THE DESIGN OF A MAPPING SYSTEM USING CARBON
MONOXIDE GAS CONCENTRATIONS DIFFERENTIAL STEERING
MOBILE ROBOT
Dwi Wahyu Saputra1)Harianto2) Pauladie Susanto3) S1 Sistem Komputer
STIMIK STIKOM Surabaya Jl. Raya Kedung Baruk 93 Surabaya, 60298
Email : 1)dwisaputra.coy@gmail.com, 2)hari@stikom.edu, 3)pauladie@stikom.edu
Abstract: This study analyzes the mapping system design carbon monoxide gas concentrations using a
differential steering mobile robot, which is an application on a computer that is able to instruct a robot that can move from one place to another (mobile robot) to advance in accordance with the movement patterns that were sent by application on the computer, during the movement of mobile robot that is equipped with carbon monoxide gas sensor sends gas values detected by the sensor to the application on the computer, and deployment of applications on computer displays carbon monoxide gas into the two-dimensional image. This study uses the method of analysis of literature study of the theories in the book, the data from each of the components as well as articles from the internet. Based on theories and these data do hardware design, testing hardware, software creation, then test the overall functionality.
Modules, components used in the design of mobile robots, among others: Microcontroller ATmega128; DT-AVR ATmega1280CPU MODULE; Differential mover Robot; Dagu Rover 54 WD; CMPS 10 Tilt Compensated Magnetic Compass; Rotary Encoder; Motor Drivers; Liquid Cristal Display (LCD); Wireless Communication Modules XBee-Pro 802.15.4; and Carbon Monoxide Gas Sensor MQ7. Software design is divided into two software on the Personal Computer (PC) and software on the microcontroller. The design software on the PC includes the designing of Graphic User Interface(GUI), connecting and disconnecting software with asynchronous serial port, sending data packets movement patterns of mobile robot, the coordinate data packet reception and gas, and the gas concentration mapping using Gausian. The design software on the microcontroller includes reception of data packets from a PC, the determination of the direction of the coordinate data, and the determination of the distance to the destination mobile robot.
These results indicate that the system design mapping carbon monoxide gas concentrations using a differential steering mobile robot can display a scanned CO gas is carried by the mobile robot into a two-dimensional image. The application is able to show the spread of the gas in the form of color gradation. The lower concentrations of CO gas then displayed the darker the color, the higher the concentration of CO gas then displayed color gradually became white, and red gradually if the concentration of CO gas to be very high, and Mobile robots can go from coordinates to the coordinate origin to destination as expected with an average error of 0.753%.
Keyword: microcontroller, mapping the gas, carbon monoxide, gaussian, differential steering mobile robot.
Distribusi gas beracun dalam kehidupan sehari – hari di sebuah ruangan sangat berbahaya bila tidak diketahui. Gas Karbon Monoksida (CO) merupakan penyebab utama keracunan yang paling umum terjadi di beberapa negara.Hal yang sering terjadi dalam keracunan gas ini dalam sebuah ruangan dapat dialami oleh petugas pemadam kebakaran, petugas pengecat, perokok, dan juga keluarga dalam suatu ruangan. Gas Karbon Monoksida (CO) tidak berbau, tidak berasa, tidak mengiritasi, maupun tidak berwarna sehingga adanya gas ini dalam suatu ruangan tidak dapat terhindarkan apabila tidak terdapat suatu alat bantu
yang dapat mendeteksi dan memetakan dimana konsentrasi gas Karbon Monoksida itu berada.
