Jurnal Ilmiah Teknik Mesin

## PENGUJIAN PERFORMA 2 DEGREE OF FREEDOM UNDERWATER REMOTELY OPERATED VEHICLE (ROV)
Rian Waldiansyah 1 , Setya Permana Sutisna 2 , Anton Royanto Ahmad 3
123 Fakultas Teknik dan Sains, Universitas Ibn Khaldun Bogor e-mail: rianwaldiansyah@gmail.com

## ABSTRAK
Remotely Operated  Vehicle (ROV) adalah robot  yang  dapat bergerak  di pesawat yang  dikendalikan  oleh manusia  dari  jarak  jauh,  yang  dibuat  oleh  manusia  untuk  memfasilitasi  pekerjaan  manusia  untuk eksploitasi bawah air. Penelitian tentang ROV  dimaksudkan untuk  memungkinkan ROV bergerak sesuai dengan pesanan. Gerakan pada ROV termasuk bergerak maju, mundur, belok kanan dan belok kiri. Sistem kontrol ROV dimulai dengan membuat perintah pada PC (Personal Computer) yang akan memerintahkan dari PC yang akan  diterima oleh Mikrokontroler Arduino  Uno untuk  diteruskan ke L293D Shield Motor dan Modul Bluetooth HC-05 untuk menggerakkan Motor DC pada ROV. Data yang dibuat pada PC dalam bentuk  data  serial  akan  dipanggil  dan  dibaca  oleh Mikrokontroler  Arduino  Uno dan  akan  dilakukan dengan  Bluetooth  pada  VT  SmartPhone,  ROV  dapat  dicocokkan  dengan  instruksi  dari  aplikasi  pada smartphone  dan  untuk  memasok  daya  Arduino  menggunakan  Power  Bank.  Dari  hasil  pengujian  RPM didapat bahwa  nilai rata-rata  dari setiap  pergerak  ROV  (maju,  mundur, belok  kanan  dan  kiri)  tidak  terlalu  jauh berbeda. Nilai gerakan maju yaitu 4618 rpm, mundur yaitu 4929 rpm, kanan 6125 rpm, dan kiri 5142 rpm. Selain itu, perbandingan nilai energi kinetik dari setiap pergerakan ROV tidak jauh berbeda. Untuk gerakan maju memiliki energi kinetic 0,0087 J dan gerakan mundur yaitu 0,0041 J .
Kata kunci : Arduino, Bluetooth Module, L293D Shield Motor, ROV, Smartphone

## ABSTRACT
Remotely  Operated  Vehicle  (ROV)  is  a  robot  that  can  move  on  a  plane  controlled  by  humans  remotely, made by humans to facilitate human work for underwater exploitation. Research on the ROV is intended to enable  ROV  to  move  in  accordance  with  orders.  The  movements  on  the  ROV  include  moving  forward, backward, turning right and turning left. The ROV control system starts with making commands on the PC (Personal  Computer)  that  will  command  from  the  PC  that  will  be  received  by  the  Arduino  Uno Microcontroller to be forwarded to the L293D Shield Motor and the Bluetooth HC-05 Module in order to drive the DC Motor on the ROV. Data created on a PC in the form of serial data will be called and read by the Arduino Uno Microcontroller and will be done with Bluetooth on the VT SmartPhone, the ROV can be matched  with  instructions  from  the  application  on  the  smartphone  and  to  supply  Arduino  power  using Power  Bank.  Based  on  the  results  of  RPM  testing,  it  is  found  that  the  average  value  of  each  ROV movement (forward, backward, turn right and left) is not too different. The value of forward movement is 4618 rpm, backward is 4929 rpm, right is 6125 rpm, and left is 5142 rpm. In addition, the comparison of the kinetic energy values of each ROV movement is not much different. For the forward movement has a kinetic energy of 0.0087 J and a backward movement of 0.0041 J.
Keywords :  Arduino,  Personal  Computer,  PowerBank,  L293D  Shield  Motor,  Bluetooth  Module, Smartphone.

