ROBOT RC PENCARI BARANG DI RUANG SULIT DIJANGKAU DENGAN FITUR KESELAMATAN SENSOR ULTRASONIK DAN KAMERA BERBASIS RASPBERRY PI

 

ROBOT RC PENCARI BARANG DI RUANG SULIT DIJANGKAU DENGAN FITUR KESELAMATAN SENSOR ULTRASONIK DAN KAMERA BERBASIS RASPBERRY PI

Erie Rosita Cendrasari¹, Adri Aqwam Zuhad², Mahes Muhamad Firlana³, Ragil Setiawan⁴, Samuel Beta Kuntardjo⁵

Jurusan Teknik Elektro, D4 Teknologi Rekayasa Elektronika, Politeknik Negeri Semarang

Jl. Prof. Soedarto, Tembalang, Kec, Tembalang, Kota Semarang, Jawa Tengah, 50275

¹erie.43423109@mhs.polines.ac.id  

²adri.43423102@mhs.polines.ac.id

³mahes.43423115@mhs.polines.ac.id

⁴ragil.43423121@mhs.polines.ac.id

⁵sambetak2@polines.ac.id

INTISARI - Barang-barang berukuran kecil seperti kunci, charger, mainan, maupun dokumen sering terselip di area sempit dan gelap seperti kolong kasur, bawah meja, atau sela furnitur sehingga sulit dijangkau maupun dilihat langsung oleh manusia. Kondisi tersebut menyebabkan proses pencarian menjadi tidak efektif dan berpotensi berisiko apabila dilakukan secara manual. Penelitian ini merancang sebuah robot RC (Remote Control) multimode berbasis Raspberry Pi 4B yang mengintegrasikan tiga pilar utama, yaitu kendali manual melalui tombol W/A/S/D pada terminal SSH yang diterjemahkan menjadi sinyal PWM untuk motor DC, sistem keselamatan otomatis berbasis sensor ultrasonik HC-SR04 dengan indikator LED tiga warna dan buzzer, serta fitur dokumentasi visual sesuai permintaan (on-demand) menggunakan modul kamera. Sistem keselamatan bekerja dengan tiga tingkat logika, yaitu aman pada jarak lebih dari 30 cm, waspada pada jarak 10-30 cm, dan bahaya pada jarak kurang dari 10 cm yang secara otomatis meng-override perintah maju dan menghentikan motor. Hasil pengujian menunjukkan robot dapat dikendalikan secara responsif, sistem keselamatan efektif mencegah potensi tabrakan, dan fitur kamera on-demand berhasil mendokumentasikan kondisi ruang tersembunyi dengan tampilan langsung (live preview). Integrasi ketiga fitur tersebut menjadikan robot ini solusi yang aman dan andal untuk membantu pencarian barang di ruang sulit dijangkau.

 

Kata Kunci: Robot RC, Raspberry Pi 4B, Sensor Ultrasonik HC-SR04, Sistem Keselamatan

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Barang-barang berukuran kecil seperti kunci, charger, mainan, maupun dokumen sering terselip di area sempit dan gelap, misalnya kolong kasur, bawah lemari, atau sela furnitur, sehingga sulit ditemukan. Keterbatasan manusia dalam menjangkau serta melihat langsung kondisi area tersebut menyebabkan proses pencarian menjadi tidak efektif dan memakan waktu. Kondisi ini semakin sulit apabila area yang dimaksud tidak memiliki penerangan yang cukup atau memiliki akses yang sangat terbatas bagi tangan maupun tubuh manusia.

Untuk mengatasi permasalahan tersebut, diperlukan sebuah robot yang mampu melakukan eksplorasi dan dokumentasi visual pada ruang tersembunyi tanpa harus dijangkau secara langsung oleh manusia. Robot RC berbasis Raspberry Pi 4B dipilih karena kemampuannya memproses data sensor secara real-time, mengendalikan aktuator, serta mengoperasikan modul kamera dalam satu papan pemroses yang terpadu. Agar pengoperasiannya lebih aman, terutama saat robot bergerak di ruang yang tidak terlihat langsung oleh operator, robot dilengkapi dengan sistem keselamatan otomatis berbasis sensor jarak untuk mendeteksi rintangan dan mencegah terjadinya tabrakan selama proses eksplorasi berlangsung.

