## Rancang Bangun Robot Boat

## Navigasi Tanpa Awak
Ryan L. Singgeta, Sherwin R.U.A Sompie, ST., MT,  A.S.M. Lumenta ST., MT, J. O. Wuwung ST., MT. Jurusan Teknik Elektro-FT, UNSRAT, Manado-95115, Email: ryansinggeta@gmail.com
Abstract--The development of technology in today’s have improved to fast up to the various sides of human life. One of these development technology is the field of robotic. Unmanned robotic boat of navigation is a kind of mobile robot’s that have the ability  to  navigate  on  the  surface  of  the  water.  Robot  in  this  research  is  equipped  5  sensor  for  detecting  obstacles,  and  1 compass sensor for detecting the direction of the wind. The robot is also equipped with 2 DC motors as the prime mover,  in which  two  motor’s  is  controlled  by  a  microcontroller  as  the  brain  in  this  system.  The  programming  language  used  the language of C++.
In  this  research  had  proved  that  the  robot  boat  is  able  to  avoid  obstacles  with  a  detection  distance  of  10-80  cm  and  a navigation  tool  compass  can  be  indicate  the  direction  of  the  wind  from  0 0 -359 0 which  also  became  the  destination  for  the movement  of  robot  .  In  this  research  can  be  concluded  that  overall  of  navigation  system  on  the  robot  boat  can  worked automatically well.
Key Words : Control System, Microcontroller, Robot Boat, Unmanned Aerial Vehicle Navigation. .
Abstrak--Perkembangan teknologi pada zaman sekarang ini telah mengalami peningkatan sedemikian pesatnya hingga ke berbagai  sisi  kehidupan  manusia.  Salah  satu  berkembangnya  teknologi  saat  ini  adalah  di  bidang  robotika.  Robot boat navigasi tanpa awak merupakan sejenis mobile robot yang memiliki kemampuan untuk bernavigasi diatas permukaan air secara otomatis . Robot boat pada penelitian ini dilengkapi dengan 5 buah sensor jarak sebagai pendeteksi halangan, dan 1 buah  sensor  kompas  sebagai  pendeteksi  arah  mata  angin.  Robot  ini  juga  dilengkapi  dengan  2  buah  motor  DC  sebagai penggerak utama, dimana kedua motor ini dikendalikan oleh mikrokontroler sebagai otak pada sistem ini. Untuk bahasa pemrogramannya menggunakan bahasa pemrograman C++.
Dari  penelitian  ini  robot boat yang  dirancang  mampu  menghindari  halangan  dengan  jarak  deteksi  10-80  cm  dan  juga terlihat sensor kompas sebagai alat navigasi dari robot boat dapat berfungsi dengan baik dalam menunjukkan arah mata angin dari 0 0 -359 0 yang juga menjadi arah tujuan untuk pergerakan robot . Dengan demikian secara keseluruhan sistem navigasi pada robot boat dapat berfungsi dengan baik secara otomatis.
Kata Kunci : Control System, Mikrokontroler, Navigasi Tanpa Awak, Robot Boat .

## I. PENDAHULUAN
Perkembangan teknologi pada zaman sekarang ini telah  mengalami  peningkatan  sedemikian  pesatnya hingga  ke  berbagai  sisi  kehidupan  manusia.  Salah  satu berkembangnya  teknologi  saat  ini  adalah  di  bidang kerobotan..  Dalam  dunia  robotika  khususnya mobile robot  seringkali  ditemukan  bahwa  robot  berjalan  tanpa arah  dan  tujuan  akibatnya  robot  tersebut  nyasar. Berdasarkan  hal  tersebut  di  atas  ,  penulis  mencoba untuk  merancang  sebuah mobile robot  yang  memiliki kemampuan    untuk  bernavigasi  atau  penjelajah  di  atas air secara otomatis sesuai arah yang di inginkan dengan perpaduan antara hardware dan software. Mobile robot yang di rancang adalah robot boat / kapal tanpa awak. Robot  tersebut  terdiri  atas  komponen  sensor  yang
bekerja  sebagai  navigasi  robot  adalah  modul  kompas CMPS03  dimana  sensor  ini  mampu  mendeteksi  arah mata  angin  bumi  yang  sebenarnya  sehingga  robot  bisa berjalan sesuai arah mata angin yang di inginkan. Robot boat tersebut juga memiliki sensor SHARP GP2Y0A21YK  yang  dapat  mendeteksi  adanya  objek berkisar  antar    10  cm-80  cm,  jarak  yang  di  deteksi sensor menjadi acuan bagi robot untuk menentukan arah belokan,  dan  menghindari  halangan  yang  berada disekitarnya. Sebagai pengontrol aktuatornya adalah DI –  Driver  Motor L298N  pada  2  buah  motor  DC  yang bertujuan  untuk  sebagai  pengatur  arah  dan  kecepatan robot  agar  bisa  bergerak  dan  berpindah  ke  posisi  yang di tentukan.
Hal  inilah  yang  mendorong  penulis  bertekad memecahkan  masalah  ini  dengan  menentukan  judul tugas  akhir    yaitu  “  Rancang  bangun  Robot Boat Navigasi tanpa awak “.