## 1. PENDAHULUAN
Underwater Remotely Operated Vehicle (ROV)  adalah  robot  bawah  air  yang  dioperasikan oleh  seseorang  dengan  menggunakan  sinyal elektrik  secara  bolak-balik  antara  operator  dan
ROV  tersebut.  Di  dalam  ROV  biasanya  terdapat Charge  Coupled  Device (CCD)  dan  lampu pencahayaan. Beberapa instrumen dapat ditambahkan  untuk  membantu  kinerja  dari  ROV antara  lain  manikulator, water  sampler, dan Conduktivity Temperature and Depth (CTD).
Jurnal Ilmiah Teknik Mesin
ROV  biasa  digunakan  untuk  membantu penyelam  atau  memperluas  kemampuan  manusia untuk  menjangkau  laut  dalam  dimana  para penyelam  sulit  bekerja  secara  aman  dan  efektif (Gandha  &  Nurcipto,  2019).  Biasanya  ROV digunakan  untuk  melakukan  beberapa  pekerjaan yaitu infeksi, manipulasi, instalasi dan pemeliharaan peralatan bawah air dan survei bawah laut  (Sivcev  et  al.,  2016).  Penelitian  ROV  lain (Gitakarma,  Ariawan,  &  Wigraha,  2014)  membuat ROV dengan bobot robot 23 kg kecepatan rata-rata sebesar  21,5  cm/detik.  Hal  ini  dikarenakan  bobot robot.  Perkembangan  ROV  di  dunia  sudah  pesat. Seiring  berkembangnya  ilmu  pengetahuan  dan teknologi ROV mulai banyak dikembangkan mulai dari  ukuran  besar  sampai  ke  ukuran  yang  kecil. Namun  sayangnya,  perkembangan  ini  tidak  diikuti secara  baik  di  Indonesia.  Di  Indonesia  hanya  ada beberapa  ROV  yang  dikembangkan.  Kondisi  ini yang  menyebabkan  penulis  ingin  mengembangkan ROV  untuk  wahana  eksplorasi  bawah  laut, terutama sebagai bahan edukasi.
Penelitian  ini  melakukan  pengujian  pada sistem  control  pada  ROV  dengan  menggunakan Arduino  Uno  untuk  menggerakan  motor  DC  agar ROV bisa bergerak maju, mundur, belok kanan dan kiri.  Kemudian  melakukan  pencarian  nilai  RPM pada  setiap  motor  dan  seberapa  besar  energi kinetiknya.
Manfaat  penelitian  ini  yaitu  inovasi  dalam desain  kerangka  dan  sistem  gerak  dengan menggunakan  2  motor  untuk  menggerakkan  ROV sehingga dapat digunakan untuk praktik dan bahan ajar di Fakultas Teknik dan Sains, Universitas Ibnu Khaldun Bogor.

## 2. METODE PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan di Lab Sistem Kontrol dan  Nano  Teknologi,  Jurusan  Teknik  Mesin, Fakultas  Teknik  dan  Sains,  Universitas  Ibnu Khaldun  Bogor,  Jawa  Barat.  Perancangan  sistem control  pada  ROV,  yang  mana  gerak  dari  ROV, dikendalikan  oleh mikrokontroler berdasarkan masukan  dari  PC.  Alat  dan  bahan  yang  digunakan pada penelitian diperlihatkan pada Tabel 1.
Gambar  1  menjelaskan  alur  penelitian.  Hal yang pertama dilakukan yaitu menentukan spesifikasi  ROV  yang  digunakan.  Setelah  itu melakukan perancangan sistem gerak ROV dengan gerakan  maju,  mundur,  belok  ke  kanan,  dan  belok ke  kiri.  Tahap  selanjutnya  melakukan  pengujian terhadap  sistem  gerak  tersebut.  Pengujian  ini melihat  apakah  sistem  gerak  sudah  sesuai  dengan perintah  yang  dilakukan  dari  smartphone.  Apabila
belum  sesuai, maka kembali  pada  proses perancangan  sistem  gerak.  Bila  hasil  pengujian sudah sesuai dilanjutkan dengan proses pengambilan  data.  Data  yang  didapatkan  berupa kecepatan.  Kecepatan  ini  akan  dihitung  dari  setiap gerakan.  Mulai  dari  gerakan  maju,  Gerakan mundur,  belok  ke  kanan,  dan  belok  ke  kiri.  Jarak yang  digunakan  sudah  ditetapkan  sebelumnya. Tahap terakhir yaitu melakukan analisis data.
Tabel 1. Bahan Penelitian
Nama Bahan Jumlah Satuan Arduino Uno R3 1 Unit Motor DC 2 Unit Kabel Jumper Arduino 1 Unit Motor Shield L293D 1 Unit Smartphone 1 Unit Power Bank 1 Unit Module Bluetooth 1 Unit
Gambar 1. Diagram alir penelitian

