Abstrak —Teknologi pada robot mulai dikembangkan untuk dapat bekerja di luar ruangan selama 24 jam penuh. Permasalahan yang muncul adalah robot ini tidak memiliki daya baterai yang cukup agar  dapat  bekerja  selama  seharian.  Sebagai  solusinya,  maka dibangun stasiun pengisian daya di beberapa titik untuk mengisi daya  pada  baterai  robot.  Teknologi  yang  digunakan  untuk mencari  keberadaan  stasiun  pengisian  daya  adalah  dengan menggunakan  GPS.  Akan  tetapi  GPS  tidak  selalu  memberikan titik  akurat  dari  keberadaan  stasiun  pengisian  daya.  Pada penilitian  ini,  metode  yang  ditawarkan  adalah  dengan menggunakan  kamera  untuk  mendeteksi  dan  menuju  stasiun pengisian  daya  dengan  asumsi  robot  telah  menggunakan  GPS untuk menemukan koordinatnya. Kamera akan mendeteksi objek dalam bentuk dua dimensi, kemudian citra yang ditangkap akan dikonversi ke bentuk channel HSV untuk mengetahui warna dari objek yang dijadikan target. Setelah itu, contour dari objek akan dicari  untuk  mendapatkan  luas  dan  titik  tengah  objek.  Dua parameter  tersebut  akan  digunakan  untuk  menjalankan  robot dengan motor dc yang akan dikontrol secara proporsional untuk mendapatkan hasil yang lebih presisi. Hasil yang didapat dari uji coba  pada mobile  robot adalah  bahwa  titik  tengah  objek  lebih efektif untuk dijadikan set point dengan tingkat keberhasilan yang didapat pada pengujian akhir sebesar 75%.
Kata kunci — Autodocking , Citra, Deteksi Objek, Kamera, Mobile Robot .

## I. PENDAHULUAN
ADA  area  yang  luas  seperti  area  industri  migas  memiliki banyak  pipa  yang  kebocorannya  sulit  dideteksi  karena cakupan  wilayah  yang  luas  dan  dibutuhkannya  sensor  untuk mendeteksi adanya kebocoran gas. Untuk itu diperlukan sebuah alat  yang  mampu  bergerak  berupa  robot  untuk  melakukan deteksi  terhadap  kebocoran  gas.  Dengan  berkembangnya teknologi saat ini maka berpengaruh terhadap   perkembangan sistem yang ada pada robot [1].
Saat  ini  teknologi  pada  robot  mulai  dikembangkan  untuk melakukan  pekerjaaan  di  luar  ruangan.  Permasalahan  yang muncul  adalah  baterai  pada  robot  sangat  terbatas  untuk melakukan pekerjaan di luar ruangan sehingga diperlukan cara untuk menjaga agar robot tersebut dapat bekerja selama 24 jam tanpa  harus  dipengaruhi  oleh  permasalahan  yang  timbul  oleh terbatasnya daya pada baterai robot.
Alternatif yang dapat digunakan adalah dengan membangun stasiun  pengisian  daya  pada  baterai  mobile  robot.  Dengan adanya  stasiun  pengisian  daya  pada  baterai  robot,  maka diperlukan  suatu  sistem  pada  robot  agar  dapat  melakukan docking pada tempat pengisian daya dengan posisi yang tepat agar daya yang terisi pada robot menjadi optimal [2].
Sistem  yang  akan  dibuat  untuk  melakukan  autodocking terdiri dari sensor yang nantinya diharapkan dapat menemukan lokasi dari stasiun pengisian daya dan membuat robot bergerak menuju stasiun pengisian daya. Saat ini telah dibuat sistem pada mobile  robot  dengan  menggunakan  sensor  ultrasonik  untuk mendeteksi  jarak  terhadap  target  [3].  Perangkat  yang  dapat digunakan dapat berupa kamera yang akan menangkap citra dan dapat menentukan target berupa stasiun pengisian daya. Karena saat mobile  robot hanya  mengandalkan  perangkat  pelacak posisi seperti GPS, maka hasilnya belum tentu akurat sehingga dibutuhkan  perangkat  tambahan  untuk  memastikan  bahwa mobile robot dapat  bergerak  mencapai target dan  melakukan docking pada stasiun pengisian daya.