## II. LANDASAN TEORI

## A. Robotika
Robot  berasal  dari  bahasa Czech ,  robota,  yang berarti  pekerja.  Pada  dasarnya  robot  di  buat  untuk mendukung  dan  membantu  pekerjaan  manusia,  seperti yang  terlihat  di  bidang  industri  dimana  robot  dapat meningkatkan hasil produksi. Kata robot di perkenalkan dalam  bahasa  inggris  pada  tahun  1921  oleh  Wright Karel  Capek  dalam  satu  drama  satiriknya  ,R.U.R ( Rossum’s Universal Robot). Robot adalah hasil rakitan manusia  yang  bisa  bkerja  tanpa  mengenal  lelah. Awalnya  robot  adalah  pengganti  tenaga  manusia. Namun  ,untuk  menjaga  jangka  waktu  ke  depan  robot mengambil  posisi  manusia  sepenuhnya  dan  bahkan mengganti ras manusia dengan beragam jenis robot (Fu, K.S., Gonzales , R.C.,et. Al., 1987 :1 dan 4).
Sistem kendali merupakan suatu proses pengaturan atau  pengendalian  terhadap  satu  atau  beberapa  besaran ( variabel , parameter) sehingga berada pada suatu harga atau  dalam  rangkuman  harga  ( range )  tertentu.  Dalam istilah  lain  disebut  juga  teknik  pengaturan,  sistem pengendalian  atau  sistem  pengontrolan.  Ditinjau  dari segi  peralatan  dan  instrument  yang  digunakan,  sistem kendali  terdiri  dari  berbagai  susunan  komponen  fisik yang  digunakan  untuk  mengarahkan  aliran  energi  ke suatu  mesin  atau  proses  agar  dapat  menghasilkan prestasi yang diinginkan.

## B. Sistem kontrol Robotika
Sistem kontrol adalah suatu
proses pengaturan/pengendalian  terhadap  satu  atau  beberapa besaran  ( variabel ,  parameter)  sehingga  berada  pada suatu  harga  atau  dalam  rangkuman  harga  ( range ) tertentu.  Dalam  istilah  lain  disebut  juga  teknik pengaturan, sistem pengendalian atau sistem pengontrolan  ON/OFF.  Sistem  kontrol  robotik  pada dasarnya  terbagi  menjadi  dua  kelompok,  yaitu  sistem kontrol  loop  terbuka  ( open  loop )    dan loop tertutup ( close loop ). Diagram kontrol loop terbuka pada sistem robot dapat dinyatakan pada gambar 1.
Kontrol loop terbuka  atau  umpan  maju ( feedfoward  control )  dapat  dinyatakan  sebagai  sistem kontrol yang outputnya tidak diperhitungkan ulang oleh kontroler.
Gambar 1. Sistem Kendali Lup Terbuka
Keadaan  apakah  robot  benar  –  benar  telah mencapai  target  seperti  yang  dikehendaki  sesuai referensi,  adalah  tidak  dapat  mempengaruhi  kerja kontroler.
Kontrol ini sesuai untuk sistem operasi robot yang memiliki  aktuaktor  yang  beroprasi berdasarkan  logika berbasis  konfigurasi  langkah  sesuai  urutan,  misalnya motor stepper . Stepper motor  tidak  perlu  dipasangi sensor  pada  porosnya  untuk  mengetahui  posisi  akhir. Jika  dalam  keadaan  berfungsi  baik  dan  tidak  ada masalah beban  lebih maka stepper motor akan berputar sesuai  dengan  perintah  kontroler  dan  mencapai  posisi target dengan cepat.
Pada gambar 2, jika gerak hasil gerak aktual telah sama  dengan  rxeferensi  makainput  kontroler  akan  nol. Artinya  kontroler  tidak  lagi  memberikan  sinyal  aktusi kepada  robot  karena  target  akhir  perintah  gerak  telah diperoleh.  Makin  kecil error maka  makin  kecil  pula sinyal  pengemudian  kontroler  terhadap  robot,  sampai akhirnya  mencapai  kondisi  tenang  ( steady  state ). Referensi  gerak  dan  gerak  aktual  dapat  berupa  posisi (biasanya  didefinisikan  melalui  kedudukan  ujung lengan  terakhir  / end  of  effector) ,  kecepatan,  akselerasi atau  gabungan  diantaranya. Control bersifat  konvergen jika  dalam  rentang  waktu  pengontrolan  nilai error menuju  nol,  dan  keadaan  dikatakan  stabil  jika  setelah konvergen  kontroler  mampu  menjaga  agar  error  selalu nol.  dua  pengertian  dasar;  konvergen  dan  stabil  adalah sangat penting dalam control loop tertutup.