## 2.1 Perancangan Sistem Kontrol ROV
Dalam perancangan ROV meliputi beberapa komponen utama yaitu komponen input, komponen piranti  pengendali  ( controller ),  dan  komponen output.  Gambar  2  menunjukkan  diagram  sistem kendali.  Diagram  ini  dimulai  dari  komputer,
Jurnal Ilmiah Teknik Mesin
E-ISSN 2581-0979
microcontrolle r arduiono  uno , motor  shield ,  dan module bluetooth.

## Gambar 2. Diagram sistem pengendali

## 2.2 Kecepatan linier dan angular
Perhitungan  yang  dilakukan  yaitu  kecepatan linear. Kecepatan linier adalah jarak tempuh  dibagi dengan  waktu  tempuh dan panjang  lintasan  suatu titik  yang bergerak  melingkar  per  satuan  waktu. Kecepatan linear disebut juga kecepatan tangensial. Satuan  kecepatan  linear  adalah  meter/detik. Satuan  lain  yang  dapat  digunakan  misalnya cm/detik, meter/menit, meter/jam, dan lain sebagainya.bKecepatan linier dapat dihitung menggunakan persamaan 1.
(1) Keterangan : v = kecepatan (m/s)
s = Jarak perpindahan (m) t = Waktu (s)
Setelah  mencari  kecepatan  linier,  selanjutnya mencari  kecepatan  sudut  (kecepatan angular) . Kecepatan angular ialah  besarnya  sudut  yang ditempuh  per  satuan  waktu,  atau  sudut  tempuh dibagi  waktu  tempuh.    Satuan  kecepatan  sudut adalah  rad/detik.  Perhitungan  kecepatan  sudut dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.
(2)
Menghitung  energi  kinetik  pada  ROV, kecepatan  pada  motor  harus  diketahui  (rpm). Energi  kinetic  sendiri  ialah  suatu  usaha  untuk menggerakkan  sebuah  benda  dari  posisi  diam hingga  mencapai  kecepatan  tertentu  dan  untuk
mendapatkan  nilai  rpm  pada  motor  DC  maka dibutuhkan  tachometer  untuk  mengukur  rpm motor.  Energi  kinetic  pada  ROV  dapat  dhitung dengan menggunakan persamaan 3.
(3) Keterangan : E k = energi kinetik (joule)
m  = massa benda (kg)
V  = kecepatan gerak benda (m/s)
Energi kinetik pada gerak rotasi dapat dihitung menggunakan persamaan 4.
(4) Keterangan : E kr = energi kinetik rotasi (joule)
I  = momen inersia (kgm 2 ) = kecepatan sudut (rad/s)
Penentuan  daya  ROV  dapat  dihitung  dengan menggunakan persamaan 5.
(5)
Keterangan :
P  = daya (hp)
I  = gaya (kg)
= kecepatan (m/s)

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Remotely Operated Vehicle (ROV)
Pada Remotely  Operated  Vehicle (ROV)  terdiri dari  2  motor  DC  yang  berfungsi  untuk  menggerakan ROV  agar  dapat  bergerak  2  translasi  yaitu  maju, mundur, belok kanan dan belok kiri.  Metode ini dapat dilakukan  dengan  membuat  sistem  kontrol  untuk menggerakan motor DC agar pergerakan motor sesuai dengan  aplikasi  pada smartphone .  Gambar  3 menunjukkan  bentuk  ROV  yang  digunakan  pada penelitian ini.
Jurnal Ilmiah Teknik Mesin
Gambar 3. Remotely Operated Vehicle

## 3.2 Pengujian Kecepatan (rpm)
Pengujian kecepatan (rpm) menggunakan tachometer .  Tachometer  digunakan  untuk  mengukur kecepatan rotasi motor DC. Hasil pengujian kecepatan (rpm) motor DC diperlihatkan pada Tabel 2.
Tabel 2. Pengujian kecepatan (rpm)
Arah Putaran Pengujian (rpm) Rata-Rata 1 2 3 Maju 3392  5259  5203 4618 Mundur  5317  5437  4033 4929 Kanan 6377  6198  5800 6125 Kiri 5169  5225  5033 5142

