Robot Line follower

1. 1. Robot Line Follower
Robot line follower merupakan robot yang bertujuan untuk menelusuri jejak
(garis) secara otomatis, dimana jejak atau garis tersebut berupa garis yang
dibentuk dari warna hitam. Meskipun demikian robot ini dapat dikatakan
robot cukup cerdas karena robot line follower ini mampu melakukan penelusuran
garis dengan sendirinya. Sebenarnya prinsip dari robot line follower dapat
dikatakan project sederhana, yaitu kinerja dari robot ini ditentukan oleh
komponen elektronikanya yang terdiri dari sensor dan motor driver.
Selain itu juga diperlukan beberapa komponen lain untuk menunjang kebutuhan
robot line follower tersebut. Misalnya untuk pergerakan dari robot sebagai
kakinya bisa menggunakan motor (motor dc). Namun motor tersebut harus
menggunakan rangkaian lain seperti menggunakan rangkaian IC (motor driver),
agar bisa memperlambat ataupun mempercepat perputaran motor bahkan motor
tersebut bisa bergerak maju ataupun mundur.Selain itu pergerakan motor juga
akan di kontrol menggunakan microcontroller yaitu Arduino.
Motor driver merupakan sebuah rangkaian elektronika yang biasa dihubungkan
dengan Arduino untuk mengatur pergerakan motor dc dan juga bisa untuk
mengukur penyerapan arus antara motor dc dengan komponen lain yang
terpasang.
Gambar 3.1. robot line follower
BIDANG KEAHLIAN TEKNOLOGI DAN REKAYASA
BAHAN
BACAAN
3.2
PAKET KEAHLIAN TEKNIK ELEKTRONIKA INDUSTRI
NAMA MODUL PEREKAYASAAN SISTEM ROBOTIK
JUDUL PERANCANGAN HARDWARE DAN SOFTWARE ROBOT
LINE TREKCER

2. Line follower robot adalah robot yang bisa bergerak mengikuti jalur panduan
garis. Garis pandu yang di gunakan dalam hal ini adalah garis putih yang di
tempatkan pada permukaan berwaran gelap, atupun sebaliknya, garis hitam
yang ditempatkan pada permukaan berwarna putih.
Sedangkan untuk elektronik robot yaitu sebuah robot yang meliputi adanya
rangkaian pengendali utama (main controller), rangkaian sensor, dan rangkaian
driver. Dan sistem yang penting dalam pembuatan robot line follower yaitu
bahasa pemrogram (software).
Ada dua macam robot line follower yaitu line follower biasa tanpa menggunakan
program dan line follower dengan program microkontroler. hanya saja yang
menggunakan program microkontroler lebih komplek dan lebih sempurna jika di
banding line follower yang tanpa menggunakan program.
Prinsip kerjanya sederhana, hanya memanfaatkan sifat cahaya yang akan
dipantulkan jika mengenai benda berwarna terang dan akan diserap jika
mengenai benda berwarna gelap. Sebagai sumber cahaya kita gunakan LED
(Light Emiting Diode) yang akan memancarkan cahaya merah dan untuk
menangkap pantulan cahaya LED kita gunakan photodiode. Jika sensor
berada diatas garis hitam maka photodioda akan menerima sedikit sekali cahaya
pantulan. Tetapi jika sensor berada diatas garis putih maka photodioda akan
menerima banyak cahaya pantulan.
2. IC L293D (Motor Driver)
IC L293D adlah IC yang didesain khusus sebagai driver motor DC dan
dapat dikendalikan dengan rangkaian TTL maupun mikrokontroler. Motor DC
yang dikontrol dengan driver IC L293D dapat dihubungkan ke ground maupun ke
sumber tegangan positif karena di dalam driver L293D sistem driver yang
digunakan adalah totem pool. Dalam 1 unit chip IC L293D terdiri dari 4 buah
driver motor DC yang berdiri sendiri sendiri dengan kemampuan mengalirkan
arus 1 Ampere tiap drivernya. Sehingga dapat digunakan untuk membuat driver
H-bridge untuk 2 buah motor DC. Konstruksi pin driver motor DC IC l293D adalah
sebagai berikut.

