## PENGATURAN NAVIGASI GERAK ROBOT 3 WHEELS OMNI-DIRECTIONAL MENGGUNAKAN METODE KONTROL PID
Rukmana Putra Marjanto Program Studi Teknik Elektro, Universitas Hang Tuah, Surabaya yohanrukmana@gmail.com
Joko Subur
Program Studi Teknik Elektro, Universitas Hang Tuah, Surabaya joko.subur@hangtuah.ac.id
si) Abtrak  - Robot  adalah  alat  mekanik  yang dapat melakukan kegiatan fisik, baik dengan pengawasan  maupun  dengan  dikontrol  oleh manusia, ataupun dengan pemrograman yang sudah  dilakukan  terlebih  dahulu.  Salah  satu jenis  robot  adalah  robot  beroda,  yaitu  robot yang  bergerak  atau  bernavigasi  dengan bantuan  komponen  roda.  Salah  satu parameter robot beroda dapat dikatakan baik dalam  bernavigasi  apabila  robot  mampu menjaga  jarak  badan  robot  terhadap  objek disekitarnya  supaya  tidak  menyentuh  atau tertabrak. Pada penelitian ini telah dilakukan pengujian  dalam  pengaturan  navigasi  gerak robot  beroda  dengan  menggunakan  3  roda omni atau  dapat  disebut  juga  robot  3 wheels omni-directional untuk  menjaga  jarak  badan robot  sisi  kanan  terhadap  objek  dinding dengan metode kontrol Proportional, Integral, Derivative  (PID) .  Kontrol  PID  bekerja berdasarkan  nilai setpoint jarak  yang diharapkan  pada  robot  terhadap  dinding, nilai setpoint akan  dibandingkan  dengan masukan  data  jarak  badan  robot  terhadap dinding  yang  dihasilkan  oleh  sensor  jarak SRF-05  yang  terpasang  pada  robot.  Dari perbandingan  tersebut  maka  akan  didapat nilai  selisih  atau error, nilai  selisih  tersebut untuk proses perhitungan berikutnya dengan parameter  Kp,  Ki,  Kd  dan  akan  didapatkan nilai hasil perhitungan PID untuk menggerakkan  roda  dengan  memberikan sinyal Pulse  Width  Modulation  (PWM) pada masing-masing  roda.  Dari  hasil  pengujian trial  and  error didapatkan  nilai  parameter kontansta  PID  sebesar:  Kp=30,  Ki=10  dan Kd=20, dengan hasil robot mampu bernavigasi  dengan  baik  tanpa  menyentuh
dinding dengan jarak setpoint robot terhadap dinding terkecil jarak 10 cm.
Kata kun ci: Robot beroda, Gerak navigasi, kontrol PID, jarak setpoint (Kosong s asi )