## III. METODE PENELITIAN

## A. Lokasi dan Waktu Pelaksanaan
Penelitian  serta  perancangan  alat  ini  dilakukan pada  bulan  Mei  2013  sampai  dengan  Agustus  2013. Pada  perancangan  robot boat navigasi  tanpa  awak  ini dilakukan  beberapa  kali  percobaan  dalam  merancang robot  yang  dapat  berjalan  pada  lintasan/arena  secara otomatis  sesuai  dengan  arah  mata  angin  yang diperintahkan dengan mengatur pengendali dan pemrograman robot. Tempat penelitian dan perancangan  alat  dilaksanakan  di  Laboratorim  Teknik Kendali dan kediaman penulis.
Gambar 2. Sistem Kendali Lup Tertutup

## B. Konsep Dasar Perancangan Alat
Perancangan  robot boat navigasi  tanpa  awak memerlukan  konsep  yang  baik    dan  teratur  agar  bisa menghasilkan  robot  yang  bisa  bergerak  sesuai  dengan tujuan.  Dalam  perancangan  sistem  robot boat terdiri dari  perancangan  perangkat  keras  ( hardware )  dan perancangan  perangkat  lunak  ( software ).  Perangkat keras  dalam  perancangan  robot  yang  akan  dibangun meliputi  mikrokontroler  ATMEGA  16,  5  buah  sensor SHARP GP2Y0A21YK,  CMPS03 digital  compass,  DI- Driver  Motor L298N,  4  buah pushbutton ,  LCD  serta catu  daya.  Berikut  ini  merupakan  penjelasan  secara umum dalam perancangan alat secara keseluruhan yang dapat dilihat pada gambar 3.

## C. Perangkat keras Dan Perangkat Lunak
Perangkat keras yang digunakan, yaitu : DI – Smart AVR  System mikrokontroler  ATMEGA  16, DI-  Driver Motor L298N , 2  buah DI-  Smart  Extension  Board, 5 buah  sensor SHARP GP2Y0A21YK,  Devantech CMPS03 digital  compass , DI-Smart  LCD16X2  Board , 2  buah  motor  DC  12 volt ,  resistor  10KΩ, 4 buah pushbutton ,  papan  PCB  matrix,  molex  conector  white, mur dan baut, specer , plat Acrelyc , saklar on/off, kabel 6  jalur, battery Li-po  12  volt,  1.3  Ampere, charger battery dengan merek G.T. Power Rc , plat alumunium , proppeller ,  papan  kayu, resin  500  ml , catalis  100  ml , Mat  50x50 cm , talc 500 gram , software CAVR 2.05, led warna  merah ,  laptop  TOSHIBA Satelite  L510 , kolam renang  Bestway  Deluxe  Rectangular  Family  Pool 54043” ukuran 305x253x56 cm yang dapat dilihat pada gambar  13,  sedangkan  perangkat  lunaknya  adalah software CAVR 2.05.
Gambar 3.  Diagram Blok Sistem Robot Boat Navigasi Tanpa Awak
D. Perancangan Perangkat Keras DI – Smart AVR System ATMEGA16
DI  –  Smart  AVR  System ATMEGA16 adalah sebuah modul elektronika yang berdasar pada rangkaian sistem  minimum  mikrokontroler  AVR  (sismin  AVR) ATMEGA16  seperti  pada  gambar  4  yang telah dilengkapi dengan  modul  downloader  yang juga dapat berfungsi  sebagai  antarmuka  komunikasinya  dengan komputer melalui PORT USB.

## E. Perancangan Perangkat Keras Sensor  SHARP GP2Y0A21YK
Robot boat navigasi  tanpa  awak  ini  menggunakan modul  sensor  jarak  untuk  mendeteksi  halangan  sekitar sehingga  robot  secara  otomatis  bisa  menghindari halangan  seperti  pada  gambar  5.  Sensor  jarak  yang digunakan  pada  robot boat adalah  sebanyak  5  buah sensor  jarak.  Sensor  jarak  tersebut  adalah  sensor  jarak analog  yang  menggunakan  infrared  untuk  mendeteksi jarak  antara  10  cm    sampai  80  cm,  sehingga  robot tersebut  dapat  menghindari  tabrakan  dari  benda  yang berada  di  depannya  atau  objek  yang  terdeteksi  oleh sensor  tersebut.  Cara  kerja  sensor  ini  yaitu  LED memancarkan  infremerah  dan  terjadi  pemantulan  dari suatu objek yang berada di depannya ke penerima sinar inframerah  lalu  diproses  menjadi  sinyal  yang  menjadi keluaran ke mikrokontroller.
Sensor jarak yang digunakan sebanyak 5 buah yang dihubungkan  ke  modul DI  –  Smart  AVR  System. Jadi sensor  tersebut  memiliki  15  pin  yang  terhubung langsung  ke  PORTA  dari  modul DI  –  Smart  AVR System .  Pin  –  pin  tersebut  sudah    termasuk  10  pin  vcc dan ground yang dihubungkan parallel dan disuplai oleh modul  mikrokontroller  tersebut  sebesar  5  volt. Sedangkan  5  pin  lainnya  adalah  v0  atau  tegangan keluaran  dari  sensor  yang  menjadi  input  dari mikrokontroller  seperti  pada  gambar  6.  Hubungan  5 buah  sensor  jarak  dengan DI  –  Smart  AVR  System seperti pada tabel I.
TABEL I.  HUBUNGAN SHARP GP2Y0A21YK DENGAN DI – SMART AVR SYSTEM
Gambar 4.  Modul DI – Smart AVR System ATMEGA16 Gambar 5.  Sensor Jarak SHARP GP2Y0A21YK
Gambar 6.  Koneksi SHARP GP2Y0A21YK dengan DI – Smart AVR System
Gambar 7. Koneksi Modul Kompas  CMPS03 dengan DI
– Smart AVR System
Gambar 8.  Modul Kompas CMPS03
Gambar  9.  Modul DI – Driver Motor
Berdasarkan tabel I, penulis melakukan koneksi pin Vout  dari  sensor  jarak  ke  PINA DI  –  Smart  AVR System, dikarenakan pada modul  tersebut terdapat chip ATMEGA16  yang  menyediakan  pin  khusus  untuk mengolah  data  ADC.  Hal  ini  disebabkan  output  dari sensor jarak adalah analog.
Output  analog  dari  sensor  tersebut  sangatlah  tidak linier.  Jadi  sensor  tersebut,  perlu  adanya  proses kalibrasi.  Dalam  proses  kalibrasi  perlu  adanya persamaan jarak dari sensor jarak dengan menggunakan ADC 8 bit agar bisa didapat jarak yang benar dan linier. Berikut ini persamaan jarak untuk sensor jarak.
Nilai  dari  variabel  Vout  pada  persamaan  diatas masih merupakan tegangan keluaran (Volt) sensor jarak tersebut,  sehingga  perlu  pengubahan  dari  nilai  biner ADC  8  bit  ke  dalam  bentuk  tegangan  keluaran  sensor (Vout) tersebut, caranya:
Nilai dari 52.040 pada persamaan (2) di dapat dari 255  di  bagi  tegangan  refrensi.  Untuk  tegangan  refrensi adalah  tegangan  yang  disuplai  dari DI  –  Smart  AVR System yaitu  sebesar  4.9  volt.  Disamping  itu,  disaat proses  kalibrasi  LCD  dihubungkan  ke  mikrokontroller untuk  menampilkan  data  jarak  sensor  yang  telah dikalibrasi.

