RANCANG BANGUN ROBOT MOBIL WALL FOLLOWER
BERBASIS MIKROKONTROLER MENGGUNAKAN
ALGORITMA LOGIKA FUZZY
TUGAS AKHIR
Disusun sebagai salah satu syarat untuk kelulusan
Program Strata 1, Program Studi Teknik Informatika
Universitas Pasundan Bandung
oleh :
Jejen Samsul Aripin
nrp. 10.304.0165
PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS PASUNDAN BANDUNG
OKTOBER 2014
LEMBAR PENGESAHAN
LAPORAN TUGAS AKHIR
Telah disetujui dan disahkan Laporan Tugas Akhir, dari :
Nama : Jejen Samsul Aripin
Nrp : 103040165
Dengan judul :
“RANCANG BANGUN ROBOT MOBIL WALL FOLLOWER
BERBASIS MIKROKONTROLER MENGGUNAKAN ALGORITMA LOGIKA FUZZY”
Bandung, Oktober 2014
Menyetujui,
Pembimbing Utama
Pembimbing Pendamping
i ABSTRAK
Merancang dan menerapkan kecerdasan buatan untuk robot mobil tidaklah mudah, tetapi dengan berkembangnya teknologi, banyak metode-metode yang dapat digunakan untuk mendukung pembuatan kecerdasan buatan tersebut. Jenis kontrolnya juga sangat beragam, tergantung objek yang akan dibuat. Salah satu diantara teknologi yang dapat digunakan untuk menggabungkan kemampuan-kemampuan tersebut adalah logika fuzzy. Dimana penggunaaan teknologi logika fuzzy saat ini telah berkembang pesat dan meluas diberbagai aplikasi, mulai dari analisis informasi sampai proses industri, peralatan elektronika dan lain-lain.
Pada tugas akhir ini dilakukan perancangan kendali logika yang di implementasikan pada robot mobil wall follower. Kendali logika melakukan pengambilan keputusan pergerakan yang menggabungkan beberapa input data dengan kemampuan-kemampuan yang dimiliki, dengan adanya teknik pengambilan keputusan tersebut, maka robot wall follower dapat memiliki kemampuan untuk bergerak menyusuri dinding dengan stabil.
Tugas akhir ini bertujuan untuk menghasilkan rancangan logika fuzzy yang dapat diimplementasikan pada robot mobil wall follower sehingga pada saat robot mobil bergerak, dapat menyusuri dinding dengan stabil. Hasil akhir dari tugas akhir ini adalah sebuah desain kendali logika yang dapat di implementasikan pada robot mobil wall follower yang dibuat dengan memanfaatkan algoritma wall follower dan fuzzy logic sugeno untuk melakukan pengambilan keputusan pada kendali roda robot mobil sehingga pada saat robot mobil bergerak menyusuri dinding, robot mobil dapat mengatur jarak dengan dinding agar tetap konstan.
ii ABSTRACT
Designing and implementing artificial intelligence for mobile robot is not easy, but with the development of technology, many methods that can be used to support the manufacture of artificial intelligence. Type of control is also very diverse, depending on the object to be created. One among the technologies that can be used to combine these abilities is fuzzy logic. Where the use of fuzzy logic technology today has grown rapidly and expanded in various applications, ranging from information analysis to industrial processes, equipment and other electronics.
In this final project to design the control logic implemented on a mobile robot wall follower. Logic control decision making movements that combine multiple data input capabilities possessed, with the decision-making technique, the wall follower robot can have the ability to move along the wall to the stable.
This thesis aims to generate a fuzzy logic design that can be implemented on mobile robot wall follower so that when the mobile robot can move along the wall to the stable. The end result of this thesis is a design of the control logic that can be implemented on mobile robot follower wall made by using the algorithm wall follower and Sugeno fuzzy logic to make decisions on the control wheel mobile robot so that the robot when the car is moving down the wall, the robot car can set the distance to the wall to keep it constant.
iii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr.Wb
Alhamdulillah puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah Swt, zat yang maha indah dengan segala keindahan-Nya, zat yang maha pengasih dengan segala kasih sayang-Nya, yang terlepas dari segala sifat lemah semua makhluk-Nya. Alhamdulillah berkat rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir dengan Topik “RANCANG BANGUN ROBOT MOBIL WALL FOLLOWER BERBASIS MIKROKONTROLER MENGGUNAKAN ALGORITMA LOGIKA FUZZY”.
