STROMS - maulana.lecture.ub.ac.idmaulana.lecture.ub.ac.id/files/2012/12/STORMS-Tri-Wahyu.pdfberbagai...

STROMS (Smart Underwater Robot for Mapping Sea)

ROBOT BAWAH AIR UNTUK PEMETAAN DASAR LAUT

BERBASIS PLC OMRON

Disusun Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah

Teknik Otomasi

Dosen Pengampu : Eka Maulana, S.T., M.T., M.Eng.

OLEH:

Tri Wahyu O.Putri

NIM. 105060300111036

Email : [email protected]

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN

UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG

DESEMBER 2012

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, Tuhan Yang Maha Esa yang

telah memberikan rahmat serta hidayah-Nya sehingga penyusunan tugas ini dapat

diselesaikan dengan baik tanpa kendala apapun. Tugas ini disusun untuk memenuhi

Tugas Mata Kuliah Teknik Otomasi berjudul “STROMS (Smart Underwater Robot

for Mapping Sea) ROBOT BAWAH AIR UNTUK PEMETAAN DASAR LAUT

BERBASIS PLC OMRON”. Terima kasih kami haturkan kepada semua pihak yang

membantu kelancaran penyusunan tugas akhir ini.

Demikianlah tugas ini disusun semoga bermanfaat, agar dapat memenuhi tugas

mata kuliah Teknik Otomasi.

Malang, Desember 2012

Penyusun

DAFTAR ISI

Halaman muka ………………………………………………………i

Kata Pengantar………………………………………………………..ii

Daftar Isi……………………………………………………………...iii

1. Deskripsi………………………………………………………….1

2. Sistem Kerja……………………………………………………...5

3. Inisialisasi I/O…………………………………………………….9

4. Ladder Diagram………………………………………………….10

5. Simulasi…………………………………………………………...13

6. Kesimpulan ………………………………………………………18

7. Saran……………………………………………………………...19

STROMS (Smart Underwater Robot for Mapping Sea) | 1

STROMS (Smart Underwater Robot for Mapping Sea)

ROBOT BAWAH AIR UNTUK PEMETAAN

DASAR LAUT BERBASIS PLC OMRON

1. DESKRIPSI a. Pengertian

Robot bawah air seperti robot pada umumnya, hanya saja robot ini

memiliki keistimewaan khusus yaitu mampu beroperasi di dalam air. Robot

ini dirancang untuk mampu bergerak di dalam air dan mampu melaksanakan

tugasnya. Robot bawah air jauh lebih kompleks daripada robot darat karena

dalam perancangannya robot bawah air harus meninjau masalah tekanan air,

arus air, dan kinematika gerak robot di bawah air, disamping masalah elektris

robot itu sendiri. Akan tetapi, permasalahan-permasalahan tersebut tidak

menyurutkan niat peneliti untuk merancang dan membuat robot bawah air

dengan berbagai kegunaan.

Robot bawah air bukanlah hal yang baru dalam dunia sains dan

teknologi. Tercatat setiap tahunnya banyak digelar berbagai lomba robot

bawah air baik yang berskala nasional maupun internasional. Hal ini

membuktikan bahwa perkembangan robot bawah air sangat pesat dan

mendapat perhatian khusus dari masyarakat.

Gambar 1: Lomba Robot Bawah Air yang Digelar ITS

Sumber: its.ac.id


Robot bawah air dikembangkan untuk menggantikan posisi manusia

dalam mengeksplorasi bawah laut. Eksplorasi dalam hal ini memiliki makna

luas, mulai dari eksplorasi sederhana semacam pengamatan ekosistem bawah

laut, hingga eksplorasi berisiko tinggi seperti pengambilan sampel dasar laut

untuk mendeteksi logam tambang pada kedalaman lebih dari 1000m.

Eksplorasi seperti itu tetap dapat dilakukan tanpa perlu campur tangan

manusia langsung dalam mengeksplorasi. Dengan menggunakan robot bawah

air, manusia hanya menunggu di daratan untuk selanjutnya tugas menjelajah

bawah air dilakukan oleh robot.

