TRINAUTOM Perancangan dan Implementasi Robot Pemotong Rumput Otonom dengan Sistem Navigasi Cerdas untuk Pemeliharaan Halaman Rumah

Robot pemotong rumput dan penyemprot herbisida presisi otonom berbasis sasis 65 × 45 cm. Mengintegrasikan visi cerdas Edge AI YOLOv8n, kendali gerak fusi sensor anti-selip, dan sistem daya 24V fuse-less untuk pemeliharaan halaman rumah yang efisien dan ramah lingkungan.

65 × 45 cm Sasis & Bobot 10–12 kg
PS125 24V Worm Gear Self-Locking
Orange Pi + ESP32 Edge AI & Fusi Sensor
24V 10Ah Sistem Daya Fuse-Less
Desain 3D CAD Robot Trinautom 65x45 cm
Cetak Biru Rekayasa: Sasis 65×45 cm, Motor Wiper Canter 24V, Terminal Block TB-2512 & Shunt 2mΩ Metode & Perancangan Terverifikasi (C3 Approved)
SUBSISTEM

Trinautom

Capstone 2026
VALIDASI CAPSTONE 23 Juni 2026 Universitas Negeri Semarang (UNNES)
Subsistem 1: Visi Komputer (Nabel)

Deteksi rintangan real-time YOLOv8n dan zonasi kedalaman semu Perspective ROI Trapesium.

Subsistem 2: Kendali Gerak (Nicodemus)

Kendali motor Wiper Canter 24V, fusi IMU BNO055 anti-selip, dan navigasi cerdas Fuzzy Sugeno.

Subsistem 3: Daya & Pemotong (Maulana)

Catu daya 24V 10Ah dengan proteksi software fuse-less INA226 dan kontrol arus adaptif pisau pemotong.

Subsistem 4: Smart Sprayer (Shaviraj)

Penyemprotan herbisida presisi Variable Rate Application (VRA) berbasis HSV dan pompa diafragma DP-521.

4 SUBSISTEM UTAMA

Empat Subsistem Rekayasa Trinautom

Kolaborasi Terpadu Capstone

Pengembangan robot pemotong rumput dan sprayer otonom ini didasarkan pada integrasi empat disiplin ilmu teknik mekatronika yang bekerja secara sinergis untuk menghasilkan sistem yang adaptif, presisi, dan aman terhadap dinamika hambatan di lapangan luar ruangan (outdoor).

SUBSISTEM 01

Visi Komputer & Perencanaan Jalur

Penanggung Jawab: Muhammad Nabel Al Fayyed (2305110037)

Sistem visi mengandalkan YOLOv8n pada Orange Pi 4 Pro untuk deteksi rintangan real-time 640×640. Dilengkapi Perspective ROI Trapesium 3 zona (Hijau, Kuning, Merah Y ≥ 500), manuver cerdas Smart Dodge, dan protokol darurat Blind Mode (>5 detik).

Formulasi Titik Tumpu & Proyeksi Kedalaman: X_tengah = (x1 - x2) / 2 | Y_bawah = y2 (Kedalaman Semu Objek)
Model AI: YOLOv8n Single-Stage (640×640)
Hardware Edge: Orange Pi 4 Pro (Allwinner A733) 5V USB-C
Perspective ROI: Trapesium: Hijau, Kuning, Merah (Y ≥ 500)
Mitigasi Fail-Safe: Rem Makhluk Hidup, Smart Dodge HSV, Blind Mode >5s
SUBSISTEM 02

Kendali Gerak & Fusi Sensor

Penanggung Jawab: Nicodemus Oloan Simanjuntak (2305110016)

Sistem gerak ditenagai 2x Motor Wiper Canter 24V bertransmisi Worm Gear 90° Self-Locking (anti-merosot) via driver BTS7960 43A. Fusi sensor IMU BNO055/MPU6050 mengeliminasi selip rumput, dipadukan kendali cerdas Fuzzy Sugeno Orde-0 dan pengawas FSM Non-Blocking.

