Line Follower Robot

@E31-Wida
by. Wida Isdayantie

Robot dapat diartikan sebagai sebuah mesin yang dapat bekerja secara terus menerus baik secara otomatis maupun terkendali. Robot digunakan untuk membantu tugas-tugas manusia mengerjakan hal yang kadang sulit atau tidak bisa dilakukan manusia secara langsung. Misalnya untuk menangani material radio aktif, merakit mobil dalam industri perakitan mobil, menjelajah planet mars, sebagai media pertahanan atau perang, dan sebagainya. Pada dasarnya dilihat dari struktur dan fungsi fisiknya (pendekatan visual) robot terdiri dari dua bagian, yaitu non-mobile robot dan mobile robot. Kombinasi keduanya menghasilkan kelompok konvensional (mobile dan non-mobile)contohnya mobile manipulator, walking robot,dll dan non-konvensional (humanoid, animaloid, extraordinary). Saat ini robot selain untuk membantu pekerjaan manusia juga digunakan sebagai hiburan.

Pengertian robot line follower

Line follower robot adalah robot yang bisa bergerak mengikuti jalur panduan garis. Garis pandu yang di gunakan dalam hal ini adalah garis putih yang di tempatkan pada permukaan berwaran gelap. Ada juga robot line follower yaitu line follower biasa tanpa menggunakan program dan line follower dengan program microkontroler. hanya saja yang menggunakan program microkontroler lebih komplek dan lebih sempurna jika di banding line follower yang tanpa menggunakan program. (mutamahtamah, 2014).

Pengembangan prototipe dari line follower sistem mini-robot, tujuannya adalah untuk mengenali, memahami dan memodifikasi aktual kinerja gerakan robot dalam jalur yang dengan cara mendapatkan informasi secara real time dari sensor magnetik yang diimplementasikan dalam sistem dan berbasis di V2X digital kompas, mikrokontroler dan pengukuran odometric.  Sistem karakterisasi sensor V2X (compas digital) dan biaya-manfaat dari pelaksanaan prototipe dan kinerja. Pemrograman teknik dan pengoperasian yang mudah rinci juga. (Román Osorio C., José A. Romero, Mario Peña C., Ismael López-Juárez. 2006)

Bagaimana bisa mengikuti garis?

Menurut  wahyu (2012), Seperti layaknya manusia, bagaimana manusia dapat berjalan pada 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 (A-Kiri dan B-Kanan), yang terhubung ke dua motor (kanan dan kiri) secara bersilang melalui sebuah prosesor/driver (lihat gambar). Sensor garis A (Kiri) mengendalikan motor kanan, sedangkan sensor garis B (kanan) mengendalikan motor kiri

Komponen yang ada didalam line follower

Menurut Hasugian (2014), komponen-komponen yang terdapat dalam robot ine follower adalah sebagai berikut:

1.      Komponen Sensor

Komponen ini memang memiliki fungsi untuk mengubah varian masukan atau input mulai dari suara hingga panas menjadi tegangan atau aliran arus. Dan di dalam rangkaian line follower ini, sensor akan berfungsi sebagai indera pada manusia. Sensor akan memerintahkan robot untuk mengikuti garis yang terdeteksi. Lampu LED di dalam rangkaian ini akan berfungsi sebagai transmitter atau Photodiode yang berguna menerima pesan.

2.      Komponen Prosesor

Di dalam rangkaian ini terdapat IC LM 339 yang akan bertugas sebagai komparator. IC LM 339 ini bertugas mengubah sinyal yang akan didapatkan dari sensor yang diubah menjadi sinyal digital.

3.      Transistor
Sedangkan transistor akan ditugaskan untuk saklar on/off di dalam rangkaian line follower ini.

4.      Dinamo

Tentu saja tugas dinamo untuk menggerakkan rangkaian line follower tersebut. Ada berbagai macam dinamo yang bisaanda gunakan di rangkaian line follower tersebut. Apalag dinamo Tamiya sendiri juga sudah banyak ditemukan dengan mudah.

5.      Resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk memberikan hambatan terhadap aliran arus listrik. Dalam rangkaian listrik dibutuhkan resistor dengan spesifikasi tertentu, seperti besar hambatan, arus maksimum yang boleh dilewatkan dan karakteristik hambatan terhadap suhu dan panas. Resistor memberikan hambatan agar komponen yang diberi tegangan tidak dialiri dengan arus yang besar, serta dapat digunakan sebagai pembagi tegangan.