Robot bawah air yang paling canggih saat ini adalah robot bawah air

yang mampu mengambil sampel bahan tambang dasar laut. Robot tersebut

dikatakan canggih karena dalam perancangan bodi robot tersebut perlu

dipertimbangkan kekuatan bodi pelindungnya, mengingat bahan tambang

dasar laut yang dikenal dengan nama deposit sulfide, terletak pada kedalaman

minimal 1000m di bawah air laut. Bisa dibayangkan bagaimana tekanan air

pada kedalam tersebut. Selan itu diperlukan aktuator yang tangguh untuk

dapat menggerakkan robot tersebut.

Robot bawah air yang paling sederhana adalah robot ikan. Dikatakan

sederhana karena robot memiliki kemampuan seperti ikan pada umumnya,

mampu berenang tidak menabrak dinding akuarium.

Gambar 2: Robot Ikan

Sumber : science.howstuffworks.com

Selanjutnya dari robot ikan yang sederhana tersebut, ditambahkan

berbagai komponen dan sensor yang bisa menambah nilai robot tersebut.


Pengembangan robot tersebut adalah diciptakannya robot bawah air yang

mampu mendeteksi polutan dalam air dengan menambahkan sensor tertentu.

Pada makalah ini robot bawah air yang dirancang adalah robot bawah

air untuk pemetaan bawah laut yang disebut dengan STROMS. STROMS

merupakan singkatan dari Smart Underwater Robot for Mapping Sea. Sesuai

dengan namanya, robot ini tergolong robot cerdas karena pemetaan yang

dilakukan oleh STROMS dalam hal ini tidak hanya pemetaan secara visual

saja tetapi juga pemetaan derajat keasamaan, suhu, dan tekanan dengan

batasan kedalam laut tertentu serta luas pemetaan tertentu. Robot dirancang

untuk dapat bermanuver dalam air, sama halnya seperti ikan yang mampu

berenang ke segala arah.

b. Jenis

Secara umum, berdasarkan sistem pengendaliannya robot bawah air

dibagi menjadi menjadi dua jenis yaitu Autonomous Underwater Vehicles

(AUV) dan Remoted Operated Vehicles (ROV). AUV adalah kendaraan

bawah air yang mampu bergerak di dalam air secara otomatis tanpa adanya

kontrol langsung dari manusia. Sedangkan ROV adalah kendaraan bawah air

yang gerakannya dikendalikan secara langsung oleh manusia melalui remote

kontrol dari atas permukaan air.

Gambar 3: ROV dikhususkan bagi proyek minyak dan gas bumi lepas pantai.

Sumber : gunadarma.ac.id


Gambar 4: AUV Pendeteksi Polutan Air

Sumber : spacewar.com

Pada makalah ini, jenis robot yang akan dirancang adalah AUV,

dimana robot tersebut dapat bergerak secara otomatis tanpa perlu

pengendalian langsung dari manusia.

c. Kelebihan dan Kekurangan

Kelebihan robot bawah air untuk pemetaan bawah laut berbasis PLC

adalah:

Pengkabelan antara PLC dengan unit input dan output mudah dan

sederhana

Pemrograman PLC lebih mudah daripada mikrokontroler.

Mampu memetakan secara visual dasar laut dalam interval tertentu.

Mampu berenang seperti ikan; ke atas, kiri, kanan, dan bawah.

Mampu menghindari objek di depan yang menghalanginya.

Mampu mendeteksi temperature, tekanan, dan derajat keasaman secara

real time.

Kekurangan robot bawah air untuk pemetaan bawah laut berbasis

PLC adalah:

Harga PLC cenderung lebih mahal daripada mikrokontroler biasa.

Input dan ouput terbatas pada jumlah port yang terdapat dalam PLC

tersebut.


Respon PLC cenderung lebih lambat dibanding mikrokontroler dalam

hal penggunaannya untuk robot.

Robot terbatas pada kedalaman tertentu di bawah laut.

Dimensi robot yang menggunakan PLC jauh lebih besar daripada

dimensi robot yang menggunakan mikrokontroler.

