## ANALISIS PENJEJAK LINTASAN MOBILE ROBOT DENGAN PENGENDALI GERAK MENGGUNAKAN BLUETOOTH
Zulkarnain (1*) , Ismail Thamrin (1) , Astuti (1) , Mawarni (1) , Ellyanie (1) dan Dimas Prayoga Pamungkas (1)
(1) Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya
Sumatera Selatan, Indonesia -30662
(*) E-mail Corresponding Author : zulkarnain@ft.unsri.ac.id

## Abstrak
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  menganalisa  kinerja  penjejakan  lintasan  mobile  robot, dan  sebagai pembanding sensor bluetooth digunakan untuk mengendalikan mobil robot dengan menghubungkan dengan  android  sebagai  pengendali.  Metode  penelitian  yang  di  gunakan  adalah  kualitatif  dengan teknik dokumentasi pengujian yang di lakukan dan mencatat data yang di dapat. Dari hasil penelitian ini di dapatkan bahwa jarak kendali sensor bluetooth mencapai 140 meter dan mobile robot dapat mengikuti lintasan dengan akurat.
Kata Kunci: Penjejakan lintasan, mobil robot, arduino,  Sensor Bluetooth, error lateral.

## Abstract
This  research  was  carried  out  aiming  to  see  the  temperature  around  the  occurrence  of  natural disasters  using  temperature  and  humidity  sensors  that  were  used  as  robot  eyes,  and  bluetooth sensors were used to control the robot car by connecting with android as a controller. The benefit of this research is to make it easier for the SAR team to search for victims of natural disasters and make time more efficient and reduce the risk of accidents for the SAR team. The research method used  is  qualitative  with  testing  documentation  techniques  carried  out  and  recording  the  data obtained.  From  the  results  of  this  study,  it  was  found  that  the  sensor  used  can  see  the  ambient temperature and humidity and the bluetooth sensor control distance reaches 140 meters.
Keywords: path tracking, mobile robot, Arduino, Bluetooth sensor, lateral error.

## 1 PENDAHULUAN
Indonesia merupakan negara kepulauan yang sangat rawan  akan  bencana  alam.  Indonesia  berada  pada zona  tektonik  aktif  karena  adanya  pertemuan  3 lempeng  besar  dunia  dan  sembilan  lempeng  kecil. Interaksi antar lempeng-lempeng tersebut menyebabkan  Indonesia  menjadi  sangat  rawan terhadap  gempa  bumi.  Bencana  alam  yang  terjadi tidak dapat diprediksi kapan terjadinya dan lokasinya.
Pengggunaan  teknologi  system  robotika  yang dioperasikan  dalam  pencarian  dan  penyelamatan korban bencana telah berkembang dengan cepat. Hal ini  memberikan  tinjauan  umum  bahwa  teknologi robotika  yang  sudah  tersedia  menunjukkan  potensi dalam  pengembangan  mitigasi  bencana.  Dalam beberapa tahun belakangan, teknologi robotika untuk tujuan  mitigasi  bencana  mengalami  perkembangan dibarengi  dengan  berbagai  solusi  pengunaan teknologi  robotik  yang  telah  tersedia  atau  dalam pengembangan. [1-8].
Revolusi  industri  4.0  yang  sekarang  ini  sedang berlangsung,  peranan teknologi robotika  mengambil
andil yang besar dalam perwujudannya. Perkembangan  di  Indonesia  sendiri  telah  banyak menggunakan robot di industry-industri dalam tujuan untuk membantu pekerjaan manusia dalam melakukan  tugas  yang  berulang  dan  melelahkan. Teknologi  robotika  dapat  menggantikan  operator manusia  dalam  melakukan  pekerjaan  yang  ada  di industri  yang  rentan  resiko  dan  pekerjaan  yang berulang [1-5].