3. Gambar 3.1. IC L293
Gambar 3.2. pin IC motor driver L293D
Fungsi Pin Driver Motor DC IC L293D sebagai berikut:
 Pin EN (Enable, EN1.2, EN3.4) berfungsi untuk mengijinkan driver
menerima perintah untuk menggerakan motor DC.
 Pin In (Input, 1A, 2A, 3A, 4A) adalah pin input sinyal kendali motor DC
 Pin Out (Output, 1Y, 2Y, 3Y, 4Y) adalah jalur output masing-masing driver
yang dihubungkan ke motor DC
 Pin VCC (VCC1, VCC2) adalah jalur input tegangan sumber driver motor
DC, dimana VCC1 adalah jalur input sumber tegangan rangkaian
kontrol dirver dan VCC2 adalah jalur input sumber tegangan untuk motor
DC yang dikendalikan.
 Pin GND (Ground) adalah jalu yang harus dihubungkan ke ground, pin
GND ini ada 4 buah yang berdekatan dan dapat dihubungkan ke sebuah
pendingin kecil.
Fitur Driver Motor DC IC L293D Driver motor DC IC L293D memiliki fitur yang
lengkap untuk sebuah driver motor DC sehingga dapat diaplikasikan dalam

4. beberapa teknik driver motor DC dan dapat digunakan untuk mengendalikan
beberapa jenis motor DC. Feature yang dimiliki driver motor DC IC L293D
sesuai dengan datasheet adlah sebagai berikut:
•Wide Supply-Voltage Range: 4.5 V to 36 V
•Separate Input-Logic Supply
•Internal ESD Protection
•Thermal Shutdown
• High-Noise-Immunity Inputs
• Functionally Similar to SGS L293 and SGS L293D
• Output Current 1 A Per Channel (600 mA for L293D)
•Peak Output Current 2 A Per Channel (1.2 A for L293D)
•Output Clamp Diodes for Inductive Transient Suppression (L293D)
Gambar 3.3. Block diagram motor driver L293D
3. Sensor Photodiode
Sensor photodiode adalah salah satu jenis sensor peka cahaya (photodetector).
Photodiode akan mengalirkan arus yang membentuk fungsi linear terhadap
intensitas cahaya yang diterima. Arus ini umumnya teratur terhadap power
density (Dp). Perbandingan antara arus keluaran dengan power density disebut
sebagai current responsitivity. Arus yang dimaksud adalah arus bocor ketika
photodiode tersebut disinari dan dalam keadaan dipanjar mundur.
Hubungan antara keluaran sensor photodiode dengan intensitas cahaya yang
diterimanya ketika dipanjar mundur adalah membentuk suatu fungsi yang linier.
Hubungan antara keluaran sensor photodiode dengan intensitas cahaya
ditunjukkan pada Gambar berikut.

5. Gambar 3.4. Output photodiode terhadap intensitas cahaya
4. Mekanisme Perancangan Sensor Garis
LED superbright berfungsi sebagai pengirim cahaya ke garis untuk dipantulkan
lalu dibaca oleh sensor photodiode. Sifat dari warna putih (permukaan terang)
yang memantulkan cahaya dan warna hitam (permukaan gelap) yang tidak
memantulkan cahaya digunakan dalam aplikasi ini. Gambar dibawah ini adalah
ilustrasi mekanisme sensor garis.
Gambar 3.5. Ilustrasi mekanisme sensor garis
Prinsip Kerja Sensor
Pada rancangan sensor photodiode dibawah ini, nilai resistansinya akan
berkurang bila terkena cahaya dan bekerja pada kondisi riverse bias. Untuk
pemberi pantulan cahayanya digunakan LED superbright, komponen ini
mempunyai cahaya yang sangat terang, sehingga cukup untuk mensuplai