Penelitianyang pernah dilakukan oleh Achim Lilienthal dan Tom Duckett pada tahun 2004, dengan judul “Building gas concentration gridmaps
with a mobile robot”, membahas tentang masalah
struktur distribusi gas didalam ruangan dengan pemetaan dari data yang dikumpulkan mobile robot yang dilengkapi dengan sistem gas yang sensitif. Pemetaan adalah proses kegiatan untuk menghasilkan suatu peta, sedangkan peta dapat didefinisikan sebagai representasi grafis dari dunia nyata dari suatu ruang. Pada penelitian tersebut JCONES Vol 3, No 2 (2014) 127-135
Journal of Control and Network Systems
Situs Jurnal : http://jurnal.stikom.edu/index.php/jconeAchim Lilienthal dan Tom Duckett menggunakan sebuah algoritma baru yang disajikan untuk membuat gambar peta hasil pemetaan gas oleh
mobile robot, yaitu dengan menggabungkan sensor
pembacaan gas tercatat dari robot dengan perkiraan lokasi robot. Dengan menggunakan 2 buah sensor gas dan 4 buah kamera yang dipasang pada arena, data konsentrasi gas dapat dihasilkan dari sensor gas yang mendeteksi gas, Lalu dari gambar yang dihasilkan oleh kamera akan digunakan sebagai penentu posisi robot pada arena tersebut. Dari hasil penelitian ini Achim Lilienthal dan Tom Duckett menyajikan sebuah teknik baru untuk pemodelan distribusi gas dengan membangun pemetaan dengan
mobile robot.Robot membutuhkan waktu yang lama
untuk menentukan konsentrasi yang stabil jika robot berjalan di sepanjang jalan yang telah ditetapkan.Dengan membandingkan lokasi pemetaan dengan pusat konsentrasi sumber gas, lokasi konsentrasi rata-rata maksimum dapat digunakan untuk memperkirakan posisi sumber.Hal ini berlaku untuk penerapan pemetaan untuk lokalisasi sumber gas.Saat ini hanya struktur waktu konstan dalam distribusi gas yang dimodelkan dengan menggunakan rata-rata temporal.
Dari penelitian tersebut akan dibuat sebuah
mobile robot yang terintegrasi dengan sensor gas
dan sensor yang mendukung pergerakan dari robot untuk melakukan pemetaangas dengan menelusuri sebuah ruangan tertutup secara menyeluruh, walaupun dilakukan pada kondisi ruangan yang memiliki intensitas cahaya sedikit ataupun ruangan yang tidak diatur sebelumnya, karena tidak menggunakan kamera untuk memperkirakan lokasi robot. Dengan kelebihan dari mobile robot yang dapat menjangkau tempat yang sulit, data sensor gas yang terpasang pada mobile robotakan diproses oleh komputer untuk ditampilkan dalam sebuah peta sebagai informasi tentang konsentrasi gas pada ruangan tersebut.
METODE PENELITIAN
Studi kepustakaan berupa data-data literatur dari masing-masing komponen, informasi dari internet, dan konsep-konsep teoretis dari buku-buku penunjang.
Dari data-data yang diperoleh maka dilakukan perencanaan rangkaian perangkat keras. Dalam perangkat keras ini, dilakukan pengujian perangkat keras dengan program-program yang telah dibuat, pembuatan perangkat lunak adalah tahap selanjutnya. Terakhir adalah penggabungan perangkat keras dengan kerja perangkat lunak yang telah selesai dibuat.
BLOK DIAGRAM SISTEM
Dari penelitian ini terdapat dua proses utama yang dijalankan, yaitu proses pada PC dan mikrokontroler (mobile robot). Dimana pertama-tama PC akan mengirimkan perintah pada mobile
robot berupa pola pergerakan dari mobile robot. Perintah jalan tersebut berisi koordinat dimana saja robot harus berjalan. Setelah mendapatkan koordinat dari PC mobile robot akan menyimpan data koordinat pada variabel x dan y. Sambil berjalan untuk setiap koordinat yang dilalui robot akan mengirimkan data pembacaan dari sensor gas ke PC. PC akan menampung setiap data yang dikirimkan oleh robot pada buffer yang telah disiapkan oleh PC. Setelah semua koordinat tujuan selesai dilalui dan setiap data gas selesai dikirimkan pada PC, maka tugas terakhir yang dilakukan adalah menggambarkan semua data yang terdapat pada buffer menjadi gambar dua dimensi.Tujuan dari penggambaran data ini agar informasi tentang konsentrasi gas yang terdapat pada area tersebut dapat dengan lebih mudah dimengerti dan dipahami. Pada gambar 1 adalah diagram blok keseluruhan dari sistem ini..