Robot  adalah  mesin  yang  mampu  menjalankan serangkaian  tindakan  kompleks  secara  otomatis, terutama  yang  dapat  diprogram  oleh  sebuah komputer,  jadi  ini  hanyalah  mesin  otomatis. Kemudian,  menurut  ISO  (Organisasi  Internasional untuk  Standardisasi)  robot  didefinisikan  sebagai manipulator yang dikendalikan secara otomatis, dapat diprogram ulang, multifungsi, dapat diprogram dalam tiga sumbu atau lebih, yang dapat dipasang di tempat atau  bergerak  untuk  digunakan  dalam  aplikasi otomasi industri. Sehingga dapat disimpulkan bahwa robot  itu  tidak  lain  adalah  mesin  yang  dikendalikan secara otomatis. Robot dapat diprogram ulang, yang berarti  bahwa  robot  yang  sama  dapat  melakukan berbagai tugas.
Untuk  melakukan  berbagai  tugas  yang  diinginkan, robot  harus  diubah  programnya  disesuaikan  dengan objektif  yang  ingin  dicapai.  Robot  dan  manipulator dapat  melakukan  semacam  puncak  dan  jenis  tempat operasi,  dan  sebagainya.  Manipulator  adalah  robot dengan  basis  tetap.  Sekarang,  manipulator  ini  bisa berupa  manipulator  serial  atau  manipulator  parallel. Robot terbagi atas beberapa jenis menurut kebutuhan dan  tujuannya.  Salah  satu  jenis  robot  adalah  robot. Mobile robot merupakan robot yang memiliki sistem dengan  2  buah  atau  lebih  motor  independen  yang terletak  pada  bagian  depan  dan  bagian  belakang mobil [9-14].
Dalam  bencana  gempa,  tim  penyelamat  harus melakukan  tindakan  pertolongan  dan  evakuasi korban  secepat  mungkin,  khususnya  untuk  korban yang masih hidup yang berada di reruntuhan. Namun, tim  penyelamat  akan  sangat  beresiko  karena  rentan terhadap reruntuhan. Oleh karena itu, rancang bangun dan pengembangan robot Search and Rescue (SAR) sangat  diperlukan  untuk  membantu  tim  penyelamat dalam mencari dan menyelamatkan korban bencana.
Dalam hal ini, robot SAR harus memenuhi beberapa persyaratan.  Robot  harus  memiliki  mobilitas  yang handal untuk menjangkau lokasi yang rawan. Robot dapat dikendalikan oleh tim penyelamat baik melalui joystick,  wireless  atau  semi-otonom.  Sehingga  tim penyelamat  dapat  melakukan  langkah  selanjutnya dengan  melihat  data  telemetri  maupun  visual  yang terkirim dari robot SAR. Data-data yang berasal daria robot SAR tersebut dapat digunakan tim penyelamat dalam  menentukan  tindakan  dalam  menolong  pada korban [9-14].
Penelitian  ini  di  lakukan  bertujuan  untuk  rancang bangun  mobile  dengan  controller  penggerak  berupa sensor  Bluetooth  dan  menganalisa  kinerja mobile robot skala  laboratorium  untuk  mengoptimalkan tracking lintasan mobil robot dengan menghubungkan  dengan  aplikasi  android  sebagai antarmuka pengendali gerak.

## Kinematika Mobile Robot Tipe Hilare
Gambar  skema  robot  bergerak  dengan  roda  tipe Hilare  ditunjukkan  pada  Gambar  1.  Jenis  robot  ini banyak  digunakan  untuk  aplikasi  dalam  ruangan. Mekanisme penggerak robot tipe Hilare memiliki dua motor independen.
Masing-masing  motor  ini  menggerakkan  satu  roda robot  secara  independen.  Dengan  demikian,  input kinematik  aktual  yang  menggerakkan,  merubah kecepatan dan arah geraknya berupa kecepatan roda. Dengan  pemikiran  ini,  secra  intuitif  persamaan kinematik mobile robot tipe Hilare dapat diekspersikan kedalam kecepatan-kecepatan roda ini. Sehinga, pada mobile robot ini, dapat didesain sebuah pengontrol tingkat rendah yang berfungsi mengontrol kecepatan  linier  dan  sudut mobile  robot .  Tambah pula,  dari  sudut  pandang  tujuan  aplikasi,  akan  lebih mudah untuk memilih kecepatan linier dan sudut dari mobile robot sebagai input dari model kinematik.