## II. METODE PENELITIAN
Pada  bagian  ini  dijelaskan  mengenai  perancangan  sistem secara keseluruhan yang meliputi perancangan perangkat keras, perangkat  lunak  dan  perancangan  mekanik  dari mobile  robot . Perangkat mekanik merupakan badan dari robot yang dirangkai dengan  bahan  akrilik  dan  disusun  menggunkan  dua  roda belakang yang digerakkan oleh motor dc dan satu roda depan yang  berupa  roda  bebas.  Sedangkan  perangkat  elektrik  yang akan  digunakan  yaitu  Raspberry  Pi, webcam ,  dan  rangkaian buck  converter. Perangkat  lunak  terdiri  dari  program pengolahan  citra  yang  didapat  dari  kamera  untuk  melakukan deteksi  target  berupa  stasiun  pengisian  daya  dan  memberi perintah untuk mendekati target.

## A. Diagram Blok Sistem
Diagram  blok  sistem  menjelaskan  rangkaian  kerja  secara keseluruhan dari auto docking yang akan dilakukan oleh mobile robot terhadap stasiun pengisian daya. Sistem kerja dari mobile robot yaitu  dengan  menggunakan  kamera  untuk  melakukan deteksi terhadap target dan menggunakan motor dc agar robot dapat bergerak menuju target.

## Autonomous Docking System
untuk Mobile

## Robot Berbasis Citra pada Stasiun Pengisian Daya Nirkabel
Ariestya Putra Susanto, Muhammad Rivai, Tasripan Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Elektro,
Institut Teknologi Sepuluh Nopember e-mail : muhammad_rivai@ee.its.ac.id
P
Gambar. 1. Blok diagram sistem Mobile Robot.
Gambar  1  menunjukkan  blok  diagram  sistem  secara keseluruhan  pada mobile  robot untuk  melakukan docking otomatis  terhdap  stasiun  pengisian  daya  nirkabel.  Komponen yang akan dijadikan set point pada sistem ini adalah titik tengah dari  target  yang  akan  dituju.  Kamera  akan  digunakan  sebagai perangkat  untuk  menangkap  citra  dan  diolah  untuk mendapatkan  posisi  target.  Pengendali  PID  akan  memberi kontrol  terhadap  driver  motor  untuk  mengatur  sinyal  PWM yang  akan  digunakan  untuk  mengatur  kecepatan  motor  dc dalam melakukan pergerakan menuju target.
Perangkat keras pada sistem mobile robot terdiri dari:
1) Raspberry Pi
Raspberry  Pi digunakan  untuk  mengolah  data  berupa  citra untuk menentukan pergerakan dari mobile robot .
2) Driver Motor dan Motor Driver motor digunakan untuk mengatur sinyal PWM menjadi besaran  tegangan  yang  berfungsi  sebagai  sumber  dari  motor pada mobile robot .
3) Webcam
Webcam adalah kamera yang digunakan untuk mengambil data masukan berupa  citra  yang  kemudian  akan  diolah  oleh Raspberry Pi.
4) Buck Converter
Buck  converter adalah  rangkaian  elektronika  yang  digunakan untuk  menurunkan  tegangan  agar  menjadi  5  volt  untuk digunakan pada Raspberry Pi .