6. pantulan cahaya ke photodiode. Berikut ini prinsip dan gambaran kerja dari
sensor photodiode.
Gambar 3.6. Sensor photodiode tidak terkena cahaya
Saat photodiode tidak terkena cahaya, maka nilai resistansinya akan besar
atau dapat diasumsikan tak hingga. Sehingga tidak ada arus bocor yang
mengalir menuju mikrokontroller.
Gambar 3.7. Sensor photodiode terkena cahaya
Saat photodiode terkena cahaya, maka photodiode akan bersifat sebagai
sumber tegangan dan nilai resistansinya akan menjadi kecil, sehingga akan ada
arus bocor yang mengalir ke mikrokontroller.
Motor DC
Pada dasarnya beberapa aplikasi yang menggunakan motor DC harus dapat
mengatur kecepatan dan arah putar dari motor DC itu sendiri. Untuk dapat
melakukan pengaturan kecepatan motor DC dapat menggunakan metode PWM
(Pulse Width Modulation) sedangkan untuk mengatur arah putarannya dapat
menggunakan rangkaian H-bridge yang tersusun dari 4 buah transistor. Tetapi
dipasaran telah disediakan IC L293D sebagai driver motor DC yang dapat
KE MIKROKONTROLLER
KE MIKROKONTROLLER

7. mengatur arah putar dan disediakan pin untuk input yang berasal dari PWM
untuk mengatur kecepatan motor DC.Sebelum membahas tentang IC L293D,
alangkah baiknya jika kita membahas driver motor DC menggunakan rangkaian
analog terlebih dahulu.
Jika diinginkan sebuah motor DC yang dapat diatur kecepatannya tanpa dapat
mengatur arah putarnya, maka kita dapat menggunakan sebuah transistor
sebagai driver. Untuk mengatur kecepatan putar motor DC digunakan PWM yang
dibangkitkan melalui fitur Timer pada mikrokontroler. Sebagian besar power
supply untuk motor DC adalah sebesar 12V, sedangkan output PWM dari
mikrokontroler maksimal sebesar 5V. Oleh karena itu digunakan transistor
sebagai penguat tegangan. Dibawah ini adalah gambar driver motor DC
menggunakan transistor.
Gambar 3.8. Driver searah motor DC
Sedangkan jika diinginkan sebuah motor DC yang dapat diatur kecepatan atau
arah putarnya maka digunakanlah rangkaian H-brigde yang tersusun dari 4 buah
transistor.

8. Gambar 3.9. Driver bolak-balik motor DC
Dari gambar diatas jika diinginkan motor DC berputar searah jarum jam maka
harus mengaktifkan transistor1 dan transistor4 dengan cara memberikan logika
high pada kaki Basis transistor tersebut. Sedangkan untuk berputar berlawanan
arah jarum jam maka harus mengaktifkan transistor2 dan transistor 3 dengan
cara memberikan logika high pada kaki Basis transistor tersebut. Untuk lebih
jelasnya perhatikan gambar dibawah ini.
Dari gambar diatas terlihat jelas bahwa dengan mengaktifkan transistor1 dan
transistor4 akan menyebabkan motor DC berputar searah jarum jam. Dimana
arus listrik akan mengalir dari power supply (12 V) melalui transistor1, lalu ke
motor DC, lalu ke transistor4 dan akan berakhir di ground. Begitu juga sebaliknya
untuk putaran berlawanan arah jarum jam.