Laporan Tugas Akhir ini diajukan untuk memenuhi salah satu syarat dalam kelulusan program strata satu di Prodi Teknik Informatika Univeristas Pasundan Bandung. Penulis menyadari bahwa penyusunan laporan ini masih banyak terdapat kekurangan dan masih jauh dari kesempurnaan, hal ini dikarenakan keterbatasan kemampuan yang penulis miliki.
Atas segala kekurangan dan tidak sempurna laporan ini, penulis sangat mengharapkan masukan, kritik dan saran yang bersifat membangun kearah perbaikan dan penyempurnaan laporan ini. Cukup banyak kesulitan yang penulis temukan dalam penulisan laporan ini, tetapi Alhamdullilah dapat penulis atasi dan selesaikan dengan baik.
Akhir kata penulis berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi semua pihak dan semoga amal baik yang telah diberikan kepada penulis mendapat balasan dari Allah SWT.
Wassalamu’alaikum Wr.Wb
Bandung, Oktober 2014
iv
UCAPAN TERIMA KASIH
Selama menyelesaikan penyusunan Laporan Tugas Akhir ini penulis telah banyak bantuan dari berbagai pihak, baik secara langsung maupun tidak langsung. Untuk itu, dengan segala kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang turut membantu, khususnya :
1. Allah SWT, sebagai pemberi izin dan kemudahan yang Maha Mutlak.
2. Kepada Orang tua yang selalu memotivasi saya untuk terus belajar dan berkarya.
3. Kepada pembimbing utama Ibu Dr. Ir. Leony Lidya, MT yang senantiasa mendampingi dan membimbing penulis dalam mengerjakan laporan Tugas Akhir ini. Semoga ilmu yang diberikan bermanfaat di dunia dan akhirat.
4. Kepada pembimbing pendamping Bapak Hendra Komara, ST yang senantiasa mendampingi dan membimbing penulis dalam mengerjakan laporan Tugas Akhir ini. Semoga ilmu yang diberikan bermanfaat di dunia dan akhirat.
5. Kepada Bapak Budi Setiadi ST., MT yang memberikan kesempatan kepada penulis untuk melakukan pelatihan mikrokontroler sehingga memberikan banyak pengalaman dan pengetahuan baru dalam ilmu robotika.
6. Kepada Para Dosen Teknik Informatika Unpas yang telah memberikan banyak pengalaman, kesempatan dan pengetahuan baru dalam perkuliahan semoga bermanfaat didunia dan akhirat.
7. Kepada Sahabat – sahabat terbaik saya yang selalu mendukung baik dari materi maupun non materi.
v DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN
ABSTRAK ... i
ABSTRACT ... ii
KATA PENGANTAR ...iii
UCAPAN TERIMA KASIH ... iv
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR TABEL ...vii
DAFTAR GAMBAR... viii
DAFTAR SIMBOL ... ix PENDAHULUAN ...I-1 BAB I
1.1 Latar Belakang ...I-1 1.2 Identifikasi Masalah...I-2 1.3 Tujuan Tugas Akhir ...I-2 1.4 Lingkup Tugas Akhir ...I-2 1.5 Metodologi Tugas Akhir ...I-3 1.6 Sistematika Penulisan ...I-5 LANDASAN TEORI... II-1 BAB II
2.1 Robot... II-1 2.1.1 Struktur Robot ... II-1 2.1.1.1 Perangkat Masukan ... II-2 2.1.1.2 Proses... II-2 2.1.1.3 Keluaran... II-2 2.1.2 Pergerakan ... II-3 2.1.3 Kontrol ... II-3 2.2 Wall Following ... II-4 2.2.1 Algoritma Wall Follower... II-4 2.3 Logika Fuzzy ... II-6 2.3.1 Pengertian Logika Fuzzy ... II-6 2.3.2 Perbedaan Logika Fuzzy dengan Logika Tegas ... II-7 2.3.3 Fungsi Keanggotaan... II-8 2.3.4 Fuzzifikasi...II-10 2.3.5 Sistem Inferensi Fuzzy ...II-10 2.3.6 Defuzzifikasi ...II-13 2.4 Mikrokontroler Atmega 16 ...II-14 2.4.1 Arsitektur ...II-14 2.4.2 Pulse Width Modulation (PWM) ...II-15 2.4.3 Sistem Minimum ...II-16 2.5 Tranduser Ultrasonik ...II-17