## Perangkat lunak untuk sistem auto docking.
Perangkat  lunak  yang  dirancang  adalah  untuk  melakukan pengolahan  citra  agar  dapat  mendeteksi  objek  yang  dijadikan target dan memberi perintah pada mobile robot untuk bergerak menuju target.
Gambar  1  menunjukkan  ketika  kamera  telah  menangkap citra  dari  objek  maka  citra  tersebut  akan  diproses  ke  dalam Raspberry Pi untuk menentukan objek target yang harus dituju oleh mobile robot . Apabila objek adalah target maka Raspberry Pi  akan  memberi  perintah  kepada motor  driver untuk menggerakkan motor dc menuju target berupa stasiun pengisian daya  nirkabel.  Kecepatan  dan  arah  motor  dc  diatur  oleh pengendali PID [4][5]
Gambar . 2 . Webcam Logitech C270 [6].

## B. Perancangan Perangkat Keras
Perangkat keras pada mobile robot meliputi komponen buck converter , webcam , motor  driver ,  dan Raspberry  Pi . Buck converter dengan  output  USB mini berfungsi  mengubah tegangan dari sumber dari sumber berupa baterai 18650 sebesar 7,4 volt menjadi tegangan 5volt yang dijadikan sebagai sumber tegangan  pada  komponen  –  komponen  dari mobile  robot diantaranya kamera berupa webcam dan mini PC Raspberry Pi 3 . Webcam merupakan  sebuah  kamera  yang  nantinya  akan digunakan  untuk  menangkap  citra  dan  hasilnya  akan  diolah untuk  mendapatkan  data  berupa  citra  dari  objek  yang  akan dituju  oleh mobile  robot sehingga  dapat  dilakukan docking otomatis  terhadap  objek  tersebut.  Objek  yang  dituju  adalah stasiun pengisian daya nirkabel.
Kamera  tidak  hanya  melakukan  deteksi  objek  tetapi  juga melakukan  proses  perhitungan  jarak  terhadap  objek  tersebut. Kamera yang digunakan adalah webcam Logitech c270 seperti yang terlihat pada Gambar 2 [6].
Raspberry  Pi  digunakan  untuk  mengolah  data  berupa  citra yang  ditangkap  oleh  kamera  dan  dilakukan  proses  deteksi objek.  Setelah  titik  tengah  dari  objek  didapatkan,  maka raspberry  memberi  perintah  kepada motor  driver untuk menjalankan  motor  dc  melalui  dua  buah pinout agar  dapat menjalankan  motor  kanan  dan  kiri  serta  menggunakan  PWM untuk mengubah kecepatan motor dc.
Driver  motor L298  merupakan  komponen  yang  berfungsi sebagai penggerak dan pengatur kecepatan motor dc. Pin input berfungsi  menerima  data  dari  raspberry  yang  nantinya  akan diolah  untuk  dikeluarkan  melalui  pin  output  yang  akan menggerakkan  motor  dc.  Pin enable berfungsi  sebagai pengolah sinyal PWM untuk mengatur kecepatan motor dc. Pin 12 V, 5 V, dan pin ground digunakan sebagai sumber tegangan untuk motor driver agar dapat menjalankan motor dc [7].
Gambar. 3. Flowchart deteksi objek.

## C. Perancangan Perangkat Lunak Deteksi Objek
Gambar  3  menunjukkan  diagram  blok  sistem  yang menjelaskan  rangkaian  kerja  secara  keseluruhan  dari auto docking yang  akan  dilakukan  oleh mobile  robot terhadap stasiun  pengisian  daya.  Sistem  kerja  dari mobile  robot yaitu dengan  menggunakan  kamera  untuk  melakukan  deteksi terhadap  target  dan  menggunakan  motor  dc  agar  robot  dapat bergerak  menuju  target.  Pada  bagian  ini,  perancangan perangkat lunak berupa proses pengolahan citra yang ditujukan untuk  mendeteksi  objek  yang  akan  dijadikan  target  berupa stasiun  pengisian  daya  nirkabel  dan  memberi  perintah  pada mobile robot untuk bergerak menuju ke target [8], [9]. Proses ini akan dijalankan oleh Raspberry Pi .
Perangkat  lunak  dimulai  saat  pengambilan  citra.  Setelah mendapat citra dari objek, maka nilai contour dari objek akan dicari  dan  diGambarkan.  Setelah contour dari  objek  telah didapat,  maka  langkah  berikutnya  adalah  mencari  luas permukaan objek yang terlihat menggunakan contour moment . Dari  nilai moment dapat  dihitung  titik  tengah  objek  dengan membagi luas dengan moment10 untuk sumbu x dan moment01 untuk sumbu y [10], [11].

