Bullbot: Robot Pendeteksi Warna Menggunakan ADC Sensor Cahaya LDR

Pertandingan banteng dan matador, merupakan olah raga yang sangat berbahaya. Banteng akan menanduk dan selalu mengikuti kain warna merah. Dalam bab ini, kita akan memanfaatkan sensor cahaya LDR sebagai detector berbagai warna, serta menjadi mata dari robot banteng BullBOT yang akan mengikuti warna merah. 

Prinsip kerja alat ukur termasuk detector warna, seperti dijelaskan dalam bab sebelumnya dapat dibuat menggunakan prinsip ADC (Analog to Digital Convertion) dari output sensor cahaya, dalam hal ini LDR (light dependent resistance).

Metode pembuatan robot pendeteksi warna ini, sebenarnya mirip dengan pembahasan metode pembuatan robot avoider digital, namun setelah dilakukan pengujian kalibrasi sensor terhadap jarak, dilakukan pula kalibrasi untuk mengenali warna, setelah itu maka dilanjutkan dengan pemrograman robot digital biasa.Secara lengkap bisa dilihat dibawah ini:

Gambar dibawah ini merupakan desain untuk membuat sebuah alat detector warna pada jarak tertentu menggunakan sensor LDR yang akan digunakan sebagai kalibrasi pembuatan robot BullBOT yang akan mengikuti warna merah..

Robot Avoider Digital Bolabot Menggunkan ADC

Sebagian besar sensor yang digunakan untuk membangun sebuah robot memiliki output sinyal analog, sedangkan mikrokontroler berbasis digital yang hanya dapat membaca high (1) atau low (0) saja. Dalam bab 11, telah dibahas desain dan pemrograman untuk robot line follower berbasis IC komparator yang berfungsi untuk mendigitalkan output dari sensor yang semula analog. Namun, sistem komparator terbatas hanya menghasilkan data output high dan low saja, sehingga mikrokontroler tidak dapat membedakan factor lainnya seperti jarak sensor ke lantai, pengaruh lingkungan terhadap sensor, dan lainnya. Maka solusi masalah keterbatasan komparator tersebut dapat diatasi dengan menggunakan sistem ADC (Analog to Digital Convertion).

Dengan menggunakan ADC, kita dapat membuat berbagai alat ukur fisis digital sesuai sensor yang kita gunakan. Dari sensor suhu dapat dibuat thermometer digital, dari sensor cahaya atau ultrasonic dapat dibuat alat ukur jarak digital, dan masih banyak lainnya. Dalam bidang robotika, dengan ADC dapat dibuat berbagai robot autonomous seperti robot pengikut garis, robot pengikut warna, robot kontrol suara, robot anti penghalang, robot detector logam dan lainnya. Dalam mikrokontroler AVR, fasilitas ADC telah tertanam dalam chip mikrokontrolernya sehingga kita tidak perlu lagi untuk menambahkan IC ADC.

Gambar diatas merupakan desain dan program CV AVR untuk membuat sebuah alat ukur jarak menggunakan sensor LDR yang akan digunakan sebagai kalibrasi pembuatan robot anti penghalang berbasis sensor cahaya. Penjelasan secara lengkap bisa dilihat dalam video dbawah ini:

Robot Kontrol Digital Bolabot Menggunakan Keyboard Komputer

Sebenarnya saat membahas bab membuat robot kontrol baik berbasis wireless UHF ataupun infra merah, kita telah mempelajari komunikasi serial antara dua buah sistem mikrokontroler. Dalam bab ini, kita akan membahas pembuatan kontrol gerak robot menggunakan keyboard komputer yang merupakan komunikasi serial antara PC dengan mikrokontroler.

Untuk membuat sebuah robot yang dapat dikendalikan computer, maka perlu dibuat komunikasi serial antara robot (mikrokontroler) dengan sistem computer melalui IC MAX 232 dan PORT DB9. Dalam simulasi proteus, PORT DB9 dibuat virtualnya dengan nama COMPIM, sedangkan untuk menampilkan monitor computer digunakan VTERM.. Simulasi Proteus bisa dilihat dibawah ini:

Robot Kontrol Bolabot Menggunakan Infrared

Dalam kehidupan sehari-hari banyak sekali aplikasi dari remote kontrol infrared yang sering banyak kita jumpai disekitar kita. seperti remote televisi, sistem pemanas dll. Pada bab sebelumnya, telah dijelaskan tentang kontrol robot menggunakan wireless UHF TLP/RLP 315 MHz. Maka pada bab ini, kita juga dapat mengontrol robot menggunakan infra merah (IR). Robot Kontrol Bolabot menggunakan Infrared hasil karya kami bisa dilihat pada gambar dibawah ini:

Prinsip kerja kontrol infra merah ini sama dengan kontrol wireless UHF,  keduanya menggunakan sistem komunikasi serial USART. Yang membedakan wireless UHF dan IR adalah pembawa informasinya saja Tiap hari kita tentu sering menggunakan remote TV??  Pada remote TV tersebut kita menggunakan infra merah untuk menghidupkan, mematikan, dan memilih menu TV kita. Untuk mengontrol robotpun dapat dilakukan menggunakan kontrol IR.