vi
2.6 Motor DC... II-18 2.7 Driver Motor ... II-19 2.8 LCD... II-19 ANALISIS DAN PERANCANGAN ... III-1 BAB III
3.1 Analisis Sistem ... III-1 3.1.1 Analisis Kebutuhan Sistem ... III-2 3.1.1.1 Analisis Kebutuhan Perangkat Keras ... III-2 3.1.1.2 Analisis Kebutuhan Perangkat Lunak ... III-3 3.1.2 Diagram Alir Mobil Wall Follower ... III-4 3.2 Perancangan Perangkat Keras ... III-5 3.2.1 Desain Sistem ... III-5 3.2.2 Perancangan Tranduser Ultrasonik ... III-6 3.2.3 Perancangan Sistem Minimum ... III-7 3.2.4 Perancangan Motor DC ... III-8 3.2.5 Perancangan LCD ... III-8 3.3 Perancangan Perangkat Lunak ... III-9 3.3.1 Pengatur Tranduser Ultrasonik ... III-9 3.3.2 Logika Fuzzy ... III-11 3.3.3 Pengatur Motor DC ... III-13 3.3.4 Pengatur LCD ... III-13 IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN ...IV-1 BAB IV
4.1 Tinjauan Umum...IV-1 4.2 Implementasi Perangkat Keras ...IV-1 4.2.1 Antar Muka Perangkat Keras ...IV-1 4.3 Implementasi Perangkat Lunak ...IV-3 4.3.1 Pengatur Tranduser Ultrasonik ...IV-3 4.3.2 Logika Fuzzy ...IV-6 4.3.3 Pengatur Motor CD ... IV-22 4.3.4 Pengatur LCD ... IV-23 4.4 Pengujian Tranduser Ultrasonik ... IV-24 4.5 Pengujian Gerak ... IV-29 KESIMPULAN DAN SARAN... V-1 BAB V
5.1 Kesimpulan ... V-1 5.2 Saran... V-1 DAFTAR PUSTAKA
vii
DAFTAR TABEL
Tabel II.1 Spesifikasi HC SR-04...II-18 Tabel III.1 Komponen utama kebutuhan perangkat keras ... III-2 Tabel III.2 Kebutuhan perangkat lunak ... III-3 Tabel III.3 Penggunaan PORT sistem minimum robot mobil wall follower... III-7 Tabel III.4 Perancangaan perangkat lunak komponen tranduser ultrasonik depan... III-9 Tabel III.5 Perancangaan perangkat lunak komponen tranduser ultrasonik kanan depan ... III-10 Tabel III.6 Perancangaan perangkat lunak komponen tranduser ultrasonik kanan belakang... III-10 Tabel III.7 Fuzzy rule ... III-12 Tabel III.8 Perancangaan perangkat lunak komponen motor DC ... III-13 Tabel III.9 Perancangaan perangkat lunak komponen LCD ... III-13 Tabel IV.1 Implementasi perangkat lunak tranduser ultrasonik depan ... IV-3 Tabel IV.2 Implementasi perangkat lunak tranduser ultrasonik kanan depan... IV-4 Tabel IV.3 Implementasi perangkat lunak tranduser ultrasonik kanan belakang ... IV-5 Tabel IV.4 Fuzzy logic controller F-01 ... IV-6 Tabel IV.5 Fuzzy logic controller F-02 ... IV-7 Tabel IV.6 Fuzzy logic controller F-03 ... IV-8 Tabel IV.7 Fuzzy logic controller F-04 ... IV-9 Tabel IV.8 Fuzzy logic controller F-05 ... IV-10 Tabel IV.9 Fuzzy logic controller F-06 ... IV-11 Tabel IV.10 Fuzzy logic controller F-07 ... IV-12 Tabel IV.11 Fuzzy logic controller F-08 ... IV-13 Tabel IV.12 Fuzzy logic controller F-09 ... IV-14 Tabel IV.13 Fuzzy logic controller F-10 ... IV-15 Tabel IV.14 Fuzzy logic controller F-11 ... IV-16 Tabel IV.15 Fuzzy logic controller F-12 ... IV-17 Tabel IV.16 Fuzzy logic controller F-13 ... IV-18 Tabel IV.17 Fuzzy logic controller F-14 ... IV-19 Tabel IV.18 Fuzzy logic controller F-15 ... IV-20 Tabel IV.19 Fuzzy logic controller F-16 ... IV-21 Tabel IV.20 Implementasi perangkat lunak komponen motor DC ... IV-22 Tabel IV.21 Implementasi perangkat lunak komponen LCD... IV-23 Tabel IV.22 Pengujian Tranduser Ultrasonik ... IV-24 Tabel IV.23 Pengujian gerak pada sudut 0o sampai 10o ... IV-29 Tabel IV.24 Pengujian gerak pada sudut 0o sampai -10o ... IV-30