B. Rumusan Masalah

1)  Bagaimana merancang dan membangun robot RC berbasis Raspberry Pi 4B yang mampu melakukan eksplorasi pada ruang sempit dan sulit dijangkau?

2)  Bagaimana mengimplementasikan sistem keselamatan otomatis berbasis sensor ultrasonik HC-SR04 agar robot dapat mendeteksi rintangan dan mencegah tabrakan secara real-time?

3)  Bagaimana merancang fitur dokumentasi visual berupa foto dan video yang dapat diaktifkan sesuai permintaan (on-demand) dengan tampilan langsung (live preview)?

4)  Bagaimana mengintegrasikan kendali manual berbasis keyboard, sistem keselamatan otomatis, dan fitur dokumentasi visual ke dalam satu sistem robot yang terpadu?

C. Tujuan

1) Merancang dan membangun robot RC multimode berbasis Raspberry Pi 4B untuk eksplorasi area sulit dijangkau seperti kolong kasur, bawah meja, dan sela furniture yang masih bisa dijangkau robot.

2)   Mengimplementasikan sistem keselamatan otomatis tiga tingkat (aman, waspada, bahaya) menggunakan sensor ultrasonik HC-SR04 yang terintegrasi dengan indikator LED tiga warna dan buzzer.

3) Membangun fitur dokumentasi visual on-demand menggunakan modul kamera untuk mengambil dan menyimpan foto/video kondisi ruang tersembunyi ke memori internal Raspberry Pi.

4) Mengintegrasikan kendali manual berbasis keyboard (W/A/S/D) melalui koneksi SSH dengan sistem keselamatan dan dokumentasi visual dalam satu kesatuan sistem robot yang aman dan andal.

II. METODOLOGI

Metodologi pengembangan robot RC pencari barang berbasis Raspberry Pi 4B ini dilakukan melalui lima tahapan utama. Tahap pertama adalah inisialisasi, yaitu Raspberry Pi mengaktifkan dan mengkalibrasi seluruh modul (GPIO, sensor, dan kamera), kemudian robot ditempatkan di depan area sempit yang akan dieksplorasi. Tahap kedua adalah eksplorasi dan navigasi, di mana pengguna mengendalikan robot melalui terminal menggunakan tombol W/A/S/D yang diterjemahkan menjadi sinyal PWM untuk menggerakkan motor DC. Tahap ketiga adalah monitoring keselamatan, yaitu sensor HC-SR04 memantau jarak terhadap rintangan secara real-time dan mengaktifkan indikator LED serta buzzer, sekaligus melakukan override terhadap perintah motor apabila diperlukan. Tahap keempat adalah dokumentasi, yaitu pengguna dapat mengetikkan perintah pengambilan foto atau video sesuai kebutuhan (on-demand), dan hasilnya disimpan ke memori internal Raspberry Pi. Tahap terakhir adalah penyelesaian dan shutdown, yaitu robot mundur keluar dari area eksplorasi dan program dimatikan secara aman dengan menghentikan motor, memadamkan LED, dan membersihkan konfigurasi GPIO (GPIO cleanup).

III. KAJIAN PUSTAKA

A. Komponen

1) Raspberry Pi 4B

Gambar 1. Raspberry Pi 4B

Raspberry Pi 4 Model B adalah komputer papan tunggal (single board computer) yang berfungsi sebagai unit pemroses utama pada sistem robot. Raspberry Pi 4B menjalankan sistem operasi berbasis Linux dan menyediakan pin GPIO (General Purpose Input Output) yang digunakan untuk membaca data sensor ultrasonik, mengendalikan driver motor, mengatur indikator LED dan buzzer, serta mengoperasikan modul kamera untuk keperluan dokumentasi visual [1].