Kinematika Sasis & Fusi Giroskop IMU: v = (vR + vL)/2 | ω = (vR - vL)/Beff | θ(k) = θ(k-1) + ωz·Δt
Motor Penggerak: 2x Wiper Canter PS125 24V (60-80 RPM)
Transmisi: Worm Gear 90° Self-Locking (Anti-Merosot)
Driver Motor: 2x BTS7960 (43A) via ESP32 PWM
Kendali Cerdas: Fuzzy Sugeno Orde-0 (25 Rules) & FSM Non-Blocking
SUBSISTEM 03

Optimasi Mekanisme Pemotong & Daya

Penanggung Jawab: Maulana Fathurahman (2305110022)

Catu daya 24V 10Ah (2x Prolink FIDA 1290 seri) dengan proteksi Fuse-Less aktif via INA226 + Shunt 2mΩ untuk pemutusan darurat software, didistribusikan melalui Terminal Block FORT TB-2512 dan kendali closed-loop motor pemotong.

Proteksi Fuse-Less & Closed-Loop Motor Cutter: V_shunt = I_bus × 2mΩ | Cutoff PWM Darurat via Software ESP32
Baterai Utama: 24V 10Ah (2x Prolink FIDA 1290 VRLA Seri)
Terminal Utama: FORT TB-2512 (12 Pole, 25A 600V, Baut M4)
Sensor Shunt: INA226 + Shunt Eksternal 2mΩ (0,002 Ω)
Pengabelan: AWG 14 (Arus Tinggi) & AWG 18 (Buck 12V/5V)
SUBSISTEM 04

Penyemprotan Herbisida Presisi (VRA)

Penanggung Jawab: Shaviraj Samad Shaikh (2305110047)

Penyemprotan herbisida selektif Variable Rate Application (VRA). Segmentasi warna HSV [35,40,40]–[85,255,255] menghitung kerapatan rumput, diolah Fuzzy Mamdani (Centroid) untuk meregulasi debit Pompa DP-521 (hemat cairan 30%–40%).

Segmentasi Ruang Warna HSV & Indeks VRA: Indeks VRA = (Piksel Non-Zero / Total Resolusi Crop) × 100%
Pompa Cairan: Pompa Diafragma DC DP-521 (12V 2A / 24W)
Catu Daya Pompa: Buck Converter 24V ke 12V 5A (AWG 18)
Fuzzy Mamdani: 5 MF Input & Output (Centroid Defuzzification)
Efisiensi Kimia: Hemat Cairan Herbisida 30% – 40%
SPESIFIKASI REKAYASA MEKATRONIKA LENGKAP

6 Parameter Teknis TRINAUTOM

1. Spesifikasi Mekanik & Dimensi

  • Dimensi Rangka: 65 cm × 45 cm
  • Berat Sasis / Rangka: ≈ 3 kg
  • Berat Baterai: ≈ 5 kg
  • Berat Total Estimasi: 10 – 12 kg

2. Sistem Penggerak & Aktuator

  • Motor Penggerak Kiri & Kanan: Dinamo / Motor Wiper Truk (Mitsubishi Canter PS125 / setara)
  • Tegangan & Arus Motor: 24V DC, Arus Kontinu 2A–5A, Arus Stall ≈ 15A–20A
  • Gearbox Penggerak: Worm Gear 90° (Self-locking mekanis untuk pengereman otomatis)
  • RPM & Torsi Motor: 60 – 80 RPM (Jalur High-Speed), Torsi kontinu > 40 kgf·cm

3. Sistem Catu Daya (Power System)

  • Baterai Utama: 2x Baterai Prolink FIDA 1290 (SLA/VRLA)
  • Spesifikasi per Unit: 12V 10Ah (Standby: 13,5V–13,6V, Initial Charge: 2,7A)
  • Konfigurasi Sistem: Dirangkai Seri menggunakan konektor Jumper XT60 -> Output operasional 24V 10Ah (240Wh)
  • Sistem Pengisian (Charging): Konektor Jumper seri dilepas saat charging. Pengisian mandiri 2x Charger SLA 12V 2A

4. Arsitektur Kelistrikan Fuse-Less & Pengabelan

  • Arsitektur Proteksi: Software-based overcurrent protection (tanpa sekering fisik)
  • Saklar Utama (Main Switch): Rocker Switch DC atau Battery Isolator dengan rating 30A
  • Terminal Utama: Terminal Block FORT TB-2512 (12 Pole, Rating 25A 600V, Baut M4)
  • Kabel AWG 14 (Arus Tinggi): Max aman ≈ 15A–20A (Jumper Seri 24V -> Saklar 30A -> INA226 Shunt -> TB-2512 -> BTS7960 -> Motor)

