Salah satu teknik di antara berbagai macam
teknik yang dipergunakan pada mobile-robot otonom
adalah teknik line-tracer, yaitu teknik
penyusuran garis sebagai panduan jalannya robot. Robot line-tracer – atau disebut juga line-follower – ada banyak macamnya, mulai dari
yang sangat sederhana hingga yang rumit. Walau hanya menyusuri garis,
robot line-tracer analog atau LTA sangat menarik dan
membuat banyak orang tetap penasaran. Apalagi yang sudah menggunakan pengendali-mikro (microcontroler) dan pemprograman. Maka, tak
mengherankan jika perlombaan untuk kategori robot ini terus ada setiap tahun di
seluruh dunia. Ada perlombaan robot yang semata-mata line-tracer seperti
Robot Race atau Maze Solving, namun tak sedikit yang menggunakan prinsip
line-tracer sebagai bagian dari robot yang lebih kompleks seperti pada ABU Robocon atau KRI.
Robot LTA bekerja dengan cara membedakan
warna garis panduan dari warna dasarnya atau warna lantai. Biasanya warna garis
dibuat kontras dengan warna dasar, seperti pada Gambar 2 warna putih untuk
garis yang harus diikuti oleh robot di atas warna dasar hitam. Warna ini dapat
dibuat sebaliknya dengan garis hitam di atas dasar putih.
Untuk bisa membedakan warna tersebut, robot
LTA menggunakan sensor cahaya. Ada dua macam sensor cahaya yang biasa
digunakan, yaitu LDR (light dependent resistor) dan dioda
foto (photo-diode). LDR adalah resistor yang dapat
berubah-ubah nilai resistansinya karena paparan cahaya yang mengenai
permukaannya. Semakin kuat intensitas cahaya yang memaparnya, semakin rendah
nilai resistansinya.
Warna yang terlihat oleh mata kita merupakan
efek pantulan cahaya yang mengenai permukaan suatu benda. Warna putih
dihasilkan oleh pantulan sempurna dari cahaya terhadap suatu permukaan,
sedangkan warna hitam disebabkan tidak adanya pantulan. Zat-zat kimia tertentu
dapat menghasilkan warna yang berbeda. Karakteristik inilah yang dipergunakan
pada sensor garis seperti ditunjukkan oleh Gambar 3.
Gambar 3. (a) Bidang berwarna hitam tidak
memantulkan cahaya sehingga dioda foto tidak menerima pantulan cahaya LED. (b)
Bidang berwarna putih memantulkan cahaya sehingga dioda foto menerima pantulan
cahaya dari LED.
Namun, kebanyakan sensor yang digunakan
sekarang adalah dioda foto karena responnya terhadap perubahan cahaya yang lebih
cepat dibandingkan LDR. Apalagi robot-robot line-tracer saat
ini dituntut memiliki kecepatan tinggi.
Maka, apabila robot LTA menggunakan sensor
dioda foto dan tepat berada di atas garis berwarna putih, dioda foto menerima
pantulan cahaya dari LED dengan intensitas tertinggi sehingga nilai
resistansinya terendah. Begitu robot bergerak sehingga dioda foto berpindah
menyimpang dari jalur, maka nilai resistansinya naik karena tidak ada cahaya
yang dipantulkan oleh lantai berwarna hitam.
Gambar 4a. Rangkaian untuk satu sensor garis.
Sebuah robot LTA dapat dilengkapi dengan sedikitnya satu sensor garis, namun
biasanya sepasang (dua buah) sensor garis.
Perubahan nilai resistansi ini berakibat pada
perubahan besarnya tegangan yang menjadi input untuk bagian kendali/proses. Di
bagian kendali/proses, robot LTA menggunakan rangkaian komparator, yaitu
pembanding tegangan untuk menghasilkan dua kondisi. Kedua kondisi tersebut
adalah kondisi ON dan OFF.
Gambar 4b. Rangkaian untuk satu komparator.