## F. Perancangan Perangkat Keras Modul Kompas CMPS03
Robot boat dirancang untuk bisa bernavigasi di atas air  sesuai  arah  mata  angin  yang  ditentukan.  Untuk  itu perlu adanya modul yang telah dirancang khusus untuk menentukan  arah  mata  angin  yang  sebenarnya.  Salah satunya modul kompas CMPS03 seperti pada gambar 8.

## TABEL II. KETERANGAN KONEKSI  SENSOR ARAH DENGAN
DI – SMART AVR SYSTEM
Modul kompas tersebut merupakan kompas digital buatan Devantech Ltd yang sangat baik di gunakan pada mobile robot agar memiliki kemampuan menjelajah dan system navigasi yang dapat memberikan informasi arah dengan  baik  dan  efektif.  Sehingga  robot  dapat memutuskan  dengan  benar  ke  arah  mana  seharusnya bergerak untuk mencapai tujuan yang di inginkan. Arah mata  angin  yang  akan  diperintahkan  yaitu  utara  (0 0 )  , timur  (90 0 )  ,selatan  (250 0 )  ,  dan  barat  (270 0 ).  modul CMPS03 sesuai dengan arah mata angin yang benar dan tepat    maka  perlu  adanya  kalibrasi,  untuk  itu  penulis merancang sebuah rangkaian sederhana dalam melakukan  kalibrasi  dengan  metode  pin.  Lihat  gambar 7.
Untuk  tabel  koneksi modul  kompas  dengan DI  – Smart  AVR  System dapat  dilihat  pada  tabel  II . Berikut ini persamaan untuk mengubah bacaan sensor arah yaitu biner 8 bit  dikonversi ke satuan derajat kompas.

## G. Perancangan Perangkat Keras Aktuator Robot
Untuk  menghindari  dinding  dan  bergerak  sesuai arah  mata  angin,  maka  robot boat harus  dapat mengendalikan  perputaran  rodanya  serta  kecepatan robot.  Robot boat ini  menggunakan  2  buah  motor  DC 6Volt,   untuk  menggerakkan propeller kanan dan  kiri. Untuk  itu  perlu  adanya  pengontrol  motor  DC  agar putaran  dan  kecepatannya  bisa  dikendalikan  dengan teratur. Pengontrol motor DC saya menggunakan modul DI  – driver motor  L298N  yang  dapat  dilihat  pada gambar  9.  Modul  tersebut    menggunakan  IC  driver L298N  yang  memiliki  kemampuan  menggerakkan motor DC sampai arus 4A dan tegangan maksimum 46 VoltDC untuk satu kanalnya . Untuk pin Enable A dan B untuk  mengendalikan  jalan  atau  kecepatan  motor dihubungkan  ke  PORTD.4  dan  PORTD.5.  Berikut  ini adalah  tabel  III  koneksi  antara    DI  – driver motor L298N dengan DI – Smart AVR System.
TABEL III. HUBUNGAN DI – DRIVER MOTOR L298N DENGAN DI – SMART AVR SYSTEM
(1) (2) (3)
Gambar 10.  Skematik Modul DI – Driver Motor L298N Gambar 11. Foto Robot Boat Tampak Atas
Gambar 12. Foto Robot Boat Tampak Samping
Gambar 13. Arena Robot Boat Navigasi Tanpa Awak
Gambar 14.  Diagram Alir Program   Utama Robot
Berdasarkan  tabel  III  dapat  dilihat  bahwa  DI  – driver motor  L298N dikoneksikan  langsung  ke DI  – Smart  AVR  System melalui  5  pin  pada  PORTD  yaitu pada PORTD.0  - PORTD.5 sebagai output  untuk robot boat .  Sedangkan  2  pin  untuk  vcc  dan ground yang disuplai  langsung  dari  modul  mikrokontroller  tersebut sebesar  5  volt.  Pin  IN0  sampai  dengan  pin  IN3  adalah untuk  mengendalikan  putaran  kedua  motor.  Untuk  pin Enable A  dan  B  untuk  mengendalikan  jalan  atau kecepatan  motor  dihubungkan  ke  PORTD.4  dan PORTD.5.  Pin Enable diberi  VCC  5  Volt  untuk kecepatan  penuh  dan  PWM  ( Pulse  Width  Modulation ) untuk  kecepatan  rotasi  yang  bervariasi  tergantung  dari level  highnya.  Skema  rangkaian  DI  – driver motor L298N  dapat  dilihat  pada  gambar  10.  Berikut  ini persamaan  untuk  melakukan  konversi  dari  tegangan (volt) menjadi data 8 bit.
Vout  pada  persamaan  diatas    adalah  tegangan keluaran  yang  akan  disuplai  ke  dua  motor  DC  pada robot boat ,  sedangkan  12.35  adalah  tegangan masukkan  langsung  dari  baterai  ke  driver  motor.  Dan berikut ini adalah persamaan Vout perhitungan.

