BUKU PANDUAN PENGGUNA

ROBOTXLITE 2S

KampungRobot.NetDiberdayakan oleh Pulpenmas

2013

Apakah Robot XLITE 2S Itu?

Robot XLITE 2S merupakan mobile robot yang menggunakan garis sebagai panduannya. Robot ini dapat dijalankan dengan dua moda, yaitu moda analog dan moda diprogram. Pada moda analog, robot menggunakan rangkaian komparator untuk memproses data pembacaan garis dari kedua sensor garis yang dipunyainya, kemudian memberikan sinyal kepada rangkaian penggerak motor untuk bekerja sehingga robot bergerak mengikuti garis.Pada moda diprogram, rangkaian komparator digantikan oleh perangkat kompatibel Arduino untuk memproses data dari sensor, kemudian memberikan sinyal kepada rangkaian penggerak motor sesuai dengan alur program yang ditulis.

KampungRobot.Net telah mengembangkan robot XLITE atau eXpandable Line Tracer, yaitu robot penjejak garis – line tracer – analog yang dapat ditambah kemampuannya, misalnya dengan menambahkan jumlah sensor untuk keperluan yang lebih kompleks. Sementara tambahan 2S untuk menunjukkan jumlah sensornya, yaitu 2 sensor.

Bagian-bagian Robot

Secara garis besar, robot dapat dibagi menjadi 3 bagian.

1. Masukan (input)2. Proses (process)3. Keluaran (output)

Bagian masukan – input – biasanya terdiri dari sensor, yaitu alat untuk mengetahui keadaan sekitar seperti alat indera yang dimiliki manusia. Ada berbagai macam sensor yang dapat dipergunakan pada robot, misalnya sensor cahaya, sensor suara, sensor sentuh, sensor gas, dan lain-lain. Cara kerja sensor adalah dengan mengubah nilai keadaan sekitarnya menjadi tegangan listrik, kemudian dikirimkan ke rangkaian berikutnya untuk diolah atau diproses menjadi informasi.

Bagian proses yang tugasnya mengolah data dari sensor yang berupa tegangan listrik. Bagian ini bisa dibangun dari berbagai rangkaian elektronik yang analog maupun dapat diprogram dengan komputer atau disebut mikrokontroler. Contoh rangkaian analog yang dipergunakan untuk bagian proses ini adalah rangkaian komparator, yaitu pembanding 2 tegangan; 1 dari sensor dan 1 lagi merupakan tegangan acuan. Contoh berikutnya yaitu mikrokontroler seperti PIC, AVR, dan ARM. Saat ini, mikrokontroler dari keluarga AVR cukup populer, salah satunya adalah Arduino.Bagian keluaran – output – merupakan bagian yang bertindak memberikan respon berupa sinyal atau gerak. Respon berupa sinyal seperti suara dan nyala lampu. Sementara respon berupa gerak dapat dibedakan menjadi 2 macam, yaitu manipulator dan lokomotor.Robot-robot statis atau robot yang bekerja tanpa berpindah tempat seperti di pabrik-pabrik biasanya hanya manipulator, yaitu berupa lengan-lengan dengan tugas tertentu. Akan tetapi, robot yang dapat berpindah tempat – mobile robot – mempunyai lokomotor untuk bergerak memindahkan

INPUT PROCESS OUTPUT

keseluruhan badan robot dari satu tempat ke tempat lain. Kadang, mobile robot juga dilengkapi manipulator seperti lengan dengan penjepit – gripper – untuk mengambil barang.

Bagaimana Membangun Sebuah Robot?

Untuk membangun sebuah robot, mari memulainya dari tujuan atau kegunaan robot. Sebagai contoh, saat ini kita akan membangun mobile robot yang dapat berjalan dari satu tempat ke tempat lain dengan panduan garis. Robot seperti ini biasa disebut dengan robot penjejak garis – line tracer – analog.

Setelah menetapkan tujuan atau kegunaan robot, kita dapat membuat daftar kebutuhan. Yang kita butuhkan untuk membuat robot penjejak garis analog adalah:

1. Lokomotor.2. Rangkaian komparator.3. Sensor garis.

Jika hendak menjadikan robot tersebut dapat diprogram, maka perlu ditambahkan mikrokontroler.

