ROBOT PINTAR DETEKSI HAMBATAN DENGAN FITUR PENGEREMAN OTOMATIS DAN DOKUMENTASI VISUAL BERBASIS RASPBERRY PI

 

 

 

ROBOT PINTAR DETEKSI HAMBATAN DENGAN FITUR PENGEREMAN OTOMATIS DAN DOKUMENTASI VISUAL BERBASIS RASPBERRY PI

 

Dosen Pengampu :

Dr. Samuel Beta Kuntardjo, Ing.Tech., M.T.

Disusun Oleh

Kelompok 3/ RE-3C:

1.	Ahmad Abi Ridwan	4.34.23.2.02
2.	Fitri Aulia	4.34.23.2.08
3.	Muhammad Riyadh Ayyasy	4.34.23.2.15
4.	Rayhan Maulana Z.S	4.34.23.2.21

 

PROGRAM STUDI D4 TEKNOLOGI REKAYASA ELEKTRONIKA

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI SEMARANG

2026

 

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan laporan tugas besar yang berjudul "Robot Pintar Deteksi Hambatan dengan Fitur Pengereman Otomatis dan Dokumentasi Visual Berbasis Raspberry Pi" dengan baik. Laporan ini disusun sebagai salah satu syarat penyelesaian tugas mata kuliah serta sebagai bentuk penerapan ilmu yang telah diperoleh selama proses perkuliahan, khususnya pada bidang sistem kendali, robotika, dan embedded system.

Perancangan sistem ini bertujuan untuk mengembangkan sebuah robot yang mampu mendeteksi hambatan secara otomatis menggunakan sensor ultrasonik, melakukan pengereman ketika objek berada pada jarak berbahaya, memberikan peringatan melalui buzzer, serta mengambil gambar menggunakan Pi Camera sebagai dokumentasi visual. Melalui proyek ini, kami memperoleh pengalaman dalam mengintegrasikan perangkat keras dan perangkat lunak menjadi sebuah sistem yang dapat bekerja secara otomatis dan terpadu.

Kami menyampaikan ucapan terima kasih kepada Bapak Dr. Samuel Beta Kuntardjo, Ing.Tech., M.T. selaku dosen pengampu yang telah memberikan bimbingan, arahan, serta motivasi selama proses penyusunan proyek ini. Ucapan terima kasih juga kami sampaikan kepada seluruh anggota kelompok dan semua pihak yang telah memberikan dukungan sehingga laporan ini dapat diselesaikan dengan baik.

Kami menyadari bahwa laporan ini masih memiliki kekurangan. Oleh karena itu, kami mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi penyempurnaan laporan ini di masa mendatang. Semoga laporan ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca serta menjadi referensi dalam pengembangan sistem robotika berbasis Raspberry Pi.

 

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan teknologi robotika telah memberikan kontribusi besar dalam berbagai bidang, seperti industri, pendidikan, transportasi, hingga penelitian. Salah satu jenis robot yang banyak dikembangkan adalah robot bergerak (mobile robot), yaitu robot yang mampu berpindah tempat secara mandiri sesuai dengan perintah atau program yang diberikan. Namun, dalam pengoperasiannya robot sering menghadapi berbagai hambatan di lingkungan sekitar yang dapat menyebabkan tabrakan dan kerusakan pada komponen robot apabila tidak dilengkapi dengan sistem keamanan yang memadai.

Untuk mengatasi permasalahan tersebut diperlukan suatu sistem yang mampu mendeteksi keberadaan objek secara real-time. Sensor ultrasonik HC-SR04 merupakan salah satu sensor yang banyak digunakan untuk mengukur jarak objek karena memiliki tingkat akurasi yang baik, harga yang relatif murah, serta mudah diintegrasikan dengan sistem mikrokontroler maupun single board computer seperti Raspberry Pi. Dengan adanya sensor ini, robot dapat mengetahui keberadaan hambatan di depannya sehingga dapat melakukan pengereman otomatis sebelum terjadi benturan.