5. Sistem Kontrol & Komputasi

  • SBC (Main Controller): Orange Pi 4 Pro (Allwinner A733), 5V DC via port Type-C dari Buck 5V 5A
  • Tugas SBC: Komputasi visi (OpenCV, YOLOv8), navigasi otonom, Master Data Hub
  • Mikrokontroler: 2x ESP32 Development Board (Daya didapat dari port USB Host Orange Pi, tanpa buck terpisah)
  • Jalur Komunikasi: Koneksi USB sekaligus bertindak sebagai komunikasi serial (UART) ke Orange Pi

6. Sistem Sensor & Telemetri

  • Sensor Visi Komputer: 1x Kamera USB, terhubung langsung ke port USB Orange Pi 4 Pro
  • Telemetri Manajemen Baterai: Modul INA226 (Antarmuka I2C ke ESP32)
  • Komponen Shunt Eksternal: Shunt Eksternal 2mΩ (0,002 Ω) dipasang menggantikan shunt internal pada jalur bus 24V
  • Fungsi Proteksi Arus: Memonitor tegangan bus 24V dan melakukan pemutusan PWM darurat jika overcurrent
LOG ASISTENSI & VALIDASI

Riwayat Bimbingan & Validasi Dosen Pembimbing

7 Sesi Pembimbingan Disetujui

Dokumentasi berkala sesi konsultasi dan asistensi pengerjaan proyek TRINAUTOM bersama Dosen Pembimbing Dr. Feddy Setio Pribadi, S.Pd., M.T. (NIP: 197808222003121002) di Program Studi S1 Teknik Komputer UNNES:

No Tanggal Bimbingan Isi Bimbingan / Diskusi Proyek Tindak Lanjut & Evaluasi Paraf Dosbing
1 01-04-2026 Pembahasan Judul Proyek Capstone dengan 2 Opsi Proyek Evaluasi kelayakan teknis proposal dan seleksi arah riset robotika halaman cerdas. Disetujui
2 08-04-2026 Finalisasi Judul Proyek Capstone & Pembagian Jobdesk Masing-Masing Anggota Penetapan 4 pilar kepakaran: Visi Komputer, Kendali Gerak, Cutting Deck, dan Smart Spraying. Disetujui
3 16-04-2026 Perancangan Desain 3D Mekanikal Menggunakan Software Autodesk Fusion Pemodelan sasis 65x45 cm, penempatan roda wiper Canter 24V, motor cutter, dan tangki fluida. Disetujui
4 21-05-2026 Pelaporan Estimasi Biaya (Bill of Materials) Proyek Capstone Verifikasi penganggaran komponen: Orange Pi 4 Pro, Dual ESP32, BNO055, INA226, TB-2512, dan aki. Disetujui
5 10-06-2026 Tanda Tangan & Diskusi Evaluasi Kelayakan Dokumen C2 Review arsitektur sistem mekatronika dan persiapan komprehensif menuju dokumen metode C3. Disetujui
6 15-06-2026 Presentasi Demonstrasi Hasil Simulasi Computer Vision & VRA Uji inferensi YOLOv8n, kalibrasi ROI Trapesium HSV, dan respon transisi pompa via PWM. Disetujui
7 23-06-2026 Pengesahan Resmi Dokumen C3 (Metode dan Perancangan) Dokumen C3 ditandatangani oleh Dosen Pembimbing Dr. Feddy Setio Pribadi, S.Pd., M.T. Selesai & Disahkan
OUR TEAM & ADVISOR

Tim Peneliti & Dosen Pembimbing

Fakultas Teknik • Universitas Negeri Semarang
NS

Nicodemus Oloan Simanjuntak

NIM: 2305110016 • S1 Teknik Komputer UNNES Lead Motion Control & Sensor Fusion
Subsistem 2: Kendali Gerak & Fusi Sensor

Kinematika Skid-Steering, Motor Wiper Canter 24V Worm Gear 90° Self-Locking, Driver BTS7960 (43A), Fusi IMU BNO055/MPU6050 Anti-Slip, Odometri Euler, Fuzzy Sugeno Orde-0 (25 Rule Base), dan Supervisor FSM Non-Blocking millis()

MF

Maulana Fathurahman

NIM: 2305110022 • S1 Teknik Komputer UNNES Lead Cutting Deck & Power Management
Subsistem 3: Optimasi Mekanisme Pemotong & Daya

