------------------------------------------------- INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
-------------------------------------------------
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
-------------------------------------------------
Jalan Ganesha No. 10 Gedung Labtek V Lantai 2 (022)2508135-36, (022)2500940
-------------------------------------------------
Bandung 40132
-------------------------------------------------

Dokumentasi Produk Tugas Akhir

Lembar Sampul Dokumen

Judul Dokumen | TUGAS AKHIR TEKNIK ELEKTRO:Robofish - SiBolang | | | Jenis Dokumen | SPESIFIKASI | | Catatan: Dokumen ini dikendalikan penyebarannya oleh Prodi Teknik Elektro ITB | Nomor Dokumen | B200-TA141501032 | | | Nomor Revisi | 00 | | | Nama File | [ B200 ] | | | Tanggal Penerbitan | 23 Oktober 2014 | | | Unit Penerbit | Prodi Teknik Elektro - ITB | | | Jumlah Halaman | [ 5 ] | (termasuk lembar sampul ini) |

Data Pemeriksaan dan Persetujuan | Ditulis | Nama | Tito Nurwahyu M N | Jabatan | Mahasiswa | Oleh | Tanggal | 24 Oktober 2014 | Tanda Tangan | | | | | | | Diperiksa | Nama | Hafiyanda Razan | Jabatan | Mahasiswa | Oleh | Tanggal | 24 Oktober 2014 | Tanda Tangan | | | | | | | Disetujui | Nama | Sebastianus Reynaldi | Jabatan | Mahasiswa | Oleh | Tanggal | 24 Oktober 2014 | Tanda Tangan | | | | | | |

DAFTAR ISI DAFTAR ISI 2 Catatan Sejarah Perbaikan Dokumen 3 Proposal Proyek Pengembangan Robofish revisited 4 1 Pengantar 4 1.1 RINGKASAN ISI DOKUMEN 4 1.2 Tujuan Penulisan dan Aplikasi/Kegunaan Dokumen 4 1.3 REFERENSI 4 1.4 DAFTAR SINGKATAN 4 2 SPESIFIKASI 4 2.1 Definisi, Fungsi dan Spesifikasi 4 2.2 Design 4 2.2.1 Interaksi Pemakai dan Mesin Lain 4 2.2.2 Spesifikasi Fungsi dan Performansi Fungsi 5 2.2.3 Spesifikasi Fisik dan Lingkungan 5 2.2.4 Spesifikasi Standardisasi 5 2.3 Verifikasi 5 2.4 Biaya dan Jadwal 6 3 Lampiran 6

Catatan Sejarah Perbaikan Dokumen

Versi, Tgl, Oleh | Perbaikan | | | | | | | | |

Proposal Proyek Pengembangan Robofish
Pengantar
RINGKASAN ISI DOKUMEN
Dokumen ini mengenai spesifikasi dari Robofish. Spesifikasi mengenai robofish akan dijelaskan secara detail meliputi spesifikasi teknis, spesifikasi fisik dan spesifikasi lingkungan. Selain itu dokumen spesifikasi akan menjadi proposal tugas akhir sarjana Teknik Elektro dan Informatika serta menjadi referensi untuk pengembangan desain pada tahap selanjutnya.
Tujuan Penulisan dan Aplikasi/Kegunaan Dokumen
Tujuan penulisan dokumen ini antara lain: 1. gambaran spesifikasi keseluruhan Robofish, 2. mengetahui langkah-langkah pengembangan Robofish, 3. dokumentasi pengembangan Robofish,
Aplikasi Dokumen : 1. referensi desain Robofish, 2. dokumentasi untuk pengembangan lebih lanjut dari robofish.
REFERENSI
http://electronics.stackexchange.com/questions/1107/why-is-avr-used-in-arduino diakses tanggal 21 Okt 2014 http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardDue diakses tanggal 21 Okt 2014 https://www.sparkfun.com/datasheets/Sensors/Imaging/TCM8240MD_E150405_REV13.pdf diakses tanggal 21 Okt 2014 http://www.raspberrypi.org/an-image-processing-robot-for-robocup-junior/ diakses tanggal 21 Okt 2014 http://marinebio.org/species.asp?id=90 diakses tanggal 21 Okt 2014 http://science.jrank.org/pages/6112/Sharks-Locomotion-buoyancy.html diakses tanggal 21 Okt 2014 http://en.wikipedia.org/wiki/Fish_locomotion diakses tanggal 21 Okt 2014 http://www.seatemperature.org/ diakses tanggal 21 Okt 2014

