Rabu, 06 Februari 2013

ROBOT LINE FOLLOWER


A.   Pengertian Robot Line Follower

Robot adalah mesin hasil rakitan manusia yang bisa bekerja tanpa mengenal lelah. Robot bersifat otomatis, yakni dapat melakukan berbagai pekerjaan secara berulang-ulang. Mesin Robot dilengkapi dengan pengontrol (otomat) yang berisi perintah-perintah yang harus dilakukan oleh robot.
Salah satu jenis robot otomatis yang dapat dibuat oleh siswa-siswi adalah robot line folower atau robot line tracer.  Robot line folower  adalah robot yang berjalan mengikuti garis hitam pada permukaan berwarna  putih atau garis putih pada permukaan berwarna hitam . Robot ini memerlukan sensor yang terdiri dari pasangan LED dan photodioda.

   
Gambar 1. Robot Line Follower Beserta Lintasan

B.   Konsep Pergerakan Robot Line Folower

Prinsip pergerakan robot line folower hanya ada tiga gerakan sebagai berikut:
  • bergerak lurus, kedua roda bergerak dan berputar maju,
  • belok kanan, roda kanan berputar mundur dan roda kiri berputar maju,
  • belok kiri, roda kiri berputar mundur dan roda kanan berputar maju.
Catat: belok kanan dapat juga dilakukan dengan cara roda kanan diam dan roda kiri berputar maju.


Gambar 2. Ilustrasi Pergerakan Robot Line Follower.
(Sumber : http://andyq3lectra.wordpress.com)

Posisi 1  : Sensor  sebelah kanan berada di luar jalur sehingga roda sebelah kiri mati, sementara roda kanan tetap berputar. Akjibatnya robot akan berbelok ke kiri.
Posisi 2  : Sensor  sebelah kiri berada di luar jalur sehingga roda sebelah kanan mati, sementara roda kiri tetap berputar. Akjibatnya robot akan berbelok ke kanan .
Posisi 3  : Kedua sensor tepat di atas jalur maka kedua sensor hidup sehingga kedua roda berputar dan robot melaju lurus ke depan.

Robot Line folower dilengkapi dengan dua buah sensor untuk mendeteksi jalur (track). Sensor sebelah kanan mengatur kerja roda sebelah kiri, sebaliknya sensor sebelah kiri mengatur kerja roda sebelah kanan. Jika sensor berada di luar jalur maka sensor akan mati, sebaliknya sensor berada di atas jalur maka sensor akan hidup.

C.   Bagian-Bagian Robot Line Follower

Robot Line folower memiliki beberapa bagian antara lain sebagai berikut:
1.      Roda depan, dapat menggunakan roda yang biasa dipakai pada mebeler.
2.      Rangkaian sensor, terdiri dari pasangan LED dan Photodiode. Setiap robot sekurang-kurangnya memiliki dua pasang sensor.
3.      Driver motor, adalah rangkaian yang bertugas mengatur bekerjanya motor.

Gambar 3. Bagian-bagian utama robot line folower dengan tiga roda

4.      Motor penggerak, berfungsi untuk menggerakkan roda belakang.
5.      Roda belakang.
6.      Rangka (bodi) robot, bisa dibuat dari triplek, akrilik, plastik atau bahan-bahan lain yang ringan dan mudah dikerjakan.
Gambar 4. Robot ilne folower empat roda

D.   Mekanik Robot Line Follower

Bagian mekanik adalah bagian yang merupakan bodi  dan penggerak robot line follower yang meliputi Bodi, Roda, Gearbox, dan Motor DC.


Gambar 5. Contoh desain mekanik robot

E.   Bodi

Bodi robot line follower merupakan dudukan (tempat untuk meletakkan) semua komponen robot seperti pengontrol, Gearbox dan Motor DC serta roda. Bodi robot line follower dapat dibuat dari berbagai bahan seperti papan PCB (printed circuit board), triplek, plat aluminium, akrilik atau mika. Bodi sebaiknya dipilih dari bahan yang ringan namun cukup kuat.
Bentuk bodi line follower disesuaikan dengan konstruksi komponen-komponen yang akan dipasang, dibuat sesederhana dan seringan mungkin.