Gambar 1. Blok diagram keseluruhan darisistem.
PERANCANGAN PERANGKAT KERAS
Perancangan perangkat keras pada sistem ini dilakukan berdasarkan diagramblok yang terdapat pada gambar 1. Pada sistem ini mikrokontroler bertugas sebagai pemroses utama dimana mikrokontroler akan mendapatkan data input dari sensor kompas, rotary encoder, dan sensor gas. Data input dari sensor kompas berupa derajat sudut dari posisi robot sekarang yang nantinya akan dijadikan acuan mikrokontroler dalam mengatur arah bergerak robot. Rotary encoder untuk menghitung tiap koordinat yang telah dilalui robot sehingga robot dapat mengetahui posisinya sekarang. Dan sensor gas akan mengirimkan input data pada mikrokontroler berupa konsentrasi gas pada tiap koordinat yang telah dilalui. Mikrokontroler juga bertugas untuk mengatur cara jalan robot dan komunikasi antara PC dengan robot. Pada gambar 2 berikut adalah diagram blok dari perancangan perangkat keras secara keseluruhan.
Gambar 2 Blok diagram perangkat keras keseluruhan
PERANCANGAN MINIMUM SYSTEM
Pada sistem ini dibuat piranti pengendali menggunakan microcontroller keluaran AVR, yaitu ATMega128. Untuk mengaktifkan atau menjalankan microcontroller ini diperlukan rangkaian minimum sistem. Rangkaian minimum sistem tersebut terdiri rangkaian reset dan rangkaian osilator. Dalam perancangannya ini memerlukan beberapa komponen pendukung seperti kristal, resistor dan kapasitor.
Rangkaian minimum sistem dibuat untuk mendukung kerja dari microcontroller ATmega dimana microcontroller tidak bisa berdiri sendiri, harus ada rangakaian dan komponen pendukung seperti halnya rangakaian catu daya, kristal dan lain sebagaianya yang biasanya disebut minimumsistem. (Atmel Coorporation)
MODUL KOMPAS DIGITAL CMPS10
Modul kompas digital ini berfungsi sebagai penunjuk sudut arah mata angin pada mobile robot dalam mencari koordinat tujuan yang akan dicapai. Mode yang digunakan pada untuk komunikasi antara kompas dengan mikrokontroller adalah komunikasi serial.
SENSOR GAS MQ7
MQ7 merupakankomponen penting pada penelitian ini, karena tujuan dari ini penelitian ini adalah untuk mengubah data dari gas CO yang berada pada suatu area menjadi bentuk grafis dua dimensi. Sensor ini berfungsi untuk mengambil data dari konsentrasi gas CO yang berada pada area disekitar sensor. (Hanwei Electronics,2007)
ROTARY ENCODER
rotary encoder ini berfungsi sebagai
penghitung jarak tempuh mobile robot dalam perjalanan menuju koordinat tujuan, sehingga
mobile robot dapat berhenti tepat pada koordinat
tujuan. Dalam tugas akhir ini menggunakan encoder quadrature optic dari chassis robot Dagu Rover 5 yang memberikan 1000 pulsa dari tiap 3 putaran dari poros output. (Rizqiawan, A. 2009)
DRIVER MOTOR DC 24V
Motor DC memiliki dua kabel terhubung, kabel pertama untuk ground, kabel kedua untuk
power supply dengan besar tegangan sampai 24
volt. Kecepatan putar motor dapat dikendalikan dengan mengatur besar – kecilnya tegangan yang di masukkan, atau dapat juga dengan menggunakan teknik PWM (Pulse Width Modulation).
