MOBILE ROBOT BERBASIS ARDUINO NANO DAN ANDROID
Yonatan Widianto Program Studi Teknik Informatika.
Fakultas Teknik.
Universitas Widya Kartika Jalan Sutorejo Prima Utara II/1 Surabaya 60113.
Jawa Timur e-mail: yonatan@widyakartika.
Abstrak Pembuatan prototipe mobile robot dirancang sebagai modul edukasi untuk pembelajaran mobile robot yang dapat diprogram sesuai keinginan pengguna.
Robot tersebut terdiri dari modul kontroler, modul Bluetooth dan modul Penggerak Motor DC.
Mobile Robot edukasi ini dapat dapat dikendalikan dari smart phone melalui komunikasi bluetooth.
Pengendalian menggunakan smart phone dapat dilakukan melalui layar sentuh, melalui suara dan gesture dengan aplikasi Android.
yang memanfaatkan google speech recognition yang terdapat pada smart phone.
Kata Kunci: Mobile robot.
Arduino.
Bluetooth.
Android Smart Phone
PENDAHULUAN
Di Era globalisasi saat ini siswa SMA.
SMK dan Mahasiswa dituntut memiliki wawasan luas, kemampuan berpikir dan berkreasi perkembangan Teknologi Informasi yang Sehingga pembelajaran bagi siswa pengetahuan ilmiah dan teoritis, tetapi juga memperhatikan proses berpikir logik .
ogic thinkin.
dan tingkah laku seseorang.
Kegiatan ekstrakurikuler adalah kegiatan yang dilakukan siswa sekolah atau universitas, di luar jam belajar kurikulum standar/utama.
Dari ekstrakurikuler salah satunya yaitu Robotik.
Di Indonesia sudah banyak lembagalembaga pendidikan yang mengkhususkan diri pada kegiatan robotika, malah ada juga sekolah yang memasukan kegiatan robotika di dalam mata pelajaran tersendiri.
Beberapa Manfaat Belajar Robotik adalah sebagai berikut:
C Merangsang berpikir sistematis dan terstruktur dalam menyelesaikan sebuah C Meningkatkan kemampuan motorik halus pada siswa.
C Meningkatkan ketrampilan Imajinasi dalam mendesain sebuah robot, karena dalam merancang robot perlu kreativitas.
C Melatih kerjasama dalam kelompok dan menerima dan menghargai pendapat orang lain serta berani menyatakan atau menampilkan ide kreatifnya.
C Melatih kesabaran dan ketekunan dalam membuat suatu projek.
LEGO adalah salah satu perusahaan yang meningkatkan kinerja motorik siswa/ mahasiswa, salah satunya adalah modul robot untuk edukasi.
Harganya sangat mahal sekali dan tidak semua sekolah dapat Oleh karena itu dalam penelitian ini bertema tentang robotika untuk edukasi bagi siswa SMA.
SMK dan Perguruan Tinggi.
Beberapa hasil penelitian yang telah dilakukan oleh peneltian terdahulu antara C Meneliti tentang mobile robot yang terintegrasi dengan operating system yang terpasang pada arduino controller (Arayjo.
,dkk,2.
C Meneliti tentang pembuatan robot yang dapat dikendalikan melalui layar sentuh dan suara.
Data gerak tubuh yang telah dideteksi oleh sensor accelerometer dikirimkan ke kontroler robot melalui komunikasi bluetooth smartphone dengan bluetooth HC-05 yang terpasang pada kontroler robot.
Pada peneltitian ini robot Arduino Controller.
(Chanda.
P,dkk,2.
C Meneliti tentang robot yang dikendalikan ditransmisikan dengan XBEE.
Pengenalan suara menggunakan modul produk sudah jadi yaitu EasyVR dan menggunakan kontroller Arduino Mega2560.
(Kannan, dkk.
) C Pembuatan rangkaian pengendali baru untuk mobile robot yang berbasis pada Pareax Boe-Bot menggunakan kontroler Arduino yang digunakan untuk praktikum mahasiswa dengan biaya murah.
(Balogh.
Dari penelitian yang telah dilakukan diuraikan diatas dapat digunakan sebagai referensi pembuatan mobile robot-edu rancangannya dalam bentuk modular.
Adapun tujuan dari penelitian ini dilaksanakan dengan beberapa tujuan sebagai berikut:
Pembuatan prototipe modul mobile robot yeng menggunakan komponen utama Arduino Nano yang dapat diprogram melalui software pemrograman C dan dapat dikendalikan melalui Android Smart Phone.
Modul menengah, tingkat atas, maupun tingkat Mobile Robot Mobile Robot adalah konstruksi robot yang ciri khasnya mempunyai aktuator keseluruhan badan robot tersebut, sehingga perpindahan posisi dari satu titik ke titik yang lain.