F.    Roda

Roda yang digunakan pada robot line follower dapat bermacam–macam jenis dan ukuran. Roda robot dapat dibuat dari bahan yang mudah ditemukan seperti kayu, plastik, atau karet. Yang penting roda harus dapat dipasang dengan kuat dan mudah pada motor penggeraknya. Oleh karena itu paling mudah jika menggunakan roda buatan pabrik seperti ditunjukkan pada gambar 3.
Robot Line Follower dapat dikategorikan berdasarkan jumlah roda yang dimilikinya. Mulai dari robot dengan dua roda, tiga roda atau empat roda. Namun yang umum digunakan adalah robot dengan tiga atau empat roda.

(a) macam-macam roda belakang


(b) macam-macam caster

Gambar 6  Macam-macam bentuk roda robot
(Sumber : www.active-robots.com)

Robot tiga roda memerlukan sebuah roda depan dari jenis roda caster yang berfungsi sebagai penyangga. Roda ini harus dapat berputar bebas ke-kiri dan ke-kanan masing-masing 90°. Banyak jenis roda caster yang bisa digunakan, salah satunya yang paling terkenal adalah dari pabrikan Tamiya. Namun, tak ada rotan akarpun jadi – jika kita menginginkan yang lebih murah bahkan gratis, bekas roda deodorant atau roda kursi tamu  bisa dimanfaatkan sebagai roda caster.
Robot empat roda menggunakan roda depan dan roda belakang dari tipe yang sama. Biasanya roda depan dan belakang dikopel sehingga berputar bersama-sama.
Setiap roda belakang dihubungkan dengan sebuah motor. Hal ini penting agar, robot mampu berbelok ke kiri dan kekanan serta mengatur rotasi putaran yang diinginkan. Pemilihan roda robot dapat disesuaikan dengan keinginan pembuat. Baik dari diameter roda yang besar maupun dari segi bentuk roda.


Gambar 7. Contoh Bentuk Bodi Line Follower

G.  Gearbox

Gearbox pada robot line follower merupakan komponen yang berfungsi secara mekanis. Terdiri dari kumpulan gear yang terletak dalam satu kotak tertu­tup dengan fungsi untuk memanipulasi besar torsi dan kecepatan putaran motor penggerak. Macam-macam bentuk dari gearbox dapat dilihat pada gambar 8.


Gambar 8. Macam-macam Gearbox
(Sumber : www.active-robots.com)

(a)     Motor DC                                     (b) Motor DC gearbox
Gambar 9. Motor DC non-Gearbox
(Sumber : www.active-robots.com)

H.  Motor DC

Motor DC merupakan komponen paling penting dalam robot line follower. Motor DC berfungsi sebagai penggerak robot line follower. Motor DC yang ba­nyak  berada di pasaran dapat dibagi menjadi 2 jenis, yakni motor DC non-Gear­box dan Motor DC Gearbox. Motor DC non-Gearbox atau biasanya disebut Motor DC, misal motor tape recorder, motor Tamiya dll. Moitor DC biasanya mempunyai putaran yang sangat tinggi sehingga sebagai penggerak robot line follower putarannya harus diturunkan. Motor DC gearbox merupakan motor DC yang telah dilengkapi dengan gearbox. Gambar 6, menunjukkan motor DC  dan motor DC-gearbox.

Gambar 10 Contoh cara sederhana mengikat motor DC pada bodi robot

I.      Pengontrol Robot Line Follower

Bagian pengontrol adalah bagian yang berfungsi untuk  mengontrol pergerakan robot. Pengontrol  robot line follower terdiri dari sensor, komparator, dan driver motor seperti ditunjukkan pada Gambar 11.
Gambar 11. Contoh rancangan mekanik robot

Sensor

Sensor pada robot line follower berfungsi untuk mendeteksi jalur yang harus diikuti oleh robot. Sensor pendeteksi jalur dibuat dari pasangan LED dan photodiode atau phototransistor. LED berfungsi mengeluarkan cahaya. Cahaya tersebut jika mengenai permukaan berwarna putih akan dipantulkan dan diterima oleh photo-dioda, jika cahaya mengenai permukaan berwarna hitam maka cahaya tersebut akan diserap oleh warna hitam (tidak dipantulkan kembali).
Gambar 12. Pasangan sensor pendeteksi jalur

Photodioda memiliki sifat jika menerima cahaya maka resistensinya akan turun, Perhatikan gambar rangkaian photo-diode berikut ini

Gambar 13. Skema rangkaian photo diode

Tegangan keluaran photodiode akan dikirim ke komparator, besarnya tegangan tersebut dapat dihitung dengan persamaan



jika photo diode mendapat cahaya è resistnasinya (Rs) rendah è Vo rendah
jika photo diode tidak mendapat cahaya è resistansinya tinggi è Vo tinggi