DAFTAR SINGKATAN * Singkatan | * Arti | * DFD | * Data Flow Diagram | * GPS | * Global Positioning System | * | * | * | * | * | * | * | * | * | * | * | * | * | * | *
SPESIFIKASI
Definisi, Fungsi dan Spesifikasi
Robofish sebuah SiBolang yang dapat melakukan perjalanan dan pengamatan di dalam perairan air asin dengan kedalaman sedang dapat dikendalikan jarak jauh secara remotely pada permukaan dan secara autonomous saat sedang menyelam, mampu mengambil data-data yang tersedia dalam laut, seperti membedakan kondisi terumbu karang yang sehat dengan yang terjadi bleaching berdasarkan pengolahan citra, serta mampu mengambil data temperature, kedalaman, dan posisi robot.
Spesifikasi dasar yang dimiliki oleh Robofish: 1. mampu bergerak maju, ke atas dan ke bawah; ke kanan dan ke kiri; 2. minimal dapat menyelam tiga meter di bawah permukaan air, 3. mengirimkan posisi robot di saat berada di permukaan ke pengguna, 4. penghindaran rintangan secara otomatis, 5. penyimpanan data lingkungan dan robot, 6. membedakan obyek di dalam air, 7. memiliki waktu operasi tiga jam, 8. material yang digunakan harus tahan terhadap korosi.
Design