6.      Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektrik yang berfungsi untuk menyimpan muatan listrik. Salah satu jenis kapasitor adalah kapasitor keping sejajar. Kapasitor ini terdiri dari dua buah keping metal sejajar yang dipisahkan oleh isolator yang disebut dielektrik. Bila kapasitor dihubungkan ke baterai, kapasitor terisi hingga beda potensial antara kedua terminalnya sama dengan tegangan baterai. Jika baterai dicabut, muatan-muatan listrik akan habis dalam waktu yang sangat lama, terkecuali bila sebuah konduktor dihubungkan pada kedua terminal kapasitor.

7.      LED (Light Emitting Diode).

LED merupakan komponen yang dapat mengeluarkan emisi cahaya. LED merupakan produk temuan lain setelah dioda. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi belakangan ditemukan bahwa elektron yang menerjang sambungan P-N juga melepaskan energi berupa energi panas dan energi cahaya. LED dibuat agar lebih efisien jika mengeluarkan cahaya. Untuk mendapatkan emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang pakai adalah galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula. Pada saat ini warna-warna cahaya LED yang banyak ada adalah warna merah, kuning dan hijau. LED berwarna biru sangat langka. Pada dasarnya semua warna bisa dihasilkan, namun akan menjadi sangat mahal dan tidak efisien. Dalam memilih LED selain warna, perlu diperhatikan tegangan kerja, arus maksimum dan disipasi dayanya.

8.      Transistor

Transistor bipolar biasanya digunakan sebagai saklar elektronik dan penguat pada rangkaian elektronika digital. Transistor memiliki 3 terminal. Transistor biasanya dibuat dari bahan silikon atau germanium. Tiga kaki yang berlainan membentuk transistor bipolar adalah emitor, basis, dan kolektor. Mereka dapat dikombinasikan menjadi jenis N-P-N atau P-N-P yang menjadi satu sebagai tiga kaki transistor.

Pada rangkaian elektronik, sinyal inputnya adalah 1 atau 0 ini selalu dipakai pada  yang mana kolektor dan emitor sebagai penghubung untuk pemutus (short) atau sebagai pembuka rangkaian. Aturan/prosedur transistor sebagai berikut:
Pada transistor NPN, memberikan tegangan positif dari basis ke emitor, menyebabkan hubungan kolektor keemitter terhubung singkat, yang menyebabkan transistor aktif (on). Memberikan tegangan negatif atau 0 V dari basis ke emitor menyebabkan hubungan kolektor dan emitor terbuka, yang disebut transistor mati (off)
· Pada PNP transistor PNP, memberikan tegangan negatif dari basis ke emitor ini akan menyalakan transistor (on ). Dan memberikan tegangan positif atau 0 V dari basis ke emitor ini akan membuat transistor mati (off).

9.      Sensor Cahaya

Sensor cahaya resistor jenis lainnya adalah light dependent resistor (LDR). Resistansi LDR berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR sekitar 10MΩ dan dalam keadaan terang sebesar 1KΩ atau kurang. LDR terbuat dari bahan semikonduktor seperti kadmium sulfida, dengan bahan ini energi dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas atau arus listrik meningkat. Artinya resistansi bahan telah mengalami penurunan. LDR digunakan untuk mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Saklar cahaya otomatis dan alarm pencuri adalah beberapa contoh alat yang menggunakan LDR. Akan tetapi karena responsnya terhadap cahaya cukup lambat, LDR tidak digunakan pada situasi dimana intesitas cahaya berubah secara drastis.

10.  IC (Integrated Circuit)

Komponen IC memilki bentuk fisik kecil, terbuat dari bahan Silikon dan berwarna hitam. Komponen IC memiliki banyak kaki dan pada umumnya jumlah kakinya sangat tergantung dari banyaknya komponen yang membentuk komponen IC tersebut. Letak kaki-kaki disusun dalam bentuk dua baris atau Dual In Line (DIL). IC yang digunakan adalah IC LM 324. IC disini digunakan sebagai komparator, yaitu membandingkan antara tegangan input dari sensor dengan tegangan input dari variable resistor. Pulsa outputnya tinggi sehingga tidak diperlukan adanya pull-up pada rangkaian output.

11.  Comparator (OpAmp):

Comparator adalah perangkat/komponen yang membandingkan 2 input tegangan dan memberikan output sebagai High atau Low. Pada diagram rangkaian biasanya dinyatakan dalam bentuk segitiga dan memiliki inverting input (-), Non-Inverting input (+), Vcc, Ground dan Output.