## D. Perancangan Perangkat Lunak Kontrol Kecepatan Motor
Gambar 4 menunjukkan perancangan perangkat lunak untuk mengatur  kecepatan  motor  dengan  menggunakan  pengendali proporsional.  Pengendali  proporsional  dirancang  dengan melakukan setting pada  nilai  Kp  ( gain )  dan  menghitung  nilai error yang  didapatkan  dengan  mencari  selisih  antara  nilai set point dengan nilai yang muncul dari output.
Gambar. 4. Flowchart kontrol kecepatan motor.
Nilai set  point yag  digunakan  adalah  nilai  dari  titik  tengah dari frame yaitu  319  pixel  di  sumbu  x  dan  239  di  sumbu  y. Output  dalam  hal  ini  berupa  titik  tengah  objek  yang  telah dideteksi  menggunakan  kamera.  Nilai  yang  didapat  dari pengendali  proporsional  digunakan  untuk  mengatur  sinyal PWM  pada motor  driver yang  berfungsi  mengatur  kecepatan dan arah motor dc dalam bergerak mendekati stasiun pengisian daya [12], [13].

## III. HASIL DAN DISKUSI
A. Realisasi Mobile Robot
Gambar  5  menunjukkan mobile  robot beserta  komponen penyusunnya yang digunakan dalam penelitian ini. Sedangkan Gambar  6  merupakan  sebuah  sistem  pengisian  daya  nirkabel yang  terdiri  dari  pelacak  cahaya  matahari,  stasiun  pengisian daya  nirkabel,  dan mobile  robot yang  akan  melakukan autodocking pada stasiun pengisian daya. Gambar 7 merupakan target  yang  akan  dideteksi  oleh  kamera  dan  hasilnya  akan diolah  untuk  memberikan  perintah  pada mobile  robot agar bergerak  menuju  target  yang  sudah  terpasang  pada  stasiun pengisian daya untuk melakukan autodocking .
Gambar 5. Hasil realisasi Mobile robot dan komponen penyusunnya.
Gambar 6. Mobile robot dan stasiun pengisian daya.
Gambar 7. Target yang dituju mobile robot.
Gambar 8. Grafik perbandingan jarak dan luas. Tabel 1.
Data perbandingan jarak asli dengan jarak hasil regresi.
No. Jarak Asli (cm) Jarak Hasil Regresi (cm) Error (cm) Tingkat Keberhasilan (%) 1 20 27 7 65 2 30 32 2 93,4 3 40 40 0 100 4 50 48 2 96 5 60 59 1 98,3 6 70 70 0 100 7 80 81 1 98,75
8 90 92 2 98,9 9 100 103 3 97 10 110 114 4 96,4 11 120 122 2 98,3 12 130 133 3 97,7 13 140 139 1 99,3 14 150 148 2 98,7 15 160 161 1 99,4 16 170 170 0 100 17 180 183 3 98,3 18 190 192 2 98,9 19 200 204 4 98