PLC omron secara default, tanpa expansion unit umumnya hanya

memiliki 2 input analog.

2. SISTEM KERJA a. Cara Kerja

STROMS adalah robot yang dirancang untuk bisa bekeja di bawah air

guna pemetaan bawah laut. Cara kerjanya hampir sama seperti robot darat

pada umumnya. Sedangkan dari sisi desainnya, robot ini memiliki tingkat

kerumitan yang lebih tinggi daripada robot darat. Hal ini disebabkan karena

STROM didesain untuk mampu menyelam sehingga harus memperhitungkan

keseimbangan robot bila dioperasikan di dalam air.

STROMS memiliki 7 sensor antara lain: 4 sensor jarak, 1 sensor pH, 1

sensor tekanan, 1 sensor suhu. Robot ini juga memiliki 1 buah kamera yang

berguna untuk pemetaan bawah laut secara visual. Seperti yang dijelaskan

pada subbab sebelumnya, pemetaan yang dilakukan oleh STROMS tidak

hanya pemetaan secara visual saja tetapi juga pemetaan terhadap pH, tekanan,

dan suhu. Desain STROMS dibuat mirip dengan ikan, tentu saja robot ini

memiliki sirip yang berguna untuk mempermudah gerak robot.

Pemetaan yang dilakukan oleh STROMS memiliki batasan sebagai

berikut yaitu semua sistem pemetaan akan aktif jika tekanan air kurang dari

50 dbar (5 bar) atau setara dengan kedalaman kurang dari 50 meter, jika

kedalaman selam robot lebih dari 50 meter maka robot akan mengaktifkan

motor clockwise sehingga robot naik ke atas, kamera akan mengambil

gambar pada ketinggian antara 150-200 cm di atas dasar laut yang terdeteksi,

robot akan menyelam serta mampu menghindari objek di depan, samping

kanan, samping kiri dengan jarak aman lebih dari 1 meter, artinya jika di


depan robot ada suatu objek dengan jarak kurang dari 1 meter dari robot

maka robot akan berenang menghindarinya, jika semua keadaan memenuhi

maka pemetaan akan dilakukan tiap 5 detik, tiap 5 detik juga LED di sekitar

kamera akan aktif. Pemetaan di sini berarti kamera mengambil gambar,

sensor tekanan, sensor suhu, sensor pH mengambil data.

Untuk cara kerja yang lebih jelas pada tiap-tiap komponen, akan dijelaskan

dalam subbab Gambar dan Penjelasan di bawah ini.

b. Gambar dan Penjelasan

Gambar 5: STROMS Tampak Atas dan Tampak Samping

Sumber : data pribadi

Gambar di atas adalah gambar STROMS tampak atas dan tampak

samping. Terlihat bahwa motor utama terletak di tengah bodi robot. Hal itu

memungkinkan robot untuk teteap seimbang walaupun motor utama berputar

dan bermanuver dalam air. Motor utama tersebut berguna sebagai pergerakan

ke atas dan ke bawah robot. Sedangkan untuk bergerak ke kanan dan ke kiri,

dilakukan oleh sirip samping dan ekor robot. Artinya jika robot akan bergerak

ke kanan, ekor digerakkan ke kanan, sirip kanan yang aktif mendayung,

sedangkan sirip kiri diam. Agar robot dapat bergerak maju ke depan maka

sirip samping digerakkan, seperti pergerakkan ikan pada umumnya.

Gambar di bawah ini menjelaskan tentang komponen-komponen yang

terdapat dalam STROMS beserta fungsinya.


Gambar 6: STROMS tampak atas


Gambar 7: STROMS tampak bawah


Masing-masing komponen memiliki fungsi yang berbeda-beda. LED

indicator memiliki fungsi sebagai indicator bahwa STROMS diaktifkan.

Tombol ON OFF berfungsi untuk menghidupkan dan mematikan robot.

Sensor jarak berguna untuk mengetahui jarak robot dari objek terdekat. Sirip

digerakkan oleh pegas, dimana dalam keadaan default, sirip akan membuka.