9. Sedangkan untuk pengaturan kecepatannya anda dapat menghubungkan output
PWM ke kaki basis transistor1 untuk putaran searah jarum jam. Dan untuk
putaran berlawanan arah jarum jam, output PWM dapat dihubungkan kekaki
basis transistor2.
Perancangan Mekanik dan Konsep Kerja
Robot line followers ini pada dasarnya dirancang untuk mengikuti garis hitam
pada permukaan yang putih. Robot ini juga dapat digunakan untuk mengikuti
konfigurasi berlawanan (garis putih) dengan sedikit perubahan yang diperlukan
dalam perangkat lunak.Berikut adalah desain dari robot Line Follower yang
besarnya kurang lebih 20 cm x 7 cm:
Gambar 3.10. rangka Robot Line Follower
Gambar 3.11. Mekanik Robot Line follower tampak 3D

10. Kemudian Seluruh perangkat keras robot line followers sederhana ini
menggunakan arduino dan dapat dibagi menjadi tiga bagian. Sensor, papan
arduino dan sirkuit motor driver.
a. Merakit Sensor
Gambar 3.12. Komponen Sensor
Pada robot line follower, sensor robot yang dapat digunakan ada 3 jenis,
yaitu LDR (Light Dependent Resistor), Photo Dioda, dan Photo Transistor.
Gambar di atas 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). Untuk membuat robot ini, kita gunakan 5 pasang sensor seperti di
kanan.
Kemudian, setelah kita mengetahui sensor apa yang akan kita pakai, coba
buat dulu rangkaian seperti di bawah ini untuk setiap 1 pasang sensor:

11. Gambar 3.13. Rangkaian Sensor Line Follower
Gambar 3.14. Cara Kerja Sensor
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.
Perbedaan cahaya yang diterima oleh receiver akan menyebabkan
hambatan yang berbeda-beda di dalam receiver (photo dioda) tersebut.
Ilustrasinya seperti gambar di bawah ini:
Setelah kita tahu ilustrasi sensor,

12. tinjau kembali rangkaian sensornya, bisa kita analogikan seperti gambar berikut:
Gambar 3.15. Analogi Sensor
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).
Konsep desain pergerakan robot
Berikut contoh pergerakan robot line follower dengan menggunakan dua modul
sensor IR. Gerak pada motor nantinya akan berpengaruh pada pembacaan
sensor. Berikut penjelasannya:
 Ketika kiri dan kanan sensor mendeteksi putih robot bergerak
maju.
 Ketika sensor kiri berada pada garis hitam maka robot akan
belok ke kiri.

13.  Ketika sensor kanan berada pada garis hitam maka robot akan
belok ke kanan.
Dengan contoh diatas dengan menggunakan dua sensor maka bisa kita
aplikasikan dengan 4 sensor yang nantinya terdapat 2 sensor kiri dan 2 sensor
kanan dimana ketika salah satu sensor dari sensor kiri (sensor jauh) terkena
garis maka akan membuat robot kembali dengan cepat karena peputaran motor
kanan yang semakin cepat.
Konsep Motor DC
Saatnya membahas tentang IC L293D, untuk lebih jelasnya dapat dibaca di
datasheet. Disini akan di jelaskan sedikit dasar teori tentang IC L293D, tetapi
akan lebih banyak di fokuskan tentang bagaimana cara penggunaannya.
Sekarang saya akan membuat sebuah aplikasi yang akan mengatur kecepatan
dan arah putar sebuah motor DC menggunakan IC L293D jika di hubungkan
dengan mikrokontroler Arduino UNO

