Robot Line Follower itu Mudah

1. Pendahuluan

Secara sederhana, robot line follower adalah robot yang dapat bergerak mengikuti garis secara OTOMATIS! Sebenarnya, kalau pembaca googling, banyak sekali tutorial membuat robot line follower di internet, tapi hampir semuanya ribet dan menggunakan mikrokontroler yang belum dimengerti oleh bocah” smp dan sma yang banyak comment di postingan saya sebelumnya. Hehe.. Di bawah ini contoh robot line follower.

Nah..terlihat bukan di gambar ada sebuah ‘benda’ dengan roda yang dapat bergerak mengikuti garis / jalur berwarna hitam yang berbelok-belok. ‘Benda’ tersebut mengikuti garis dengan otomatis loh. Prinsip dasarnya, sama seperti manusia, mata digunakan untuk melihat, kaki/roda digunakan untuk berjalan, dan otak digunakan untuk berpikir. 3 Komponen utama pada setiap robot : mata, kaki, dan otak. Sama seperti penjelasan saya pada postingan sebelumnya, jangan pikirkan robot itu RIBET, pikirkan robot itu sederhana, jangan dulu mikir yang rumit-rumit, robot line follower yang sekarang akan saya tunjukkan adalah sesuatu yang SEDERHANA..! tanamkan kata” sederhana pada pikiran pembaca sebelum memulai.

Okeh..satu gambar lagi sebelum kita memulai tutorialnya.. Gambar di bawah ini adalah salah satu contoh track yang digunakan untuk lomba Line Follower Robot. Track yang cukup unik bukan? Sekarang udah kebayang kan robot yang mau dibuat seperti apa?

2. Sensor (Rangkaian Photo Dioda)

Sensor dapat dianalogikan sebagai ‘mata’ dari sebuah robot. Mata di sini digunakan untuk ‘membaca’ garis hitam dari track robot. Kapan dia akan berbelok ke kanan, kapan dia berbelok ke kiri. Semua berawal dari mata bukan? Kita sebagai manusia tahu arah kita berjalan karena kita memiliki mata. Yaah, sama seperti robot.

Pada robot line follower, sensor robot yang dapat digunakan ada 3 jenis, yaitu LDR (Light Dependent Resistor), Photo Dioda, dan Photo Transistor. Saya tidak akan menjelaskan satu” secara detail, di sini kita gunakan photo dioda sebagai sensor robot. Kalau yang masih penasaran dengan sensor lainnya, silahkan tanya om google saja.

Nah..gambar di samping kanan adalah 1 pasang sensor yang akan kita gunakan pada robot line follower. Bentuknya mirip seperti LED, yang berwarna ungu bernama receiver (photo dioda) dan yang berwarna bening bernama transmitter (infrared). Kalau pembaca ingin membeli di toko elektronik, bilang saja 1 pasang infrared sensor. Untuk membuat robot ini, kita gunakan 4 pasang sensor seperti di kanan. Sip? Murah koQ, satu pasangnya 3 ribu rupiah..hehe..

Kemudian, setelah kita mengetahui sensor apa yang akan kita pakai, coba buat dulu rangkaian seperti di bawah ini untuk setiap 1 pasang sensor :

Nah, untuk 4 pasang sensor..kita perlu membuat 4 rangkaian seperti di samping kiri ini. Cara kerjanya cukup sederhana, hanya berdasarkan pembagi tegangan. Penjelasan di paragraf berikutnya aja yaa..hehe.. Lambang LED yang berwarna hitam adalah transmitter atau infrarednya yang memancarkan cahaya infrared terus menerus jika disusun seperti rangkaian di samping. Lambang LED yang kanan adalah receiver atau photo dioda-nya yang menangkap cahaya infrared yang ada di dekatnya. INGAT masang photo dioda-nya HARUS terbalik, seperti gambar rangkaian di samping. Dari rangkaian sensor ini, kita ambil OUTPUT (to comparator, A/D converter, dll) yang ditunjukkan oleh gambar di samping.

3. Sensor (Cara Kerja)

Sekarang pertanyaannya, koQ lucu yaa sensor CUPU kaya gitu bisa baca garis? Cara kerjanya ditunjukkan oleh gambar di bawah ini.

Ketika transmitter (infrared) memancarkan cahaya ke bidang berwarna putih, cahaya akan dipantulkan hampir semuanya oleh bidang berwarna putih tersebut. Sebaliknya, ketika transmitter memancarkan cahaya ke bidang berwarna gelap atau hitam, maka cahaya akan banyak diserap oleh bidang gelap tersebut, sehingga cahaya yang sampai ke receiver tinggal sedikit. Nah, artinya kita sudah bisa membedakan pembacaan garis dari sensor bukan? Kalau kita sudah tahu, perbedaan cahaya yang diterima oleh receiver akan menyebabkan hambatan yang berbeda-beda di dalam receiver (photo dioda) tersebut. Ilustrasinya seperti gambar di bawah ini.

