Rancang Bangun dan Uji Kinerja Robot Autonomous Penyemprot Presisi pada Budidaya Kubis
Date
2022Author
Mustafid, M. Azhar
Subrata, I Dewa Made
Pramuhadi, Gatot
Harahap, Idham Sakti
Metadata
Show full item recordAbstract
Petani umumnya melindungi tanaman kubis dari serangan hama
menggunakan pestisida yang disemprotkan dengan alat yang biasa disebut sprayer.
Jenis sprayer yang banyak digunakan yaitu knapsack sprayer dan electric sprayer.
Prinsip kerja knapsack sprayer yaitu larutan dari tangki dikeluarkan melalui nozzle
dengan memanfaatkan tekanan udara dalam tangki yang dipompa menggunakan
tuas, sedangkan electric sprayer menggunakan pompa yang digerakkan secara
elektrik. Petani menggunakan kedua jenis sprayer ini dengan cara digendong ke
seluruh area lahan.
Kelemahan yang dirasakan petani menggunakan knapsack sprayer ataupun
electric sprayer yaitu berat beban yang dibawa terutama ketika kondisi tangki terisi
penuh, sehingga dikhawatirkan dapat mengakibatkan cedera dan larutan pestisida
yang disemprotkan dikhawatirkan mengganggu kesehatan petani. Praktik
penyemprotan menggunakan sprayer juga memiliki kelemahan pada cara
pengoperasiannya sehingga menyebabkan aplikasi penyemprotan yang tidak presisi.
Aplikasi penyemprotan presisi dimaksudkan seperti (1) ketepatan ukuran droplet
yang dihasilkan untuk penyemprotan pestisida, sehingga larutan yang disemprotkan
tidak mudah terbawa angin jika ukuran terlalu kecil ataupun luruh jika ukuran
terlalu besar, (2) Ketepatan sasaran penyemprotan (hanya pada tanaman), sehingga
dapat mengurangi larutan pestisida yang terbuang, dan (3) aplikasi volume semprot
yang dihasilkan sesuai rekomendasi pestisida yang digunakan. Nilai volume
semprot yang direkomendasikan terdapat pada label produk pestisida yang
digunakan. Volume semprot yaitu banyaknya air yang digunakan untuk melarutkan
pestisida yang digunakan untuk menyemprotkan tanaman pada suatu area lahan
yang dihitung dalam satuan liter/hektar (l/ha). Nilai volume semprot yang
dihasilkan pada saat proses penyemprotan dipengaruhi oleh debit penyemprotan
dari sprayer, sehingga petani perlu menyesuaikan kecepatan maju
penyemprotannya atau durasi penyemprotannya pada tiap tanaman kubis untuk
mendapatkan nilai volume semprot yang tepat. Dengan aplikasi penyemprotan yang
terukur dan presisi dapat mengurangi larutan pestisida yang terbuang dan
mengurangi residu pada hasil panen yang membahayakan bagi konsumen.
Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan menguji kinerja robot otonom
yang mampu menyemprotkan pestisida secara presisi pada tiap tanaman kubis.
Robot otonom dirancang mampu berjalan sendiri pada lahan menggunakan navigasi
pengikut bedeng dengan memanfaatkan dinding bedeng pada sisi kiri dan kanan
robot, sistem navigasi ini dilengkapi dengan sistem kontrol kendali PID sehingga
robot mampu berjalan lurus. Robot dilengkapi dengan 2 sistem penyemprotan
electric pada sisi kiri dan kanan robot sehingga mampu menyemprotkan 2 row
tanaman kubis. Penyemprotan hanya akan dilakukan pada tanaman kubis yang
terdeteksi oleh sensor kamera dengan memanfaatkan sistem berbasis object
detection. Robot otonom bekerja menyemprotkan tanaman kubis satu-persatu
secara intermittent dan dilakukan tanpa harus membuat robot berhenti. Sistem
penyemprotan menerapkan mekanisme slider pada dudukan nozzle, nozzle akanbergerak ke arah berlawanan dengan arah jalan robot sehingga posisi penyemprotan
mampu dipertahankan pada setiap tanaman selama robot berjalan. Volume larutan
pestisida yang keluar dari nozzle diatur dengan sistem kontrol berdasarkan data
input seperti diameter tanaman dan volume semprot rekomendasi yang digunakan.
Input data dilakukan pada saat awal pengoperasian robot. Tekanan penyemprotan
dikontrol menggunakan pengendali PID sehingga tekanannya dapat dipertahankan.
Perangkat Raspberry pi dan Arduino mega digunakan sebagai komponen kontrol
utama. Komponen pendukung seperti sensor kecepatan, sensor jarak, sensor
kompas, dan sensor tekanan juga diterapkan pada robot sehingga robot mampu
bekerja dengan baik.
Hasil pengujian menunjukkan robot mampu berfungsi dengan baik
menyemprotkan tiap tanaman dengan kecepatan maju 0.226-0.227 m/s, ukuran
droplet yang dihasilkan menggunakan nozzle 4 lubang yaitu 357 mikron pada
tekanan semprotan 3 bar dengan akurasi volume yang keluar yaitu 91.70%. Model
latih Object Detection untuk mendeteksi tanaman kubis memiliki nilai akurasi
90.4%. Perintah penyemprotan yang berhasil dilakukan oleh robot dengan
menggunakan sistem deteksi objek memiliki akurasi 88.1 %. Posisi penyemprotan
yang dilakukan oleh robot pada setiap tanaman kubis memiliki nilai error rata-rata
3.83 cm terhadap titik pusat kubis. Kapasitas lapang efektif (KLE) yang dihasilkan
petani lebih tinggi dibanding dengan robot karena petani memiliki kemampuan
berbelok yang lebih cepat. Volume semprot yang dihasilkan oleh robot mampu
mendekati volume semprot rekomendasi yang digunakan dengan nilai akurasi
91.29%. Penyemprotan pestisida yang dilakukan oleh petani maupun robot mampu
melindungi tanaman, namun sulit melindungi tanaman yang terserang hama
C.binotasil jika tanaman telah membentuk crop.
Collections
- MT - Agriculture Technology [2272]