## I. P ENDAHULUAN
Perkembangan  teknologi  saat  ini  sangat pesat,  demikian  pula  dengan  perkembangan teknologi  elektronika.  Robotika  merupakan  bukti peradaban manusia yang semakin maju dari waktu ke  waktu.  Wujud  robot  bukan  hanya  sebuah bentuk  yang  menyerupai  manusia  atau  binatang tertentu  yang  bergerak  menyerupai  bentuk  yang ditirunya.  Robot  pada  dasarnya  merupakan  suatu sistem  terintegrasi  yang  membuat  sebuah  sistem mampu  mengerjakan  suatu  tindakan  berdasarkan masukan yang diterimanya [1].
Pada  saat  ini,  bidang  elektronika  sangat dibutuhkan,  sebab  di  dalam  bidang  ini  terdapat beberapa sistem yang dapat membantu mempermudah  pekerjaan  manusia.  Perkembangan teknologi  robotika  telah  mampu  meningkatkan kualitas  maupun  kuantitas  produksi  berbagai pabrik.  Selain  itu,  meningkatkan  kreativitas manusia  yang  sangat  antusias  dalam  merancang dan  membuat  robot  yang  tentunya  mempunyai tujuan  untuk  lebih  mempermudah  manusia  dalam melakukan pekerjaan atau aktivitasnya sehari-hari.
Robot  adalah  alat  mekanik  yang  dapat melakukan kegiatan fisik, baik dengan pengawasan  maupun  dengan  dikontrol  oleh manusia,  ataupun  dengan  pemrograman  yang
sudah  dilakukan  terlebih  dahulu.  Robot  biasanya digunakan  untuk  melakukan  tugas  berat, berbahaya,  melakukan  pekerjaan  yang  berulang- ulang  dan  kotor.  Kebanyakan  robot  industri digunakan dalam bidang produksi. Belakangan ini robot  tidak  hanya  digunakan  dalam  bidang industri,  tapi  sudah  memasukin  pasar  konsumen dibidang hiburan dan pembantu alat rumah tangga seperti penyedot debu, dan pemotong rumput.
Tahun 2015 terinspirasi  oleh Maha-siswa di Jakarta  ditemukan  alat  yang  disebut  Robot Pembersih  Lantai  Berbasis  Arduino  Uno  Dengan Sensor Ultrasonik, dari hasil pengujian robot yang telah dibuat me-ngalami pergerakan robot menjadi tidak  stabil  yang  dikarenakan  torsi  robot  yang tidak  sebanding  dengan  berat    robot  sehingga pergerakan  pada  robot  tidak  dapat  berbelok  90 derajat[2].
Pada penelitian ini dikembangkan menggunakan kontrol PID (Proportional,  Integral, Derivative) dalam mengatur kecepatan putar motor untuk  penggerak  roda  pada  robot.  Robot  bekerja dengan  cara  menyisir  ruangan  secara  otomatis tentunya  dengan  setpoin  yang  telah  diatur sebelum-nya.

## II. B AHAN DAN M ETODE
Robot  pembersih  lantai  adalah  robot autonomous  yang  bergerak  mencari  jalan  dan membersihkan  ruangan  yang  kotor.  Robot  yang dibuat  mampu  membersihkan  celah  yang  susah dibersihkan  dan  di-jangkau.  Robot  pembersih  ini bergerak  secara  otomatis  dengan  menggunakan arduino sebagai otak robot. Robot ini bisa bergerak maju  sampai  bertemu  halangan  berupa  tembok maka robot/ alat ini akan berbelok ke kiri otomasis sebesar  30  derajat  untuk  menghindari  halangan dan  terus  mem-bersihkan  lantai  yang  belum  di bersihkan.
Arduino Mega 2560 Arduino adalah sebuah sebuah kit atau papan elektronik  yang  dilengkapi  dengan  software  open source
yang menggunakan keluarga mikrokontroler  ATMega  dan  berfungsi  sebagai pengendali  mikro  single-board  yang  dirancang
untuk  memudahkan  penggunaan  elektronik  dalam berbagai  bidang  yang  dirilis  oleh  Atmel.  Arduino mega  2560  memiliki  54  pin  digital  input/output, dimana  15  pin  dapat  digunakan  sebagai  output PWM,  16  pin  sebagai  input  analog,  dan  14  pin sebagai  UART  (Port  serial  Hardware),  selain  itu arduino  mega  ini  juga  memiliki  16  MHz  kristal osilator,  tombol  reset,  header  ICSP,  koneksi  USB dan jack power[3].
Gambar 1. Arsitektur Arduino Mega 2560
Driver Motor IC L298N L298N  adalah  komponen  elektronik  yang dipergunakan  untuk  mengontrol  arah  putaran motor  DC.  Satu  buah  L298N  bisa  dipergunakan untuk mengontrol dua buah motor DC. Selain bisa dipergunakan  untuk  mengontrol  arah  putaran motor  DC,  L298N  ini  pun  bisa  dipergunakan sebagai driver motor Stepper bipolar[4].
Gambar 2. Modul L298N