## 3.3 Pengujian Kecepatan Linier
Pengujian  dilakukan  dengan  cara  menaruh  ROV pada  kolam  berisi  air  dan  membiarkan  ROV  tersebut bergerak  maju  dan  mundur  dengan  jarak  tempuh  100 cm  atau  1  m.  Waktu  kecepatan  yang  didapat  dari pergerakan ROV dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Pengujian kecepatan linier
Arah ROV Pengujian (s) Rata- Rata Kecepatan (m/s) 1 2 3 Maju 10,55  11,27  12,42  11,41  0,087
Mundur  18,76  15,44  15,77  16,65  0,06
Tabel  3  menunjukkan  hasil  pengujian  kecepatan linier pergerakan pada ROV dengan jarak tempuh 1 m dengan pergerakan maju dan mundur. Gambar 4 dan 5 adalah  gambaran  pergerakan ROV  maju  dan  mundur. Dapat  diambil  kesimpulan  bahwa  setiap  kali melakukan  pengujian  kecepatan  pada  ROV  selama  3 kali  pengujian,  jeda  waktu  yang  didapat  tidak  jauh berbeda yaitu antara 0,087 m/s dengan 0,06 m/s.
Gambar 4. Gerak Maju

## Gambar 5. Gerak mundur

## 3.4 Kecepatan Kinetik atau Energi Kinetik
Peda  Gambar  5  menunjukkan  berat  keseluruhan pada  rangka  ROV  sebesar  2,3  kg  dan  untuk  mencari energi  kinetik  menggunakan  persamaan  3  yang  mana nilai kecepatan diambil dari tabel 3. Hasil perhitungan energi kinetic dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4. Hasil perhitungan energi kinetik
Gerakan Energi Kinetik yang Dihasilkan (Joule) Maju/ Depan 0,0087 Mundur/ belakang 0,0041

## 3.5  Pengujian  Kecepatan  Sudut  (Kecepatan Angular)
Pada  kasus  ini  pengujian  dilakukan  dengan  cara menaruh  ROV  di  dalam  air  dan  menggerakannya secara rotasi untuk menemukan waktu yang dibutuhkan oleh  ROV  untuk  bergerak  secara  rotasi  dalam  sudut 90°,180° dan 360°.
Tabel  5  menunjukan  tentang  berapa  lama  waktu yang  ditempuh  ROV  untuk  dapat  bergerak  rotasi  ke kanan  dan  ke  kiri  dengan  sudut  90 0 ,  180 0 ,  serta  360 0 . Gambar  6,  7,  dan  8  merupakan  gambar  ROV  saat melakukan  gerakan  rotasi.  Dapat  diketahui  bahwa waktu  tempuh  yang  diperlukan  ROV  untuk  bergerak secara  rotasi  ke  kanan  dan  ke  kiri  tidak  memerlukan waktu  yang  terlalu  lama  dan  perbedaan  waktu  antar setiap sudut tidak terlalu jauh berbeda..
Jurnal Ilmiah Teknik Mesin
E-ISSN 2581-0979
Tabel  5.  Waktu  tempuh  ROV  terhadap  sumbu putar Arah Derajat Waktu (s) Kanan 90 0 5,09 Kanan 180 0 7,07 Kanan 360 0 13,37 Kiri 90 0 3,78 Kiri 180 0 6,88
Kiri 360 0
12,01
Gambar 6. Rotasi sudut 90°
Gambar 7. Rotasi sudut 180°
Penentuan  energi  kinetik  gerak rotasi   dengan menggunakan persamaan 4  dengan  nilai  kecepatan sudut  diambil  dari  hasil perhitungan pada Tabel 5. Hasil perhitungan dapat dilihat pada Tabel 6.
Gambar 8. Rotasi sudut 360°
Tabel 6. Hasil perhitungan energi kinetik gerak rotasi Arah Derajat Energi Kinetik Gerak Rotasi (Joule) Kanan 90 0 29,79 Kanan 180 0 57,48 Kanan 360 0 205,57 Kiri 90 0 16,43 Kiri 180 0 54,43 Kiri 360 0 165,87