14. Dari gambar diatas pin EN1 merupakan sebuah pin yang difungsikan untuk
meng-enable-kan motor DC (ON/OFF motor DC), oleh karena itu pin EN1 dapat
dihubungkan dengan output PWM dari mikrokontroler. Sedangkan pin IN1 dan
IN2 digunakan sebagai input logika untuk mengatur putaran motor DC dan dapat
juga digunakan untuk memberhentikan motor DC secara cepat (fast motor stop).
Untuk lebih jelas tentang pin IN1 dan IN2 dapat dilihat pada tabel berikut.
Tabel 3.1. Tabel Kebenaran Driver Motor
IN1 IN2 KONDISI MOTOR
0 0 Fast motor stop
0 1 Putar searah jarum jam
1 0 Putar berlawanan jarum jam
1 1 Fast motor stop
Jika diinginkan motor berputar searah jarum jam, maka pin mikrokontroler 22
(IN1) diberi logika low dan 23 (IN2) diberi logika high. Sedangkan EN1
dihubungkan dengan output PWM mikrokontroler PORT 3 (PWM OUTPUT).
Dalam pengoperasian Line follower dengan satu arah maka IN1 dan IN3
disambungkan dengan vcc dan IN2 dan IN4 dengan masukan digital sehingga
akan mengakibatkan motor hanya memiliki 2 kemungkinan yaitu memutar satu
arah jarum jam dan berhenti. Berikut gambar beserta tabel nya:

15. IN1/IN3 IN2/IN4 KONDISI MOTOR
1 0 RUN
1 1 STOP
Diagram Blok Line Follower
Dari penjelasan diatas, berikut diagram blok dari robot line follower:
Gambar 3.16. Diagram Blok Line Follower
Rangkaian Robot Line Follower
Rangkaian yang akan dibuatkan terlihat lebih sederhana dikarenakan
pembuatan robot line follower ini untuk memfasilitasi kinerja motornya

16. menggunakan motor driver. Pertama kita hubungkan pin-pin motor driver
pada arduino sesuai kebutuhan dan skema, setelah itu lalu hubungkan
pin motor driverkemotor DC.DanhubungkanpinsensorkepindigitalArduino.
Langkah langkahnya:
 Hubungkan kedua Pin VCC Sensor dengan Pin 5V Arduino.
 Hubungkan kedua Pin Gnd Sensor dengan Pin Gnd Arduino.
 Hubungkan Pin Data Sensor Tengah dengan Pin A0 Arduino.
 Hubungkan Pin Data Sensor Kanan1 dengan Pin A1 Arduino.
 Hubungkan Pin Data Sensor Kanan2 dengan Pin A2 Arduino.
 Hubungkan Pin Data Sensor Kiri1 dengan Pin A3 Arduino.
 Hubungkan Pin Data Sensor Kiri2 dengan Pin A4 Arduino.
 Hubungkan Pin En1 Driver DC Motor dengan Pin 5 Arduino.
 Hubungkan Pin En2 Driver DC Motor dengan Pin 6 Arduino.
 Hubungkan Pin In1 In3 Driver DC Motor dengan VCC.
 Hubungkan Pin In2 In4 Driver DC Motor dengan pin D0 dan D1
Arduino

17.  Hubungkan Pin 5volt Driver DC Motor dengan Pin 5v Arduino.
 Hubungkan Out Kanan Driver DC Motor dengan DC Motor Kanan.
 Hubungkan Out Kiri Driver DC Motor dengan DC Motor Kiri.
Flowchart
Flowchart program robot line follower ini terdiri atas 3 bagian yaitu bagian
utama, bagian membaca dan kalkulasi sensor dan output sensor.
Sebelum ke flowchart alangkah baiknya melihat tabel perhitungan
kecepatan berikut ini:
Tabel 4.2. Desain Kecepatan Motordc
Nilai/Jumlah i
Motor
kanan
Motor kiri Direction1 Direction2
i=1 ≤ i=3 0 255 HIGH LOW
i=4 ≤ i=7 0 128 HIGH LOW
i=8 128 128 LOW LOW
i=9 ≤ i=12 128 0 LOW HIGH
i=13 ≤ i=24 255 0 LOW HIGH
Nilai i dipengaruhi oleh berapa jumlah i yang mendeteksi garis hitam
dengan perhitungan sensor1=1, sensor2=2, sensor3=4, sensor4=8,
sensor5=12. Kemudian kecepatan maksimal motor 255 dan direction
LOW motor berjalan. Berikut flowchart sesuai dengan tabelnya:
1. Bagian utama
2. Membaca dan kalkulasi nilai sensor