2) Sensor Ultrasonik HC-SR04

Gambar 2. Sensor HC-SR04

HC-SR04 adalah sensor jarak non-kontak yang bekerja berdasarkan prinsip pemantulan gelombang ultrasonik. Sensor memancarkan gelombang ultrasonik melalui pin trigger, kemudian menghitung waktu tempuh gelombang tersebut hingga diterima kembali melalui pin echo setelah dipantulkan oleh objek di depannya. Jarak antara sensor dan objek diperoleh dari hasil kali waktu tempuh dengan cepat rambat suara di udara [2].

3) Motor DC dan Driver Motor L298N

Gambar 3. Driver Motor L298N dan Motor DC

Motor DC digunakan sebagai aktuator penggerak roda kiri dan kanan robot. Karena keluaran GPIO Raspberry Pi tidak mampu menyalakan motor secara langsung, digunakan modul driver motor L298N yang berfungsi menguatkan sinyal kendali dari Raspberry Pi menjadi tegangan dan arus yang cukup untuk menggerakkan motor DC, sekaligus mengatur arah putaran motor melalui sinyal PWM [3].

 

4) LED Indikator dan Buzzer

Gambar 4. LED dan Buzzer

LED indikator berwarna hijau, kuning, dan merah digunakan sebagai representasi visual dari tingkat kewaspadaan sistem keselamatan berdasarkan jarak yang terbaca oleh sensor ultrasonik. Buzzer digunakan sebagai indikator suara yang aktif ketika robot berada pada kondisi bahaya, sehingga memberikan peringatan tambahan kepada operator selain indikator visual.

5) Webcam

Gambar 5. Webcam

Webcam adalah kamera digital yang terintegrasi dengan komputer atau papan pemroses melalui port USB, digunakan untuk menangkap gambar maupun video suatu objek secara langsung. Pada sistem robot ini, webcam berfungsi sebagai perangkat keluaran yang dikendalikan oleh Raspberry Pi 4B untuk melakukan pengambilan foto/video sesuai permintaan (on-demand) guna mendokumentasikan kondisi ruang tersembunyi [7].

 

 

B. Diagram Blok

   Gambar 6. Diagram Blok Sistem

Sistem robot RC ini terdiri atas tiga bagian utama, yaitu masukan, pemroses, dan keluaran. Bagian masukan terdiri atas pengendali robot berupa keyboard (W/A/S/D) yang dioperasikan melalui terminal, serta sensor ultrasonik HC-SR04 sebagai pendeteksi jarak. Bagian pemroses, yaitu Raspberry Pi 4B, bertugas menerjemahkan input keyboard menjadi sinyal PWM motor, mengolah data jarak dan logika keselamatan, mengontrol LED indikator dan buzzer, serta mengeksekusi proses pengambilan foto/video. Bagian keluaran terdiri atas penggerak robot (motor DC melalui driver motor), indikator pembacaan jarak (LED hijau/kuning/merah), peringatan suara (buzzer), dan pengambilan gambar/video/live preview melalui webcam.

C. Diagram Alir

Program dimulai dengan inisialisasi GPIO, sensor, dan kamera, kemudian menampilkan menu utama untuk menerima input pilihan dari pengguna. Apabila pengguna memilih mode kontrol, sistem akan membaca sensor jarak secara terus-menerus; jika jarak kurang dari 10 cm maka buzzer dan LED merah diaktifkan serta perintah maju dihentikan, sedangkan jika jarak masih aman maka motor akan berjalan sesuai input kontrol W/A/S/D. Apabila pengguna memilih mode kamera, sistem akan menampilkan menu kamera, menerima input opsi kamera, kemudian memproses pengambilan foto atau rekaman video. Apabila pengguna memilih opsi selesai, program akan menampilkan status selesai dan melakukan proses cleanup sebelum program dihentikan.

