jurnal
TRANSCRIPT
Aplikasi Mikrokomputer Raspberry Pi Sebagai Pengendali Robot
Muhammad Yuliandana1, Bhakti Yudho S. ST,M
1, Djulil Amri ST, MT
1.
1Jurusan Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya, Jalan Raya Prabumulih KM 32,
Indralaya (30662)
ABSTRAK
Dunia pertanian yang konvensional saat ini sudah mulai beralih kearah teknologi pertanian modern. Permasalahan
yang timbul pada pertanian konvensional yaitu bagaimana cara meningkatkan kualitas, kuantitas serta keefektifan
dalam pekerjaan. Teknologi robotika telah membawa pemecahan masalah untuk keefektifan dalam proses panen
padi, robot pemanen padi melakukan proses panen padi dengan cara bernavigasi pada lahan persawahan. Robot
pemanen padi ini dikontrol dengan menggunakan mikrokomputer Raspberry Pi sebagai pengendali utama dan
menggunakan kamera web sebagai sensor pendeteksi padinya.
Kecepatan robot pemanen padi bernavigasi dalam lahan sawah dengan lintasan lurus sepanjang 2 meter yaitu ± 2
menit. Proses bernavigasi dilakukan bersamaan dengan proses pemotongan serta pemisahan bulir padi dari
batangnya, sehingga keefektifan dalam proses panen padi dapat dicapai.
Kata Kunci : Teknologi Robot Pertanian, Robot Pemanen Padi, Mikrokomputer Raspberry Pi.
ABTRACT
Conventional farming was change over to agricultural techonology. The problems that arise in conventional
agriculture is how to improve the quality, quantity and effectiveness in work. Robotics technology has brought to the
effectiveness of the problem solving process of the rice harvest, rice harvester robots navigate through the rice fields
for harvest process. Rice harvester robot is controlled by using the Raspberry Pi microcomputer as the main and
webcam as a sensor rice detector.
Speed of rice harvester robot navigation in rice fields with a straight line along the 2 meter is ± 2 minutes. Navigate
process is done with the process of cutting and separating the grain from the stalks, so that the effectiveness of the
harvest process can be achieved.
Keyword : Agriculture Robotic Technology, Rice Harvester Robot, Microcomputer Raspberry Pi.
1. PENDAHULUAN
Dunia pertanian yang konvensional saat ini sudah mulai ditinggalkan dan beralih kearah
pertanian modern, dengan memanfaatkan beberapa teknologi untuk meningkatkan
kualtas, kuantitas serta keefektifannya dan salah satu yang mulai dikembangkan saat ini
adalah robot untuk pertanian. Merujuk pada penelitian yang telah dilakukan sebelumnya
untuk menentukan keaslian dari penelitian ini maka ditentukan berbagai bahan refrensi
sebagai berikut. Don Murray dan Jon Little dari Universitas Colombia pernah melakukan
penelitian tentang Vision Robot dimana penelitian ini menjelaskan bagaimana cara robot
bernavigasi dengan memanfaatkan kamera sebagai sensor pencitraan gambar yang
tertangkap, teknik ini dilakukan dengan mengadopsi dari teknik pencitraan yang
dilakukan oleh panca indra manusia yaitu mata [1].
Dalam penelitian robot penanam benih yang dilakukan Srinivas R. Zanwar, robot
bernavigasi dengan memanfaatkan jarak antar baris yang telah distandarkan, hal ini
membantu robot bernavigasi menjadi lebih mudah[2].
Robot pemanen padi ini dirancang dalam bentuk mobil robot yang dapat bernavigasi pada
lahan persawahan dengan dilengkapi oleh mikrokomputer Raspberry Pi sebagai
pengendali utama dan memanfaatkan kamera web sebagai sensor. Proses navigasi yang
dilakukan akan bersamaan dengan proses pemotongan serta pemisahan bulir padi dari
batangnya, sehingga ketika robot telah selesai melakukan panen, dengan kerja robot
seperti ini maka kerja robot menjadi lebih efektif dibandingkan cara panen secara
konvensional.
2. METODE PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan dengan melakukan metode sebagai berikut :
2.1 Studi Lapangan dan Pustaka
Tahapan pertama dalam melakukan penelitian ini adalah melakukan studi lapangan
tentang seberapa besar lahan dan tinggi batang padi, sehingga bisa didapatkan konsep
dasar untuk pembuatan mekanik robot dan arah gerak navigasi robot.