Persamaan  (1)  menghasilkan  persamaan  kinematik gerak robot, yang dapat ditulis dalam bentuk matriks berikut:
𝜃̇ = 𝜔
[ 𝑥̇ 𝑦̇ 𝜃̇ ] = [ cos 𝜃 0 sin 𝜃 0 0 1 ] [ 𝑣 𝜔 ] (1)
Setelah vektor input u dikenal sebagai fungsi waktu, Persamaan.  (1)  dapat  diintegrasikan  secara  numerik untuk memprediksi gerakan robot.

## Gambar 2 Desain Mobil Robot
Pada  penelitian  ini,  kinerja  mobil  didukung  dengan beberapa sensor-sensor yaitu sensor Bluetooth, Suhu dan  kelemababn  serta  layer  LCD  sebagai  penampil data.  Anatarmuka  sensor,  sensor  dan  mobile  robot menggunakan  Modul  Arduino  Uno  dan  Robot  di desain hanya untuk di medan kering tidak berlumpur ataupun berair. pada  perancangan mobil robot dapat melakukan  pekerjaan  sesuai  perintah  yang  di inginkan  maka  Module  Arduino  UNO  di  coding menggunkan aplikasi Arduino IDE dengan memasukan  bahasa  program  yang  berisi  untuk mengatur  sensor  suhu  dan  kelembaban,  Sensor Bluetooth,  LCD  dan  4  buah  motor  DC.  Setelah pengcodingan  selesai mobil  robot dikendalikan menggunakan  aplikasi  android  Arduino  Bluetooth RC Car .  Untuk  melihat  kemampuan mobil  robot di lakukan beberapa pengujian.
Mulai
Konsep/ Ide Perancangan
Studi Literatur Penentuan Spesifikasi
Pembelian Alat dan bahan Perencanaan Sistem Analisis Mekanisme Sistem Pengujian Mulai Hasil Gambar 3 Diagram Alir Penelitian
Sebelum melakukan pengcodingan Langkah pertama yang dilakukan penginstallan driver Arduino UNO di Laptop dengan cara menghubungkan Board Arduino UNO ke Laptop menggunakan kabel USB. Tanpilan awal ketika antarmuka Arduino IDE terinstall dengan baik dapat dilihat pada gambar 4.
Kemudian tampilan dalam aplikasi arduino IDE akan seperti  Gambar  4.  Kemudian  koding  yang  telah ditulis pada antarmuka Arduino IDE dpaat diupload ke dalam system mobile robot dengan cara menekan tombol yang berbentuk tanda panah ke kanan.
Gambar 4 Proses dan upload koding
Setelah  proses  coding  selesai mobil  robot dapat dirangkai  dengan  menghubungkan  pin  arduino  ke driver shild serta pin yang terdapat pada sensor yang di pakai di hubungkan pada driver shild seperti pada Gambar 5 dan Gambar 6.
Gambar 5 Rangkaian pin arduino ke Driver shild L293d
Gambar 6 Rangkaian pin Driver shild L293d dan Sensor
Sensor bekerja dengan cara mengirimkan data digital jika photo dioda terkena sinyal input dari lingkungan, sehingga  photo dioda  menjadi sumber tegangan dan mengirimkan  daya  menyebabkan  nilai  resistansinya akan  menjadi  kecil,  kemudian  akan  ada  arus  yang mengalir  ke  komparator.  Modul  komparator  akan membandingkan  tegangan  input  (tegangan  dari sensor)  dengan  tegangan  yang  diinginkan.  Selisih antara input dan output disebut dengan error. Ketika error bernilai positif, tegangan yang diinginkan lebih besar  dari  tegangan  input  sensor,  maka  controller akan  sama  dengan  tegangan  maks power  supply (high/1),  sebaliknya  apabila  error  bernilai  negative tegangan  referensi  lebih  kecil  dari  tegangan  input sensor  maka  tegangan  outputnya  sama  dengan tegangan  min power  supply (low/0).  Kemudian, sinyal  digital  akan  dikirimkan  ke  modul  penggerak motor DC yang akan menggerakkan motor kanan dan motor  kiri.    Selain  itu,  pengaturan  kecepatan  motor akan dilakukan untuk melakukan manuver belokan.