Gambar 7. Diagram Alir Sistem Keseluruhan

 

D. Rangkaian Skematik

Gambar 8. Rangkaian Skematik Sistem

Rangkaian sistem menggunakan dua baterai LiPo 3,7 V yang dihubungkan secara seri sebagai sumber daya utama (7,4 V) untuk modul driver motor L298N. Modul L298N mengendalikan dua motor DC (motor kiri dan motor kanan) berdasarkan sinyal dari pin GPIO Raspberry Pi. Sensor ultrasonik HC-SR04 dihubungkan ke pin GPIO Raspberry Pi melalui pin trigger dan echo untuk pembacaan jarak. Tiga buah LED (merah, kuning, hijau) dan satu buah piezo buzzer dihubungkan ke pin GPIO keluaran sebagai indikator status keselamatan sistem.

E. Diagram Pengawatan

Gambar 9. Diagram Pengawatan Sistem

Rangkaian pengawatan sistem menggunakan Raspberry Pi 4 Model B sebagai unit pemroses utama yang terhubung dengan seluruh perangkat masukan dan keluaran melalui pin GPIO. Sumber daya sistem berasal dari dua baterai 18650 yang disusun seri, yang menyuplai tegangan ke modul driver motor sekaligus ke rangkaian regulator tegangan pada board driver. Driver motor menerima sinyal kendali arah dan kecepatan dari GPIO Raspberry Pi (jalur IN1-IN4) dan meneruskannya ke dua motor DC, yaitu motor kiri dan motor kanan, sebagai penggerak roda robot. Sensor ultrasonik HC-SR04 dipasang pada sisi kanan rangkaian dan dihubungkan ke GPIO melalui pin Trig dan Echo untuk membaca jarak objek di depan robot secara real-time. Tiga LED indikator (hijau, kuning, dan merah) dipasang masing-masing melalui resistor pembatas arus dan dihubungkan ke pin GPIO terpisah, berfungsi sebagai representasi visual tingkat keselamatan (aman, waspada, bahaya). Buzzer aktif dihubungkan langsung ke GPIO sebagai indikator suara peringatan saat robot mendeteksi jarak berbahaya. Webcam terhubung ke Raspberry Pi melalui port USB dan digunakan untuk pengambilan gambar/video ruang tersembunyi sesuai perintah pengguna (on-demand). Seluruh jalur ground dari motor, sensor, LED, buzzer, dan webcam disatukan pada common ground dengan Raspberry Pi dan sumber baterai untuk menjaga referensi tegangan yang konsisten di seluruh rangkaian.

F. Program

"""============================================================================

 Pemrogram      : Kelompok RE-3B / 2

 1. 02-Adri Aqwam Zuhad   NIM:4.34.23.1.02

 2. 08-Erie Rosita Cendrasari   NIM:4.34.23.1.09

 3. 14-Mahes Muhamad Firlana    NIM:4.34.23.1.15

 4. 20-Ragil Setiawan           NIM:4.34.23.1.21

 Proyek10-RobotRC + Sistem Parkir (Versi Kamera USB)

============================================================================"""

 

import RPi.GPIO as GPIO              # Mengimpor library untuk kontrol pin Raspberry Pi

import sys, tty, termios, time, cv2, threading # Import library pendukung (sistem, kamera, multi-threading)

from gpiozero import DistanceSensor, LED, Buzzer # Import class komponen siap pakai

 

# === Setup GPIO ===

GPIO.setmode(GPIO.BCM)               # Menggunakan standar penomoran pin Broadcom

GPIO.setwarnings(False)              # Mematikan notifikasi peringatan GPIO

pins = [24, 25, 23, 16]              # Daftar pin GPIO untuk driver motor

for p in pins: GPIO.setup(p, GPIO.OUT) # Mengatur pin motor sebagai output

pwms = [GPIO.PWM(p, 100) for p in pins] # Membuat sinyal PWM 100Hz untuk kontrol kecepatan

for p in pwms: p.start(0)            # Memulai PWM dengan kondisi motor mati (0%)

 

# Inisialisasi Sensor & Indikator

sensor = DistanceSensor(echo=20, trigger=9) # Mengatur pin echo dan trigger sensor jarak

led_hijau, led_kuning, led_merah = LED(5), LED(4), LED(21) # Inisialisasi LED indikator

buzzer = Buzzer(18)                  # Inisialisasi buzzer peringatan

 