## B. Pengujian Jarak terhadap Target dengan Regresi
Pada  bagian  ini  dilakukan  pengujian  untuk  mendapatkan jarak antara mobile robot dengan target dengan mengambil data luas  target  terhadap  target  dengan  menggunakan  jarak  asli sebesar  20  cm  hingga  200  cm  dengan  interval  5  cm.  Hasil pengujian  ini  ditunjukkan  pada  Gambar  8.  Sedangkan  hasil perhitungan  dari  regresi  data  perbandingan  luas  dan  jarak ditunjukkan pada Tabel 1. Dari hasil pengujian jarak terhadap target  menggunakan  metode  regresi  memiliki  nilai  kesalahan paling  tinggi  saat  pengujian  pada  jarak  20  cm  yaitu  sebesar 65%. Untuk pengujian lainnya, nilai kesalahan yang didapatkan tidak ada yang besarnya melebihi 5%. Tingkat keberhasilan rata – rata yang didapatkan yaitu sebesar 96,44%.
C. Pengujian Mobile Robot dengan Set Point Titik Tengah Pada bagian ini dilakukan pengujian motor dc mobile robot dengan kontrol proporsional. S et point yang digunakan dalam percobaan  ini  adalah  titik  tengah  objek  yang  terdeteksi.  Jarak asli yang digunakan saat robot berhenti tetap sama yaitu 20 cm. Nilai titik tengah masing – masing sumbu (x, y) yang dijadikan set point adalah 319 dan 239 pixel . Hasil pengujian ditunjukkan pada  Tabel  2.  Hasil  dari  pengujian  gerak mobile  robot menggunakan titik tengah target sebagai set point menghasilkan tingkat  keberhasilan  rata  –  rata  sebesar  77,5%.  Hasil  ini memiliki  tingkat  keberhasilan  yang  lebih  kecil  dari  pada menggunakan luas dari target, tetapi pada pengujian ini mobile robot tidak  hanya  dapat  mengatur  kecepatan  motornya  saja tetapi  juga  dapat  menentukan  arah  saat  bergerak  menuju  ke target sehingga pergerakan robot dapat dilakukan tidak hanya dalam kondisi jalur yang lurus.
Tabel 2. Hasil pengujian mobile robot dengan set point titik tengah objek.
No. Jarak Awal dari Target (cm) Jarak Saat Berhenti (cm) Error (cm) Tingkat Keberhasilan (%) 1 60 17 3 85 2 80 15 5 75 3 100 13 7 65 4 120 15,5 4,5 77,5 5 140 14 6 70 6 160 17 3 85 7 180 16 4 80 8 200 14 6 70 9 220
18 2 90 0 50 100 150 200 250 0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 Jarak ( cm)
Luas (Pixel)
Tabel 3. Hasil pengujian akhir pada mobile robot. No. Jarak Awal dari Target (cm) Jarak Saat Berhenti (cm) Error (cm) Tingkat Keberhasilan (%) 1 250 10,5 9,5 52,5 2 300 14,5 5,5 72,5 3 350 16 4 80 4 400 16 4 80 5 450 13,5 6,5 67,5 6 500 20,5 0,5 97,5

## D. Pengujian Akhir pada Mobile Robot
Pada  bagian  ini  dilakukan  pengujian  yang  bersifat  final dengan menggunakan objek yang disimulasikan sebagai stasiun pengisian  daya  dengan  penanda  menggunakan  warna  biru sesuai  dengan  hasil  percobaan  sebelumnya,  hanya  saja memiliki ukuran yang lebih besar agar dapat dilihat oleh mobile robot dari  jarak  yang  cukup  jauh.  Penanda  digunakan  untuk mengindikasikan  bahwa  objek  adalah  target  yang  akan  dituju oleh mobile  robot .  Pengujian  akhir  ini  dilakukan  percobaan sebanyak enam kali, ditunjukkan pada Tabel 3. Pada pengujian ini,  jarak  yang  digunakan  sebagai  acuan  adalah  20  cm. Kesalahan  yang  diperoleh  bervariasi  yang  disebabkan  oleh kondisi pencahayaan  yang tidak tetap. Kesalahan paling kecil terdapat  pada  pengujian  dengan  jarak  tejauh  yaitu  500  cm dengan  nilai  kesalahan  sebesar  0,5  cm  dari  hasil  yang diharapkan.  Secara  keseluruhan,  rerata  tingkat  keberhasilan pada pengujian ini adalah 75 %.