19. 19 | H a l
3. Output sensor
Program Arduino
//Blok Pertama Deklarasi dan Inisialisasi Variable

20. 20 | H a l
//Inisialisasi Sensor
int sensorKiri1 = A0;
int sensorKiri2 = A1;
int sensorTengah = A2;
int sensorKanan1 = A3;
int sensorKanan2 = A4;
//Inisialisasi Motor DC
int motorKanan = 11;
int motorKiri = 12;
int direction1 = 2;
int direction2 = 3;
//insialisasi variabel i
int i=0;
//Blok Kedua Seting Input dan Output
void setup()
{
pinMode (sensorKiri1,INPUT);
pinMode (sensorKiri2,INPUT);
pinMode (sensorTengah,INPUT);
pinMode (sensorKanan1,INPUT);
pinMode (sensorKanan2,INPUT);
pinMode (motorKanan,OUTPUT);
pinMode (motorKiri,OUTPUT);
pinMode (direction1,OUTPUT);
pinMode (direction2,OUTPUT);
}
//Blok Ketiga Program Utama
void loop()
{

21. 21 | H a l
//mengosongkan isi variabel
i=0;
if (digitalRead(A0)==HIGH )
{
i=i+1;}
if (digitalRead(A1)==HIGH )
{
i=i+2;}
if (digitalRead(A2)==HIGH )
{
i=i+4;}
if (digitalRead(A3)==HIGH )
{
i=i+8;}
if (digitalRead(A4)==HIGH )
{
i=i+16;}
//---------------------------------------------------------------------if ( (i>=1) && (1<=3) )
{
analogWrite (motorKanan,0);
analogWrite (motorKiri,255);
//diberikan high karna low agar posisi putar kanan (jalan maju)
digitalWrite (direction1,HIGH);
digitalWrite (direction2,LOW);
}
//---------------------------------------------------------------------else if ( (i>=4) && (1<=7) )
{
analogWrite (motorKanan,0);
analogWrite (motorKiri,128);
digitalWrite (direction1,HIGH);
digitalWrite (direction2,LOW);
}
//---------------------------------------------------------------------else if ( (i>=8) )
{
analogWrite (motorKanan,128);

22. 22 | H a l
analogWrite (motorKiri,128);
digitalWrite (direction1,LOW);
digitalWrite (direction2,LOW);
}
//---------------------------------------------------------------------else if ( (i>=9) && (1<=12) )
{
analogWrite (motorKanan,128);
analogWrite (motorKiri,0);
digitalWrite (direction1,LOW);
digitalWrite (direction2,HIGH);
}
//---------------------------------------------------------------------else if ( (i>=13) && (1<=24) )
{
analogWrite (motorKanan,255);
analogWrite (motorKiri,0);
digitalWrite (direction1,LOW);
digitalWrite (direction2,HIGH);
}
delay(500);
}
Daftar Pustaka
Supriyanto, R.dkk “ ROBOTIKA ”. Gunadharma Press. Jakarta, 2010.
Zhen, J.W. Nguong, “Autonomous Transportation Robot with Localization”. UTM. Kuala
lumpur, Maaysia, 2013.
http://www.arduino.cc/en/Main/HomePage
Putranto, A. “Teknik Otomasi Industri Untuk Sekolah Menengah Kejuruan”. Direktorat
Pembinaan Sekolah Menengah dan Kejuruan. Jakarta, 2008.
Kusuf, W. “Buku Siswa Teknik Pemrograman 1”. Kementrian Pendidikan dan
Kebudayaan. Jakarta, 2014.
Kusuf, W. “Buku Siswa Teknik Pemrograman 2”. Kementrian Pendidikan dan
Kebudayaan. Jakarta, 2014