Setelah dilakukan pengamatan lapangan maka proses selanjutnya adalah melihat kembali
jurnal – jurnal ilmiah yang pernah dibuat sebelumnya, apakah robot yang akan dibuat ini
telah diteliti sebelumnya, sehingga keaslian dari penelitian dapat dijaga dan dapat
dijadikan refrensi untuk menentukan algoritma, elektronik yang digunakan ataupun
mekanik yang akan dibuat.
Mengutip dari penelitian yang dilakukan Penelitian lain juga pernah dilakukan oleh Ming
Li, Kenji Imou, Katsuhiro Wakabayashi dan Shinya Yokoyama dari Universitas Tokyo,
yang memanfaatkan komputer serta PLC sebagai alat pengendali dari kendaraan penanam
padi otomatis dengan memanfaatkan beberapa sensor sebagai teknik navigasinya [3].
Sedangkan penelitian lain yang dikemukakan oleh Roland Lenain, Benoit Thuilot,
Christophe Cariou dan Philippe Martinet, bentuk kendaraan pertanian otomatis akan lebih
efektif jika menggunakan 4 roda dengan teknik pengontrolan yang menggunakan sensor
dan pengendali yang baik[4].
2.2 Perancangan dan Pembuatan
Tahapan kedua dalam penelitian ini adalah melakukan pembuatan mekanik robot yaitu
dengan menyesuaikan ukuran dengan data lahan yang didapat. Robot ini dibuat berbentuk
bujur sangkar dengan tujuan adalah memudahkan robot dalam bernavigasi, nantinya
robot akan bernavigasi dari pangkal lahan menuju ujung lahan dengan roda berada pada
lorong kosong.
Dengan memanfaatkan mikrokomputer Raspberry Pi sebagai pengendali utama dan
kamera web sebagai sensor. Robot ini mampu membedakan antara padi dan bukan padi
dengan membandingkan nilai RGB dari padi itu sendiri sebagai nilai setpointnya. Bahasa
pemrograman PHP dan Python merupakan bahasa pemrograman yang digunakan sebagai
bahasa pemrograman untuk pembuatan perangkat lunak. PHP digunakan untuk
menampilkan stream dari kamera web dan melakukan proses pengolahan gambar untuk
mendapat nilai RGB yang nantinya akan dikirim kedalam bahasa pemrograman python.
Python sendiri digunakan untuk memberikan logika HIGH atau LOW dan mengatur
kecepatan yang di keluarkan oleh port GPIO yang tersedia pada mikrokomputer
raspberry pi.
Perintah yang dikeluarkan pada mikrokomputer akan direspon oleh relay H- Bridge dan
EMS H- Bridge. Relay H – Bridge berguna untuk menjalankan perintah motor roda
belakang sedang EMS digunakan untuk perintah motor steer. Perintah – perintah ini akan
bergantung pada nilai RGB yang tertangkap oleh kamera web.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian pada robot pemanen padi dilakukan dengan mengambil data navigasi pada
lahan persawahan yang berada didaerah kertapati, dengan kondisi lahan yang berlumpur
dengan ketinggian air mencapai mata kaki. Kondisi seperti ini membuat robot dapat
berjalan ± 2 menit dalam lintasan lurus ± 2 meter.
Robot berjalan dengan memanfaatkan nilai RGB yang telah dibentuk menjadi range nilai
untuk kondisi perintah, gerak robot maju memiliki range nilai R = 110 – 146 G = 130 –
166 B = 71 - 107. Robot akan berbelok arah kanan ketika nilai RGB yang tertangkap
sebagai berikut range R = 216 – 254 G = 209 – 245 B = 190 – 226 dan berbelok arah kiri
dengan range R = 120 – 156 G = 112 – 148 B = 123 – 159. Berikut hasil pengujian robot
dilahan sawah dengan gerakan maju sesuai RGB, gerakan belok kanan dan kiri dalam
kondisi berhenti lalu maju, serta gerakan mundur yang dilakukan dengan kontrol manual
sepanjang lintasan yang ditentukan, maka didapatkan hasil berupa tabel sebagai berikut :
Tabel 1. Pengujian Navigasi Robot pada Lahan Sawah
Pengujian Waktu 1 Waktu 2 Waktu 3 Waktu 4 Waktu 5
Maju 118 detik 112 detik 111 detik 123 detik 112 detik
Mundur 112 detik 113 detik 110 detik 112 detik 120 detik
Belok Kanan 55 detik 52 detik 52 detik 58 detik 54 detik
Belok Kiri 52 detik 52 detik 52 detik 54 detik 52 detik
Pada proses pengujian navigasi robot tidak bergerak secara realtime, terdapat waktu jeda
± 0.2 – 0.5 detik itu dikarenakan proses pada browser menyimpan gambar yang
tertangkap oleh kamera memiliki proses yang memakan waktu ± 0.2 – 0.5 detik.