Kalau cahaya yang dipancarkan ke bidang putih, sensor akan :

Sebaliknya, kalau cahaya yang dipantulkan oleh bidang hitam, maka sensor akan :

Setelah kita tahu ilustrasi sensor, tinjau kembali rangkaian sensornya, bisa kita analogikan seperti :

Tadi kita tahu kalau hambatan receiver berubah-ubah, jadi otomatis rangkaian sensor yang bagian kanan bisa kita analogikan seperti gambar. Receiver bisa kita analogikan dengan resistor variabel, yaitu resistor yang nilai hambatannya bisa berubah. Otomatis, dengan pembagi tegangan, nilai tegangan di output rangkaian juga akan berubah-ubah bukan? Jadi, baca putih akan mengeluarkan output dengan tegangan rendah (sekitar 0 Volt) dan baca hitam akan mengeluarkan output dengan tegangan tinggi (mendekati Vcc = 5 Volt). Kalau rangkaian sensor pembaca sudah jadi, bisa dibandingkan dengan punya saya yang ditunjukkan oleh gambar di bawah ini.

4. Processor (Pendahuluan)

Processor yang kita gunakan di sini bukanlah processor” canggih seperti intel dan amd. Bahkan, kita sama sekali TIDAK menggunakan mikrokontroler, karena saya anggap mikrokontroler cukup rumit untuk ukuran smp dan sma. Dalam hal ini, kita gunakan 2 IC (integrated circuit) saja, yaitu 1 buah LM339 (Komparator) dan 1 buah 74LS00 (NAND gate). Simple bukan? Di bawah ini gambar kedua IC tersebut :

5. Processor (IC LM339)

IC LM339 biasa disebut sebagai komparator.  Yah, dari istilahnya saja sudah ketahuan kalau gunanya adalah untuk meng-compare (membandingkan). Dengan kata lain, sesuatu yang berbentuk analog harus dikonversi dulu ke dalam bentuk digital (deretan biner) pada dunia elektronika. Hal ini bertujuan untuk mempermudah processing. Gambar di bawah ini adalah datasheet LM339. Coba perhatikan dulu sebentar

Nah, 1 IC LM339 terdiri dari 4 buah komparator (yang berbentuk segitiga ). Knapa kita hanya gunakan 1 buah IC ini? Soalnya kita juga hanya menggunakan 4 buah sensor. Kemudian, tinjau bagian komparator yang di sebelah kanan.

Satu buah komparator terdiri dari 2 input, yaitu Vin (input masukan dari sensor) dan Vref (tegangan referensi). Pada dasarnya, jika tegangan Vin lebih besar dari Vref, maka Vo akan mengeluarkan logika 1 yang berarti 5 Volt atau setara dengan Vcc. Sebaliknya, jika tegangan Vin lebih kecil dari Vref, maka output Vo akan mengeluarkan logika 0 yang berarti 0 Volt. Knapa kita bisa membandingkan seperti ini? Nah, seperti yang sudah saya bahas di poin sensor, sensor akan menghasilkan tegangan yang berbeda-beda ketika dia membaca bidang putih atau hitam kan?

Kemudian, jangan lupa untuk menambahkan resistor pull-up di keluaran komparator (Vo). Hal ini disebabkan oleh perilaku IC LM339 yang hanya menghasilkan logika 0 dan Z (bukan logika 1), sehingga si logika Z ini harus kita tarik ke Vcc dengan resistor pull-up agar menghasilkan logika 1. Sip?

Setelah digabung dengan sensor, ilustrasi rangkaian menjadi seperti ini.

6. Processor (IC 74LS00)

IC 74LS00 merupakan “NAND gate” yang berguna dalam teknologi digital. NAND gate terkait dengan logika 0 dan 1 serta merupakan gate yang paling simple dan bisa merepresentasikan semua jenis gate yang ada. Saya rasa bocah smp atau sma blom bisa memahami bagian ini. Jadi saya skip saja.. Di bawah ini adalah datasheet IC 74LS00.

7. Processor (Motor)

Sekarang kita tinjau, bagaimana cara motor bekerja ketika robot berbelok ke kiri dan ke kanan. Lihat ilustrasi di bawah ini ketika robot akan berbelok ke arah kanan.

Kemudian, lihat ilustrasi di bawah ini ketika robot akan berbelok ke arah kiri.

Nah..Ketika robot bergerak lurus, motor akan menyala dua”nya.