Arsitektur Kelistrikan Fuse-Less Aktif via INA226 + Shunt Eksternal 2mΩ (0,002 Ω), Terminal Block FORT TB-2512, Baterai 24V 10Ah (2x Prolink FIDA 1290 Seri), Buck 12V/5V, dan Closed-Loop Kendali Motor Pemotong Rumput

MN

Muhammad Nabel Al Fayyed

NIM: 2305110037 • S1 Teknik Komputer UNNES Lead Computer Vision & Path Planning
Subsistem 1: Visi Komputer & Perencanaan Jalur

Edge AI YOLOv8n pada Orange Pi 4 Pro (Allwinner A733), Bounding Box DIoU + NMS 0.45, Perspective ROI Trapesium 3 Zona (Merah Y≥500), Smart Dodge & Fail-Safe Blind Mode

SS

Shaviraj Samad Shaikh

NIM: 2305110047 • S1 Teknik Komputer UNNES Lead Precision Smart Spraying & Platform Web
Subsistem 4: Penyemprotan Herbisida Presisi (VRA)

Segmentasi Ruang Warna HSV Masking [35,40,40]–[85,255,255], Indeks VRA (0–100%), Fuzzy Logic Mamdani (Centroid), Pompa Diafragma DP-521 (12V 2A) via PWM, dan Platform Web trinautom.my.id

DOSEN PEMBIMBING CAPSTONE

Dr. Feddy Setio Pribadi, S.Pd., M.T.

NIP: 197808222003121002

Program Studi S1 Teknik Komputer, Fakultas Teknik

Universitas Negeri Semarang (UNNES)

“Integrasi komprehensif antara Visi Komputer Edge AI YOLOv8n, Sistem Kendali Fusi Sensor IMU BNO055 dengan Fuzzy Sugeno, Mekanisme Cutting Deck Closed-Loop PID arus INA219, serta Sistem Smart Spraying herbisida VRA membuktikan inovasi rekayasa teknik komputer yang presisi, adaptif, efisien energi, dan ramah lingkungan.”
Semarang, 23 Juni 2026 Telah Diverifikasi & Disahkan
CAPAIAN PENELITIAN

Kesimpulan & Capaian Rekayasa

Riset Terverifikasi
1

Persepsi Visual Rendah Biaya (Low-Cost Edge AI)

Model YOLOv8n yang dipadukan dengan pemetaan jarak semu Region of Interest (ROI) Trapesium terbukti mampu menggantikan sensor aktif berbiaya tinggi (seperti LiDAR) dalam mendeteksi dan mengklasifikasikan rintangan secara real-time.

2

Eliminasi Eror Selip Skid-Steering

Sistem kendali gerak berbasis Fuzzy Logic Sugeno Orde-0 dan Fusi Sensor Inersia IMU BNO055 secara efektif mengeliminasi akumulasi galat orientasi (heading drift) akibat gelincir (slip) pada sasis tracked saat bermanuver di atas rumput basah.

3

Perlindungan Adaptif & Efisiensi Energi Dek Pemotong

Closed-loop PID berbasis sensor arus INA219 (setpoint 155 mA) berhasil melindungi motor pemotong dari kondisi macet/overload, sementara mekanisme self-locking aktuator linear mempertahankan ketinggian pisau pada daya 0 Watt, menghemat energi baterai > 10%.

4

Penghematan Bahan Kimia Herbisida 30%–40%

Inovasi Variable Rate Application (VRA) mengawinkan segmentasi HSV dengan inferensi Fuzzy Mamdani kontinu menghasilkan semprotan cairan proporsional bebas fenomena chattering dan menghemat bahan kimia 30%–40% dibanding metode blanket spraying.

BERKAS & SUMBER DAYA PROYEK

Pusat Unduhan Dokumentasi

Arsip Akademik

Dokumentasi lengkap proyek, skema rancang bangun mekatronika, dan repositori kode perangkat lunak:

Laporan Lengkap TRINAUTOM Format PDF • 60 Halaman • Disahkan Juni 2026
Lembar Data Spesifikasi 4 Pilar Parameter Teknis & Formula Kinematika
Firmware ESP32 & Python YOLOv8 Fuzzy Sugeno, PID INA219 & HSV VRA
GitHub
Pemberitahuan