Sehingga gerakan pada saat robot dijalankan disawah akan berbeda dalam respon gerakan
dengan respon gerakan navigasi robot saat menggunakan kamera di atas rumput ataupun
permukaan datar seperti lantai. Hal ini dikarenakan ketika disawah robot akan lebih
lambat dalam mencari padi dikarenakan range nilai RGB sebagai setpointnya lebih kecil
dan medan yang dilewati lebih sulit.
Gambar yang tertangkap kamera merupakan gambar terakhir yang terlihat akan tetapi
gambar yang ter-upload merupakan gambar 1 detik terakhir yang tertangkap kamera, hal
ini dikarenakan kamera web menangkap gambar membutuhkan waktu sekitar 1 detik dari
proses stream sampai proses penyimpanan. Pengolahan citra menggunakan kamera web
juga terbatas dengan jarak dan ketajaman gambar, karena kamera web hanya memiliki
kemampuan ± 3 Megapixel dan ketika jarak objek yang dituju terlalu jauh maka RGB
yang diinginkan tidak dapat memenuhi syarat, sehingga kamera harus diletakkan pada
bagian paling depan. Pengolahan citra dari kamera web juga memiliki kekurangan dengan
panjangnya kabel USB dari kamera tersebut mempengaruhi objek yang tertangkap kurang
baik, sehingga perlu memanfaatkan nilai setpoint yang tepat dan menentukan range RGB
yang optimal agar kondisi navigasi yang diinginkan didapat dengan baik.
4. KESIMPULAN
Mikrokomputer Raspberry Pi baik digunakan untuk mengendalikan robot dikarenakan
mikrokomputer mampu melakukan multitasking dan dapat dihubungkan dengan kamera
web sebagai sensor penangkap gambar. Proses pengolahan citra yang dibuat
menggunakan php dengan menggunakan kamera web usb dapat dijadikan sebagai
pengendali navigasi namun respon motor terlambat 1 detik dikarenakan penangkap
gambar melakukan proses stream ± 2 detik sampai gambar disimpan, sehingga gambar
yang tampil terakhir akan berbeda dengan proses stream karena dari proses penyimpanan
gambarnya yang membutuhkan waktu sampai gambar tersebut dapat tampil dan diproses
nilai RGB-nya.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Don Murray, Jim Little. 2010. Using real-time stereo vision for mobile robot navigation.
School of Information and Computer Science George Institute Technology Atlanta,
Georgia
[2] Zanwar, Shrinivas R. 2012. Agricultural Robot For Cultivation Process. India., Excel Journal of
Enggineering Technology and Management Science. Vol.1 No.1 . ISSN 2249-9032
[3] Ming Li, Kenji Imou, Katsuhiro Wakabayashi, Shinya Yokoyama. 2009. Agricultural vehicle
autonomous guidance. Graduate School of Agricultural and Life Sciences, the
University of Tokyo, Japan., Int J Agri & Biol Eng Vol.2 No.3
[4] Lenain ,Roland ,Benoit Thuilot, Christophe Cariou, Philippe Martinet. 2006. High accuracy
path tracking for vehicles in presence of sliding: Application to farm vehicle
automatic guidance for agricultural Tasks.,Auton Robot (2006) 21: 79-97 DOI 10.1007/s
10514-006-7806-4
[5] Steven E. Callihan (2006). HTML 4 in a Weekend. USA.
[6] Kuchling, A. M. "Functional Programming HOWTO". Python v2.7.2 documentation. Python
Software Foundation. Diakses 9 July 2013.
[7] ______.2013. Quick Start Guide. http://raspberrypi.org