## H. Perancangan Perangkat Keras Catu Daya Robot
Rangkaian catu daya ini berfungsi untuk mensuplai tegangan ke seluruh komponen pada robot boat . Penulis menggunakan  suplai  ke  catu  daya  dari  1  buah  baterai Li-po  12  volt,  1.3  Ampere  yang  diparalelkan  dengan  4 buah  dioda.  Pada  rangkaian  ini  terdapat    2  buah keluaran,  yaitu  12  Volt  ke  mikrokontroller  dan  12  volt ke  driver  motor  L298N  .  Keluaran  12  Volt  dibutuhkan oleh  mikrokontroler,  agar  bisa  sekaligus  mensuplai sensor jarak SHARP GP2Y0A21YK, LCD, pushbutton, dan CMPS03 digital compass secara parallel.
I. Perancangan  Body  Dan  Mekanik  Robot Secara Keseluruhan
Perancangan body robot boat ini di buat dari bahan –  bahan  kimia  yang  diolah  sehingga  menjadi fiber . Fiberglass atau  sering  diterjemahkan  menjadi serat gelas adalah  kaca  cair  yang  ditarik  menjadi  serat  tipis dengan garis tengah sekitar 0,005 mm – 0,01 mm. Serat
ini dapat dipintal  menjadi benang atau ditenun  menjadi kain,  yang  kemudian  diresapi  dengan resin  sehingga menjadi  bahan  yang  kuat  dan  tahan  korosi  untuk digunakan sebagai badan mobil dan bangunan kapal.
Robot boat dirancang  dengan  ukuran  42cm  x 14.5cm x 14.5 cm. Pada kerangka robot boat dirancang 2 lantai, dimana lantai dasar diletakkan baterai Li-po 12 volt,  lantai  1  diletakan acrelyc berbentuk  persegi panjang  dengan  ukuran 22cm    x  10.5  cm  dan  lantai  2 diletakan acrelyc dengan ukuran 10 cm  x 6 cm . Pada lantai 1, bagian atas diletakan DI – Smart AVR System, DI-  Driver  Motor L298N,  2  buah DI-  Smart  Extension Board, dan LCD yang tersangga dengan baut, mur, serta specer. Pada  lantai  2  sebagai  tempat  untuk  rangkaian catu  daya.  Kerangka  robot boat memiliki  atap  yang terbuat dari acrelyc 23.5 cm x 11 cm. Di bagian bawah atap  diletakan  rangakaian pushbutton yang  disangga oleh  baut  dan  mur.  Kemudian  pada acrelyc dari  atap tersebut  ditancap  oleh    4 pushbutton dan  1  buah  saklar ON/OFF. Pada bagian depan robot dipasangkan 5 buah sensor jarak SHARP GP2Y0A21YK sebagai pendeteksi halangan  yang  berada  di  sekitarnya  dan  untuk penggerak   robot boat menggunakan 2 buah  motor DC yang  masing  –  masing  motor  dipasangkan  propeller agar  bisa  mendorong  maju  dan  mundur    yang  dapat dilihat pada gambar 11 dan gambar 12.