Selain kemampuan menghindari tabrakan, sistem robot juga memerlukan fitur dokumentasi visual sebagai bentuk pencatatan ketika kondisi darurat terjadi. Dokumentasi berupa gambar memungkinkan pengguna mengetahui objek yang menyebabkan robot berhenti serta dapat digunakan sebagai bahan evaluasi terhadap kinerja sistem. Oleh karena itu, penggunaan Pi Camera menjadi solusi yang efektif untuk melakukan pengambilan gambar secara otomatis ketika sensor mendeteksi objek dalam jarak berbahaya.

Pada proyek ini digunakan Raspberry Pi 4B sebagai pusat pengendali yang mengintegrasikan sensor ultrasonik HC-SR04, Pi Camera, driver motor L298N, motor DC, serta buzzer dalam satu sistem yang saling terhubung. Sistem dirancang agar mampu mendeteksi hambatan, menghentikan robot secara otomatis, memberikan peringatan suara, dan mengambil gambar sebagai dokumentasi visual secara bersamaan. Dengan demikian diharapkan robot memiliki tingkat keamanan yang lebih tinggi, respons yang cepat terhadap kondisi berbahaya, serta mampu memberikan informasi visual mengenai objek yang terdeteksi.

1.2 Tujuan

1.     Mengimplementasikan sistem pengereman otomatis pada robot untuk menghindari benturan fisik dengan objek di sekitar secara mandiri.

2.     Melakukan pengambilan gambar secara instan melalui kamera saat kondisi darurat terdeteksi untuk menyediakan bukti visula dari objek di depan robot.

3.     Menyediakan fitur respon berupa bunyi buzzer sebagai tanda peringatan langsung saat robot mendeteksi objek atau kondisi darurat di depannya.

1.3 Rumusan Masalah

•       Bagaimana merancang sistem robot pintar berbasis Raspberry Pi 4B yang mampu mendeteksi hambatan secara otomatis menggunakan sensor ultrasonik HC-SR04?

•       Bagaimana mengimplementasikan sistem pengereman otomatis agar robot dapat berhenti ketika mendeteksi objek pada jarak tertentu?

•       Bagaimana mengintegrasikan Pi Camera dan buzzer sehingga sistem dapat memberikan dokumentasi visual serta peringatan secara otomatis saat kondisi darurat terdeteksi?

 

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Raspberry Pi 4B

Gambar 1. 1 Raspberry Pi 4B

Raspberry Pi 4 Model B merupakan single board computer yang memiliki kemampuan komputasi cukup tinggi untuk menjalankan sistem operasi Linux serta berbagai aplikasi pemrograman. Raspberry Pi memiliki prosesor ARM Cortex-A72 quad-core, RAM hingga 8 GB, GPIO sebanyak 40 pin, serta mendukung berbagai antarmuka komunikasi seperti UART, SPI, dan I2C. Pada proyek ini Raspberry Pi 4B berfungsi sebagai pusat kendali yang mengolah data dari sensor ultrasonik kemudian mengendalikan motor, buzzer, dan Pi Camera sesuai logika program.

2.2 Sensor Ultrasonik HC-SR04

Gambar 1. 2 Sensor Ultrasonik HC-SR04

Sensor HC-SR04 merupakan sensor pengukur jarak yang bekerja menggunakan gelombang ultrasonik sebesar 40 kHz. Sensor mengirimkan gelombang suara melalui pin Trigger dan menerima pantulannya melalui pin Echo. Selisih waktu antara gelombang dikirim dan diterima digunakan untuk menghitung jarak objek di depan sensor. Pada proyek ini sensor digunakan sebagai pendeteksi hambatan sehingga robot dapat melakukan pengereman otomatis ketika objek berada pada jarak tertentu.

2.3 Raspberry Pi Camera Module (Pi Camera)

Gambar 1. 3 Raspberry Pi Camera Module

Pi Camera merupakan modul kamera yang dirancang khusus untuk Raspberry Pi melalui antarmuka CSI (Camera Serial Interface). Kamera ini mampu mengambil gambar maupun merekam video dengan kualitas tinggi. Pada sistem robot pintar, Pi Camera digunakan untuk mengambil gambar secara otomatis ketika robot mendeteksi objek dalam kondisi berbahaya sehingga dapat menjadi dokumentasi visual terhadap hambatan yang ditemukan robot.