Microcontroller akan mengirimkan gelombang pulsa ke driver motor untuk mengatur kecepatan motor.
Differential Steering Mobile Robot
Salah satu jenis mobile robot yang umum digunakan, terutama untuk dioperasikan dalam ruangan adalah dengan pengemudian atau sistem penggerak diferensial (differential drive).Alasan utamanya karena relative dan lebih fleksibel dalam melakukan maneuver serta kemudahan dalam pengontrolannya. Arsitektur dari differential drive dapat dilihat pada gambar3.
Gambar 3 Posisi dan orientasi mobile robot dalam sistem koordinat cartesian
Kecepatan linier mobile robot pada masing-masing roda kanan dan kiri berturut-turut adalah VR dan VL. Kecepatan rotasi masing-masing
roda dengan jari-jari r adalah ωR dan ωL sesuai
dengan persamaan 1 dan 2 berikut:
ω
R(t) =
VR (t) r (1)ω
L(t) =
VL (t) r (2) Ketika robot melakukan gerakan memutar (berotasi) sesaat dengan panjang jari-jari R diukur dari pusat rotasi dan titik pusar kedua titik maka kecepatan rotasi disetiap titik robot tersebut selali sama (robot adalah sistem mekanis yang rigid), sehingga persamaan3 dan4 berikut ini berlakuuntuk menghitung kecepatan rotasi dari robot tersebut:
ω(t) =
VR R+L/2(3)ω(t) =
VL R−L/2(4) Berdasarkan persamaan 3 dan 4 kecepatan rotasi robot tersebut dapat dihitung hanya berdasarkan informasi dari kedua kecepatan linier roda robot tersebut:ω(t) =
VR t −VL tL (5)
Sedangkan jari-jari dapat dicari dengan:
R =
L (VR+VL)2 (VR−VL)(6)
Dari persamaan6, jari-jari lintasan lingkaran sesaat berbanding terbalik dengan selisih kedua kecepatan roda robot.Semakin kecil selisih kedua kecepatan roda maka jari-jari lingkaran sesaat yang dibentuk oleh lintasan robot tersebut semakin panjang dan sebaliknya. Sedangkan jika kecepatan linier roda kiri maka R = ∞, atau secara praktis robot akan bergerak membentuk lintasan yang lurus. Agar robot dapat berotasi pada pusat sumbunya (R=0) maka berdasarkan persamaan 6, kecepatan kedua roda tersebut harus berlawanan.
Berdasarkan persamaan 5 dan 6, maka kecepatan linier robot dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 7 berikut:
R =
VR(t)+VL(t)2 (7)
Agar lebih sederhana, persamaan 5 dan 7 dapat dikumpulkan dalam bentuk persamaan matrik vektor sebagaimana berikut:
𝑉(𝑡) ω(t) = 1/2 1/2 1/𝐿 −1/𝐿 VR t VL(t) (8)
Persamaan8 pada dasarnya
memperlihatkan relasi antara kecepatan linier roda-roda robot terhadap kecepatan linier dan angular robot, sedangkan persamaan 9 berikut akan memperlihatkan relasi sebaliknya.
VR t
VL(t) =
1/2 1/2
1/𝐿 −1/𝐿 ω(t) (9) 𝑉(𝑡) Dengan mengetahui kecepatan linier dan angular robot setiap saat, maka kecepatan pada setiap sumbu kartesian dapat dicari dengan cara memproyeksikan vektor kecepatan robot pada sumbu-sumbu tersebut.(Utomo, 2007)
Mobile robot tipe penggerak diferensial
memiliki 2 buah roda penggerak yang terpisah (kanan dan kiri).Kedua roda ini digerakkan oleh motor DC yang ditempatkan pada satu sumbu secara terpisah.Sehingga kedua roda ini berfungsi sebagai penggerak sekaligus sebagai kemudi mobile robot.Sehingga tingkat keluwesan robot dan kemampuan manuver mobile robot tipe penggerak diferensial jauh lebih baik.