Kit Robot XLITE 2S

1. LokomotorLokomotor untuk XLITE 2S dibangun dari 2 perangkat sebagai berikut.

(a) Motor DC dengan Gearbox.

Gambar 1. Motor DC dengan gearbox sebagai lokomotor serta tempat baterai.

Motor DC dengan gearbox yang sangat ekonomis ini dibuat dari 2 unit mainan tumbling car atau stunt car. Kedua unit mainan tersebut nantinya digabung menjadi satu setelah satu sisi rodanya dipotong. Apabila menginginkan motor DC dengan gearbox yang

MOTORBATERAI

mutunya lebih baik, pengguna tinggal menggantinya dengan motor DC yang diinginkan.Penggunaan 2 motor sebagai lokomotor ini dipandang lebih efisien. Dengan kombinasi arah putaran motor/roda kanan dan kiri yang tepat, robot bisa melakukan berbagai manuver gerakan seperti pada Tabel 1 berikut.

Tabel 1. Kombinasi arah putaran motor kiri dan arah gerak robot yang dihasilkan.

Motor Kiri Motor Kanan Arah Gerak

maju maju maju

maju mundur putar kanan

maju diam belok kanan

diam diam berhenti

diam maju belok kiri

mundur maju putar kiri

mundur mundur mundur

(b) Rangkaian Penggerak Motor – Motor Driver.

Gambar 2. Rangkaian penggerak motor – motor driver.

Rangkaian penggerak motor – motor driver – merupakan penghubung antara motor DC dengan rangkaian pada bagian proses. Disebut penghubung atau jembatan penghubung karena kegunaannya untuk menghubungkan 2 perangkat yang berbeda tegangan listrik. Motor DC yang menjadi paket standar robot XLITE menggunakan tegangan listrik 3 Volt, diperoleh dari 2 baterai AA yang dipasang pada tempat baterai tersendiri. Sementara, rangkaian yang lain, yaitu rangkaian sensor dan komparator (juga mikrokontroler) menggunakan tegangan listrik 6 Volt dari 4 baterai AA yang dipasang di tempat baterai pada bagian bawah badan robot.

Perhatikan keterangan pada Gambar 2 untuk menyambungkan kabel. Kabel dari motor (yang menggunakan konektor berwarna hitam) dipasang pada pin header di kiri dan

MOTOR KIRI

MOTOR KANAN

JUMPER ENABLE

JUMPER MODA MOTOR

JUMPER MODA MOTOR BATERAI

BAWAHBATERAI LUAR

(MOTOR)

SINYAL ENABLE

KOMPARATOR KIRI

KOMPARATOR KANANSAKLAR

ON/OFF

kanan motor driver sesuai letak motornya. Kabel dari tempat baterai di bawah badan robot (satu paket dengan motor) dengan konektor berwarna putih (female molex connector) dipasang pada pasangannya, yaitu konektor male molex yang terletak di sebelah kanan saklar ON/OFF. Ada dua buah, dari tempat baterai kiri dan kanan.

Pemasangannya yang kiri di belakang dan kanan di depan, atau sebaliknya diperbolehkan. Yang perlu diperhatikan untuk tidak sampai terbalik adalah arah hadap konektor, jika terbalik tidak dapat dipasang.Kemudian, konektor dari tempat baterai yang disertakan terpisah sebagai sumber tegangan untuk motor dipasang pada konektor molex di sebelah kiri saklar ON/OFF.

Gambar 3. Jumper untuk memilih moda robot pada rangkaian penggerak motor.

Ada 3 pin header yang dipasang jumper sebagai pemilih moda seperti tampak pada Gambar 3. Ketiganya adalah 2 jumper moda motor dan 1 jumper enable. Jumper moda motor digunakan untuk memilih moda motor, yaitu bisa berputar maju dan mundur atau maju saja. Jika menginginkan maju-mundur, jumper dipasang pada sisi luar, yaitu pada pin luar dan tengah. Jika menginginkan hanya maju saja, jumper dipasang pada sisi dalam, yaitu pada pin tengah dan dalam.