2.4 Driver Motor L298N

Gambar 1. 4 Driver Motor L298N

Driver motor L298N merupakan modul pengendali motor DC berbasis IC dual H-Bridge. Modul ini memungkinkan Raspberry Pi mengatur arah putaran dan kecepatan motor melalui sinyal digital maupun PWM. Pada proyek ini L298N digunakan sebagai penghubung antara Raspberry Pi dan motor DC sehingga robot dapat bergerak maju maupun berhenti sesuai hasil pembacaan sensor ultrasonik.

2.5 Motor DC

Gambar 1. 5 Motor DC

Motor DC merupakan aktuator utama yang menghasilkan gerakan pada robot. Putaran motor dikendalikan oleh driver L298N berdasarkan perintah dari Raspberry Pi. Dua buah motor digunakan sebagai penggerak roda kanan dan kiri sehingga robot mampu bergerak maju dan berhenti secara otomatis saat mendeteksi hambatan.

2.6 Buzzer

Gambar 1. 6 Buzzer

Buzzer adalah komponen elektronik yang mengubah energi listrik menjadi getaran suara, umumnya digunakan sebagai indikator peringatan pada sistem elektronik. Pada sistem rumah pintar ini, buzzer terhubung pada pin GP10 dan berfungsi sebagai output peringatan keamanan. Buzzer akan aktif secara latching (tetap berbunyi hingga dimatikan secara manual) ketika sensor PIR mendeteksi pergerakan pada saat mode SIAGA diaktifkan, sehingga memastikan peringatan tidak terlewat oleh pengguna.

 

BAB III

PERANCANGAN ALAT

3.1 Daftar Komponen

Komponen yang digunakan dalam perancangan alat:

1.     1 x Raspberry Pi 4B

2.     1 x Sensor Ultrasonik HC-SR04

3.     1 x Raspberry Pi Camera Module (Pi Camera)

4.     1 x Driver Motor L298N

5.     1 x Motor DC

6.     1 x Buzzer

3.2 Cara Kerja

Sistem dimulai ketika Raspberry Pi 4B memperoleh catu daya dan menjalankan program utama. Selanjutnya Raspberry Pi melakukan inisialisasi seluruh komponen yang digunakan, meliputi sensor ultrasonik HC-SR04, driver motor L298N, motor DC, buzzer, serta Pi Camera.

Robot kemudian bergerak maju menggunakan dua motor DC yang dikendalikan oleh driver L298N. Selama robot bergerak, sensor ultrasonik secara terus-menerus mengukur jarak objek yang berada di depan robot.

Apabila hasil pengukuran menunjukkan bahwa jarak objek masih berada di atas batas aman, Raspberry Pi akan mempertahankan kondisi motor sehingga robot tetap bergerak maju.

Namun apabila sensor mendeteksi objek berada pada jarak yang telah ditentukan sebagai batas bahaya, Raspberry Pi akan segera menghentikan putaran kedua motor melalui driver L298N sehingga robot melakukan pengereman otomatis sebelum terjadi benturan.

Setelah robot berhenti, Raspberry Pi mengaktifkan buzzer sebagai indikator adanya kondisi darurat. Bersamaan dengan itu Pi Camera melakukan pengambilan gambar terhadap objek yang berada di depan robot sebagai dokumentasi visual.

Setelah proses dokumentasi selesai, gambar disimpan ke media penyimpanan Raspberry Pi sehingga dapat digunakan sebagai bahan evaluasi maupun pemantauan. Robot tetap berada dalam kondisi berhenti hingga objek dipindahkan atau sistem dijalankan kembali sesuai program yang telah dibuat. Seluruh proses berlangsung secara otomatis tanpa memerlukan intervensi pengguna sehingga sistem mampu meningkatkan keamanan robot selama beroperasi.

