08.