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar I.1 Metodologi penelitian ...I-3 Gambar II.1 Algoritma Wall Follower Case 1 ... II-4 Gambar II.2 Algoritma Wall Follower Case 2 ... II-4 Gambar II.3 Algoritma Wall Follower Case 3 ... II-5 Gambar II.4 Algoritma Wall Follower Case 1 ... II-5 Gambar II.5 a) Logika Tegas dan b) Logika Fuzzy... II-7 Gambar II.6 Representasi linear naik ... II-8 Gambar II.7 Representasi Linear turun... II-8 Gambar II.8 Kurva segitiga ... II-9 Gambar II.9 Representasi kurva trapezium ... II-9 Gambar II.10 Blok diagram ATmega16 ...II-14 Gambar II.11 Pulse Width Modulation ...II-15 Gambar II.12 Sistem miminum Atmega16 ...II-16 Gambar II.13 Prinsip kerja sensor ultrasonik ...II-17 Gambar II.14 Driver motor DC ...II-19 Gambar II.15 Liquid Cristal Display (LCD) ...II-19 Gambar III.1 Diagram alir sistem ... III-4 Gambar III.2 Diagram blok sistem... III-5 Gambar III.3 Rangkaian Tranduser Ultrasonik ... III-6 Gambar III.4 Skematik sistem minimum robot mobil wall follower ... III-7 Gambar III.5 Rangkaian motor dc... III-8 Gambar III.6 Rangkaian Liquid Crystal Display (LCD) ... III-8 Gambar III.7 Fungsi keanggotan input sensor ultrasonik ... III-11 Gambar III.8 Fungsi keanggotaan output sensor ultrasonik... III-12 Gambar III.9 Turunan fungsi keanggotaan output sensor ultrasonik ... III-12 Gambar IV.1 Robot mobil wall follower tampak samping ... IV-1 Gambar IV.2 Robot mobil wall follower tampak depan ... IV-2 Gambar IV.3 Robot mobil wall follower tampak samping depan... IV-2 Gambar IV.4 Grafik pembacaan sensor kanan depan pada sudut 0o ... IV-25 Gambar IV.5 Grafik pembacaan sensor kanan depan pada sudut 10o ... IV-25 Gambar IV.6 Grafik pembacaan sensor kanan depan pada sudut 15o ... IV-26 Gambar IV.7 Grafik pembacaan sensor kanan depan pada sudut 20o ... IV-26 Gambar IV.8 Grafik pembacaan sensor kanan belakang pada sudut 0o ... IV-27 Gambar IV.9 Grafik pembacaan sensor kanan belakang pada sudut 10o... IV-27 Gambar IV.10 Grafik pembacaan sensor kanan belakang pada sudut 15o... IV-28 Gambar IV.11 Grafik pembacaan sensor kanan belakang pada sudut 20o... IV-28 Gambar IV.12 Grafik pembacaan gerak lurus pada sudut 0o sampai 10o ... IV-30 Gambar IV.13 Grafik pembacaan gerak lurus pada sudut 0o sampai -10o ... IV-31
ix
DAFTAR SIMBOL
Berikut ini merupakan simbol-simbol yang digunakan dalam pembuatan diagram pada laporan tugas akhir ini, simbol-simbol tersebut diuraikan pada tabel dibawah ini.
No Simbol Nama Simbol Penjelasan
1. Terminal Simbol untuk permulaan atau akhir darti suatu
program
2. Process Simbol yang menunjukkan pengolahan yang
dilakukan komputer
3. Input-Output Simbol yang menyatakan proses input dan output
tanpa tergantung dengan jenis peralatannya
4. Arus / Flow Penghubung antara prosedur / proses
5. Decision Simbol untuk kondisi yang akan menghasilkan