## 3 HASIL DAN PEMBAHASAN
Setelah semua pengcodingan dan perancangan selesai maka  mobil  robot  dapat  dijalankan  dengan menghubungkan  sensor  bluetooth  pada  mobil  robot ke  samrtphone  android  menggunakan  aplikasi Arduino  Bluetooth  RC  Car  seperti  Gambar  7,  pada tampilan  aplikasi  yang  sudah  terhubung  maka  akan berwarna hijau dan terdapat beberapa tombol perintah seperti maju, mundur, memutar searah jarum jam dan memutar berlawanan arah jarum jam.

## Gambar 7 Aplikasi setelah terhubung
Setelah  terhubung  dengan  aplikasi  mobil  robot  di lakukan  beberapa  pengujian.  Gambar  8  di  bawah adalah  metode  sederhana  yang  digunakan  untuk mengukur  kecepatan  mobil  robot  yang  telah dibangun. Gambar 8 menjelaskan posisi mobil berada di  titik  awal    dan  titik  akhir  yang  berjarak  100  cm. Kemudian kecepatan mobile robot ditentukan dengan membagi  jarak  tersebut  dengan  waktu  yang diperlukan mobile robot dalam menempuh jarak 100 cm tersebut.
Pengujian  kecepatan mobil  robot yang  bertujuan untuk  melihat  kemampuan  motor  DC  yang  di gunakan. Pada gambar di bawah menjelaskan posisi mobil  berada  di  titik  awal  dan  titik  akhir  yang berjarak 100 CM.
Gambar 8 Metode sederhana dalam penghitungan kecepatan mobile robot
Pengujian  ini  dilakukan  dengan  5  kali  pengulangan dengan jarak yang sama. Kecepatan pergerakan robot di  peroleh dengan  menghitung  menggunakan  rumus berikut: 𝑣 = 𝑠/𝑡 (2)
dimana:
v = Kecepatan mobil robot (cm/detik) s = Jarak titik awal ke titik akhir (cm)
t = Waktu tempuh mobil robot (detik) hasil    pengujian  kecepatan  robot  dapat  di  hitung menggunakan  persamaan  di  atas  dengan  hasil  pada Tabel 1 berikut.
Tabel 1. Hasil Percobaan kecepatan
No  Jarak (cm) Waktu (detik) Kecepatan (cm/detik) 1 100 0,99 101,01 2 100 0,83 120,48 3 100 0,77 129,87 4 100 0,89 112,35 5 100 0,91 109,89
Waktu tempuh rata-rata mobile robot untuk mencapai jarak 100 cm dari hasil percobaan 5 kali pengukuran adalah sebesar 0,878 detik.
Pengujian  kecepatan  sudut  dilakukan  dengan memutar  mobil  robot  sebesar  360 0 dengan  5  kali percobaan  berputar  searah  jarum  jam  dan  5  kali percobaan  dengan  berlawanan  arah  jarum  jam menggunakan satuan detik. Kecepatan sudut mobile robot  dapat  dihitung  menggunakan  rumus  sebagai berikut (persamaan 2).
Gambar 9 Metode sederhana penghitungan kecepatan sudut
Kecepatan  sudut mobile  robot dapat  di  hitung menggunakan perbandingan antara banyaknya melakukan  putaran  dengan  total  waktu  yang diperlukan:
𝜔 = 2𝜋 𝑇 (2)
Keterangan:
ω = kecepatan sudut mobile robot (rad/ sekon )
π = konstanta
T = periode untuk satu kali putaran ( sekon )
Hasil  pengujian  dan  perhitungan  disajikan  dalam Tabel 2 untuk kecepatan searah jarum jam dan Table 3 untuk kecepatan sudut berlawanan arah jarum jam.