## J. Perancangan Perangkat Lunak Pengontrol Robot
Perancangan perangkat lunak menggunakan bahasa pemograman  melalui  mikrokontroler  sebagai  system. CPU,  memori  dan  I/O  yang  dirangkai  dalam  satu mikrokontroler merupakan parameter pendukung dalam perancangan perangkat lunak untuk menjalankan sistem. Dalam menyusun diagram alir diusahakan dapat membagi  proses  yang  kompleks  menjadi  sub  program yang  lebih  kecil,  sehingga  pencarian  kesalahan  akan lebih mudah. Diagram alir program utama dapat dilihat pada gambar 14.  Program  utama akan diproses sebagai berikut:  Setelah  sistem  dijalankan,  program    akan dieksekusi  ketika  mikrokontroler  mendapat  tegangan  5 Volt,  inisialisasi  pada  sensor  CMPS03, SHARP GP2Y0A21YK,  pushbutton,  LCD,  dan  Driver  motor, penentuan  arah  mata  angin  dengan  input  4  buah pushbutton ,  dimana  robot  akan  diberi  4  pilihan  arah mata angin, yaitu utara, timur, barat, dan selatan, bacaan dari  sensor SHARP GP2Y0A21YK  yaitu  dalam  bentuk data  jarak  halangan  dengan  satuan  centimeter sedangkan  sensor  CMPS03  berupa  arah  mata  angin dengan  satuan  derajat,  dan  robot boat akan  bergerak sesuai arah mata angin yang telah ditentukan. Diagram
(4)
(5)
alir  jalankan  robot  dari  input  sensor  CMPS03  dan sensor SHARP GP2Y0A21YK  dapat  dilihat  pada gambar  16.  Untuk  pergerakan  robot  dirancang  dapat dilihat pada tabel IV.

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Pengujian Sensor Jarak SHARP GP2Y0A21YK
Hal  yang  perlu  diutamakan  pada  sensor  jarak analog adalah linieritas dari pembacaan sensor tersebut. Untuk  itu  penulis  melakukan  pengujian  kembali  pada bacaan  sensor  yang  menurut  spesifikasinya  mampu mendeteksi  jarak  halangan  dari  10cm  –  80  cm.  Agar sensor  tersebut  linier  maka  perlu  untuk  mengkalibrasi data  vout  dari  sensor  tersebut.  Hasil  kalibrasi  data  dari sensor jarak dapat dilihat pada tabel V.

## TABEL IV. PERGERAKAN ROBOT
TABEL V. KALIBRASI DATA SENSOR SHARP GP2Y0A21YK
Data  Vout  pada  tabel  diatas  didapat  dari pengukuran  tegangan  dengan  menggunakan  multimeter digital.  Data  tersebut  dimasukkan  ke  persamaan  (1), misalkan  penulis  mengambil  1  sampel  data  dengan Vout 2.38 :
Pada gambar grafik 18 terlihat bahwa semakin jauh halangan maka semakin kecil pula Voutnya begitu juga sebaliknya,  hal  ini  disebabkan  karena  perbedaan  sudut pantulan  sinar  inframerah  ke  halangan  dari  jarak  dekat dan  jauh.  Dari  hasil  pengujian    dapat  disimpulkan bahwa sensor tersebut mampu mendeteksi jarak dari 10 –  80  cm  yang  bisa  ditampilkan  ke  LCD  dengan  benar dan tepat.

## B. Pengujian Sensor CMPS03
Pada  tahap  pengujian  sensor  ini,  yang  dilakukan adalah  mengkalibrasi  data  dari  sensor  tersebut  dengan menggunakan  metode  pin.  Langkah  –  langkah  dalam menggunakan  metode  ini  dapat  dilihat  pada  bab  –  bab sebelumnya.  Penulis  menampilkan  data  bacaan  sensor arah  ke  LCD  agar  lebih  mudah  dalam  melakukan kalibrasi pada sensor tersebut. Hasil pengujian data dari sensor dapat dilihat pada tabel VI.
TABEL VI .PENGUJIAN DATA SENSOR CMPS03
Gambar 15. Posisi Start Arah Utara
Bacaan  data  dari  sensor  arah  adalah  nilai  biner  8 bit. Jadi datanya yang dibaca bilangan desimal dari 0  – 255.    Untuk  mengkonversi  data  tersebut  ke  satuan derajat  maka  penulis  menggunakan  persamaan  3. Misalkan penulis mengambil 1 sampel data yaitu bit 64 untuk disubsitusikan ke persamaan (3).
90.1
Jadi,  hasil  konversi  yang  didapat  dari  bilangan desimal    64  adalah  90.1  derajat.  Untuk  hasil  konversi dari  data  yang  lain  dapat  dilihat  pada  tabel  4.2.  Dari hasil  pengujian  kalibrasi  sensor  arah  dapat  dilihat bahwa  sensor  tersebut  mampu  memberikan  data  arah yang telah dikonversi ke dalam derajat dengan tepat.

## C. Pengujian DI - Driver Motor L298N
Pada sistem robot boat pergerakan atau aktuatornya menggunakan  2  buah  motor  DC.  Motor  tersebut dikontrol  oleh DI  -  Driver  Motor  L298N. Pada  modul tersebut  memilki  rangkaian  driver  L298N  yang berfungsi  sebagai  sistem  kemudi  motor  DC  salah satunya  mengatur  tegangan  keluaran  motor  yang nantinya  menjadi  refrensi  untuk  kecepatan  motor. Untuk  itu  penulis  menghubungkan  pin  EN1  dan  EN2 dari driver motor ke Pin 4 dan 5 pada PORTD sehingga dari  mikrokontroller  akan  menghasilkan  nilai  PWM dengan  mengatur  nilai  dari  OCR1A  dan  OCR1B  pada gambar  17.  Untuk  pengujian  tegangan  keluaran  dari driver  motor  ke  2  buah  motor  DC  yang  diukur  oleh multimeter digital dapat dilihat pada tabel VII.

## TABEL VII. PENGUJIAN TEGANGAN KELUARAN DRIVER
MOTOR
Tegangan keluaran dari driver motor dikonversi ke PWM  dengan  nilai  8  bit.  Jadi,  nilai  bitnya  mempunyai range dari  0  sampai  255  yang  dikonversi  dengan menggunakan  persamaan  (4).  Sedangkan  Untuk mendapatkan Vout perhitungan mengggunakan persamaaan  (5). Misalkan penulis  mengambil 1 sampel data yaitu nilai desimal 200.
Untuk  Hasil  kalkulasi  dalam  mendapatkan  Vout perhitungan pada dari nilai bit lainnya dapat dilihat pada tabel  VII.    Dari  data  –  data  diatas  penulis  membuat grafik  PWM    terhadap  tegangan  yang  terukur  yang dapat  dilihat  pada  gambar  18.    Setelah  melakukan pengujian  tegangan  keluaran  yang  menjadi  refrensi untuk  kecepatan  motor,  penulis  melanjutkan  pengujian terhadap  arah  motor  yang  dikontrol  dan  dikendalikan oleh driver motor.  Untuk  pengujian  arah  2  buah  motor DC  dapat  dilihat  pada  tabel  VIII.  Pada  robot boat dengan  kondisi  motor  A  dan  motor  B  bergerak  dengan putaran  CCW  maka  akan  robot  tersebut  akan  bergerak maju lurus, ini terjadi karena bentuk dari propeller yang dimana  jika  diberikan  putaran  tersebut  maka  akan bekerja  mendorong  air  sehingga  membuat  badan  robot bergerak maju begitu juga sebaliknya apabila diberikan putaran  CW  maka  air  akan  diserap  sehingga  badan robot  tersebut  bergerak  mundur.  Untuk  lebih  jelasnya dapat dilihat pada tabel VIII.
Dari  hasil  pengujian  dapat  disimpulkan  bahwa driver  motor  mampu  mengendalikan  kecepatan  serta arah  putaran  motor  dan      dapat  digunakan  pada  robot boat.
TABEL VIII. PENGUJIAN ARAH 2 BUAH MOTOR DC

## D. Pengujian  Robot  Bernavigasi  ke  Arah  Utara
Pada pengujian robot secara keseluruhan dilakukan pada  lintasan  dengan  tujuan  untuk  mengetahui bagaimana kinerja dari robot tersebut dalam menghindari  halangan  dan  bisa  bernavigasi  sesuai dengan  arah  mata  angin  yang  telah  ditentukan.. Langkah  awal  yang  dilakukan  penulis  untuk  pengujian arah navigasi robot yaitu ke arah utara untuk posisi start robot  ke  utara  dapat  dilihat  pada  gambar  15.  Untuk menjalankan robot boat ke arah utara, penulis menekan pushbutton yang  terhubung  pada  PINC.3.  PIN  tersebut telah  diprogram  untuk  menjalakan  perintah  arah  utara. Pada posisi start bagian depan robot menghadap ke arah 8 0 . Setelah itu robot akan bergerak ke arah tujuan yang dapat  dilihat  pergerakan  robot  dari  posisi  start  sampai posisi  akhir  pada  gambar  19.  Dalam  perjalanan  robot menuju  ke  arah  utara  terekam  5  kondisi  input  sensor jarak,  arah  mata  angin,  serta  output  motor  yang  dapat dilihat pada tabel IX.

## E. Pengujian Robot Bernavigasi ke Arah Barat
Langkah selanjutnya  yang dilakukan penulis  untuk pengujian arah navigasi robot yaitu ke arah barat. Untuk memerintahkan    robot  ke  arah  Barat,  penulis  menekan pushbutton yang  terhubung  ke  PINC.5  karena  PIN tersebut telah diprogramkan sebagai perintah untuk arah barat.  Pada  navigasi  ini  posisi  start  robot  menghadap 258 0 .Pengujian perjalanan robot dari posisi start sampai robot  tersebut  berhenti  dapat  dilihat  pada  gambar  21. Kondisi  robot  yang  terekam  dari  posisi  start  sampai terakhir  baik  input  sensor  jarak,  arah  mata  angin,  serta output motor dapat dilihat pada tabel XI.

## TABEL IX. PENGUJIAN KONDISI INPUT DAN OUTPUT NAVIGASI UTARA
TABEL X. PENGUJIAN KONDISI INPUT DAN OUTPUT NAVIGASI TIMUR

## F. Pengujian Robot Bernavigasi ke Arah Timur
Langkah selanjutnya  yang dilakukan penulis  untuk pengujian  arah  navigasi  robot  yaitu  ke  arah  timur. Untuk  memerintahkan    robot  ke  arah  timur,  penulis menekan pushbutton yang terhubung ke PINC.4 karena PIN tersebut telah diprogramkan sebagai perintah untuk arah  barat.  Pada  navigasi  ini  posisi  start  robot menghadap  99 0 .  Pengujian  perjalanan  robot  dari  posisi start  sampai  robot  tersebut  berhenti  dapat  dilihat  pada gambar 20. Kondisi robot yang terekam dari posisi start sampai  terakhir  baik  input  sensor  jarak,  arah  mata angin, serta output motor dapat dilihat pada tabel X.