# === Setup Kamera & Threading ===

cap = cv2.VideoCapture(0)            # Membuka kamera USB

frame_terakhir, lock, memerekam_aktif, out = None, threading.Lock(), False, None # Inisialisasi variabel global kamera

 

def update_kamera():                 # Fungsi thread agar streaming tidak menghambat kontrol motor

    global frame_terakhir

    while True:

        ret, frame = cap.read()      # Mengambil gambar dari kamera

        if ret:

            with lock: frame_terakhir = frame.copy() # Simpan frame dengan penguncian thread

            if memerekam_aktif and out: out.write(frame) # Tulis frame ke file jika sedang merekam

            cv2.imshow('Preview', frame); cv2.waitKey(1) # Tampilkan preview video

        time.sleep(0.03)

 

threading.Thread(target=update_kamera, daemon=True).start() # Jalankan thread kamera di latar belakang

 

# === Fungsi Kontrol ===

def getch():                         # Membaca input keyboard tanpa perlu Enter

    fd = sys.stdin.fileno(); old = termios.tcgetattr(fd)

    try: tty.setraw(sys.stdin.fileno()); ch = sys.stdin.read(1)

    finally: termios.tcsetattr(fd, termios.TCSADRAIN, old)

    return ch

 

def mode_kontrol():                  # Fungsi utama pergerakan

    while True:

        jarak = sensor.distance * 100 # Baca jarak (cm)

        # Logika Indikator (Tetap jalan meskipun motor bisa dikontrol)

        if jarak < 10: led_merah.on(); led_kuning.off(); led_hijau.off(); buzzer.on()

        elif jarak < 20: buzzer.off(); led_kuning.on(); led_merah.off(); led_hijau.off()

        else: buzzer.off(); led_hijau.on(); led_kuning.off(); led_merah.off()

           

        k = getch()                  # Ambil input keyboard

        if k == 'w': [pwms[i].ChangeDutyCycle(s) for i, s in enumerate([80, 0, 80, 0])] # Maju

        elif k == 's': [pwms[i].ChangeDutyCycle(s) for i, s in enumerate([0, 80, 0, 80])] # Mundur

        elif k == 'a': [pwms[i].ChangeDutyCycle(s) for i, s in enumerate([80, 0, 0, 80])] # Kiri

        elif k == 'd': [pwms[i].ChangeDutyCycle(s) for i, s in enumerate([0, 80, 80, 0])] # Kanan

        elif k == 'q': break         # Keluar

        time.sleep(0.1); [p.ChangeDutyCycle(0) for p in pwms] # Reset motor tiap 0.1 detik

 

def mode_kamera():                   # Menu pengaturan kamera

    global memerekam_aktif, out

    pilih = input("1. Foto, 2. Rekam, 3. Stop, 4. Kembali >> ")

    if pilih == "1":

        with lock:

            if frame_terakhir is not None: cv2.imwrite(f"foto_{time.time()}.jpg", frame_terakhir)

    elif pilih == "2":

        out = cv2.VideoWriter(f"vid_{time.time()}.avi", cv2.VideoWriter_fourcc(*'XVID'), 20.0, (640, 480))

        memerekam_aktif = True

    elif pilih == "3": memerekam_aktif = False; out.release()

 

# === Main Loop ===

try:

    while True:

        print("\n=== PUSAT KENDALI ROBOT ===")

        opsi = input("1. Kontrol, 2. Kamera, 3. Keluar >> ")

        if opsi == "1": mode_kontrol()

        elif opsi == "2": mode_kamera()

        elif opsi == "3": break

finally: # Pembersihan sistem saat keluar

    GPIO.cleanup(); cap.release(); cv2.destroyAllWindows()

    led_hijau.off(); led_kuning.off(); led_merah.off(); buzzer.off()

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Berdasarkan hasil perancangan dan pengujian, robot RC berhasil dikendalikan secara manual melalui tombol W/A/S/D pada terminal SSH dengan respons yang sesuai antara input keyboard dan gerakan motor DC. Sistem keselamatan otomatis berbasis sensor ultrasonik HC-SR04 bekerja sesuai dengan tiga tingkat logika yang dirancang, yaitu kondisi aman pada jarak lebih dari 30 cm dengan LED hijau menyala dan robot melaju normal, kondisi waspada pada jarak 10-30 cm dengan LED kuning menyala tanpa mengubah kecepatan, dan kondisi bahaya pada jarak kurang dari 10 cm dengan LED merah menyala, buzzer aktif, serta perintah maju di-override secara otomatis sehingga motor berhenti, sementara perintah mundur atau berbelok tetap dapat dilakukan.