3.3 Diagram Blok

Gambar 1. 8 Diagram Blok Sistem

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.4 Flowchart

Gambar 1. 9 Flowchart Sistem

 

 

 

 

 

 

3.5 Skematik

Gambar 1.10 Skematik Sistem

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.6 Program

Berikut ini merupakan program yang dijalankan:

"""============================================================================  Pemrogram      : Kelompok RE-3C/03 (Final Optimized)  Proyek         : Robot Pintar - Obstacle Avoidance & Black Box Take Picture  File           : Integrasi_Robot_Pintar_V3_Final.py  Deskripsi      : Robot maju secara konstan dengan respons sensor instan (Real-time).                   - Jarak > 10 cm  : Maju kecepatan penuh (0.5), pembacaan tanpa jeda.                   - Jarak 5-10 cm  : Melambat (0.15) + Buzzer putus-putus tanpa blocking.                   - Jarak <= 5 cm  : REM INSTAN + Ambil Foto Obstacle + Menghindar. =========================================================================== """   import time from datetime import datetime from gpiozero import Motor, DistanceSensor, Buzzer from picamera2 import Picamera2   # ============================================================================ # 1. DEKLARASI VARIABEL & PIN GPIO # ============================================================================ # Sesuaikan pin forward/backward dengan driver motor (L298N / Shield) milikmu motorKiri = Motor(forward=23, backward=24)   motorKanan = Motor(forward=6, backward=5)    # queue_len=2 membuat sensor langsung menyetor data tanpa mengantre/merata-rata terlalu lama sensor = DistanceSensor(echo=27, trigger=17, queue_len=2) buzzer = Buzzer(26) kamera = Picamera2()   # Variabel bantuan untuk mengatur kedipa++n buzzer tanpa menghentikan roda (Non-blocking) waktu_buzzer_terakhir = time.time()   # ============================================================================ # 2. FUNGSI NAVIGASI ROBOT # ============================================================================ def robot_maju(speed):     motorKiri.forward(speed=speed)     motorKanan.forward(speed=speed)   def robot_mundur(speed):     motorKiri.backward(speed=speed)     motorKanan.backward(speed=speed)   def robot_belok_kanan(speed):     motorKiri.forward(speed=speed)       motorKanan.backward(speed=speed)    def robot_berhenti():     motorKiri.stop()     motorKanan.stop()   # ============================================================================ # 3. INISIALISASI AWAL SISTEM # ============================================================================ print("Inisialisasi Kamera...") kamera.configure(kamera.create_preview_configuration()) kamera.start() time.sleep(1) # Jeda sekali di awal hanya untuk memastikan hardware siap   print("\n=== ROBOT PINTAR RESPONS INSTAN READY ===") print("Membaca sensor secara real-time. Tekan CTRL+C untuk berhenti.")   # ============================================================================ # 4. LOOP UTAMA PROGRAM (REAL-TIME DETEKSI) # ============================================================================ try:     while True:         # Pembacaan jarak konstan dan instan (Nol Jeda / No Sleep)         jarak = sensor.distance * 100         print(f"Jarak Objek: {jarak:.2f} cm", end="\r")                 # --------------------------------------------------------------------         # KONDISI 1: Jarak Kritis (<= 5cm) -> REM TOTAL & AMBIL FOTO BLACKBOX         # --------------------------------------------------------------------         if jarak <= 5:             print("\n[!] TARGET SANGAT DEKAT! Mengunci Rem Roda...")             robot_berhenti() # Rem instan agar mobil tidak menabrak & foto tidak blur             buzzer.on()      # Buzzer menyala terus tanda bahaya/kritikal                         # --- Proses Mengambil Foto Bukti ---             print("Mengambil foto objek di depan...")             namaFile = f"./obstacle_{datetime.now().strftime('%Y%m%d_%H%M%S')}.jpg"                         kamera.stop()             kamera.configure(kamera.create_still_configuration())             kamera.start()                         # Jeda minimalis (0.2 detik) hanya agar sensor kamera sempat menyesuaikan cahaya             time.sleep(0.2)                         kamera.capture_file(namaFile)             print(f"[SUCCESS] Foto Bukti Disimpan: {namaFile}")                         # Kembalikan kamera ke mode standby (preview)             kamera.stop()             kamera.configure(kamera.create_preview_configuration())             kamera.start()                         # Sisa waktu tunggu diam di tempat (Digenapkan agar total diam +- 5 detik)             print("Menunggu jeda aman sebelum manuver menghindar...")             time.sleep(4.3)             buzzer.off()                         # --- Gerakan Menghindar ---             print("[->] Langkah 1: Mundur sedikit...")             robot_mundur(speed=0.4)             time.sleep(0.8)             robot_berhenti()             time.sleep(0.15) # Jeda mekanis singkat agar dinamo tidak kaget                         print("[->] Langkah 2: Belok ke kanan...")             robot_belok_kanan(speed=0.4)             time.sleep(0.6) # Sesuaikan durasi ini agar pas berputar 90 derajat             robot_berhenti()             time.sleep(0.15)                         print("[->] Selesai menghindar. Kembali mendeteksi jalan...\n")           # --------------------------------------------------------------------         # KONDISI 2: Jarak Waspada (5cm - 10cm) -> Melambat (Sensitif & Smooth)         # --------------------------------------------------------------------         elif 5 < jarak <= 10:             # Roda tetap berputar maju dengan kecepatan rendah secara mulus             robot_maju(speed=0.15)                         # Buzzer berkedip cepat (tiap 0.1 detik) memakai logika waktu.             # Ini mencegah program berhenti bergantian (anti patah-patah).             if time.time() - waktu_buzzer_terakhir > 0.1:                 buzzer.toggle()                 waktu_buzzer_terakhir = time.time()                     # --------------------------------------------------------------------         # KONDISI 3: Jalan Aman (> 10cm) -> Maju Kecepatan Penuh         # --------------------------------------------------------------------         else:             robot_maju(speed=0.5)             buzzer.off()             # Tanpa time.sleep() di sini membuat loop berputar secepat kilat             # mengikuti clock speed Raspberry Pi kamu.   # ============================================================================ # 5. PEMBERSIHAN SISTEM (SAFETY SHUTDOWN) # ============================================================================ except KeyboardInterrupt:     print("\n\n[!] Program Dihentikan Manual oleh Pengguna (Ctrl+C)")   finally:     print("Mematikan semua sistem hardware...")     robot_berhenti()     buzzer.off()     kamera.stop()     sensor.close()     print("Selesai. Semua GPIO dibersihkan dengan aman.")