## Motor DC
Motor  DC  adalah  jenis  motor  listrik  yang bekerja menggunakan sumber tegangan DC. Arah putaran motor DC ditentukan oleh  arus  maju  atau  arus  berbalik  atau tegangan  positif dan  tegangan  negatif  pada motor DC.  Sedangkan  kecepatan  motor  DC  ditentukan oleh  perubahan/meningkatnya  tegangan  kum- paran pada motor DC tersebut[5].
Gambar 3 Motor DC gearbox 12V
Catu Daya
Catu  daya  memegang  peranan  yang  sangat penting  dalam  hal  perancangan  sebuah  payload. Pemilihan catu daya yang tepat akan menghasilkan payload  yang  bekerja  dengan  baik.  Baterai  yang digunakan  pada  perancangan  payload  ini  berjenis lithium  polymer  (LiPo).  Baterai  ini  dapat  diisi ulang  (rechargeable).  Baterai  yang  digunakan memiliki  tegangan  11,1  Volt  dan  arus  sebesar 4200 mAh dengan 3 cell di dalamnya.
Gambar 4 Li-Po Battery
Sensor Ultrasonik HY-SRF05 Sensor  HY-SRF05  adalah  sensor  pengukur jarak berbasis gelombang ultrasonik. Prinsip kerja sensor  ini  mirip  dengan  radar  ultrasonik. Gelombang  ultrasonik  dipancarkan  kemudian diterima  balik  oleh receiver ultrasonik.  Jarak antara  waktu  pancar  dan  waktu  terima  adalah representasi  dari  jarak  objek.  Sensor  ini  cocok untuk aplikasi elektronik yang memerlukan deteksi jarak termasuk untuk sensor pada robot[6].

## Gambar 5 Sensor HY-SRF05

## Sistem PID
Kontrol Proportional,  Integral,  Derivative (PID)  adalah  sistem  pengendali  yang  umum digunakan di industri maupun militer. Sekitar 90% dari  peralatan  industri  menggunakan  pengendali PID  karena  mudah  digunakan  dan  paling sederhana.  Kontrol Proportional (P), Integral (I), dan Derivatif (D)  dapat  digunakan  bersamaan secara  paralel  ataupun  digunakan  terpisah  dengan tidak menggunakan salah satu komponen P, I atau D[7].

## Gambar 6 Blok Diagram Kontrol PID

## Perancangan Perangkat Keras
Untuk  memberikan  penjelasan  lebih  lanjut tentang  tugas  akhir  ini  penulis  akan  menjelaskan sistem  pergerakan  robot  pembersih  lantai menggunakan  metode  Proportional  Integral Derivative  (PID)  yang  akan  dibuat  pada  tugas akhir ini, berikut adalah gambar diagram blok dari sistem alat ini:
Pada  penelitian  ini  akan  dibuat  sebuah  sistem kontrol PID dengan modul driver L298N yang tiap modul  itu  sendiri  dirancang  secara  paralel  untuk tiap  motor  pada  robot.  Kontroler  PID  bertujuan untuk  mengatur  kecepatan  bernavigasi  saat  robot jauh  atau  dekat  dengan  dinding.  PID  bekerja terhadap dinding atau halangan untuk meluruskan posisi  robot  dengan  dinding.  Jadi  robot  saat berjalan  menyisir  dinding  ruangan  akan  menjaga jarak  terhadap  dinding  sesuai  setpoin  yang  telah diatur  sebelumnya.  Penentuan  hasil  parameter kontroler PID ini didapatkan dengan menggunakan metode trial and error . Hasil parameter kontroler
PID yang dicapai dari penelitian ini akan diperoleh nilai  Kp,  Ki,  dan  Kd,  sehingga  diharapkan  robot pembersih  lantai  akan  bernavigasi  dengan  baik. Dari  diagram  blok  sistem  dan  dan  diagram  blok sistem  PID  tersebut,  maka  akan  dijadikan  satu kesatuan  berupa  diagram  alir/ Flowchart sistem agar  mudah  untuk  menganalisis  cara  kerja keseluruhan sistem pada alat ini. Berikut dibawah ini merupakan gambaran diagram alir / flowchart.