Jika kedua roda didorong dalam arah yang sama dan kecepatan sama pula, robot akan bergerak dalam garis lurus. Jika tidak, tergantung pada kecepatan rotasi dan arahnya, pusat rotasi bisa jatuh
di mana saja di garis yang menghubungkan dua roda.Karena arah robot tergantung pada kecepatan dan arah putaran dari dua roda yang digerakkan. Jika kedua roda berputar dengan kecepatan yang sama dalam arah yang berlawanan, robot akan berputar di titik pusat sumbu.
PERANCANGAN PERANGKAT LUNAK
PADA MICROCONTROLLER
Perancangan perangkat lunak pada mikrokontroler ini bertujuan untuk mengatur penerimaan data dari PC ke mikrokontroler dan juga sebaliknya.Selain itu semua komponen-komponen yang digunakan seperti LCD, sensor kompas, sensor gas, rotary encoder, dan motor driver.Kerja dari semua komponen-komponen ini diatur sepenuhnya oleh mikrokontroler melalui program yang telah ditanamkan pada mikrokontroler tersebut.Penulisan program untuk mikrokontroler dilakukan menggunakan compiler CVAVR yang menggunakan bahasa C.
Pertama-tama semua komponen yang digunakan akan diinisialisasi terlebih dahulu pada program. Kemudian memberikan perintah sesuai dengan tugas masing-masing komponen tersebut pada program.Lalu menambahkan beberapa perhitungan untuk mendapatkan hasil yang diharapkan. Gambar 4 berikut adalah diagram alir proses yang dilakukan pada mikrokontroler.
START
Inisialisasi
Menunggu paket data dari PC
Data dari PC sudah diterima?
Tetapkan koordinat asal dan tujuan
Penentuan arah tujuan dari data koordinat
Penentuan jarah tempuh robot Putar robot ke arah tujuan
Robot melaju Baca data gas Kirim data x,y dan gas
Sampai ke tujuan? Robot berhenti Sampai ke koordinat akhir? STOP N Y Y Y N N
Gambar4. Diagram alir perangkat lunak pada mikrokontroler secara umum.
PENENTUAN ARAH TUJUAN PADAMOBILE ROBOT
Diagram alir untuk mengetahui penentuan arah tujuan pada mobile robot berdasarkan pembacaan sensor kompas digital terdapat pada Gambar 5.
Gambar5. Diagram alir penentuan arah tujuan pada
mobile robot.
Pada gambar 5diagram alir penentuan arah tujuan pada mobile robot, penentuan arah tujuan pada mobile robot dimulai dengan inisialisasi sensor kompas digital yang diteruskan dengan pembacaan sensor kompas agar dapat melakukan penentuan offset. Offset berguna sebagai derajat acuan robot pada saat robot melakukan navigasi. Setelah mendapatkan input data koordinat, dilakukan perhitungan sudut alpha dengan menggunakan rumus Trigonometri sebagai berikut:
𝛼 = 𝑡𝑎𝑛−1𝑦 𝑡𝑎𝑟𝑔𝑒𝑡
𝑥 𝑡𝑎𝑟𝑔𝑒𝑡
Kemudian diteruskan dengan merubah sudut alpha menjadi arah tujuan robot. Setelah mendapatkan arah tujuan robot, dilakukan penentuan nilai toleransi arah tujuan robot. Setelah mendapatkan nilai-nilai diatas dilakukan penyesuaian arah hadap mobile robot terhadap arah tujuan robot dengan cara membandingkan nilai arah robot dan nilai arah tujuan robot.
PENENTUAN JARAK TEMPUH PADA
MOBILE ROBOT
Diagram alir untuk mengetahui penentuan jarak tempuh tujuan berdasarkan pembacaan rotary
encoderterdapat pada Gambar 6.