Pegas tersebut digerakkan oleh solenoid, jadi saat solenoid dialiri arus, pegas

akan tertarik sehingga sirip bergerak menutup. Ekor digerakkan oleh motor

DC dengan sistem H-Bridge, dimana saat port direction pada motor tersebut

LED indicator

ON OFF

Sensor jarak kanan Sensor jarak depan

Sensor Tekanan air Sensor pH Sensor Suhu Kamera LED kamera Motor utama Sensor Jarak kiri

Sirip Pegas

Solenoid Motor ekor Ekor

Sensor jarak bawah


aktif, maka motor akan bergerak ke kanan brgitu juga sebaliknya. Motor

utama juga menggunakan motor DC biasa yang dapat bergerak searah jarum

jam (CW) maupun berlawanan arah dengan jarum jam (CCW). Prinsipnya

juga sama seperti motor ekor, yaitu menggunakan H-Bridge.

Gambar 8: H-Bridge 4 FET pada Motor DC

Sumber : wiki.mech.uwa.edu.au

Pada STROMS, arah motor DC dikendalikan oleh 2 kontrl, yaitu

direction dan enable. Motor DC dapat bergerak searah jarum jam jika

direction dan enable kedua-duanya berlogika 1 (aktif), sedangkan motor akan

bergerak CCW (berlawanan arah dengan jarum jam) jika direction berlogika

0 dan enable berlogika 1.

c. Urutan Langkah

Berikut ini adalah urutan langkah STROMS:

Saat tombol ON ditekan maka sistem akan aktif, led indicator aktiF

kedip-kedip dalam interval waktu 1 detik.

Saat dimasukkan ke dalam air, jika sensor jarak bawah tidak aktif maka

motor utama akan bergerak CCW sampai sensor jarak bawah aktif

(mendeteksi jarak antara robot dengan dasar laut antara 150-200 cm) dan

sensor tekanan kurang dari 50dbar.

Motor utama CW aktif saat sensor tekanan mendeteksi tekanan lebih dari

atau sama dengan 50dbar atau saat terdapat objek di depan robot yang

menghalangi robot bergerak maju (sensor jarak depan aktif mendeteksi

objek dalam jarak kurang dari 100 cm), dan atau saat sensor suhu

mendeteksi suhu di atas 70 derajat celcius.


Solenoid kanan dan kiri aktif saat sensor jarak depan tidak aktif (tidak

mendeteksi objek dalam jarak 100 cm), sensor jarak bawah aktif

(mendeteksi jarak antara robot dengan dasar laut antara 150-200 cm), dan

sensor tekanan tidak aktif.

Solenoid kanan aktif, motor ekor CW, sedangkan solenoid kiri tidak aktif

saat robot akan berbelok ke kanan, yaitu saat sensor samping kiri aktif

(mendeteksi objek dalam jarak kurang dari 100 cm) dan sensor jarak

depan tidak aktif.

Solenoid kiri aktif, motor ekor CCW, sedangkan solenoid kanan tidak

aktif saat robot akan berbelok ke kiri, yaitu saat sensor samping kanan

aktif (mendeteksi objek dalam jarak kurang dari 100 cm) dan sensor jarak

depan tidak aktif.

Kamera dan LED kamera aktif dan mengambil gambar setiap 5 detik

ketika sensor tekanan mendeteksi tekanan kurang dari 50 dbar, sensor

jarak kanan dan kiri tidak aktif, sensor jarak depan tidak aktif, sensor

bawah mendeteksi jarak antar 150-200 cm.

Ketika pengambilan gambar mencapai 100 kali maka otomatis STROMS

akan bergerak ke permukaan (Motor CW aktif).

3. INISIALISASI I/O INPUT OUTPUT

000.00 ON 100.00 M_UTAMAEN

000.01 OFF 100.01 M_UTAMADIR

A448 S_JARAKDE 100.02 M_EKOREN

A449 S_JARAKKA 100.03 M_EKORDIR

A959 S_JARAKKI 100.04 SOLE_KA

A958 S_JARAKBA 100.05 SOLE_KI

A957 S_TEKANAN 100.06 LED_IND

A956 S_PH 100.07 LED_CAM

A955 S_SUHU 100.10 CAMERA


4. LADDER DIAGRAM (Menggunakan CX- PROGRAMMER)


5. SIMULASI Saat tombol ON ditekan

Led Indikator nyala 1 detik, mati 1 detik, dst.