Jumper enable digunakan untuk memilih moda robot analog atau diprogram (mikrokontroler). Jika menginginkan moda analog, jumper dipasang pada sisi belakang, yaitu pada pin tengah dan belakang. Jika menginginkan moda diprogram, jumper dipasang pada sisi depan, yaitu pada pin tengah dan depan.

Masih ada 3 pin header lagi yang tersisa di bagian depan rangkaian motor driver ini. Ketiga pin header itu untuk dihubungkan dengan rangkaian komparator yang akan dibahas pada bagian selanjutnya. Namun sebelum masuk ke pembahasan komparator, mari perhatikan tanda pada ketiga pin header tersebut, yaitu tanda titik putih di depannya.

Tanda titik putih tersebut sebagai acuan arah hadap pemasangan kabel 3 jalur dengan konektor berwarna hitam di kedua ujungnya. Pada konektor terdapat tanda segitiga tepat pada salah satu jalur kabel, seperti tampak pada Gambar 5 di bawah. Cara pemasangannya adalah dengan menempatkan jalur bertanda segitiga pada sisi pin header yang diberi tanda titik putih. Acuan ini berlaku untuk semua pin header bertanda titik

JUMPER MODA MOTOR

JUMPER ENABLE

MOTOR KIRI MAJU-SAJA

MOTOR KANAN MAJU-MUNDUR

ANALOG ENABLE

DEPAN

BELAKANG

LUAR DALAM LUAR

putih di motor driver, komparator, dan sensor.

Gambar 4. Pin header bertanda titik putih pada rangkaian penggerak motor.

Gambar 5. Tanda segitiga pada konektor kabel 3 jalur.

2. Rangkaian Komparator

Rangkaian komparator merupakan bagian proses, yaitu menerima data berupa sinyal dari sensor, membandingkannya dengan sinyal acuan, kemudian mengirimkan sinyal kepada rangkaian penggerak motor. Pada rangkaian ini terdapat beberapa lampu indikator, pin header, dan pengatur sensitivitas.

Jumlah pin header yang tersedia ada 7 buah dengan susunan 3 di bagian belakang dan 4 di bagian depan yang dikelompokkan dua-dua. Pin header di bagian belakang untuk dihubungkan dengan rangkaian penggerak motor – motor driver. Perhatikan tanda titik putih sebagaimana telah disebutkan pada pembahasan sebelumnya. Atau, untuk memudahkan mengingat, seluruh pin header pada rangkaian komparator diberi tanda titik putih di sisi

TANDA SEGITIGA

kanan. Pin header di bagian depan untuk dihubungkan ke rangkaian sensor. Tersedia 2 pin header di sisi kiri untuk sensor kiri dan 2 di sisi kanan untuk sensor kanan. Sementara pemasangan kabel 3 jalur pada pin header ini, boleh di paling depan atau di belakangnya.

Gambar 6. Rangkaian komparator.

Pengatur sensitivitas atau kepekaan sensor berupa trimpot – variable resistor – yang sebenarnya adalah untuk mengatur tegangan/sinyal acuan yang hendak dibandingkan dengan tegangan/sinyal dari sensor. Cara kerjanya, jika tegangan/sinyal dari sensor di bawah tegangan/sinyal acuan, maka komparator mengirimkan sinyal “0” ke rangkaian penggerak motor. Sebaliknya, jika tegangan/sinyal dari sensor di atas tegangan/sinyal acuan, maka komparator mengirimkan sinyal “1” ke rangkaian penggerak motor. Tersedia lampu indikator sensor yang menyala jika sinyal yang dikirimkan adalah “1”.

3. Rangkaian Sensor Garis

Robot penjejak garis – line tracer – berjalan mengikuti garis sebagai panduannya. Garis dibuat dari warna yang kontras dengan warna dasar lantai, misalnya garis hitam di atas lantai putih atau sebaliknya garis putih di atas lantai hitam.

Cara kerja sensor garis ini cukup sederhana. Sensor yang digunakan adalah dioda foto – photodiode. Dioda foto dibuat dari bahan yang peka terhadap cahaya, paparan cahaya dapat membuka jalan arus dengan menurunnya nilai hambatan sehingga arus listrik dapat mengalir. Besarnya arus yang mengalir sebanding dengan kuatnya cahaya.