Misalkan sensor memiliki resistensi Rs = 150 KOhm (Pada permukaan hitam, tidak ada pantulan cahaya) dan Rs = 10 KOhm (pada permukaan putih, ada pantulan cahaya) tegangan yang dikeluarkan akan dikirim ke komparator dengan perhitungan seperti di bawah ini :
Penempatan sensor yang ideal untuk robot line follower dengan dua pasang sensor adalah tepat di luar garis yang akan dijadikan track lintasan. Jarak antar sensor juga harus disesaikan dengan lebar garis yang akan digunakan.

Gambar 14. Posisi peletakan sensor

DSC01426
Gambar 15. Contoh sensor proximity

Komparator

Komparator adalah rangkaian elektronika yang berfungsi membandingkan 2 input tegangan. Contoh IC komparator adalah LM39. Komparator bisa juga di­buat dari IC Opamp, misalnya LM324 atau LM741. Rangkaian dasar komparator ditunjukkan pada gambar 16.
Gambar 16. Rangkaian dasar komparator

Komparator mempunyai dua buah input dan sebuah output. Input non-inverting dihubungkan ke tegangan referensi yakni sebuah potensiometer, berguna untuk mengatur kepekaan komparator. Input inverting dihubungkan rangkaian sensor seperti ditunjukkan pada gambar 17. Output komparator dihubungkan ke driver motor.

Gambar 17. Rangkaian Sensor dan Komparator

Karakteristik dari komparator adalah sebagai berikut :
·         Jika tegangan input Inverting lebih tinggi dari Input noninverting maka Vo = 0
·         Jika tegangan input Inverting  kurang dari Input noninverting maka Vo = Vcc
·         beberapa contoh seperti pada gambar 18.

Gambar 18. Hubungan input-output komparator

Driver Motor

Driver motor adalah bagian dari robot line follower yang berfungsi sebagai penggerak atau pemberi daya listrik ke motor DC. Komponen utama dari driver adalah sebuah transistor-daya yang difungsikan sebagai sakelar (sakelar elektronik).
Gambar 19. Rangkaian lengkap robot line follower

Berikut akan dibahas driver motor DC untuk mengontrol motor dapat berputar maju dan mundur. Motor yang dikontrol adalah motor DC 9 Volt, yakni motor bekas pemutar CD-ROM. Transistor-daya yang dipakai adalah tipe 9013 dengan kapasitas arus maksimum 0,5 Amper, atau BD139 dengan kapasitas arus 1,5 Amper. Gambar rangkaian Robot Line Follower ditunjukkan pada gambar 18.
Daftar Komponen Line Follower Analog
n  Resistor 1 kΩ                                      (2 buah)
n  Resistor 560 Ω                                    (5 buah)
n  Resistor 33kΩ                                     (1 buah)
n  Multiturn 50kΩ                                   (1 buah)          
n  Led Indikator                                      (2 buah)
n  Led Superbright warna merah                        (1 buah)
n  Photodiode                                         (1 buah)
n  Transistor BD139 atau 9013               (4 buah)
n  OpAmp LM324 + Soket IC               (1 buah)
n  Kapasitor Elektrolit/Elco                    (1 buah)
n  Kapasitor milar 104                             (2 buah)
n  Dip Plug 2 pin                                     (3 buah)
n  Dip Plug 4 pin                                     (2 buah)
n  Kabel 6 pin/ kabel pelangi 10 pin        (½ meter)

Langkah-langkah pembuatan mekanik robot line follower:
1.      Tentukan semua komponen yang akan digunakan,
2.      Ukur dimensi dari masing-masing komponen robot yang akan dipasang pada bodi,
3.      Rancang tata letak semua komponen dengan memperhatikan ukuran masing-masing, kemudian gambar bentuk dan ukuran bodi yang diperlukan,
4.      Potong bodi sesuai ukuran yang telah ditentukan,
5.      Pasang gearbox pada motor DC,
6.      Pasang roda belakang pada poros gearbox,
7.      Pasang roda depan,
8.      Pasang driver, sensor dan bateray,
9.      Periksa kembali apakah semua komponen sudah terpasang dengan sempurna.



 Line Follower

latihan diambil dari tutorial plpg elektronika UM 2012

1 komentar: