Abstrak — Saat ini untuk mengevaluasi kebocoran pipa gas  atau  minyak  bahan  bakar  dilakukan  oleh  manusia. Robot  dapat  diimplementasikan  untuk  mengganti  tugas manusia  dalam  hal  pencarian  lokasi  kebocoran  gas. Pada  penelitian  ini  telah  dirancang  dan  dibuat  suatu robot hexapod yang dapat mendeteksi gas bocor dengan menggunakan garis hitam sebagai garis pemandu. Robot hexapod ini dilengkapi dengan dua buah sensor gas dan tujuh  buah  sensor  pendeteksi  garis  dalam  berjalan  dan menemukan kebocoran gas. Metode gerak robot dengan menggunakan inverse  kinematics. Hasil  dari  pengujian sistem  ini  menunjukkan  bahwa  robot  dapat  mendeteksi sumber  gas  dan  mengikuti  garis  hitam  dengan  tingkat keberhasilan 90%.
Kata  Kunci — Inverse  kinematics, Robot  hexapod, Sensor gas.

## I. PENDAHULUAN
asalah  kebocoran  pipa  gas  atau  minyak  bahan bakar  adalah  sesuatu  hal  yang  tidak  mudah dideteksi oleh penglihatan, dan penciuman manusia. Hal ini dapat  menjadikan  bencana  kebakaran    akibat  dari kebocoran    pipa  gas    yang  tidak  terdeteksi  secara    kasat mata.  Kebocoran    pipa  gas    banyak    terjadi    pada perusahaan  minyak  di  Indonesia,  baik  perusahaan  lokal maupun perusahaan  asing. Seperti  kebocoran  pipa gas  PT. Pertamina  di  kampung  Batang,  Sukasari,  Subang,  Jawa Barat  yang  mengakibatkan  kebakaran  pada  pipa  gas. Kebakaran  ini  tidak  hanya  PT.  Pertamina  yang  mengalami kerugian  tetapi  pihak  warga  juga  dirugikan  karena  terdapat dua  unit  rumah  warga  yang  mengalami  kebakaran  dan memakan  dua  korban  meninggal  dalam  peristiwa  tersebut [1]. Ledakan  lain  juga terjadi di  Kaoshiung, Taiwan. Pipa gas  yang  bocor  mengakibatkan  25  orang  tewas  dan  267 luka-luka  akibat  dari    kebocoran    gas  dan    mengakibatkan ledakan  besar  [2].  Dengan  adanya  kebocoran  gas  tersebut tidak  secara  terus-menerus    menggunakan  sistem  yang masih    manual  tetapi    menciptakan    alat    yang  dapat melacak  kebocoran pipa gas.
Sekarang  ini perkembangan  teknologi yang cukup pesat membutuhkan  sesuatu  yang    inovatif    dan    inspiratif agar berkembang  ke  arah  yang  berguna  bagi  kehidupan. Teknologi    robot  berkembang  dengan  begitu  pesatnya. Dunia    industri    teknologi    robot  sudah  menjadi  bagian utama    dalam  proses  industri,  dan  perkembangan  robot
sudah digunakan dalam bidang militer. Dengan menggunakan  mobile  robot  maka  posisi  kebocoran    pipa gas    dapat    ditemukan  secara  otomatis.    Robot  hexapod mampu  melakukan pergerakan pada permukaan yang kasar atau  permukaan    tanah    yang    tidak  rata.  Robot  ini dilengkapi  dengan  sensor  yang  dapat  mendeteksi  sumber kebocoran  pipa  gas.  Sistem  gerak  robot  ini  menggunakan metode inverse    kinematics dalam    melakukan pergerakkan    kakinya.  Pada  penelitian  ini  telah  dirancang robot  hexapod  dalam  mendeteksi    kebocoran  gas  dengan menggunakan garis hitam  sebagai  garis  pemandu.

## II. DASAR TEORI

## A. Sensor Gas Semikonduktor
Bahan  sensor  semikonduktor  adalah metal  oxide SnO 2 . Sensor  gas  ini  dapat  menghasilkan  perubahan  hambatan listrik  sebagai  fungsi  interaksinya  dengan  senyawa  kimia yang    dalam  hal  ini  berupa  gas  atau  uap  senyawa  organik. Hubungan  antara  hambatan  sensor  dengan  konsentrasi  dari gas dapat dinyatakan dalam persamaan (1),
(1)
Dimana Rs = hambatan elektris dari sensor, A=  konstanta  ,  [C]  =  konsentrasi  gas  dan  α  =  lekuk  dari kurva Rs

## Pengembangan Robot Hexapod untuk Melacak Sumber Gas
Hani Avrilyantama, Muhammad Rivai, Djoko Purwanto Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
e-mail : djoko@ee.its.ac.id
M
Gambar  2.  Model dari inter-grain potensial  penghalang  pada saat  ada  gas  pereduksi  [3, 5]
Gambar 3.  Karakteristik sensor pendeteksi garis [6]
Jenis sensor yang digunakan dalam penelitian ini adalah TGS 2620 yang diproduksi oleh Figaro Inc.  Pada gambar 1 menunjukkan  keadaan  sensor  gas  ketika  tidak  mendeteksi adanya  gas  pereduksi  sehingga inter-grain potensial menjadi  besar dan ketika sensor gas mendeteksi adanya gas maka inter-grain potensial  menjadi  kecil  dapat  dilihat  pada gambar 2.  Sensor gas TGS 2620 memiliki sensitifitas yang tinggi  terhadap  gas  etanol,  metanol  dan  pelarut  organik lainnya.

## B.   Sensor Pendeteksi Garis
Sensor  pendeteksi  garis  terdiri  dari  dua buah  komponen yaitu  LED  dan  photodioda.  LED  berfungsi  sebagai pemancar  cahaya  pada  sistem  sensor  pendeteksi  garis sedangkan  photodioda  berfungsi  sebagai  penerima  cahaya. Ketika  photodioda  disinari  cahaya  LED  mengakibatkan adanya  arus  saturasi  bias  terbalik  yang  besar  pada photodioda  sedangkan  ketika  tidak  disinari    mengakibatkan arus  yang  kecil.  Sistem  kerja  dari  sensor  pendeteksi  garis dapat dilihat pada gambar 3.

## C. Robot Hexapod
Robot  hexapod terdiri dari enam buah kaki dan tiap kaki terdiri  dari  tiga  buah  motor  servo  sehingga  jumlah  motor servo yang digunakan pada robot hexapod sejumlah delapan belas.  Robot    hexapod    dalam  melakukan  jalan menggunakan  tiga  paramater  sumbu  yaitu sumbu x, y dan z dengan menggunakan metode inverse kinematics .
Gambar 4.  Design mekanik robot hexapod [7]
Gambar 5.  Penentuan sumbu x , y , dan  z  pada  satu  kaki robot hexapod  [8]
Gambar 6. Perhitungan inverse kinematics untuk sudut T2
Gambar    4    merupakan  desain  robot  hexapod  dari tampak    atas.  Tiap  kaki    robot  hexapod  terdiri  dari  tiga motor    servo  yang  dapat  dilihat  pada  gambar  5.  Gambar  6 merupakan  acuan  dengan  menggunakan  dua  sumbu koordinat  yaitu  sumbu  x  dan  z.  Parameter  inputan  yang digunakan  perhitungan inverse  kinematics adalah  l1  dan  l2 untuk  mendapatkan  sudut  T1  dan  sudut  T2.  Berikut  adalah penurunan rumus dalam mencari sudut T2 :
(2) (3)
= (4) = (5)
Dengan  menggunakan  metode  subtitusi  dari  persamaan  (4) dan (5) maka
=
=
Lalu dilakukan pemindahan ruas sehingga di dapatkan,
a= (6)
(7)
(9)
Setelah didapatkan sudut T2 dilakukan penurunan rumus untuk  mencari  sudut  T1  dengan  menggunakan  teorema cosinus  dapat  dilihat  pada  gambar  7.  Berikut  adalah penurunan rumus dalam mencari T2.
Dengan  mengasumsikan  c  =  l2  ,  b  =  l1  dan  sudut  A  =  T1 maka akan menjadi ,
(10)
Setelah  mendapatkan  sudut  T1  dan  sudut  T2  lalu mencari sudut   . Ilustrasi gambar dapat dilihat pada gambar 8 berikut penurunan rumus untuk mencari sudut  ,
(11)

## II. PERANCANGAN  SISTEM

## A. Blok  Diagram Perancangan Perangkat Keras
Sistem  ini  terdiri  dari  beberapa  bagian  dimana  blok diagram  ditunjukkan    pada  gambar    9.  Sensor  pendeteksi garis  dan  sensor  gas  dijadikan  sebagai  inputan  dan    diolah oleh mikrokontroller. Mikrokontroller mengirim perintah ke driver  motor  servo  XISC  32  untuk  menggerakkan  delapan belas  motor    servo  dengan  menggunakan  metode inverse kinematics .  Mikrokontroller  mengirim  data  ke  XISC  32 dengan  menggunakan  komunikasi  serial  yang  dilengkapi dengan  variabel  pengaturan  kecepatan  data  yaitu  2400, 9600, 38400, dan 115200 bps.
Gambar 7. Perhitungan inverse kinematics untuk sudut T2
Gambar 8. Ilustrasi dua dimensi untuk mencari sudut

## B. Perancangan Elektrik Robot Hexapod
Dalam perancangan elektrik yang digunakan dalam robot hexapod  adalah    perancangan  catu  daya,  sensor  gas  dan sensor  deteksi  garis.  Pada  perancangan  catu  daya  5  volt komponen  utama  adalah  regulator  7805  dan  transistor  MJE 3055.  Regulator  7805  digunakan  untuk  menurunkan tegangan  12  volt  menjadi  5  volt  dengan  arus  yang  relatif kecil  yaitu  700  mA  sehingga  rangkaian  ditambah  transistor yang  mampu  meningkatkan  arus  mencapai  6  A.  Gambar rangkaian dapat dilihat pada gambar 10.
Perancangan  sensor  pendeteksi  garis  terdiri  dari  tujuh buah sensor yang terletak pada sisi depan robot dan pada sisi tengah robot. Sisi depan robot terdiri dari lima buah sensor pendeteksi garis dan dua buah sensor pada sisi tengah robot yang  terletak  di  sebelah  kanan  dan  sebelah  kiri.  Gambar rangkaian untuk sensor pendeteksi garis depan pada gambar 11 dan untuk sensor garis tengah pada gambar 12.
Gambar 9. Diagram blok  sistem
Gambar 10. Perancangan catu daya dengan menggunakan regulator 5 volt dan transistor MJE 3055 [9]
Gambar 11. Lima buah sensor pendeteksi garis pada sisi depan robot
Gambar 12. Perancangan dua buah sensor cahaya
Gambar 13. Rangkaian sensor gas
Pada  gambar  13  ditunjukkan  sistem  perancangan  dari sensor  gas.  Sensor  gas  yang  digunakan  memerlukan tegangan  sebesar  5  volt  untuk  pemanas  bahan  semi konduktor dan digunakan untuk pembagi tegangan terhadap perubahan  resistansi  bahan  sensor.  Nilai  pembagi  tegangan tersebut  akan  berubah-ubah  sesuai  dengan  kondisi  sensor gas dalam pendeteksian gas. Jika sensor gas mendeteksi gas pereduksi maka nilai tegangan output akan besar sedangkan jika  tidak  mendeteksi  gas  pereduksi  maka  nilai  tegangan output akan menjadi kecil.
Gambar 14. Grafik tegangan tujuh sensor  pendeteksi garis dengan jarak 1, 3, 5, dan 7 cm pada garis putih
Gambar 15. Pengujian sensor gas terhadap perubahan jarak dari 1 cm sampai dengan 20 cm

## III. PENGUKURAN DAN ANALISIS  SISTEM
Pada  pengujian  sensor  pendeteksi  garis  dapat  dilihat pada gambar 15. Pada gambar tersebut menunjukkan bahwa semakin  besar  jarak  sensor  pendeteksi  garis  maka  nilai tegangan  sensor  pendeteksi  garis  semakin  besar.  Setiap sensor pendeteksi garis memiliki karakteristik yang berbeda- beda  dalam  mendeteksi  garis  ini  dikarenakan  posisi  dari photodioda  dalam  menerima  cahaya  berbeda  tetapi semuanya  memiliki  fungsi  yang  linier.  Semakin  jauh  maka nilai tegangan output semakin besar.
Pada  pengujian  dua  buah  sensor  gas  memiliki karakteristik  yang  berbeda  dengan  sensor  pendeteksi  garis. Semakin  pendek  jarak  antara  sensor  dengan  sumber  gas maka  tegangan  output  semakin  besar.  Karakteristik  dari sensor gas ini dapat dilihat pada gambar 15.
Gambar 17. Pengujian inverse kinematics : sumbu x (a) , sumbu y (b) , dan sumbu z (c)
Pada  pengujian  pulsa  servo  kontroller  dapat  dilihat pada  gambar  16.  Dari  grafik  tersebut  pulsa  untuk mengaktifkan  servo  mulai  dari  500-2500  us.  Nilai  tersebut berbanding lurus dengan nilai dari duty cycle . Pengujian inverse  kinematics pada  sumbu    x    dapat dilihat  pada  gambar  17  (a).  Pada  gambar  tersebut menunjukkan  bahwa  pengukuran  dengan  menggunakan penggaris  bernilai  9  cm  sedangkan  pada  program dimasukkan  nilai  sebesar  9.  Nilai  masukan  program  dapat dilihat  pada  tabel  1  dengan  koordinat  kaki  X[4].  Faktor kesalahan pengukuran sebenarnya dengan memasukkan nilai pada  program  untuk  kaki  X[4]  bernilai  0%.  Gambar  17  (b) merupakan  pengujian inverse  kinematics pada    sumbu  y. Pada  gambar  tersebut  dilakukan  pengukuran  dengan menggunakan  penggaris  bernilai  6  cm  sedangkan  pada program  dimasukkan  nilai  sebesar  7.  Nilai  masukan program  dapat  dilihat  pada  tabel  1  dengan  koordinat  kaki Y[0].  Faktor  kesalahan  pengukuran  sebenarnya  dengan memasukkan  nilai  pada  program  untuk  kaki  Y[0]  sebesar 2,85  %  .  Pada  gambar  17  (c)  merupakan  pengujian Inverse kinematics pada sumbu z. Pada gambar tersebut ditunjukkan bahwa  pengukuran  dengan  menggunakan  penggris  bernilai 5,5  cm  sedangkan  pada  program  dimasukkan  nilai  sebesar 5,5.  Nilai  masukan  program  dapat  dilihat  pada  tabel  1 dengan  koordinat  kaki  Z[1].  Faktor  kesalahan  pengukuran sebenarnya  dengan  memasukkan  nilai  pada  program  untuk kaki  [1]  sebesar  0%. Pada  tabel  1  merupakan  pengujian kaki  dengan  menggunakan inverse  kinematics antara pengukuran  sebenarnya  dengan  memasukkan  nilai  pada program. Tiap kaki memiliki faktor kesalahan yang berbeda- beda
Tabel 1. Pengujian tiap kaki dengan menggunakan inverse kinematics
Gambar 18. Robot ketika berjalan mengikuti garis hitam
dikarenakan sistem yang digunakan masih open loop dalam melakukan  kalibrasi  sehingga  tiap  kaki  robot  memiliki tekanan  yang  berbeda.  Faktor  kesalahan  rata-  rata  ketika menginputkan sumbu x sebesar 12,95 % , sedangkan sumbu y  memiliki  faktor  kesalahan  rata-  rata  sebesar  5,22  %  dan untuk sumbu z memiliki faktor kesalahan sebesar 3,02 %.
(a) (b) (c)
Tabel 2. Pengujian sensor gas dari start sampai menemukan gas
pada titik 1 di sebelah kanan Langkah ke Gas kanan Gas kiri Langkah ke Gas Kanan Gas Kiri 0 127 113 15 124 108 1 124 110 16 125 109 2 123 109 17 130 110 3 122 108 18 129 111 4 121 107 19 130 110 5 121 107 20 133 123 6 120 108 21 131 122 7 123 106 22 130 119 8 122 109 23 139 119 9 123 110 24 135 118 10 121 106 25 136 122 11 122 109 26 140 123 12 121 108 27 166 125 13 124 107 28 195 135 14 122 106 Tabel 3. Pengujian sensor gas dari titik 1 sampai menemukan gas pada titik 2 di sebelah kanan Langkah ke Gas kanan Gas kiri 29 115 120 30 141 137 31 138 129 32 145 126 33 150 130 Tabel 4. Pengujian sensor gas dari titik 2 sampai menemukan gas pada titik 3 di sebelah kanan Langkah ke Gas kanan Gas kiri Langkah ke Gas Kanan Gas Kiri 34 145 130 38 131 118 35 148 138 39 132 120 36 152 136 40 131 119 37 151 135 41 131 120 38 129 116 42 178 120
Pada  gambar  18  adalah  robot  hexapod  ketika  berjalan mengikuti  garis  hitam  sedangkan  pada  gambar  20 merupakan  ilustrasi  ketika  robot  melacak  sumber  gas  pada titik 1, titik 2 dan titik 3. Dari pendeteksian sumber gas dari start  sampai  titik  1  dengan  sumber  gas  berada  disebelah kanan dapat dilihat pada tabel 2. Robot mampu menemukan sumber  gas  dengan threshold yang  ditentukan  pada  sensor gas. Setelah melakukan pendeteksian pada titik 1 dilakukan pendeteksian  sumber  gas  pada  titik  2  dan  letak  sumber  gas berada  di  sebelah  kanan.  Data  pelacakan  sumber  gas  pada robot  dapat  dilihat  pada  tabel  3.  Pada  tabel  3  menunjukkan bahwa  robot  tidak  dapat  mendeteksi  sumber  gas  karena robot  dalam  berjalan  mengalami  slip  pada  kaki  robot. Setelah  dilakukan  pelacakan  dari  titik  2  dilanjutkan pelacakan di titik 3. Data pelacakan sumber gas pada titik 3
dapat dilihat pada tabel 4 dan robot mampu melacak sumber gas dengan tingkat keberhasilan 90%.
Gambar 19. Robot ketika melacak sumber gas pada titik 1, titik 2 dan titik 3

## IV . KESIMPULAN
Pada  penelitian  ini  telah  dibuat  dan  dirancang  suatu robot  hexapod  yang  digunakan  untuk  melacak  sumber  gas. Robot dalam  melakukan  sistem jalan  menggunakan  metode inverse kinematics . Dalam  hal ini parameter  yang dijadikan acuan metode inverse kinematics adalah penginputan sumbu x,  y, dan  z. Faktor kesalahan  rata-rata ketika  menginputkan sumbu  x  sebesar  12,95  %  ,  sedangkan  sumbu  y  memiliki faktor kesalahan rata- rata sebesar 5,22 % dan untuk sumbu z  memiliki  faktor  kesalahan  sebesar  3,02  %.    Dalam melakukan  pelacakan  sumber  gas,  robot  hexapod    mampu mengikuti  garis  hitam  yang  digunakan  sebagai  garis pemandu dengan tingkat  keberhasilan 90 %.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Priatmojo,  Dedi, Ledakan  pipa  gas  PT  Pertamina  di Subang. Mediacenter:  Vivanews (2014).
[2] Armandhanu  Denny, Ledakan  Gad  di  Taiwan,  Bos Perusahaan Minta Maaf. Vivablog:Vivanews (2014)
[3] Oktorizal, Andrew, Studi Sensor Gas Berbasis Surface Acoustic  Wave  untuk  Penerapan  pada  Sistem Identifikasi Gas. Jakarta: Fakultas Teknik Departement Teknik Elektro UI (2014).
[4] Technical Information for TGS 2620. USA. http://www.figarosensor.com/products/2620pdf.pdf . 23 September 2014.
[5] Utami,Endrina, Identifikasi  Penyakit  Diabetes  Melalui Bau  Urine  dengan  Sensor  Gas  Menggunakan Pembelajaran  Backpropagation. Padang:  Politeknik Negeri Padang (2013).
[6] Saputro,  Xaverius  B, Pengenalan  Sensor  Garis . Pengetahuan sensor blog: Pengetahuan Sensor.
[7] Tedeschi,  Franco  &  Guisepe  Carbone, Design  Issues
for Hexapod Walking Robot. Italia. http://www.mdpi.com/2218-6581/3/2/181/pdf . 23 September 2014.
[8] Riset  Inverse  Kinematik. Yogyakarta:  Penerbit  Farid Inawan (2011) .
[9] L7805 ,  Datasheet7805. Available: https://www.sparkfun.com/datasheets/Component/LM 7805.pdf
Keterangan : a = 35 cm b = 50 cm c = 45 cm d = 45 cm e = 30 cm