Fitur dokumentasi visual dirancang bersifat on-demand, yaitu pengambilan foto/video hanya dilakukan ketika pengguna mengetikkan perintah tertentu, disertai tampilan langsung (live preview). Hasil pengambilan gambar maupun video kemudian disimpan langsung ke memori internal Raspberry Pi sehingga tetap dapat digunakan untuk mendokumentasikan kondisi ruang tersembunyi.

Secara keseluruhan, integrasi antara kendali manual, sistem keselamatan otomatis, dan dokumentasi visual on-demand terbukti mampu membantu proses pencarian barang pada ruang sempit yang sulit dijangkau secara langsung oleh manusia, dengan tetap memperhatikan aspek keselamatan selama pengoperasian.

V. KESIMPULAN

1)        Robot RC berhasil dirancang untuk eksplorasi area sulit dijangkau dengan kendali manual W/A/S/D melalui Raspberry Pi 4B.

2)        Sistem keselamatan berbasis sensor ultrasonik HC-SR04 efektif mencegah benturan melalui logika tiga tingkat, yaitu aman, waspada, dan bahaya.

3)        Fitur kamera on-demand memungkinkan dokumentasi visual pada area tersembunyi dengan tampilan langsung (live preview).

4)        Integrasi kendali, sistem keselamatan, dan dokumentasi visual menjadikan robot ini solusi yang aman dan andal untuk membantu pencarian barang di ruang sempit.

VI. REFERENSI

[1] Patiung, F. T., Lumenta, A. S. M., Sompie, S. R. U. A., dan Sugiarso, B. A., 2019. Perpaduan Sensor Ultrasonik dengan Mini Computer Raspberry Pi Sebagai Pemandu Robot Beroda. Jurnal Teknik Elektro dan Komputer, Vol. 8, No. 3, hal. 1-9.

[2] Embeddednesia, 2018. Mengukur Jarak dengan Sensor Ultrasonik HC-SR04. Diakses dari https://embeddednesia.com/v1/mengukur-jarak-dengan-sensor-ultrasonik-hc-sr04/.

[3] Zamasi, 2026. Rancang Bangun Robot Penghindar Rintangan Berbasis Raspberry Pi Pico dan Sensor Time of Flight. Progresif: Jurnal Ilmiah Komputer.

[4] Tim penulis JASENS, 2025. Fuzzy Logic Controller Sebagai Penentu Gerak Mobile Robot Pembasmi Hama Berbasis Raspberry Pi, Sensor Ultrasonik HC-SR04, dan Driver Motor L298. Journal of Applied Science, Engineering, and Sciences (JASENS).

[5] Kurniadi, D., dan kawan-kawan, 2020. Sistem Kendali Perangkat Elektronik Jarak Jauh Berbasis Jaringan Nirkabel Menggunakan Secure Shell (SSH) dan Robot Operating System (ROS). Jurnal Teknologi Informasi dan Ilmu Komputer (JTIIK).

[6] Tim penulis Jurnal Literasi Informatika, 2023. Membuat Kamera Keamanan Ruangan Menggunakan Raspberry Pi 3. Jurnal Literasi Informatika, Vol. 2, No. 1.

[7] Sistem Aplikasi Monitoring Ruangan Berbasis Webcam, dipublikasikan melalui Neliti (media.neliti.com).

VII. LINK PPT

https://drive.google.com/file/d/1tTFyXK9Ion6i4hhUgzagjPDm1oblHfqc/view?usp=sharing   

VIII. LINK YOUTUBE

https://youtu.be/U_0nfZCPc8M?si=M_Qw7WmKEQz5fnpf