## G. Pengujian Robot Bernavigasi ke Arah Selatan
Arah  selatan  adalah  langkah  terakhir  yang dilakukan  oleh  penulis  untuk  pengujian  arah  navigasi robot.  Untuk  perintah    robot  ke  arah  barat,  penulis menekan pushbutton yang  terhubung  ke  PINC.  Posisi start  robot  diletakkan  bagian  depan  menghadap  258 0 . Pengujian perjalanan robot dari posisi start sampai robot tersebut berhenti dapat dilihat pada gambar 22.
Pada  hasil  pengujian  perjalanan  robot  menuju  ke arah  utara  terekam  5  kondisi  input  sensor  jarak,  arah mata  angin,  serta  output  motor.  Kondisi  –  kondisi tersebut dapat dilihat pada tabel XII.

## TABEL  XI. PENGUJIAN KONDISI INPUT DAN OUTPUT
NAVIGASI BARAT
TABEL XII. PENGUJIAN KONDISI INPUT DAN OUTPUT NAVIGASI SELATAN
as
Gambar 17. Grafik Perbandingan Tegangan Keluaran Sensor dengan
Jarak
Gambar 18. Grafik PWM Terhadap Tegangan yang Terukur
Gambar 19. Pengujian Robot Bernavigasi  ke Arah Utara
Gambar 20. Pengujian Robot Bernavigasi ke Arah Timur
Gambar 21. Pengujian Robot Bernavigasi ke Arah Barat
Gambar 22. Pengujian Robot Bernavigasi  ke Arah Selatan

## III. PENUTUP

## A. Kesimpulan
Berdasarkan  penelitian  dan  pengujian  dalam perancangan  robot boat navigasi  tanpa  awak,  maka dapat  disimpulkan  beberapa  hal  terkait  dengan pelaksanaan dan hasil dari penelitian yaitu:
Mikrokontroler DI–  Smart  AVR  System ATMEGA 16  dengan  bahasa  pemrograman  C  Code  Vision  AVR dapat dipergunakan sebagai pengontrol pada robot boat navigasi tanpa awak.
Telah  dilakukan  perancangan  robot  yang  dapat bergerak  sesuai  empat  arah  mata  angin  yaitu  utara (>=324 0 atau <=45 0 ), timur (>=46 0 dan <=134 0 ), selatan (>=135 0 dan  <=224 0 ),  dan  barat  (>=225 0 dan  <=325 0 ), dimana  program  yang  dibuat  dapat  berjalan  dengan baik.
Sensor  jarak SHARP GP2Y0A21YK merupakan bagian  penting  pada  robot boat ,  dimana  program  yang dirancang  dapat  menghindari  halangan  yang  berada disekitarnya dengan pendeteksian optimal pada jarak 10 - 80 cm.
DI -  Driver  Motor L298N  bisa  berfungsi  dengan baik,  dimana  driver  motor  tersebut  bisa  berperan sebagai penggerak pada robot boat navigasi tanpa awak dalam pengontrolan kecepatan dan arah putaran motor.

## B. Saran
Robot boat navigasi  tanpa  awak  sebaiknya dilengkapi  dengan  sensor  accelerometer  sebagai pendeteksi  keseimbangan  dan  sensor  GPS  sebagai pendeteksi posisi/keberadaan robot tersebut.
Menambah  algoritma  pemrograman  robot boat navigasi  tanpa  awak  agar  robot  dapat  bekerja  secara maksimal.
Robot boat dapat  dikembangkan  pada  fungsi  dan tugasnya  seperti  pemadam  kebakaran,  pengangkut barang otomatis, dan sebagainya.
Robot boat sebaiknya  dilengkapi Wireless  Control atau remote  control sebagai  salah  satu  cara  agar  robot tersebut bisa kembali ke posisi awal.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]    A.  Heri, Pemrograman  Mikrokontroler  AVR  ATMEGA16 Menggunakan  Bahasa  C  (CodeVision  AVR) ,  Informatika, Bandung, 2008.
[2]   B. Widodo. Elektonika digital, 2008 +Mikroprosesor , penerbit
C.V ANDI OFFSET .
[3] Dt-avr  Low  Cost  Micro,  ( 17  Oktober  2009) tersedia  di : System .http://www.riskydigital.com/index2.php?option=com_c ntent &do_pdf=1&id=442.
[4]  D.S.A. Bambang, Nautika Kapal Penangkap Ikan Jilid 3, Jakarta :  Direktorat    jendral  Manajemen  Pendidikan  Dasar  dan Menengah, 2008.
[5]  P.  Endra, Robotika  :  Desain,  Kontrol,  dan Kecerdasan  Buatan . ANDI.Yogyakarta. . 2006.
[6]  P.  M.  Dwisnanto,  ST.  Rancang  Bangun  Robot  Cerdas  Semut Menggunakan  Mikrokontroler  AVR  Atmega  16  Untuk Menentukan  Lintasan  Terpendek,  Skripsi  Program  S1  Teknik Elektro Universitas Sam Ratulangi, Manado, 2010.
[7]  S.  Riyanto, Robotika,  Sensor,  &  Aktuator ,  Graha  Ilmu. Yogyakarta, 2007.