Untuk membuat simulasi robot kontrol infra red di proteus, dapat kita lakukan dengan menghubungkan sistem transmitter dan receiver mikrokontroler dengan komponen optocoupler yang sebenarnya menghubungkan tapi tidak secara langsung. Berikut adalah desain simulasi proteus sistem robot kontrol digital menggunakan IR.

Untuk membuat robot actual dari skema tersebut, maka optocoupler diganti dengan komponen IR transmitter module 38 KHz di bagian Transmitter remote kontrol dan IR receiver module 38 KHz di bagian Receiver Robot. Penjelasan secara lengkap bisa dilihat di video dibawah ini:

Robot Kontrol Hexapod Bolabot Remote Wireless TLP/RLP 315 MHz

Untuk membangun sistem kontrol wireless diperlukan dua buah sistem mikrokontroler yang terhubung secara serial. Satu sistem sebagai robot penerima perintah atau receiver (Rx), sedangkan sistem kontrol robot memberikan perintah atau transmitter (Tx). Dalam mikrokontroler keluarga AVR, komunikasi serial terdapat pada menu USART (Universal Syncronous Asyncronous Receiver/Transmitter).

Robot Hexapod Bolabot ini bahan dasar mekanikanya menggunakan stick es krim yang dihubungkan dengan menggunakan baud. Robot Hexapod disusun menyerupai serangga dengan sistem monitoring menggunakan Wireless. Selain bisa bergerak menyerupai serangga, robot ini juga berfungsi sebagai robot Avoider.  Robot Hexapod  karya Bolabot bisa dilihat dalam gambar dibawah ini:

 

 

Untuk membuat simulasi wireless di proteus, dapat kita lakukan dengan menghubungkan sistem transmitter dan receiver mikrokontroler dengan komponen optocoupler yang sebenarnya menghubungkan tapi tidak secara langsung. Untuk membuat robot actual dari skema dibawah, maka optocoupler diganti dengan komponen TLP 315 MHz di bagian Transmitter remote kontrol dan RLP 315 MHz di bagian Receiver Robot. Berikut adalah desain simulasi proteus sistem wireless robot kontrol digital. Berikut adalah desain simulasi robot Hexapod Bolabot menggunakan simulasi Proteus:

 

Robot Hexapod ini dibuat secara sederhana dengan biaya yang sangat murah. Hal ini terlihat dari bahan yang digunakan tidak ada bahan yang membutuhkan biaya besar seperti servo dll. Yang terpenting dari sistem ini adalah memahami konsep mekanika dan sistem pemogramanaya. Penjelasan mengenai Robot Hexapod Bolabot secara lengkap bisa dilihat dalam video dibawah ini:

Robot Kontrol Digital Bolabot Menggunakan Remote Kabel

Secara umum robot tergolong menjadi dua bagian yaitu robot otomatis dan robot teleoperated. Robot otomatis dapat bekerja tanpa kontrol langsung oleh manusia, robot tersebut bekerja berdasarkan program yang ditanamkan seperti robot line follower, robot avoider obstacle, robot humanoid, lampu lalu lintas, pintu otomatis, dan sebagainya. Sedangkan robot teleoperated harus dikontrol langsung oleh manusia, seperti robot kontrol, televisi, komputer dan lainnya.

Film Real steel !!?, Gambar dibawah menampilkan impian robot masa depan yang dapat dikontrol langsung mengikuti gerak manusia yang menjadi pengontrolnya.

Push button merupakan sebuah device untuk menghubungkan dan memutuskan rangkaian listrik antara 2 titik. Penggunaan push button dikehidupan sehari-hari hampir menyentuh semua bidang. Di bidang komputer dengan keyboard dan mouse, dibidang otomotif dengan panel-panel kontrolnya, bahkan diperalatan rumah tangga sekalipun seperti kontrol peralatan listrik juga menggunakan push button. Desain lengkap robot kontrol digital menggunakan simulasi Proteus:

 

Sesuai desain pada tombol gerak kiri dihubungkan dengan PIN D.0, tombol gerak kanan dihubungkan dengan PIN D.1,  tombol gerak maju dihubungkan dengan PIN D.2, serta gerak mundur dihubungkan dengan PIN D.3. Motor kiri diatur oleh PORTD.5 dan PORTD.6, sedangkan motor kanan diatur oleh PORTD.7 dan PORTB.0. 