Start
Init sensor kompas
Data koordinat Set offset
Hitung sudut alpha Merubah sudut alpha menjadi arah tujuan robot
Menentukan nilai toleransi arah tujuan robot
Arah robot != Arah tujuan robot
Finish Tidak
Robot berputar Ya
Gambar6.Diagram alir penentuan jarak tempuh pada mobile robot.
Pada gambar6Diagram alir penentuan jarak tempuh tujuan pada mobile robot, penentuan jarak tempuh tujuan pada mobile robot dimulai dengan inisialisasi rotary encoder yang diteruskan dengan pengambilan data koordinat. Kemudian dilakukan perhitungan jarak tempuh dengan menggunakan rumus Phytagoras sebagai berikut:
𝑟 𝑡𝑎𝑟𝑔𝑒𝑡 = 𝑥 𝑡𝑎𝑟𝑔𝑒𝑡2+ 𝑦 𝑡𝑎𝑟𝑔𝑒𝑡2
Setelah mendapatkan nilai jarak tempuh, dilakukan pembacaan rotary encoder dan pembandingan nilai antara outputrotary encoder dan nilai jarak tempuh yang didapat untuk menentukan pergerakan mobile robot.
PERANCANGAN PERANGKAT LUNAK
PADA PC (PERSONAL COMPUTER)
Gambar 7berikut adalah diagram alir proses perangkat lunak pada PC yang menggunakan Lazarus IDE (Integrated Development Environment) untuk pemrograman.
START
END
Atur parameter Simpan ke file konfigurasi
Tutup program?
Simpan? Parameter
Hubungkan / putuskan port serial
asinkron?
Aktifkan / hentikan pemindaian kadar gas? Sudah
terhubung?
Hubungkan port serial asinkron Putuskan port serial
asinkron
Pemindaian gas aktif?
Kirim paket data pola jalan Ambil parameter dari
file konfigurasi; Ambil data pola jalan; Buat paket data;
Terima paket data koordinat dan gas; Olah paket data menjadi gambar 2D Pemindaian selesai/ berhenti manual? N Y Y N Y Y N Y N Hentikan pemindaian kadar gas N Y N N N Y Port serial terhubung? Y N Y
Gambar 7. Diagram alir proses perangkat lunak pada PC.
Start
Init rotary encoder
Data koordinat
Hitung jarak tempuh tujuan
Baca rotary encoder
Rotary encoder !=
Jarak tempuh tujuan
Finish Tidak
Robot berjalan Ya
Perangkat lunak pada PC secara garis besar terbagi tiga metode utama yaitu user parameter, serial connect / disconnect, dan run / stop.
Metode user parameter merupakan suatu metode yang menangani input dari pengguna program antara lain port dan baudrate komunikasi serial asinkron serta parameter-parameter yang dibutuhkan untuk memproses data koordinat dan konsentrasi gas menjadi informasi pemetaan konsentrasi gas berupa gambar dua dimensi menggunakan metode gaussian.
Metode serial connect / disconnect merupakan suatu metode yang menangani komunikasi serial antara lain menghubungkan ke port serial sesuai parameter user, memutuskan koneksi serial, mengirim data yang ada di transmitter buffer, dan menerima data kemudian menyimpannya di receiver buffer.
Metode run merupakan suatu metode yang menangani perintah pengguna perangkat lunak untuk menjalankan proses pemindaian konsentrasi gas dan menampilkan hasilnya. Pada metode run terdiri dari beberapa proses antara lain membaca data pola pergerakan mobile robot dalam text file kemudian menjadikannya paket data dalam protokol tertentu, memindah paket data yang telah terbentuk ke dalam trasmitter buffer, serta mengambil paket data yang berisi data koordinat dan konsentrasi gas yang dikirim oleh mikrokontroler pada mobile robot dari receiver buffer kemudian memprosesnya menjadi gambar dua dimensi menggunakan metode gaussian menggunakan parameter yang telah ditentukan oleh pengguna perangkat lunak. Metode stop merupakan suatu metode yang menangani perintah untuk menghentikan proses pemindaian konsentrasi gas. Terdapat dua kondisi menhentikan proses pemindaian konsentrasi gas yaitu mobile robot telah selesai memindai seluruh koordinat pola pergerakan yang ditentukan pengguna perangkat lunak dan penghentian paksa oleh pengguna perangkat lunak.