Pada sensor garis, cahaya yang ditangkap oleh dioda foto adalah pantulan dari cahaya lampu LED. Sesuai sifat dari benda yang terpapar sinar atau cahaya, benda tersebut memantulkannya karena berwarna terang dalam hal ini putih. Sebaliknya, sinar atau cahaya diserap tidak dipantulkan atau sedikit sekali yang dipantulkan karena benda berwarna gelap atau dalam hal ini hitam. Pada saat sensor dioda foto berada di atas lantai yang berwarna putih, maka ia mendapatkan pantulan cahaya dari lampu LED sehingga dioda foto tersebut mengalirkan arus listrik. Tetapi, dioda foto yang berada di atas garis hitam, ia tidak

INDIKATOR ON/OFF

PIN HEADER SENSOR KIRI

PIN HEADER SENSOR KANANINDIKATOR

SENSOR KIRI

INDIKATOR SENSOR KANAN

MOTOR DRIVER

KIRI

MOTOR DRIVER KANAN

PENGATUR SENSITIFITAS SENSOR

SINYAL ENABLE

menerima pantulan cahaya dari lampu LED sehingga dioda foto tidak mengalirkan arus listrik. Ada atau tidaknya arus listrik inilah yang dikirimkan sebagai sinyal ke rangkaian komparator.

Gambar 7. Cara kerja sensor garis.

Gambar 8. Rangkaian sensor garis menggunakan 2 sensor.

Cara penggunaan sensor garis pada robot XLITE 2S adalah dengan menghubungkannya melalui kabel 3 jalur pada pin header. Perhatikan tanda segitiga pada konektor kabel dan titik putih pada pin header saat memasangnya.

Jika semua sudah bagian sudah dirangkai, maka robot XLITE 2S yang terbentuk seperti tampak pada Gambar 9. Namun, bentuk seperti pada gambar tersebut hanyalah salah satu contoh. Jika menginginkan bentuk yang berbeda, bagian-bagian robot dapat dirangkai dengan letak yang berbeda selama tetap memperhatikan panduan yang telah dijelaskan. Dapat pula ditambahkan hiasan atau benda-benda lain untuk menjadikan robot ini berbentuk sesuatu, seperti binatang, kendaraan, atau yang lain.

Memainkan Robot XLITE 2S

Untuk memainkan robot XLITE 2S, langkah pertama yang harus dilakukan adalah memahami lintasan (garis) yang akan dijadikan panduan berjalan. Contoh lintasan sederhana yang ditunjukkan oleh Gambar 11, yaitu lintasan berbentuk oval. Ada 4 kemungkinan bagi robot untuk berjalan mengikuti lintasan seperti ini.

PIN HEADER SENSOR KIRI DAN KANAN

DIODA FOTO SBGSENSOR

LAMPU LED SBG SUMBER CAHAYA

TAMPAK DARI ATAS

TAMPAK DARI BAWAH

LED LEDDIODA FOTO

LANTAI PUTIH GARIS HITAM

Gambar 9. Robot XLITE 2S yang sudah dirakit.

Gambar 10. Konfigurasi perakitan robot XLITE 2S.

Keempat kemungkinan tersebut adalah robot berjalan:

1. Searah jarum jam di sisi luar lintasan.2. Berlawanan arah jarum jam di sisi luar lintasan.3. Searah jarum jam di sisi dalam lintasan.4. Berlawanan arah jarum jam di sisi dalam lintasan.

Sebelum membahas bagaimana cara membuat setelan untuk 4 kemungkinan di atas, perlu diketahui ada aturan atau kaidah populer pada permainan robot penjejak garis analog 2 sensor. Kaidah itu disebut dengan left-hand-rule dan right-hand-rule.

MOTOR KIRI

KOMPARATOR

MOTOR DRIVER

MOTOR KANAN

BATERAI BAWAH KIRI

BATERAI BAWAH KANAN

BATERAI LUAR (MOTOR)

KABEL3 JALUR

SENSOR

Gambar 11. Lintasan robot penjejak garis yang sederhana.

