Cara Membuat Robot Obstacle Avoiding

Oke sekarang saya akan membahas tentang tutorial membuat obstacle avoidance robot alias robot halang rintang alias robot susur dinding alias wall follower robot. Apapun namanya, ya begitulah robotnya. hehe

Biar lebih simpel kita sebut saja OBSTABOT.

Nah, lalu komponen apa saja sih yang kita butuhkan untuk membuat sebuah OBSTABOT???

Berikut merupakan komponen-komponen yang kita butuhkan: 

1. Sistem minimum, oke disini kita gunakan Arduino UNO saja.
2. Dual Driver Motor
3. Sensor Ultrasonic, kita pakai yang versi ekonomisnya saja yaitu HCSR04, jumlahnya minimal TIGA untuk sensor depan, kanan, dan sensor kiri.
4. Body, bisa buat sendiri menggunakan akrilik atau triplek.
5. Dinamo dan roda, saya pakai dinamo tamiya yang 3 V + gearbox.
6. Batterai Lipo 7.2 VDC.
7. Kabel Ties, Mur Baud 3mm, double tape, lem dan asesoris lainnya yang dibutuhkan.

Gambar 1 Komponen- komponen OBSTABOT

Jika semua komponen yang dibutuhkan sudah tersedia, sekarang lanjut ke langkah selanjutnya yaitu mulai merangkai. 

Jangan lupa berdoa...

1. Langkah Pertama (merakit mekanik)

Siapkan 2 buah gearbox yang sudah dilengkapi dengan dinamo. Siapkan juga akrilik atau triplek dengan ukuran 20 x 20 CM atau sesuai selera. Bentuk akrilik/triplek seperti yang terlihat di Gambar 2 (Warna Hijau). Bentuk sesuai selera.

Gambar 2. Desain Mekanik OBSTABOT

Jika semua langkah di atas sudah terpenuhi, mari kita lanjut ke langkah berikutnya yaitu merakit elektrik.

2. Langkah Kedua (merakit elektronik)

Sebelum merakit elektrik, pastikan dahulu langkah pertama (merakit mekanik) sudah dilaksanakan. OK?

Nah dilangkah kedua ini kita akan merakit bagian elektroniknya. Caranya gampang, coba perhatikan Gambar 3 berikut ini, pastikan tidak ada kabel yang lupa terpasang ya?

Gambar 3. Skematik OBSTABOT

Dari gambar 3 di atas, sensor kiri dihubungkan ke D8 (TRIG) dan D9 (ECHO), sensor depan dihubungkan ke D10 (TRIG) dan D11 (ECHO), dan sensor kanan dihubungkan ke D12 (TRIG) dan D13 (ECHO). Sedangkan driver motor dihubungkan ke D4, D5, D6, dan D7. Khusus untuk driver motor tidak perlu lagi menggunakan kabel karena bisa langsung ditempel di arduino UNO (Shield).

Jika semuanya sudah terhubung, kita lanjut ke langkah yang ketiga... Langkah ketiga ini adalah proses pemrogramman OBSTABOT.

3. Langkah Ketiga

Di Langkah ketiga ini kita akan mulai membuat algoritma (program) agar OBSTABOT bisa bergerak menelusuri labirin. Pastikan kedua langkah sebelumnya sudah dilaksanakan dengan benar ya ^^.

Gambar 1. Obstacle Avoidance Robot alias OBSTABOT

Algoritma OBSTABOT terbagi menjadi dua algoritma yaitu SUSUR KANAN dan SUSUR KIRI. Di Artikel ini akan dijelaskan algoritma SUSUR KANAN. Algoritmanya adalah sebagai berikut:

1. Dari tiga sensor yang terpasang kita hanya akan menggunakan dua sensor aja yaitu sensor DEPAN dan KANAN.
2. Sensor KANAN bertugas untuk mendeteksi jarak OBSTABOT terhadap dinding bagian kanan.
3. Kita atur supaya jarak rata-rata OBSTABOT terhadap dinding adalah 7 cm (Selanjutnya disebut sebagai Set Point).
4. Perbedaan posisi robot yang terbaca oleh sensor KANAN dan Set Point kita nyatakan sebagai error.
5. Untuk mereduksi nilai error tersebut agar selalu bernilai NOL kita gunakan kontrol Proporsional.
6. Secara sederhana point 4 dan 5 menjelaskan bahwa ketika posisi OBSTABOT terlalu dekat dengan dinding (kurang dari 7 cm) maka OBSTABOT akan bergerak menjauhi dinding. Begitupun sebaliknya, ketika OBSTABOT berada terlalu jauh dari dinding (lebih dari 7 cm) maka OBSTABOT akan bergerak mendekati dinding.
7. Sensor DEPAN berfungsi untuk mendeteksi dinding yang berada didepan. Ketika cukup dekat dengan tembok yang berada di depan maka secara otomatis OBSTABOT akan berbelok ke arah kiri.