PEMETAAN KONSENTRASI
GASMENGGUNAKAN METODE GAUSIAN
Untuk setiap data koordinat dan gas yang diterima dari mikrokontroller pada mobile robot saat komunikasi berlangsung akan diolah secara langsung untuk memperbarui nilai-nilai setiap cell dari gambar dua dimensi dengan menggunakan metode Gaussian. Diagram alir proses pengolahan data koordinat dan gas menjadi gambar dua dimensi menggunakan metode Gaussian seperti yang ditunjukkan pada gambar 8.
START END X Low < X High Y Low < Y High Inisialisasi: * X Low = X – RCo * X High = X + RCo * Y Low = Y – Rco * Y High = Y + Rco * Array Wij, WRij, WijTmp
Data X, Y, dan Gas
Delta X = X Low – X Delta Y = Y Low – Y
(|Delta X| < RCo) dan (|Delta Y| < RCo)?
WijTmp[X Low, Y Low] = Hasil Rumus Gaussian dengan parameter(Delta X,
Delta Y, dan Sigma) WijTmp[ X Low, Y Low] = 0 Y
N
Reset nilai X Low Y Low + 1 Y N X Low + 1 Y Hitung:
Wij[X Low, Y Low] = Wij[X Low, Y Low] + WijTmp[X Low, Y Low]; WRij[X Low, Y Low] = WRij[X Low, Y Low] + WijTmp[X Low, Y Low] * Gas
Update nilai gambar C[a,b] = WRij[a,b] / Wij[a,b]]
Gambar 8. Diagram alir proses pengolahan data koordinat dan gas menjadi gambar dua dimensi
Dalam proses looping terdapat rumus Gaussian yang hasilnya ditempatkan di cell pada array WijTmp yang digunakan seperti yang ditunjukkan pada potongan kode program sebagai berikut:
WijTmp[aX, aY] :=
(exp(-(single(sqr(DeltaX)+
sqr(DeltaY))/single(2*sqr(Sigma)))))/ (2 * PI * sqr(Sigma))
Nilai-nilai cell pada array Wij merupakan penjumlahan seluruh nilai Gaussian selama proses pemindaian. Sedangkan WRij merupakan hasil penjumlahan WRij waktu sebelumnya dengan WRij waktu saat proses dan WRij merupakan perkalian Wij dengan nilai gas yang terdapat pada cell tertentu.
PENGUJIAN SISTEM
Pengujian ini merupakan pengujian sistem secara keseluruhan dari awal hingga akhir mulai dari proses pengiriman koordinat-koordinat pola pergerakan (pattern) hingga mendapat hasil pemetaan penyebaran gas CO pada gambar 2 dimensi. Pada awalnya aplikasi pada PC mengirimkan beberapa koordinat pola pergerakan yang tersimpan dalam file teks kepada mikrokontroler pada mobile robot, kemudian mikrokontroler memerintahkan mobile robot untuk melaju sesuai pola pergerakan. Selama mobile
robot melaju, mikrokontroler akan melakukan
perhitungan koordinat posisi mobile robot saat itu berada, membaca nilai ADC sensor gas CO, dan kemudian mengirimkan data koordinat posisi dan nilai gas CO kepada aplikasi pada PC. Setelah aplikasi pada PC menerima data koordinat posisi dan nilai gas CO kemudian aplikasi pada PC mengolah tersebut menjadi pemetaan penyebaran gas CO pada gambar 2 dimensi.