Kebutuhan pengetahuan untuk membuat sebuah robot mobile diperlukan pengetahuan tentang mikrokontroler dan sensor-sensor elektronik.
Arduino Nano Arduino Nano adalah papan rangkaian .
pengembangan mikrokontroler yang berbasis chip ATMega328P dengan bentuk yang sangat kecil.
Secara fungsi tidak ada bedanya dengan Arduino Uno.
Perbedaan utama terletak pada ketiadaan jack power DC dan penggunaan konektor Mini-B USB.
Board ini berfungsi sebagai alat bantu prototyping rangkaian mikrokontroller.
Board ini mempermudah dalam merangkai mikrokontroler dibanding jika memulai ATMega328 Gambar 1.
Arduino Nano Development Board Spesifikasi Arduino Nano Chip Mikrokontroller Tegangan operasi Tegangan input .
ang Digital I/O pin
Analog Input pin
Arus DC per pin I/O Memori Flash
SRAM
EEPROM
Clock speed
Dimensi
Berat
Bluetooth
ATMega328
7V - 12V
PWM
6 buah 40 mA 32 KB, 0.
5 KB
telah digunakan untuk bootloader 2 KB
1 KB
16 Mhz 45 mm x 18 mm Bluetooth adalah spesifikasi industri untuk jaringan kawasan pribadi .
ersonal area networks atau PAN) tanpa kabel.
Produk modul bluetooth pabrikan yang sudah salah satunya adalah bluetooth HC-05.
Modul
HC-05
komunikasi antara arduino dan perangkat Modul bluetooth HC-05 adalah modul sebagai master atau sebagai slave.
Jika sebagai slave, maka dapat menggunakan modul bluetooth HC-06 karena modul tersebut secara default hanya dapat berfungsi sebagai slave.
Berikut ini adalah gambar modul bluetooth HC-05 beserta keterangan pinoutnya.
Gambar 3.
Diagram blok Mobile Robot Desain Perangkat Keras Gambar 2.
Bluetooh HC-05 C EN fungsinya mode AT Command Setup pada modul HC-05.
C Vcc adalah pin yang berfungsi sebagai input tegangan.
C GND adalah sebagai ground.
C TX adalah pin yang berfungsi untuk mengirimkan data dari modul ke perangkat lain .
C RX adalah pin yang berfungsi untuk menerima data yang dikirim ke modul HC-05.
C STATE adalah pin yang berfungsi untuk memberikan informasi apakah modul terhubung atau tidak dengan perangkat METODE PENELITIAN Metodologi dalam penelitian dalam pembuatan mobile robot dibagi menjadi dua bagian yaitu bagian perangkat keras dan perangkat lunak.
Diagram blok mobile robot yang diusulkan dalam penelitian ini ditunjukkan pada gambar 3.
Mobile Robot yang akan diusulkan dapat diprogram dengan lebih dari satu fungsi.
Fungsi tersebut sebagai robot yang dapat dikendalikan jarak jauh tanpa kabel menggunakan Android Smart Phone melalui touch screen, dan suara yang memanfaatkan Google Speech Recognition.
Desain perankat keras terdiri beberapa komunikasi data antara smart phone dengan robot melalui bluetooth, rangkaian pusat pengendali robot menggunakan Arduino Nano dan rangkaian pengendali aktuator .
otor DC) menggunakan IC L 293D yang pengendali motor DC.
Antarmuka Bluetooth Rangkaian antarmuka Bluetooth HC05 dengan Arduino Nano ditunjukkan pada gambar 4.
Bluetooth HC-05 berfungsi untuk menerima data teks yang dikirim dari smart phone.
Data teks yang dikirimkan adalah AumajuAy.
AumundurAy.
AukiriAy AukananAy.
Keluaran data dari Bluetooth akan Arduino .
usat pengendal.
secara serial.
Kemudian data tersebut akan diolah lebih lanjut oleh pusat pengendali.
Gambar 4.
Antarmuka Bluetooth Dengan Arduino Nano Pusat Pengendali Pusat menggunakan Arduino Nano.
Rangkaian pusat pengendali ini berfungsi untuk mengolah data teks yang dibaca dari Bluetooth.
Data hasil pengolahan tersebut digunakan untuk mengatur kecepatan dan arah putaran motor DC.
Pengaturan kecepatan motor DC dilakukan dengan cara membangkitkan sinyal PWM (Pulse Width Modulatio.
dari pin D3 dan pin D5.