Karakteristik dari komparator adalah sebagai berikut :
Jika V+ > V- maka Vo = Vcc (Digital High 1 Output), Jika V+ < vo =" 0">

Misalkan V+ = 3,5875 V, pada jalur warna putih (dengan cahaya) diperoleh nilai V-= 0,909V karena V+>V- dan Vo=Vcc=5V maka kita peroleh nilai High, sedangkan pada jalur hitam V-=3,333V sehingga V+Low

Sistem robot line follower

Menurut Román Osorio C., José A. Romero, Mario Peña C., Ismael López-Juárez, 2006. Otonom pengikut garis cerdas sistem navigasi yang telah dirancang dalam DISCA-SEA IIMAS-UNAM, digunakan sebuah induktif-magnetik sensor berbasis untuk mengukur medan magnet yang menunjukkan orientasi dan posisi dari jalur dari mobil-robot untuk mendapatkan real-time informasi navigasi. alat potensial yang efisien telah digunakan sejak tahun 90-an dalam aplikasi industri dengan banyak keberhasilan karena kinerjanya yang baik, algoritma navigasi dan menerapkannya dalam mikrokontroler AT90S1200 Atmel. Untuk melaksanakan bagian prototipe, sebuah AT90S1200 mikrokontroler digunakan, karena kesederhanaannya untuk tujuan pemrograman, program ini kita wajib lima pemantauan sensor dan motor arus searah control, menggunakan tersedia 32 register dan 2 port komunikasi chip. mikrokontroler adalah baik terletak untuk tugas seperti itu, bahkan masih bisa diperluas jika implementasi yang lebih kompleks diperlukan untuk beberapa aplikasi lainnya. pendekatan pertama dalam desain, menunjukkan kemungkinan menggunakan hanya 3 pusat sensor untuk kontrol line follower, namun percobaan yang berbeda menunjukkan ada masalah ketika sangat dekat kurva di mana di jalur robot, sehingga menambah beberapa sensor yang lebih tetap masalah ini dan pengikut garis sistem menunjukkan kinerja yang baik untuk semua jalur dalam percobaan, analisis metodologi untuk sensor dan reaksi prototipe dilakukan seperti yang menunjukkan di bagian berikutnya. Dalam arsitektur sistem memungkinkan untuk memiliki sinyal proporsional untuk mencapai lebar pulsa kontrol modulasi untuk kecepatan motor. Sinyal input untuk mengubah lebar pulsa diperoleh dengan cara dip-switch dan mikrokontroler untuk mengaktifkan dan menonaktifkan jembatan H di L293D sirkuit terpadu disebutkan sebelumnya. Tahap ini menggunakan mikrokontroler Atmel AVR AT90S1200 untuk mencapai modulasi lebar pulsa, ini Chip digunakan karena "cost-benefit" keuntungan sebagai ukuran kecil dan biaya, serta, pemrograman mudah fasilitas pengembangan. Menggunakan mikrokontroler yang memberikan kemampuan sistem fleksibilitas dan user untuk mengubah frekuensi operasi dan mengoptimalkan konsumsi daya dan kinerja motor. kebanyakan mikrokontroler dibatasi untuk 4kHz. frekuensi yang akan digunakan untuk PWM mengurangi kinerja motor.

Satu masalah dengan operasi mikrokontroler yang digunakan untuk menangkap dan memproses informasi, adalah jam siklus lossed sinyal sebagai akibat dari perubahan kecepatan, ini menghasilkan operasi keterlambatan dalam sensor inframerah dan magnetik-induktif sensor akuisisi data signaling.

Dari hasil percobaan, menggunakan jalur yang berbeda dan sirkuit, dan dengan kemiringan dan kurva analisis gambar garis digunakan sebagai jalan prototipe, 4 keluaran sinyal mengemudi yang dipilih untuk mempercepat kendali sistem mobil. Sinyal ini ditunjukkan pada angka 7, 8 dan 9, di angka dapat mengamati 11,0 Khz. Pembawa frekuensi untuk PWM dan ON / OFF waktu.

Daftar pustaka

Hasugian, S.K. 2014.rangkaian dan komponen-komponen line follower.

https://muntamahtamah.wordpress.com/2014/10/15/penjelasan-mengenai-robot-line-follower/  diakses pada tanggal 22 maret 2017

Mutamahtamah.2014. penjelasan mengenai robot line follower.

https://muntamahtamah.wordpress.com/2014/10/15/penjelasan-mengenai-robot-line-follower/ diakses pada tanggal 22 maret 2017

Román Osorio C., José A. Romero, Mario Peña C., Ismael López-Juárez. Inteligent Line Follower Mini-Robot System, Vol I, No. 2, pp. 73-83.2006.

diakses pada tanggal 22 maret 2017

Wahyu.2012. Pengenalan Robot Line Follower.

https://wahyubsblog.files.wordpress.com/2012/09/modul-isi-fix.pdf

diakses pada tanggal 22 maret 2017