## IV. KESIMPULAN
Hasil  yang  didapat  setelah  melakukan  beberapa  percobaan menunjukkan  bahwa  besar  luas  dari  target  yang  dideteksi kamera dipengaruhi oleh jarak antara kamera pada mobile robot dengan  target.  Percobaan  yang  dilakukan  pada mobile  robot untuk bergerak menuju target menggunakan titik tengah frame sebagai set point dan luas target sebagai acuan untuk mengatur kecepatan dan arah dari robot yang dikontrol menggunakan
kontrol  proporsional  yang  akan  mengatur  sinyal  PWM  dari motor  dc  pada  robot.  Titik  tengah  dan  luas  target  didapat dengan  menghitung moments pada contour dari  target. Percobaan  dengan  metode  ini  memiliki  tingkat  keberhasilan sebesar 75%.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]   Watiasih  R,  Rivai  M,  Wibowo  R  A  and  Penangsang  O  2017  Path Planning  Mobile  Robot  Using  Waypoint  for  Gas  Level  Mapping 2017 International  Seminar  on  Intelligent  Technology  and  Its  Applications (ISITIA) (IEEE) pp 244–9
[2]   Luo R C, Liao C T and Lin S C 2009 Multi-Sensor Fusion for Reduced Uncertainty in Autonomous Mobile Robot Docking and Recharging 2009 IEEE/RSJ  International  Conference  on  Intelligent  Robots  and  Systems (IEEE) pp 2203–8
[3]   Wang  W,  Li  Z,  Yu  W  and  Zhang  J  2009  An  Autonomous  Docking Method  Based  On  Ultrasonic  Sensors  for  Self-Reconfigurable  Mobile Robot 2009 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO) (IEEE) pp 1744–9
[4]   Suman  S  K  and  Giri  V  K  2016  Speed  Control  of  DC  Motor  Using Optimization  echniques  based  PID  Controller 2016  IEEE  International Conference on Engineering and Technology (ICETECH) (IEEE) pp 581–
7
[5]   Rivai  M,  Suwito  M,  Chondro  P  and  Ruan  S-J  2015  Design  and Implementation of A Submerged Capacitive Sensor in PID Controller to Regulate  The  Concentration  of  Non-denatured  Ethyl  Alcohol 2015 International  Seminar  on  Intelligent  Technology  and  Its  Applications (ISITIA) (IEEE) pp 45–50
[6]   Anon Logitech Support + Downloads
[7]   Anon Christianto Tjahyadi
[8]   Bradski G, Kaehler A, Cambridge B ·, Farnham ·, Köln ·, Sebastopol ·, Taipei · and Tokyo · 2008 Learning OpenCV
[9]   Lang  H,  Wang  Y  and  Clarence  W  de  S  2010  Vision  Based  Object Identification and Tracking for Mobile Robot Visual Servo Control IEEE ICCA 2010 (IEEE) pp 92–6
[10]   Kurniawan  A  A,  Rivai  M  and  Budiman  F  2016  Sistem  Pemandu Pendaratan pada Balon Udara Berbasis Pengolahan Citra dan Kendali PID J. Tek. ITS 5 A179–84
[11]   Krisrenanto  D,  Rivai  M  and  Budiman  F  2017  Identifikasi  Jumlah  dan Tingkat  Aktivitas  Orang  Berbasis  Pengolahan  Citra  Menggunakan Raspberry Pi J. Tek. ITS 6 105–9
[12]   Ieee  2012 2012  International Conference  on  Advances in  Engineering, Science and Management. (IEEE)
[13]   Wijaya P D, Rivai M, Tasripan T and Tasripan T 2017 Rancang Bangun Mesin  Pemotong  Styrofoam  3  Axis  Menggunakan  Hot  Cutting  Pen dengan Kontrol PID J. Tek. ITS 6 A766-770