Gambar 2.2.1 DFD Robotic Fish Level 0

Gambar 2.2.2 DFD Robotic Fish Level 1
Sistem memiliki dua bagian utama, bagian depan dan bagian belakang. Daya sistem secara keseluruhan akan disuplai oleh sebuah power supply dc. Sistem bagian depan memiliki fungsi utama sebagai pemroses informasi atau data yang diterima oleh sensor-sensor, kamera, dan GPS. Data yang diolah pada sistem bagian depan akan dikirimkan ke kontrol kit untuk pengguna dan ke sistem bagian belakang untuk diproses lebih lanjut. Pengiriman data atau informasi ke kontrol kit menggunakan nirkabel, sedangkan ke sisem bagian belakang menggunakan kabel. Sistem bagian belakang memiliki fungsi utama untuk mengontrol respon aktuator terhdap masukan yang diterima dari sistem bagian depan maupun dari kontrol kit. Data yang berupa perintah dari pengguna dengan menggunakan kontrol kit dikirimkan secara nirkabel ke sistem bagian belakang untuk diproses lebih lanjut.
Interaksi Pemakai dan Mesin Lain
Dalam penggunaan SiBolang, pengguna berperan sebagai: * pengarah gerakan dari SiBolang,
Arah gerak robot akan dikendalikan oleh pengguna secara penuh ketika berada di permukaan air. Pada kondisi menyelam, robot akan bergerak secara autonomous dan dapat menghindari benturan. * pemantau kondisi SiBolang secara tidak langsung,
Kondisi robot yang dipantau oleh pengguna contohnya, tekanan di dalam robot, temperatur dalam robot, energi baterai yang tersisa, dll. * pemantau kondisi lingkungan sekitar robot, kondisi lingkungan sekitar robot diterima langsung oleh sensor pada robot dan langsung dikirimkan pada pengguna yang antara lain video keadaan sekitar robot, temperatur air, tekanan air, keadaan terumbu karang, dll. * penanggung jawab jika adanya keadaan darurat pada robot.
Jika robot dalam keadaan kritis, robot tidak akan menanggulanginya sendiri, melainkan hanya memberitahukan bahaya adanya keadaan kritis yang terjadi pada pengguna, dan pengguna dapat menanggulangi bahaya tersebut dengan mengontrol robot dari jarak jauh.
Robot ikan akan berinteraksi dua arah dengan alat kontrol yang digunakan pengguna. Informasi yang dikirimkan dan diterima oleh robot berjalan secara paralel dan terus-menerus selama robot aktif dan berada di permukaan air. Data yang diterima oleh robot adalah sebuah informasi untuk robot sebagai perintah robot untuk melakukan pergerakan yang dimaksudkan pengguna. Sedangkan informasi yang dikeluarkan oleh robot pada pengguna adalah akumulasi informasi kondisi robot dan sekitar robot yang diterima oleh sensor.
Hubungan antara pengguna dengan robot yang paling mendasar adalah bagian komunikasi untuk melakukan kontrol pada navigasi. Ketika SiBolang dikendalikan secara remotely operated, pengguna dapat menggerakan robot dengan menggunakan remote control yang dibantu dengan keberadaan kamera untuk membantu melihat situasi dalam perairan. Selain itu data yang diambil dari robot dapat ditampilkan pada remote control sehingga pengguna langsung dapat melihat data yang diambil pada posisi robot. Namun ketika robot beroperasi secara autonomous maka data yang dikumpulkan robot akan disimpan sementara ke dalam memori. Dalam jangka waktu tertentu robot akan kembali keatas permukaan air untuk mengirimkan data kepada pengguna dan menghapus data yang ada.
Untuk data yang diterima oleh pengguna berasal dari sensor-sensor pada robot yang kemudian diolah oleh prosesor menjadi informasi berupa posisi, temperature, kedalaman, dan kondisi perairan. Informasi yang dikirimkan ditampilkan pada layar pengguna yang telah terintegrasi dengan receiver dari modul komunikasi.
Spesifikasi Fungsi dan Performansi Fungsi * Kedalaman minimum robot
Kedalaman minimum yang dapat dijangkau oleh Robofish adalah tiga meter karena keberadaan terumbu karang minimal berada pada kedalaman tiga meter. * Jarak jelajah
SiBolang mampu melakukan penjelajahan sejauh 300 meter dari transmitter. * Pergerakan ikan
Ikan mampu berenang ke kanan dan kiri yang diatur dari gerak badan ikan, berenang secara lurus dengan dorongan dari sirip belakang dan juga kemampuan untuk menyelam naik dan turun dengan gerak badan ikan secara ke atas dan ke bawah. * Pengiriman data nirkabel
Pengiriman data nirkabel di dalam air dilakukan dengan menggunakan sinyal sonar. Dalam pengiriman dalam laut, sonar adalah yang paling efektif diaplikasikan dalam laut. * Kemampuan khusus