Tabel  2. Hasil  pengujian  kecepatan  sudut  searah jarum jam
No Waktu (detik) Kecepatan (rad/sekon) 1 0,77 8,16 2 0,75 8,38 3 0,67 9,38 4 0,69 9,10 5 0,82 7,66
Tabel 3. Hasil pengujian kecepatan sudut berlawanan arah jarum jam No Waktu(sekon) Kecepatan (rad/sekon) 1 0,77 8,16 2 0,83 7,57 3 0,79 7,95 4 0,65 9,67 5 0,70 8,97 Waktu  rata-rata  yang  diperlukan  oleh mobile  robot untuk berputar sebesar 3600 searah jarum jam adalah sebesar 0,74 detik dan kecepatan sudut rata rata 8,536 rad/sekon.  Pada  berlawanan  arah  jarum  jam  waktu rata rata yang diperlukan adalah sebesar 0,748 detik dan kecepatan sudut rata rata 8,464 rad/sekon.
Pengujian ini di lakukan dengan menjalankan mobil robot  melewati  jalan  dengan  pecahan  batu  bata  dan batu koral yang bertujuan melihat kemampuan mobil robot saat melewati reruntuhan dan jalan yang tidak rata. Hasilnya mobil dapat berjalan pada pecahan batu kecil  ataupun  batu  koral  akan  tetapi  saat  mobil melewati pecahan batu yang lebih besar chasiss mobil tersangkut  dan  tidak  dapat  berjalan.  Kondisi  ini menandakan tidak mampunya mobil melewati medan yang  berbatu  dan  tidak  rata  di  karenakan  ban  yang terlalu  kecil.  Berikut  gambar  10  metode  sederhana pengujian kinerja mobil robot di jalan berbatu.
Gambar 10 Pengujian melewati jalan berbatu
Analisa simulasi kemudian dilakukan untuk manuver dari mobile  robot dengan  menggunakan  software Simulink.  Skenario  dilakukan  untuk mobile  robot mengikuti  lintasan  yang  diinginkan.  Gambar  10 merupakan  komponen-konponen  Simulink  dalam menganalisa  karakteristik  kinematika  dari mobile robot .
Gambar 11 Simulasi dengan menggunakan Simulink
Gambar 12 Kinerja mobile robot dalam penjejakan lintasan yang diinginkan
Gambar  11  menunjukkan  hasil  penjejakan  lintasan dari mobile yang diuji dengan menggunakan simulasi numerik.  Kinerja mobile  robot menunjukan  hasil yang cukup akurat. Hal ini ditunjukkan dengan hasil error posisi lateral yang kecil untuk skenario lintasan yang diinginkan.

## 4 KESIMPULAN
Mobil  robot yang  di  uji  adalah mobile  robot berpenggerak  dua  roda,  sehingga  dapat  melewati jalan  yang  rata  di  karenakan  ukuran  ban  yang  kecil dengan  daya  masukkan  sebesar  12.  Akan  tetapi, mobile  robot memiliki  tenaga  penggerak  yang memadai untuk menjalankan fungsi pendeteksi dalam skala  laboratorium.  Sensor-sensor  yang  ditanamkan dalam mobile  robot berupa  Bluetooth,  sensor  suhu dan kelembaban dapat bekerja sesuai dengan harapan dan berfungsi dengan baik, namun mengalami delay 10 detik pembacaan sebelum ditampilkan pada layer LCD. Mobile  robot memiliki  kecepatan  translasi maksimum  sebesar  4  m/s  dan  kecepatan  sudut  rata sebesar 8,7 rad/s.