Left-hand-rule adalah kaidah yang dipakai pada permainan robot penjejak garis 2 sensor dengan menempatkan sensor kanan di atas garis dan sensor kiri di luar garis. Jika garis berwarna hitam dan lantai berwarna putih, maka sensor kanan di atas hitam dan sensor kiri di atas putih. Dengan demikian, maka sebagian besar badan robot berada di sebelah kiri garis, sehingga robot akan berjalan menyusuri lintasan dari sisi kiri lintasan.

Gambar 12. Left-hand-rule dan right-hand-rule.

Kebalikannya adalah right-hand-rule, yaitu dengan menempatkan sensor kiri di atas garis dan sensor kanan di luar garis. Sebagian besar badan robot berada di sebelah kanan garis dan robot akan berjalan menyusuri lintasan dari sisi kanan lintasan.

Dua kaidah ini dapat diterapkan pada 4 kemungkinan di atas sehingga diperoleh setelan pada tabel berikut.

BADAN ROBOT

BADAN ROBOT

SENSOR GARIS

LEFT HAND RULE

RIGHT HAND RULE

Tabel 2. Penerapan kaidah pada kemungkinan arah jalan

No. Kemungkinan Kaidah

1 Searah jarum jam, sisi luar Left-hand-rule

2 Berlawanan arah jarum jam, sisi luar Right-hand-rule

3 Searah jarum jam, sisi dalam Right-hand-rule

4 Berlawanan arah jarum jam, sisi dalam Left-hand-rule

Seandainya kemungkinan pertama yang akan diterapkan pada robot XLITE 2S, maka cara penyetelannya adalah sebagai berikut.

1. Jumper enable pada posisi analog, yaitu di sisi belakang.2. Jumper moda motor di sisi luar untuk memilih motor bisa berputar maju-mundur.3. Konektor dari kabel motor kiri dan kanan dilepaskan dahulu. Tempatkan robot sehingga

sensor kanan di atas garis dan sensor kiri di luar garis sebelah kiri.4. Nyalakan dengan menekan saklar ON/OFF.5. Perhatikan indikator sensor. Jika benar, maka indikator sensor kiri menyala dan indikator

sensor kanan padam. Jika tidak, aturlah kepekaan sensor dengan memutar pengatur kepekaan ke kiri atau ke kanan dengan obeng secara perlahan-lahan sampai tercapai keadaan sesuai indikator yang benar. Jangan memutar pengatur kepekaan dengan keras karena dapat merusaknya.

6. Geser letak robot ke kanan sehingga sensor kiri di atas garis dan sensor kanan di luar garis sebelah kanan.

7. Perhatikan indikator sensor. Jika benar, maka indikator sensor kiri padam dan indikator sensor kanan menyala.

8. Geser letak robot ke kiri pada posisi semula.9. Sambil mengangkat sedikit badan robot, pasang konektor kabel motor kiri dan perhatikan

putaran rodanya. Jika benar, roda berputar maju. Jika tidak, lepaskan konektor dan pasang kembali dengan menukar posisi kabelnya, yang sebelumnya di depan menjadi di belakang, untuk membalik kutub tegangan pada motor.

10. Pasang konektor kabel motor kanan dan perhatikan putaran rodanya. Jika benar, roda berputar maju. Jika tidak, lepaskan konektor dan pasang kembali dengan menukar posisi kabelnya, yang sebelumnya di depan menjadi di belakang, untuk membalik kutub tegangan pada motor.

Selesai melakukan 10 langkah penyetelan tersebut, maka robot XLITE 2S siap dimainkan untuk menyusuri lintasan dari sisi kiri luar. Untuk mengubahnya menjadi right-hand-rule, yang perlu dilakukan hanyalah melakukan langkah ke-6, ke-7, ke-9, dan ke-10.

Berikutnya, cobalah amati perbedaan kecepatan untuk menyelesaikan 1 putaran jika jumper moda motor disetel pada pilihan motor maju-saja (langkah ke-2). Biasanya, jika pada lintasan tidak terdapat tikungan tajam atau patahan dengan sudut lancip, pilihan moda motor maju-saja bisa lebih efisien.

Selamat belajar!