SiBolang mampu menghindari benturan dari objek di depannya untuk menghindari kerusakan pada dirinya. SiBolang juga mampu mengenali terumbu karang yang sudah mengalami pemutihan. * Penyimpanan data
SiBolang dapat menyimpan data hasil pembacaan sensor, GPS, gyrometer, dan video untuk dapat diproses lebih lanjut lagi oleh para ahli. * Waktu operasi
SiBolang dapat beroperasi selama tiga jam di dalam air.
Spesifikasi Deskripsi Target Fisik dan Lingkungan
Berikut target deskripsi fisik dan lingkungan dari produk yang akan dirancang. * Tampilan robot
Robofish dibentuk agar menyerupai ikan hiu baik bentuk maupun cara pergerakannya. Hal ini dikarenakan hiu mudah untuk ditirukan pergerakannya. Hiu sendiri menggunakan prinsip dynamic lift untuk navigasi naik atau turun dalam air, hal ini dapat terlihat dari sirip pektoral yang berkembang dengan baik untuk melakukan manuver ini. Sirip pectoral pada hiu digunakan seperti sayap pada pesawat terbang. Namun ada 2 kelemahan utama dari pergerakan hiu yaitu harus selalu bergerak untuk mempertahankan kedalaman dan tidak mampu untuk bergerak mundur maupun melayang. * Dimensi robot
Ukuan hiu sangat bervariasi mulai dari panjang tangan seseorang sampai dengan ukuran bus. Namun setengah dari 350 spesies hiu memiliki panjang kurang dari 1 m. Karena salah satu tujuan dari tugas akhir adalah hiu dapat bermanuver diantara terumbu karang maka ditetapkan panjang hiu adalah 50 cm. Ukuran tinggi hiu termasuk siripnya sekitar 40% dari panjang keseluruhannya maka tingginya ditetapkan 20 cm. Untuk lebar biasanya setengah dari tingginya jika tidak termasuk sirip maka ditetapkan sebesar 10 cm. Penetapan diatas disesuaikan dengan kondisi hiu di lapangan untuk mempermudah meniru manuver dan pergerakan. * Massa dan berat robot
Berat robofish disesuaikan dengan massa jenis air laut agar tidak terus mengambang maupun tidak bisa berenang karena massa yang terlalu berat. Dari ulasan diatas diketahui bahwa hiu cenderung untuk tenggelam di dalam air dan perlu terus bergerak untuk mempertahankan kedalamannya. Oleh karena itu harus diukur agar massa jenisnya sedikit lebih besar daripada massa jenis air laut. Massa jenis air laut rata-rata sebesar 1025 kg/m3. Biasanya massa hiu jika dibandingkan dengan panjangnya maka didapatkan data 0.1 kg/cm. Untuk panjang 50 cm maka ditetapkan massanya sekitar 5 kg dengan berat sekitar 50 N. * Material robot
Penggunaan material yang tahan air dan korosi akibat reaksi di dalam air laut. Selain itu, material yang mudah untuk menghadapi stress dan strain yang cukup kuat tetapi memiliki fleksibilitas yang baik untuk menghadapi tekanan, waterproofing dan juga kemudahan maneuver robot. * Lingkungan
Robot ikan akan bekerja di dalam air asin, yaitu di dalam laut yang dekat dengan pantai karena tujuan dari pembuatan Robofish adalah untuk pengamatan terumbu karang.
Spesifikasi Standardisasi * Material robot
Material robot yang dipakai adalah material yang tidak korosif, tidak beracun dan tidak mencemari air laut.
Spesifikasi Keandalan (Reliability) dan Perawatan (Maintainability) * Target MTBF
Untuk 1000 produk robofish ini dalam 1 tahun ditargetkan hanya terjadi 125 produk yang rusak. Jadi waktu operasi dari populasi adalah 1000 x 1 = 1000 tahun produk. Laju kerusakannya adalah 125 / 1000 tahun produk atau 12,5 % / tahun. MTBF adalah inverse dari laju kerusakan yaitu 1/12,5% atau sama dengan 8 tahun. * Target MTTR
Desain Robofish direncanakan untuk menggunakan komponen yang mudah didapatkan, yaitu menggunakan komponen-komponen lokal serta mudah ditemui di pasaran. Untuk melakukan reparasi ditargetkan tidak membutuhkan tenaga ahli, hanya memerlukan pengetahuan dasar mengenai komponen yang digunakan pada robofish sehingga target MTTR yang diinginkan kurang lebih reparasi dilakukan selama 24 jam. * Pola operasi
Operasi dari robofish sangat tergantung dari baterai sebagai sumber daya utama. Dalam selang waktu tertentu, operasi Robofish perlu dihentikan untuk melakukan penggantian baterai yang telah melewati lifetime atau melakukan pengisian ulang baterai tersebut.
Verifikasi
Dari kebutuhan dan sesifikasi robot yang telah dijabarkan, dapat dilakukan beberapa pengujian untuk memastikan kebutuhan dan spesifikasi tersebut telah terpenuhi. Pengujian yang dilakukan antara lain: * Pengujian kemampuan melayang
Pengujian akan dilakukan pada kolam air tawar biasa. Pengujian berhasil jika robot mampu melayang di dalam air dan tidak tenggelam. * Pengujian kemampuan bermanuver dalam mode kontrol