## 3.6 Perbandingan dengan penelitian sebelumnya
Salah  satu  penelitian  terbaru  terkait  desain ROV  yaitu  penelitian  yang  dilakukan  oleh Wiryadinata,  et  al  (2017).  Penelitian  Wiryadinata, et  al  (2017)  tentang  perancagan  ROV  dengan penggunaan  3  DoF.  Kecepatan  yang  dihasilkan oleh  ROV  3  DoF  yaitu  untuk  gerakan  ke  bawah sebesar  0,032  m/s  dan  gerakan  ke  atas  sebesar 0,042  m/s  (Wiryadinata,  et  al.,  2017).  Kecepatan yang  dihasilkan  pada  penelitian  ini  sudah  cukup baik  yaitu  untuk  gerakan  maju  0,087  m/s  dan gerakan mundur yaitu 0,06 m/s.

## 4. KESIMPULAN
Setelah  melakukan  perancangan  dan  pembuatan Remotely  Operated  Vehicle berbasis  Android  maka dapat  diambil  kesimpulan  dari  hasil  pengujian  RPM didapat  bahwa  nilai  rata-rata  dari  setiap  pergerakan ROV (maju, mundur, belok kanan dan kiri) tidak terlalu jauh  berbeda.  Nilai  gerakan  maju  yaitu  4618  rpm, mundur yaitu 4929 rpm, kanan 6125 rpm, dan kiri 5142 rpm.
Selain  itu,  pergerakan  ROV  belum  dapat sesuai  dengan  arahan  dari smartphone .  Terkadang
Jurnal Ilmiah Teknik Mesin
apa  yang  diperintahkan  melalui  smartphone berkebalikan dengan yang dilakukan oleh ROV.
Perbandingan  nilai  energi  kinetik  dari setiap pergerakan ROV tidak jauh berbeda. Untuk gerakan maju memiliki energi kinetic 0,0087 J dan gerakan mundur yaitu 0,0041 J .
Berdasarkan  hasil  implementasi  yang  diperoleh untuk  pengembangan  lebih  lanjut  ada  beberapa saran  agar  alat  ini  dapat  berkerja  lebih  baik,  yaitu pemilihan part, seperti  pemilihan Arduino/  Motor shield karena  apabila  terjadi  kesalahan  dalam pemilihan part maka itu akan sangat mempengaruhi kinerja dari ROV itu sendiri. Selain itu,  pemrograman  dari  Arduino  ke  aplikasi  pada smartphone  harus  lebih  dicermati  lagi  agar pergerakan  ROV  bisa  sesuai  terhadap  perintah yang dilakukan dari  smartphone.  Persiapan penggunaan  daya  baterai  yang  cukup  besar  karena pergerakan  di  dalam  air  membutuhkan  daya  yang cukup  besar.  Hasil  analisis  untuk  mebandingkan satu  sama  lain  dengan  uji  signifikansi  bisa  dengan bantuan  uji  statistic,  seperti  uji  sampel  atau ANOVA.

## REFERENSI
Gandha,  G.  I.,  &  Nurcipto,  D.  (2019).  The Newton’s  Polynomials  Interpolation  Based- Error  Correction  Method  for  Low-Cost  Dive Altitude  Sensor  in  Remotely  Operated Underwater  Vehicle  (ROV). Jurnal  Infotel ,
11 (1), 1–7. Gitakarma, M. S., Ariawan, K. udy, & Wigraha, N. A.  (2014).  Alat  Bantu  Survey  Bawah  Air Menggunakan  Amoba,  Robot  Berbasis  ROV. JST (Jurnal Sains Dan Teknologi) , 3 (2), 392– 409. https://doi.org/10.23887/jst-
undiksha.v3i2.4476
Sivcev,  S.,  Coleman,  J.,  Adley,  D.,  Dooly,  G.,
Omerdic,  E.,  &  Toal,  D.  (2016).  Closing  the gap between industrial robots and underwater manipulators. OCEANS  2015  -  MTS/IEEE
Washington .
Wiryadinata,  R.,  Nurliany,  A.  S.,  Muttakin,  I.,  & Firmansyah,  T.  (2017).  Design  of  a  Low
Cost  Remotly  Operated  Vehicle  with  3  Dof
Navigation. Bulletin of Electrical Engineering and Informatics , 6 (1), 13-23.