1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Tujuan

Merancang dan merealisasikan pesawat terbang mandiri tanpa awak dengan empat

baling-baling penggerak.

1.2. Latar Belakang

Pesawat terbang tanpa awak atau UAV (Unmanned Aerial Vehicle) adalah jenis

pesawat udara yang tidak memerlukan juru-terbang (pilot) untuk mengendalikannya.

Beberapa jenis UAV dikendalikan oleh operator yang berada di darat (Ground Control

Station) dan ada beberapa jenis UAV yang dapat bergerak mandiri (autonomous) sesuai

dengan misi yang telah ditentukan.

Berdasarkan kegunaannya UAV dibagi menjadi:

1. Target and decoy – UAV sebagai target dan simulasi pesawat musuh untuk latihan

militer.

2. Reconnaissance – UAV diaplikasikan untuk pengintaian.

3. Combat – UAV untuk agresi militer.

4. Logistics – UAV untuk keperluan pengangkutan kebutuhan logistik.

5. Research and development – UAV untuk keperluan riset.

6. Civil and Commercial UAVs – UAV untuk keperluan sipil dan komersial.

2

Sebagian besar UAV diaplikasikan untuk kebutuhan militer, seperti pengintaian atau

bahkan invasi militer. UAV sangat aplikatif untuk kebutuhan ini di mana kita dapat

menyerang atau mengintai wilayah musuh tanpa membahayakan pilot. Atau kita dapat

mengambil gambar dari wilayah yang belum diketahui, sebelum kita melewati wilayah

tersebut. Tentunya, UAV untuk kebutuhan tersebut dimulai dari UAV untuk keperluan riset

yang kemudian dikembangkan untuk aplikasi militer.

Namun, riset tentang UAV belum pernah dikembangkan di FTEK UKSW. Dengan

skripsi ini, penulis ingin memulai merintis riset tentang UAV, dengan merancang dan

merealisasikan sebuah pesawat terbang tanpa awak yang dapat diaplikasikan untuk bergerak

mandiri (autonomous).

Dalam riset ini penulis ingin membuat mekanik dan kontrol aras rendah (low layer

control) dari pesawat udara tanpa awak yang kemudian dapat menunjang aplikasi-aplikasi-

aplikasi aras tinggi. Untuk menunjang aplikasi-aplikasi tersebut, pesawat yang dirancang

diharapkan memenuhi beberapa kriteria:

1. Stabil, low layer control system yang dibuat harus bisa menjaga kestabilan pesawat,

sehingga dapat menunjang aplikasi pada high layer. High layer di sini seperti: sistem

navigasi, aplikasi telemetri, first person view system (FPV) atau aplikasi-aplikasi

lainnya.

2. Fleksibel, pesawat yang dirancang dapat terbang di dalam maupun di luar ruangan

sehingga penggunaan pesawat ini akan lebih luas. Tentunya pesawat harus dapat

melakukan vertical take off and landing (VTOL) untuk dapat terbang di dalam

ruangan.

3

3. Sederhana, diharapkan mekanik pesawat yang dibuat mudah untuk direalisasikan

tanpa menggunakan sistem mekanik yang rumit dan memerlukan kepresisian tinggi.

Untuk menjawab kriteria tersebut, dalam skripsi ini penulis merancang sebuah UAV

dengan empat baling-baling penggerak atau Quadcopter (quad rotor helicopter). Yaitu UAV

sejenis helicopter dengan 4 baling-baling penggerak. Dibandingkan dengan helicopter dan

pesawat terbang sayap tetap (fixed wing aircraft) yang seukuran, Quadcopter memiliki

beberapa kelebihan:

1. Tidak memerlukan mekanik yang rumit untuk mengontrol sudut roll dan pitch seperti

helicopter pada umumnya, sehingga perancangan mekanik akan lebih sederhana serta

dapat menekan biaya.

2. Quadcopter memiliki empat baling-baling penggerak sehingga ukuran baling-baling

akan lebih kecil dibandingkan dengan helicopter yang seukuran. Ukuran baling-

baling yang lebih kecil ini memungkinkan untuk memberikan pelindung bagi setiap

baling-balingnya, sehingga dapat menghindari kerusakan pada baling-baling jika

menabrak objek saat terbang. Dengan 4 baling-baling yang terdistribusi, Quadcopter

memerlukan motor dengan daya yang lebih kecil dibandingkan dengan helicopter

dengan satu baling-baling.

3. Dibandingkan dengan fixed wing aircraft Quadcopter lebih ‘lincah’. Quadcopter

dapat bergerak ke segala arah, dan dapat melakukan lepas landas atau pendaratan

secara vertikal yang tidak bisa dilakukan oleh fixed wing aircraft.

Riset Quadcopter dalam tugas akhir ini merupakan tantangan dalam sistem kontrol,

embedded system dan sensor fusion, di mana sistem yang akan dibuat merupakan sistem

MIMO (Multiple Input Multiple Output) serta dalam perancangan AHRS (Attitude and

4

Heading Reference System) digunakan sensor-sensor yang saling melengkapi kekurangan

masing-masing sensor untuk mendapatkan informasi arah hadap yang akurat. Diharapkan

hasil skripsi ini dapat menyediakan sistem mekanik dan sistem kendali aras rendah (low level

control system) untuk diaplikasikan dan dikembangkan di kemudian hari.

Pada skripsi ini dirancang middle-ware yang akan mengakomodir pengaplikasian

pesawat dengan piranti high layer application yang akan menunjang kinerja pesawat untuk

kebutuhan autonomous. Gerak pesawat yang secara realtime dikendalikan oleh low layer

control membutuhkan proses yang padat dan sangat peka terhadap latency, di sisi lain

tuntuan aplikasi penggunaan pesawat membutuhkan proses yang banyak membutuhkan

waktu, seperti image proccessing, komunikasi dan proses lainnya. Middle-ware yang

dirancang akan memberikan layanan high level command oleh high layer application untuk

diteruskan ke low layer control. High layer application diimplementasikan dengan

smartphone yang mewakili sistem soft-realtime yang kaya akan fitur, seperti kamera dengan

resolusi tinggi, koneksi yang cepat dan memori yang besar, serta dukungan SDK (Standart

Development Kit) yang memberikan kemudahan dalam membuat aplikasi. Penggunaan

smartphone dalam tugas akhir ini juga berfungsi sebagai test payload (beban uji) untuk

menguji kinerja dari mekanik dan gerak pesawat yang dirancang.

5

1.3. Sistematika Penulisan

Skripsi ini dibagi dalam beberapa topik bahasan yang disusun secara sistematis

sebagai berikut :

Bab I Pendahuluan

Bab ini membahas mengenai tujuan dan latar belakang serta sistematika penulisan.

Bab II Dasar Teori

Bab ini membahas sistem gerak dari Quadcopter dan prinsip dasar dari setiap bagian

dari Quadcopter.

Bab III Perancangan

Bab ini membahas abstraksi arsitektur perancangan dan rincian dari perancangan

Quadcopter.

Bab IV Pengujian dan Analisis

Bab ini membahas metode pengujian dan analisa hasil pengujian dari perancangan

Quadcopter.

Bab V Kesimpulan dan Saran

Memberikan kesimpulan hasil perancangan dan saran pengembangan ke depan.