Robot diuji untuk berenang maju serta ke kanan dan kiri. Pengujian berhasil jika pergerakan robot sudah sesuai dengan spesifikasi dan desain yang telah ditentukan. * Pengujian kemampuan bermanuver dalam mode autonomous
Robot diuji untuk berenang maju, bergerak ke atas dan ke bawah serta ke kanan dan kiri. Pengujian berhasil jika pergerakan robot sudah sesuai dengan spesifikasi dan desain yang telah ditentukan. * Pengujian kedalaman
Dilakukan pada kolam air tawar dengan cara memosisikan robot pada kedalaman dua meter. Robot hasil perancangan minimal harus mampu bertahanan pada kedalaman dua meter. Pengujian berhasil jika robot tidak mengalami kebocoran dan kerusakan peralatan akibat tekanan air. * Pengujian dimensi dan berat
Pengujian dimensi akan dilakukan dengan menggunakan meteran dan jangka sorong. Untuk pengujian berat akan digunakan timbangan digital agar dapat melihat hasil lebih presisi. * Pengujian pengiriman dan penerimaan data
Pengujian ini dilakukan sebelum dan sesudah sistem dipasangkan pada SiBolang. Pengujian dilakukan awalnya hanya antara mikroprosesor pada SiBolang dengan mikroprosesor pada kontrol kit. Setelah pengujian awal berhasil, akan dilanjutkan dengan menambahkan sensor dan aktuator pada mikroprosesor SiBolang. Dari tahap ini akan dilihat masukan pada sensor dapat diterima kontrol kit atau tidaknya dan masukan dari kontrol kit akan direalisasikan aktuator atau tidaknya. Setelah berhasil sistem akan dipasangkan pada SiBolang dan diuji kembali secara keseluruhan. * Pengujian modul-modul sensor
Pengujian modul-modul sensor akan dilakukan secara paralel. Pengujian dilakukan dengan mensimulasikan modul sensor sebagai input dan mengkalibrasi secara numerik perhitungan dari nilai keluaran mikroprosesor agar sesuai dengan yan diinginkan. * Pengujian aktuator
Pengukuran pergerakan yang dilakukan oleh aktuator. Pergerakan yang dihasilkan akan disesuaikan dengan sudut-sudut yang dihasilkan oleh aktuator. Kesesuaian sudut hasil pengujian dengan hasil perancangan menunjukkan pengujian berhasil. * Pengujian menampilkan data
Dari pengujian ini dilihat data yang diterima dari sensor dapat ditampilkan pada layar kontrol kit atau tidaknya.
Biaya dan Jadwal
Tabel 2.4.1 Biaya perancangan Robofish Material | JustifikasiPemakaian | Kuantitas | HargaSatuan (Rp) | Keterangan | Arduino Mega 2560 | Microcontroller | 1 | 550,000.00 | | Raspberry Pi | Image Processing | 1 | 500,000.00 | | Kit Transmitter - Receiver | Pengirim dan penerima jarak jauh | 1 | 2,500,000.00 | | Komponen elektronik | Resistor, kapasitor, induktor | 1 | 30,000.00 | | Baterai Li-Po | Sumber daya robot | 2 | 320,000.00 | | Servo high torque | Aktuator pergerakan sirip | 3 | 700,000.00 | | Infrared Sensor | Infrared Sensor | 1 | 100,000.00 | | Kamera Warna | Pembeda warna | 2 | 1,000,000.00 | | Silicon Rubber | Bahan anti bocor, bagian badan robot | 1 | 250,000.00 | | Modul Inertial Maesurement Unit | Gyrometer | 1 | 1,000,000.00 | | Peralatan | | 1 set | 1,000,000.00 | | SUB TOTAL (Rp) | 6,770,000.00 |

Tabel 2.4.2 Jadwal kegiatan perancangan Robofish No | Jenis Kegiatan | Bulan ke- | | | September | Oktober | November | Desember | Januari | | | 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | Studi Literatur | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 2 | Pemantapan Konsep Awal | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 3 | Pembuatan Proposal | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 4 | Pengajuan Proposal | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 5 | Pencairan dana | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 6 | Analisis Lapangan | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 7 | Desain Produk | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 8 | Perancangan prototip | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | Simulasi Prototip | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | No | Jenis Kegiatan | Bulan ke- | | | Februari | Maret | April | Mei | | | 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | 3 | 4 | 1 | 2 | 3 | 4 | 9 | Finalisasi Desain | | | | | | | | | | | | | | | | | 10 | Pembuatan Produk | | | | | | | | | | | | | | | | | 11 | Pengujian Produk | | | | | | | | | | | | | | | | | 12 | Publikasi Produk | | | | | | | | | | | | | | | | | 13 | Paten Produk | | | | | | | | | | | | | | | | | 14 | Pembuatan Laporan | | | | | | | | | | | | | | | | | 15 | Finalisasi Laporan | | | | | | | | | | | | | | | | |