Nah dari algoritma di atas dikonversikan ke dalam kode arduino akan menjadi seperti di bawah ini:

#include <NewPing.h>

#define TRIGGER_PIN1    9     // Arduino pin tied to trigger pin on the ultrasonic sensor.

#define ECHO_PIN1       8     // Arduino pin tied to echo pin on the ultrasonic sensor.

#define TRIGGER_PIN2    11    // Arduino pin tied to trigger pin on the ultrasonic sensor.

#define ECHO_PIN2       10    // Arduino pin tied to echo pin on the ultrasonic sensor.

#define MAX_DISTANCE    200   // Maximum distance we want to ping for (in centimeters). Maximum sensor distance is rated at 400-500cm.

int dir1  = 4;                // inisiai pin direct (arah putaran) untuk motor kiri

int pwm1  = 5;                // inisiai pin pwm (kecepatan putar) untuk motor kiri

int pwm2  = 6;                // inisiai pin direct (arah putaran) untuk motor kanan

int dir2  = 7;                // inisiai pin pwm (kecepatan putar) untuk motor kanan

int pwm;

int Upper =100;               // Pwm maksimal yang diizinkan

int Lower =45;                // Pwm minimal yang diizinkan

NewPing sonar1(TRIGGER_PIN1, ECHO_PIN1, MAX_DISTANCE);  // NewPing setup of pins and maximum distance.

NewPing sonar2(TRIGGER_PIN2, ECHO_PIN2, MAX_DISTANCE);  // NewPing setup of pins and maximum distance.

void setup() 

{

  Serial.begin(115200);       // Open serial monitor at 115200 baud to see ping results.

  pinMode(dir1, OUTPUT);      // Set pin untuk motor sebagai OUTPUT

  pinMode(pwm1, OUTPUT);

  pinMode(dir2, OUTPUT);

  pinMode(pwm2, OUTPUT);

}

void loop() 

{

  //Kodingan di bawah ini untuk mengambil nilai yang terbaca oleh sensor ultrasonic (dalam satuan CM)

  delay(50);

  unsigned int us = sonar1.ping();     // Send ping, get ping time in microseconds (uS).

  int kanan = us / US_ROUNDTRIP_CM;

  unsigned int us2 = sonar2.ping();    // Send ping, get ping time in microseconds (uS).

  int depan = us2 / US_ROUNDTRIP_CM;

  if (kanan>20) {kanan=20;}            // Pembacaan maksimal sensor kanan adalah 20, di atas 20 tetap terbaca 20.

  else {kanan=kanan;}

  //---akhir kodingan membaca nilai sensor

  // Kodingan di bawah ini adalah untuk melakukan aksi ketika kondisi Robot menabrak dinding di depan

  if (depan<=3)                        // ketika sensor depan mendeteksi dinding kurang dari 3 cm robot harus belok kiri

  {

  digitalWrite(dir1, HIGH);            // kode untuk membuat robot berbelok ke kiri

  digitalWrite(dir2, LOW);

  analogWrite(pwm1, 255 - 100);

  analogWrite(pwm2, 100);

  }

  //---akhir kodingan kondisi menabrak dinding depan

  // Kodingan di bawah ini adalah kondisi kebalikan dari kondisi di atas yaitu ketika sensor depan tidak menabrak dinding

  // Kodingan menggunakkan pendekatan metode PID (Kontrol Proporsional).

  else

  {

  int sp = 7;                          // sp = set point, posisi robot harus senantiasa di jarak 7 cm

  int error = sp - kanan;              // mendefinisikan nilai error, selisih antara setpoint dan pembacaan sensor kanan

    

  digitalWrite(dir1, HIGH);            // OBSTABOT bergerak Maju

  digitalWrite(dir2, HIGH);

  

  int pid = 9*error;                   // Pembobotan nilai PID, Angka 9 adalah konstanta proporsional (Kp)

    

  pwm=sp*10-pid;                       // Pembobotan OUTPUT/pwm hasil perhitungan PID, saya masih belum yakin ini sesuai dengan teori PID

  if(pwm>Upper){pwm=Upper;}            // Angka 10 adalah konstanta yang membuat pwm berada dikisaran angka ratusan/motor bisa berputar

  if(pwm<Lower){pwm=Lower;}

  int ki=pwm;

  

  pwm=sp*10+pid;

  if(pwm>Upper){pwm=Upper;}

  if(pwm<Lower){pwm=Lower;}

  int ka=pwm;

      

  analogWrite(pwm1, 255 - ka);

  analogWrite(pwm2, 255 - ki);

  }

}