Sinyal PWM yang dibangkitkan dari pin D3 digunakan untuk mengendalikan kecepatan motor DC yang dihubungkan pada bagian roda robot sebelah kiri, sedangkan dari pin D5 untuk roda bagian Kemudian pengaturan arah putaran motor DC .
oda robo.
sebelah kiri diatur melalui pin D2 dan pin D4, sedangkan untuk mengatur arah putaran motor DC sebelah kanan melalui pin D6 dan pin D9.
Antarmuka Motor DC Rangkaian antar muka motor DC dengan Arduino Nano menggunakan IC L293.
Dimana IC tersebut berfungsi sebagai mengendalikan kecepatan dan arah putaran motor DC.
Pengaturan kecepatan putaran motor DC dapat dilakukang dengan memberikan sinyal PWM pada input IC L293.
PWM dibangkitkan dari output Arduino Nano pin D3 dan D9 yang diatur melalui program yang berada di dalam chip ATMega328 yang terdapat pada modul Arduino Nano.
Gambar rangkaian antarmuka motor DC dengan Arduino Nano dapat lihat pada Gambar 5.
Pusat Pengendali Mobile Robot Sinyal PWM yang dibangkitkan dari pin D3 dan pin D5 bentuknya adalah gelombang kotak yang mempunyai amplitudo sekitar 5V dengan lebar pulsa yang bervariasi.
Lebar pulsa berubah tergantung dari nilai PWM yang diberikan pada pin D3 dan pin D5.
Nilai PWM tersebut berkisar 0 sampai dengan 255.
PWM yang Arduino Nano mempunyai resolusi 8 bit.
Kemudian untuk menghitung tegangan rata-rata sinyal PWM dapat dilakukan dengan pendekatan praktis menggunakan rumus .
Lebar Pulsa Vrata2 High Vmaks Low Gambar 7.
Antarmuka Penggerak Motor DC Dengan Arduino Nano Desain Perangkat Lunak Perangkat lunak yang digunakan untuk mengendalikan mobile robot terdiri dari 2 bagian yaitu perangkat lunak yang Arduino Microcontroller menggunakan C dan yang diterapkan pada smart phone menggunakan Android App Inventor.
Perioda Gambar 6.
Bentuk Sinyal PWM Implementasi Perangkat Lunak C Implementasi perangkat lunak pada pusat pengendali mobile robot yaitu menggunakan C .
Perangkat lunak tersebut terdiri dari void setup().
dan void loop().
Program dalam void setup().
inisalisasi dari komunikasi Bluetooth secara serial menggunakan pin 8 sebagai pengirim dan pin 7 sebagai penerima, yang SoftwareSerial.
SoftwareSerial BT.
sedangkan untuk BT.
dan inisialisasi pin-pin sebagai output yang disiapkan untuk mengendalikan motor DC.
Program fungsi void setup().
ditunjukkan pada gambar 8.
Gambar 9.
Program Fungsi void loop().
Data teks yang dikirimkan adalah AumajuAu.
AumundurAy.
AukiriAy.
AukananAy dan AustopAy.
Data teks tersebut digunakan untuk pengambilan keputusan menjalankan arah gerakan mobile robot.
Dalam melaksanakan gerakan mobile robot arduino akan mengekskusi program fungsi sebagai berikut :
C Robot agar bergerak maju maka program fungsi yang diekskusi adalah Robot_Maju().
Setelah melakukan ekskusi program fungsi tersebut C Robot agar bergerak maju maka program fungsi yang diekskusi adalah Robot_Mundur().
Gambar 8.
Program Fungsi void setup() Deklarasi int IA1=2.
int IA2=4.
int ENA=3.
adalah deklarasi pin arduino untuk mengendalikan motor DC sebelah kiri dan deklarasi int IB1=6.
int IB2=9.
int ENB =5.
untuk mengendalikan motor DC sebelah Dalam program utama void loop() akan melakukan pembacaan data karakter yang dikirimkan dari mobile phone melalui bluetooth menggunakan perintah char c = BT.
read().
Gambar 10.
Program Fungsi Robot Maju Gambar 11.
Program Fungsi Robot Mundur C Robot agar bergerak mundur maka program fungsi yang diekskusi adalah void Robot_Belok_Kanan().
C Robot agar bergerak maju maka program fungsi yang diekskusi adalah Robot_Belok_Kiri().
Gambar 12.
Program Fungsi Robot Belok Kanan Gambar 15 Block Coding Komunikasi Bluetooth Gambar 13.
Program Fungsi Robot Belok Kiri C Robot agar bergerak maju maka program fungsi yang diekskusi adalah Robot_Berhenti().
Block coding Kendali robot digunakan untuk mengendalikan arah berjalannya robot dengan menekan tombol yang disediakan pada layar smart phone.