Motor utama enable aktif motor utama

berputar ke kiri


Mengganti isi yang terdapat pada address yang memmuat masing-masing

sensor sehingga STROMS berada pada keadaan siap melakukan pemetaan

Sensor jarak bawah diatur agar jarak antar 150-200cm

Kemudian semua memori indicator OK berlogika 1.


Solenoid kanan dan kiri semua aktif (STROMS mendayung)

Kamera akan mengambil gambar tiap 5 detik, counter akan menghitung hingga 100 kali pengambilan gambar lalau otomatis STROMS berenang ke atas


Ketika ada objek di sebelah kiri STROMS yang jaraknya 60 cm dari robot

Solenoid kanan akan menyala selama 30 detik dan ekor juga akan bergerak

ke kiri (motor ekor enable on)

Begitu juga ketika ada objek di kiri STROMS yang jaraknya kurang dari

100cm akan terjadi hal yang sebaliknya.


Ketika tekanan lebih dari 50dbar, atau keadaan lain yang tidak sesuai dengan

keadaan robot saat siap melakukan pemetaan.

Motor utama akan bergerak ke kanan (naik).


6. KESIMPULAN Berdasarkan simulasiyang telah dilakukan pada software CX-Programmer

maka dapat disimpulkan bahwa:

STROMS termasuk robot bawah air jenis AUV

Dalam pembuatan ladder programnya, STROMS terdiri atas 9 input dan 9

output.

Ladder program yang dibuat dapat disimulasikan dengan baik.

7. SARAN Robot bawah air adalah robot yang masih belum banyak dikembangkan di

Indonesia padahal kegunaan robot ini begitu luas jika mampu dikembangkan

dengan baik. Indonesia termasuk Negara maritime yang luas perairannya lebih

besar daripada luas daratan, karena itu pengembangan robot bawah air sangat

perlu diadakan di Indonesia guna pemantauan dasar laut.

Dalam implementasinya sendiri, STROMS masih memiliki banyak

kekurangan terutama kemampuan untuk kembali ke titik awal dimana robot

tersebut dinyalakan.


Daftar Pustaka

Feby, Fattah. 2009. Robot Bawah Air Lebih Efisien. (Online :

http://robotika.blog.gunadarma.ac.id/?cat=7, diakses tanggal 4 Desember 2012).

Lamb, Robert. 2012. Can Robot Fish Find Pollution? (Online:

http://science.howstuffworks.com/environmental/green-tech/remediation/robot-

fish.htm, diakses tanggal 4 Desember 2012)

Maryati. 2012. Ilmuwan Uji Coba Robot Ikan Pemantau Polusi. (Online:

http://www.antaranews.com/berita/312044/ilmuwan-uji-coba-robot-ikan-pemantau-

polusi, diakses tanggal 4 Desember 2012).

No name. 2010. Drive a Motor Using a Pulse Width Modulated Signal (Online:

http://wiki.mech.uwa.edu.au/index.php/Micro_crash_course/pwm, diakses tanggal 19

Desember 2012).

No name. Robot Jelajah Bawah Air. (Online: http://robotjelajah.innov.ipb.ac.id/,

diakses tanggal 4 Desember 2012).

Staff Writer. 2007. Biologically Inspired Sensors Can Augment Sonar, Vision System

In Submarines. (Online: http://www.spacewar.com/reports/

Biologically_Inspired_Sensors_Can_Augment_Sonar_Vision_System_In_Submarin

es_999.html, diakses tanggal 4 Desember 2012)

STROMS - maulana.lecture.ub.ac.idmaulana.lecture.ub.ac.id/files/2012/12/STORMS-Tri-Wahyu.pdfberbagai...

Documents

Transcript of STROMS - maulana.lecture.ub.ac.idmaulana.lecture.ub.ac.id/files/2012/12/STORMS-Tri-Wahyu.pdfberbagai...