8. Processor (Transistor)

Nah..Sekarang knapa tiba” muncul transistor?!
Jawabannya cukup simple. Output dari IC NAND tidak mungkin kuat untuk mendrive transistor. Kalau saya tidak salah, output IC hanya sekitar 2 V. Jadi, kita membutuhkan sambungan langsung motor ke baterai untuk menggerakkannya. Knapa kita pakai transistor? Ada yang tahu apa guna transistor?

Transistor dapat berfungsi sebagai saklar / switch on off. Motor tidak menyala terus menerus bukan? Sudah saya jelaskan di bab sebelumnya, pada jalur tertentu motor akan mati dan menyala. Nah,, nyala mati motor tersebut diatur oleh transistor. Transistor yang digunakan di sini adalah NPN. Pada dunia elektronika, transistor terdiri dari dua jenis, yaitu PNP dan NPN. Berikut ilustrasi gampangnya terkait dengan motor.

Jadi, sejauh ini kita punya rangkaian lengkap seperti di bawah ini.

9. Mekanik

Hmm..
sebenarnya,,jujur saja saya kurang mengerti bagian mekanik. Soalnya saya bukan orang mesin..hehe.. Saya cuma tahu sedikit tips, yaitu buat gear yang besar” agar torsi-nya besar. Jadi, robotnya bisa berbelok dengan kuat. Kalau torsi kecil, robot akan sulit untuk berbelok. Gampangnya gitu aja..hehe..

10. PCB Layout

Berikut ini pcb layout dari sensor robot line follower, terdiri dari 4 sensor. Layout PCB ini dibuat dengan menggunakan software eagle.

Di bawah ini layout pcb dari rangkaian processor, yang terdiri dari 1 IC NAND dan 1 IC komparator.

yang jadinya akan seperti gambar di bawah ini

1. Pendahuluan
2. Sensor (Rangkaian Photo Dioda)
3. Sensor (Cara Kerja)
4. Processor (Pendahuluan) – update : 11 Januari 2009
5. Processor (IC LM339) – update : 11 Januari 2009
6. Processor (IC 74LS00) – update : 13 Januari 2009
7. Processor (Motor) – update : 13 Januari 2009
8. Processor (Transistor) – update : 27 Januari 2009
9. Mekanik – update : 27 Januari 2009
10. PCB Layout – update : 27 Januari 2009

Read More

Bioloid GP

Bioloid GP (Grand Prix) is a Top-Notch humanoid robot optimized for various robot competition. 

With hi-performance actuator AX-18A and ultra light high strength of aluminum frames, it will complete various mission given at competitions. Bioloid GP armed with versatile performance and powerfull mobility.

Features:

• Top-Notch Humanoid armed with high performance actuator Dynamixel AX-18A
• Ultra light and hi-strength of aluminum frames
• Powerfull mobility including a direction switch while moving and fast walking
• Basic humanoid battle and soccer motion are provided
• Can adjust posture while walking with gyro sensor
• Include a gripper set for mission completion
• Include optional frame for waist twisting
• Include wireless remote Controller (Zigbee embedded)
• Include a Roboplus, an upgraded powerfull software programming tool
• Digital Packet communication and simple daisy chain Connection

Tech Specs:

1 pc CM-510 (Main Controller ATMEGA2561)

8 pcs Dynamixel AX-12A (Robot exclusive Actuator)

10 pcs Dynamixel AX-18A (Robot exclusive Actuator)

1 pc Gyro sensor (dual axis)

1 pc ADM sensor (Absolute Distance Measurement)

1 pc RC-100Z (wireless Remote Controlled, Zigbee included)

1 pc Rechargeable Battery (Lithium Polymer 1000mA/PCM)

1 pc Balance Battery Charger

1 pc USB2dynamixel

1 full set Humanoid Aluminum Frame

1 set Gripper Frame

1 Quickstart  manual (16 DOF Humanoid assembling)

1 set wrench , screwdriver, wrench bolt, cable holder

1 set aluminum trunk

Height 346mm (13.6 inch.)

Weight 1.6Kg (56.43 oz)

Sumber : http://2r-he.blogspot.com/2011/04/bioloid-gp.html

Read More

Sensor Ping

Sensor jarak ultrasonic PING ialah sensor 40 KHz  produksi parallax yang banyak digunakan untuk aplikasi / kontes robot.  Kelebihan sensor ini ialah hanya membutuhkan  1 sinyal (SIG), selain  jalur 5V dan ground.  Perhatikan gambar di bawah ini.

Sensor PING mendeteksi jarak obyek dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik (40 KHz) selama t_BURST (200 us) kemudian mendeteksi pantulannya.  Sensor Ping memancarkan gelombang ultrasonic sesuai dengan kontrol dari mikrokontroler pengendali (pulsa trigger dengan t_OUT min 2 us).

Spesifikasi sensor ini :

·         Kisaran pengukuran 3cm-3m

·         Input trigger –positive TTL pulse, 2uS min., 5uS tipikal

·         Echo hold off 750uS dari fall of trigger pulse

·         Delay before next measurement 200uS

·         Burst indicator LED menampilkan aktifitas sensor.