HASIL PENGUJIAN
Pada pengujian yang dilakukan pola pergerakan yang dikirim kepada mikrokontroler pada mobile robot seperti yang ditunjukkan pada tabel 1.
Tabel 1.Pola pergerakan mobile robot. Tujuan ke- Koordinat Asal Koordinat Tujuan
1 (24,24) (24,274) 2 (24,274) (274,274) 3 (274,274) (274,24) 4 (274,24) (74,24) 5 (74,24) (74,224) 6 (74,224) (224,224) 7 (224,224) (224,74) 8 (224,74) (124,74) 9 (124,74) (124,174) 10 (124,174) (174,174) 11 (174,174) (174,124)
Dari pola pergerakan mobile robot pada table 1. Dapat dilihat alur jalan mobile robot pada gambar 9.
Gambar 9. Alur jalan mobile robot
Pada pengujian, konfigurasi yang digunakan yaitu sebagai berikut:
a. Panjang × lebar arena = 1410 mm × 1410 mm b. Ukuran gambar = 300 × 300 pixel
c. Skala (pulse/cell) = 6,98 d. RCo = 75
e. Sigma = 25 f. WMin = 0,007
Pengujian ke-1
Pada pengujian ke-1 sumber gas CO diletakkan pada titik koordinat (0,224). Dari titik-titik koordinat dan nilai kadar gas CO yang terdapat pada setiap titik koordinat tersebut setelah diproses oleh aplikasi pemetaan kadar gas CO pada PC akan membentuk pemetaan gas CO berupa perbedaan warna pada gambar dua dimensi dimana prosesnya dapat ditunjukkan seperti pada gambar 10.
Gambar 10. Proses dan hasil pemetaan kadar gas CO pengujian ke-1 pada gambar dua dimensi.
Pengujian ke-2
Pada pengujian ke-2 sumber gas CO diletakkan pada titik koordinat (199,224). Dari titik-titik koordinat dan nilai kadar gas CO yang terdapat pada tiap titik koordinat tersebut setelah diproses oleh aplikasi pemetaan kadar gas CO pada PC akan membentuk pemetaan gas CO berupa perbedaan warna pada gambar dua dimensi dimana prosesnya dapat ditunjukkan seperti pada gambar 11.
Gambar 11. Proses dan hasil pemetaan kadar gas CO pengujian ke-2 pada gambar 2 dimensi.
KESIMPULAN
Dengan memanfaatkan sensor gas CO yang terintegrasi dengan mobile robot dapat melakukan pengukuran gas. Nilai rata-rata dari hasil pembacaan sensor gas CO dipengaruhi oleh jarak antara sumber gas dengan sensor gas CO padamobile robot.
Mobile robot dapat melaju dari koordinat
asal menuju ke koordinat tujuan seperti yang diharapkan dengan rata-rata error sebesar 0,753 %.
Mobile robot dapat berkomunikasi dengan
baik dengan PC yang ditandai dengan mobile robot dapat melaju menuju koordinat yang dikirim oleh aplikasi pemetaan gas pada PC kemudian mobile
robot mengirim kembali data koordinat yang dilalui
beserta nilai kadar gas CO yang terdapat pada setiap koordinat kepada aplikasi pemetaan gas pada PC.
Aplikasi pemetaan kadar gas CO pada PC dapat menampilkan hasil pemindaian gas CO yang dilakukan oleh mobile robot menjadi gambar dua dimensi. Aplikasi tersebut mampu menampilkan penyebaran gas dalam bentuk gradasi warna. Semakin rendah kepekatan gas CO maka warna yang ditampilkan semakin gelap, semakin tinggi kepekatan gas CO maka warna yang ditampilkan angsur menjadi putih, dan berangsur-angsur merah jika kepekatan gas CO menjadi sangat tinggi.
DAFTAR PUSTAKA