## SARAN
Chassis mobile dapat menggunakan bahan alternatif lain  seperti  plywood,  aluminium  dan  lainnya sehingga  dapat  memberikan  kekuatan  yang  lebih baik.    membutuhkan  daya  yang  besar.  Roda mobile robot dapat menggunakan roda dengan rel atau roda dilengkapi  dengan  mekanis  sehingga mobile  robot dapat  melewati  medan  lintasan  yang  tidak  rata  atau berbatu.  Penambahan  beberapa  sensor  lain  seperti kamera  dan  penghalang  rintangan  dapat  dilakukan sehingga mobile  robot berfungsi  secara  maksimal dalam pencarian korban bencana alam gempa bumi.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] R.  Siegwart,  I.R.  Nourbakhsh, Introduction to  Autonomous  mobile  robots ,  A  Bradford Book, The MIT Press, (2004).
[2] L.  Jaulin, Mobile  robotics ,  ISTE  Press Elsevier, (2007).
[3] G.  De  Cubber  et  al., Search  and  Rescue Robotics  -  From  Theory  to  Practice ,  1st  ed.
Croatia: InTech, 2017.
[4] R.  R.  Murphy  et  al.,  " Search  and  Rescue Robotics", in Field and Service Robotics , 1st ed., New York, 2006, pp. 1151–1173.
[5] Y. Liu and G. Nejat, " Robotic urban search and  rescue:  A  survey  from  the  control perspective ",  J.  Intell.  Robot.  Syst.  Theory Appl., vol. 72, no. 2, pp. 147–165, 2013, doi:
10.1007/s10846-013-9822-x.
[6] M.  N.  Kiyani  and  M.  U.  M.  Khan,  " A
prototype of search and rescue robot ," 2016 2nd  Int.  Conf.  Robot.  Artif.  Intell.  ICRAI 2016, pp. 208–213, 2016, doi: 10.1109/ICRAI.2016.7791255.
[7] F.  E.  Schneider  and  D.  Wildermuth,
" Assessing the search and rescue domain as an  applied  and  realistic  benchmark  for robotic systems ", 2019.
[8] F.  Niroui,  S.  Member,  K.  Zhang,  and  S. Member,  " Deep  Reinforcement  Learning
Robot for Search and Rescue Applications : Exploration in Unknown Cluttered
Environments ",  IEEE  Robot.  Autom.  Lett., vol.  PP,  no.  c,  p.  1,  2019,  doi:
10.1109/LRA.2019.2891991.
[9] A. Ravendran, P. Ponpai, P. Yodvanich, W. Faichokchai,  and  C.  H.  Hsu,  " Design  and Development  of  a  Low  Cost  Rescue  Robot with  Environmental  Adaptability ",  Proc. 2019 Int. Conf. Syst. Sci. Eng. ICSSE 2019, pp. 57–61, 2019, doi: 10.1109/ICSSE.2019.8823116. [10] R. Ria, “Penerapan Inverse Kinematics pada Pengendalian  Gerak  Robot  Lego,”  J.  Appl. Electr. Eng., vol. 2, no. 1, pp. 1–5, 2018, doi:
10.30871/jaee.v2i1.1075.
[11] D. A. N. Janis, D. Pang, J. O. W. St, and J. T. Elektro-ft, “Rancang Bangun Robot Pengantar  Makanan  Line  follower,”  E- Journal Tek. Elektro Dan Komput., vol. 3, no.
1, pp. 1–10, 2014.
[12] M.  K.  A.  Syaifullah,  “ Robot  line  follower pencari  rute  terdekat  menggunakan  metode simulated annealing skripsi”, 2013.
[13] Z. A. Leman, M. Hatta Mohammad Ariff, H. Zamzuri,  " Model  Predictive  Controller  for Path  Tracking  and  Obstacle  Avoidance
Manoeuvre on Autonomous Vehicle ", in 2019 12th  Asian  Control  Conference  (ASCC),
2019, pp. 1271–1276.
[14] Zulkarnain, H. Zamzuri, M. H. M. Ariff, and U.  Z.  A.  Hamid,  " Path  tracking  on autonomous  vehicle  for  severe  maneuvre ", Telkomnika  (Telecommunication  Comput. Electron. Control., vol. 16, no. 4, pp. 1583– 1589, 2018, doi: 10.12928/TELKOMNIKA.v16i4.9068.