Gelombang ini melalui udara dengan kecepatan 344 m/s, lalu mengenai obyek dan memantul kembali ke sensor.  Ping mengeluarkan pulsa output high pada pin SIG setelah memancarkan gelombang ultrasonik dan setelah gelombang pantulan terdeteksi Ping akan membuat output low pada pin SIG. Lebar pulsa High (t_IN) akan sesuai dengan lama waktu tempuh gelombang ultrasonik untuk 2x jarak ukur dengan obyek.  Maka jarak yang diukur ialah [(t_IN s x 344 m/s) : 2] meter.

Read More

Compass CMPS-03

Modul CMPS-03 ini produksi Devantech.Ltd yang di produksi khusus keperluan robotika  yang berfungsi untuk menetukkan arah waktu robot bermanufer atau berbelok agar robot tidak nyasar, modul ini berukuran sekitar 3,5 cm x 3,5 cm yang menggunakan sensor magnet KMZ51 yang sangat sensitive

dalam mendeteksi medan magnet bumi.
     Kompas digital ini hanya memerlukan supply tegangan sebesar 5V DC, dengan konsumsi arus 15mA. Pada CMPS03, arah mata angin dibagi dalam bentuk derajat yaitu : Utara (0°), Timur (90°), Selatan (180°) dan Barat (270°). Ada dua cara untuk mendapatkan informasi arah dari modul kompas digital ini yaitu dengan membaca sinyal PWM (Pulse Width Modulation) pada pin 4 atau dengan membaca data interface I2C pada pin 2 dan 3.

I2C Interface
     I2C adalah suatu metode yang digunakan pada pertukaran data secara serial. Pada akses ini yang diperlukan hanya 2 buah pin, yaitu SDA dan SCL Pin SCL adalah pin yang berguna sebagai sinkronisasi (serial clock) dan SDA adalah jalur untuk data serial. Yang perlu diperhatikan dan menjadi catatan dalam akses ini adalah Acknowledgement. Acknowledgement adalah suatu kondisi dimana receiver telah menerima data yang telah dikirimkan. Tanpa mengecek status ini, data yang dikirim pasti tidak sesuai. Pin 2 dan 3 adalah jalur komunikasi I2C dan dapat digunakan untuk membaca data arah (bearing). Jika jalur I2C tidak digunakan, maka pin ini harus di pull up (ke +5V) melalui resistor yang nilainya sekitar 47K, nilai resistor tidak
kritikal.

I2C communication protocol dimulai dengan mengirimkan start bit, address modul digital compass dengan read/write low (0xC0), kemudian nomor register yang akan dibaca. Selanjutnya diikuti dengan start bit lagi, address modul digital compass dengan read/write high (0xC1). Selanjutnya anda bisa membaca satu atau dua register (8 bit atau 16 bit). Untuk register 16 bit, yang pertama kali dibaca adalah high byte. CMPS03 memiliki 16 register sesuai tabel berikut :

Register 0 adalah Software revision number. Register 1 adalah data arah yang diubah dalam nilai 0-255. Dalam aplikasinya ini lebih mudah dibandingkan nilai 0-360 karena memerlukan dua byte. Untuk resolusi yang lebih tinggi pada Register 2 dan 3 akan menyimpan data arah 16 bit dengan nilai 0-3599. Ini menunjukkan arah 0-359.9°. Register 4 sampai 11 adalah internal test register. Register 12, 13 dan 14 tidak digunakan. Register 15 digunakan untuk melakukan kalibrasi kompas. Pin 7 adalah input untuk memilih mode operasi 50Hz (low) atau 60Hz (high). Pilihan ini diperlukan untuk melakukan sinkronisasi dengan  frekuensi jala-jala PLN jika digital compass menggunakan power supply yang terhubung ke jala-jala PLN. Hal ini dapat menurunkan deviasi pembacaan data arah. Proses konversi didalam sensor, selesai dalam waktu 40mS (50Hz) atau    33.3mS (60Hz). Pin ini memiliki resistor pullup on board dan dapat dibiarkan tidak terhubung (unconnected) untuk operasi 60Hz. Pin 6 digunakan untuk kalibrasi digital compass. Pin ini memiliki resistor pullup on board dan dapat dibiarkan tidak terhubung setelah proses kalibrasi. Pengkalibrasian hanya cukup sekali bisa dengan menggunakan metode pin maupun software setelah kalibrasi dilakukan maka data disimpan di memory mikrokontroller setelah kompas dimatikan dan akan dinyalakan kembali, maka data yang tersimpan akan otomatis terbaca langsung oleh mikrokontroller dan ditampilkan oleh LCD.

Read More