Dengan menekan Button1 maka smart phone mengirimkan teks AumajuAy ke arduino.
Kemudian arduino mengeluarkan sinyal-sinyal digital yang digunakan untuk menggerakkan robot kearah maju.
Demikian juga untuk proses penekanan Button2 robot akan berjalan belok ke kiri, penekanan Button3 robot akan berjalan belok ke kanan, penekanan Button4 robot akan berjalan mundur, dan penekan Button5 robot berhenti berjalan.
Gambar 14.
Program Fungsi Robot Berhenti Implementasi Perangkat Lunak App Inventor Pembuatan aplikasi android untuk mengendalikan mobile robot melalui smart phone menggunakan MIT App inventor di bagi menjadi 3 aplikasi yaitu pengendalian mobile robot melalui layar sentuh, suara dan gesture.
Kendali Robot Melalui Layar Sentuh Kemudian untuk desain block coding App Inventor dibagi menjadi dua bagian yaitu bagian komunikasi bluetooth dan bagian kendali robot.
Block coding komunikasi Bluetooth ditunjukkan pada gambar 15, dan block coding kendali robot ditunjukkan pada Gambar 16.
Block Coding Kendali Robot Perangkat Lunak Kendali Robot Melelui Suara Perangkat lunak pengendali robot melalui suara yang memanfaat google speech recognition dengan smart phone menggunakan App Inventor.
Kemudian untuk desain block coding App Inventor dibagi menjadi dua bagian yaitu bagian komunikasi bluetooth dan bagian kendali robot menggunakan suara.
Block coding komunikasi Bluetooth sama seperti pada bagian kendali robot dengan layar setuh yaitu ditunjukkan pada gambar 16, dan bagian block coding kendali robot dengan suara ditunjukkan pada gambar 17.
Maju Robot Belok Robot Belok Kiri Robot Bergerak Mundur Robot Berhenti Hasil Percobaan Kendali Robot Melalui Suara Hasil percobaan pengendalian robot melalui smart phone dengan suara ditunjukkan pada gambar 18.
Gambar tersebut adalah proses memasang bluetooth smart phone dengan bluetooth modul bluetooth HC-05 yang terhubung dengan pengendali robot.
Gambar 18.
Memasangkan Bluetooth Smart Phone dengan Modul Bluetooth HC-05 Gambar 17.
Block Coding App inventor
Kendali Robot dengan Suara
HASIL DAN PEMBAHASAN
Dalam bab ini akan dilaporkan tentang hasil pengujian dan pembahasan rancangan robot modular yang meliputi pengujian robot pengikut garis .
ine follower robo.
, robot pengikut dinding .
all follower robo.
, robot yang dikendalikan melalui remote controller.
Pada gambar 19.
menunjukkan proses pengenalan suara yang digunakan untuk memerintah gerakan robot.
Dalam proses pengenalan suara ini memanfaatkan aplikasi google speech recognition secara online, sehingga respon proses pengenalan suara tersebut dipengaruhi oleh kecepatan jaringan Kecepatan respon pengenalan suara tersebut dapat dilihat pada tabel 2.
Hasil Percobaan Kendali Robot melalui Layar Sentuh Smart Phone Hasil percobaan pengendalian robot melalui layar sentuh ditunjukkan pada tabel.
Tabel 1.
Hasil Percobaan Kendali Robot Dengan Remote Controller Penekanan Tombol Remote N Data Teks terkirim dari smart phone Gerakan Robot Robot Bergerak Gambar 19.
Proses Pengenalan Instruksi melalui Suara pada Smart Phone.
Screen shot hasil pengenalan suara ditampilkan pada gambar 20.
tampilan pengenalan suara maju dan mundur robot.
Gambar 23.
Prototipe Mobile Robot Gambar 20.
Tampilan Pengenalan Suara Maju dan Mundur Pada gambar 21 ditunjukkan tampilan pengenalan suara kiri & kanan, sehingga robot bergerak belok kiri & belok kanan.
Gambar 21.
Tampilan Pengenalan Suara Kiri dan Kanan.
Pada gambar 22.
ditunjukkan tampilan pengenalan suara AustopAy dan robot berhenti bergerak.
PENUTUP
Setelah melakukan perancangan dan pengujiaan dari penelitian ini untuk sementara dapat disimpulkan sebagai Perangkat keras Prototipe Mobile Robot sebagian telah dilakukan pengujian yaitu mobile robot yang dikendalikan melalui smart phone dengan suara dan melelui layar sentuh.
Pengendalian mobile robot dengan suara
melalui smart phone masih waktu tunda 2
detik sampai dengan 5 detik hal ini dipengaruhi oleh kecepatan dari jaringan DAFTAR PUSTAKA