Berikut adalah realisasi robot kontrol digital karya Profesor Bolabot

 Copyright @ 2012 Profesor Bolabot

Robot Beetlebot Bolabot

Robot autonomous dapat dibuat dengan sangat sederhana, gambar disamping adalah robot autonomous berbentuk serangga yang dapat bergerak otomatis dan dapat menghindar dari penghalang didepannya menggunakan sensor sentuh berupa dua sensor saklar SPDT. Berikut ini adalah robot beetlebot karya bolabot Techno Robotic School.

 

 Robot Beetlebot Analog

Prinsip kerja robot avoider beetlebot adalah ketika tidak ada penghalang yang menekan saklar SPDT kiri dan kanan, kaki C dan NC terhubung sehingga kedua motor akan bergerak maju, Saat saklar SPDT kiri tertekan penghalang, untuk SPDT kiri kaki C dan NO terhubung sedangkan C dan NC terputus sehingga motor kiri akan bergerak mundur sedangkan motor kanan tetap maju yang akhirnya membuat robot bergerak ke kiri. Saat saklar SPDT kanan tertekan penghalang, untuk SPDT kanan kaki C dan NO terhubung sedangkan C dan NC terputus sehingga motor kanan akan bergerak mundur sedangkan motor kiri tetap maju yang akhirnya membuat robot bergerak ke kanan. Sedangkan jika kedua saklar SPDT tertekan maka kedua motor akan menyebabkan robot bergerak mundur. Di bawah ini adalah desain simulasi Proteus untuk robot beetlebot bolabot:

Robot Pengikut Garis Analog Bolabot Saklar Transistor (Line Follower Robot)

Sebuah robot yang dapat bergerak mengikuti sebuah garis berwarna hitam, Robot ini lazim disebut robot line tracker atau line follower. Bagaimana bisa robot ini mengikuti garis hitam? Tentulah diperlukan sebuah sensor, yaitu sensor cahaya.

 Seperti layaknya manusia, bagaimana manusia dapat berjalan mengikuti jalan yang ada tanpa menabrak dan sebagainya, tentunya karena manusia memiliki “mata” sebagai penginderanya. Begitu juga robot line follower ini, dia memiliki sensor garis yang berfungsi seperti “mata” pada manusia. Sensor garis ini mendeteksi adanya garis atau tidak pada permukaan lintasan robot tersebut, dan informasi yang diterima sensor garis kemudian diteruskan ke prosesor untuk diolah sedemikian rupa dan akhirnya hasil informasi hasil olahannya akan diteruskan ke penggerak atau motor agar motor dapat menyesuaikan gerak tubuh robot sesuai garis yang dideteksinya.

Pada konstruksi yang sederhana, robot line follower memiliki dua sensor garis, yang terhubung ke dua motor (kanan dan kiri) secara bersilang melalui sebuah saklar transistor. Sensor garis A (Kiri) mengendalikan motor kanan, sedangkan sensor garis B (kanan) mengendalikan motor kiri. Dibawah ini adalah desain robot line follower menggunakan sensor diatas garis hitam .

Prinsip kerja desain line follower dengan posisi sensor di atas garis hitam, pada saat LDR mendeteksi garis hitam maka resistansi LDR menjadi besar, sehingga dengan posisi LDR dekat ground maka arus tidak akan mengalir melalui LDR tetapi memilih untuk langsung menuju basis transistor 2N3904 yang akan mengaktifkan transistor 2N3904 serta menyalakan led indicator dan perubahan logika kaki kolektor transistor 2N3904 akan juga berfungsi sebagai input untuk mengaktifkan transistor 2N2907 serta menggerakkan motor DC, sebaliknya pada saat LDR mendeteksi permukaan putih maka motor DC akan mati. Sedangkan Line follower menggunakan sensor diatas putih bisa dilihat pada simulasi proteus dibawah ini:

Prinsip kerja untuk desain line follower dengan posisi sensor di atas permukaan putih, pada saat LDR mendeteksi permukaan putih maka resistansi hambatan LDR menjadi kecil sehingga ada arus yang mengalir melalui LDR yang akhirnya akan ada arus menuju basis yang mengaktifkan transistor 2N3904 serta menyalakan led indicator dan perubahan logika kaki kolektor transistor 2N3904 akan juga berfungsi sebagai input untuk mengaktifkan transistor 2N2907 serta menggerakkan motor DC, sebaliknya pada saat LDR mendeteksi garis hitam maka motor DC akan mati.