 

 

BAB IV

KESIMPULAN

 

Berdasarkan hasil perancangan dan implementasi, sistem Robot Pintar Deteksi Hambatan dengan Fitur Pengereman Otomatis dan Dokumentasi Visual Berbasis Raspberry Pi berhasil mengintegrasikan Raspberry Pi 4B sebagai pusat kendali dengan sensor ultrasonik HC-SR04, driver motor L298N, motor DC, buzzer, dan Pi Camera dalam satu sistem yang bekerja secara terpadu.

Sistem mampu mendeteksi keberadaan hambatan di depan robot secara real-time menggunakan sensor ultrasonik. Ketika objek terdeteksi berada pada jarak yang telah ditentukan, Raspberry Pi secara otomatis menghentikan pergerakan robot melalui driver motor, mengaktifkan buzzer sebagai peringatan, serta melakukan pengambilan gambar menggunakan Pi Camera sebagai dokumentasi visual terhadap kondisi yang terjadi.

Dengan adanya fitur deteksi hambatan, pengereman otomatis, dan dokumentasi visual, sistem yang dirancang mampu meningkatkan keamanan robot selama beroperasi serta memberikan informasi yang dapat digunakan untuk proses pemantauan maupun evaluasi. Hasil proyek ini menunjukkan bahwa integrasi sensor, aktuator, dan Raspberry Pi dapat diterapkan secara efektif dalam pengembangan sistem robotika cerdas yang bekerja secara otomatis

.

 

BAB V

LAMPIRAN

5.1. Link PPT

 

5.2. Link Youtube