Satu komparator dapat digunakan untuk melayani satu atau lebih sensor garis,
namun keluarannya hanya satu.
Pada tahap berikutnya, dua kondisi keluaran
komparator merupakan perintah bagi aktuator atau organ gerak robot LTA, yaitu
motor DC untuk bekerja: berputar atau berhenti. Namun, sinyal ON atau OFF dari
komparator tidak cukup untuk menggerakkan motor DC, apalagi jika tegangan motor
DC lebih tinggi. Untuk keperluan ini dipasang rangkaian penggerak motor (motor driver).
Gambar 4c. Rangkaian satu penggerak motor
(motor driver) yang menggunakan relay sebagai pembalik kutub tegangan baterai
untuk mengubah arah putaran motor.
Rangkaian elektronika untuk membangun robot
LTA yang sederhana, murah, dan mudah digambarkan pada Gambar 4. Setiap robot
LTA sedikitnya menggunakan satu pasang rangkaian tersebut. Satu untuk sisi
kanan dan satu lagi untuk sisi kiri. Dengan demikian, satu sensor untuk
menggerakkan satu motor. Jika sensor di sebelah kanan, maka yang digerakkan
adalah motor sebelah kanan. Sensor kiri untuk menggerakkan motor kiri.
Dalam praktiknya, salah satu sensor
ditempatkan di atas garis dan sensor yang lain di luar garis sehingga robot
bergerak mengikuti jalur melalui sisi kanan atau kirinya. Pemilihan sisi kanan
atau kiri ini disebuat dengan kaidah right-hand rule atau left-hand rule. Apabila memilih sisi kanan, maka sensor
kiri berada di atas garis dan sensor kanan di luar garis atau di atas warna dasar.
Motor kiri berputar maju jika sensor kiri di atas garis atau lintasan,
sementara motor kanan berputar maju jika sensor kanan di atas warna dasar. Jika
robot berada di luar lintasan, maka ia berputar ke kiri.
Kombinasi dari sensor dan motor ini dapat menghasilkan
beberapa macam arak gerak robot seperti ditunjukkan pada tabel berikut.
Keadaan
|
Sensor Kiri
|
Sensor Kanan
|
Motor Kiri
|
Motor Kanan
|
Arah Gerak
|
1
|
Putih
|
Hitam
|
Maju
|
Maju
|
Depan
|
2
|
Hitam
|
Hitam
|
Mundur
|
Maju
|
Putar Kiri
|
3
|
Putih
|
Putih
|
Maju
|
Mundur
|
Putar Kanan
|
4
|
Hitam
|
Putih
|
Mundur
|
Mundur
|
Belakang
|
Untuk robot LTA dengan jalur yang lebih sulit
atau kecepatan yang lebih tinggi dibutuhkan lebih dari dua buah sensor garis.
Walaupun demikian, berapapun jumlah sensornya tetap dibagi menjadi dua saja,
yaitu sensor kiri dan sensor kanan karena jumlah motornya hanya dua. Gambar 5
merupakan salah satu contoh robot LTA yang menggunakan banyak sensor.
Gambar 5. LOBSTER-X, robot LTA yang
dilengkapi 12 sensor dan motor kecepatan tinggi.
Kegunaan sensor dalam jumlah banyak itu
adalah sebagai penyangga (buffer) pada
lintasan yang sulit atau karena pengaruh kecepatan yang tinggi. Lintasan dengan
belokan tajam baik berbentuk lengkung atau patahan dengan sudut lancip termasuk
yang sulit bagi robot LTA. Pada kecepatan tinggi, efek kelembaman menjadikan
robot tidak berhenti tepat pada belokan sehingga robot bisa keluar dari jalur.
Penempatan sensor-sensor penyangga di posisi tertentu memberi dampak respon
robot yang lebih akurat terhadap perubahan bentuk lintasan.
Sumber : kampungrobot.web.id
