Makalah Kolokium

Gerak Robot Berkaki Enam Menggunakan 3 Servo dan Sensor Jarak

Dody Prasetya (G641201034) – prasetya.dody@gmail.com

Karlisa Priandana – kpriandana@gmail.com

Departemen Ilmu Komputer, Institut Pertanian Bogor

Abstrak Mobile robot berkaki enam memiliki pergerakan kaki yang banyak dan jumlah servo yang digunakannya pun berbeda-

beda mulai dari 3 servo hingga 18 servo. Penelitian ini dilakukan untuk mempercepat gerak robot dengan

meminimalisir jumlah servo. Jumlah servo yang digunakan adalah 3 servo dengan masukan sensor jarak ultrasonic.

Metode yang digunakan pada penelitian ini terdiri atas analisa kebutuhan dan perancangan, persiapan alat dan bahan,

implementasi, pegujian, dan evaluasi.

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Mobile robot merupakan alat mekanik yang mampu bergerak pada suatu lingkungan

dengan tingkat kemampuan tertentu (Carelli dan Freire 2003). Mobile robot dapat dikendalikan

secara manual maupun secara otomatis. Mobile robot yang dikendalikan secara manual dapat

menggunakan remote control, stick game maupun yang langsung terhubung ke perangkat

komputer, sedangkan mobile robot yang dikendalikan secara otomatis dapat menggunakan sensor

sebagai masukan untuk robot. Mobile robot terbagi dalam dua jenis yaitu wheeled robot atau robot

beroda dan legged robot atau robot berkaki. Jumlah robot berkaki bermacam-macam seperti robot

berkaki dua (humanoid), robot berkaki empat (Quadpod), dan robot berkaki enam (Hexapod).

Mobile robot yang dikendalikan secara otomatis harus mempunyai sensor yang baik dan

juga pemasangan sensor yang tepat. Sensor pada robot digunakan sebagai navigasi. Navigasi pada

robot merupakan masalah untuk memerintahkan robot berinteraksi dengan lingkungannya. Deteksi

batas-batas pada ruang dan estimasi posisi merupakan dua peranan penting dan mendasar dari

navigasi. Deteksi batas diperlukan agar robot tidak bertabrakan dengan objek lain, sementara

estimasi posisi diperlukan agar robot dapat menempatkan posisi sesuai dengan lingkungannya

(Crowley 1989).

Sensor jarak pada robot berfungsi untuk medeteksi batas dan mengetahui letak dari sebuah

objek yang berada di sekitarnya. Sensor jarak umumnya menggunakan sensor infrared dan sensor

ultrasonic. Sensor infrared memanfaatkan cahaya infrared sebagai pendeteksi jaraknya, sementara

sensor ultrasonic memanfaatkan gelombang ultrasonic sebagai pendeteksi jaraknya. Pengukuran

kesalahan sensor ultrasonic bergantung pada beberapa faktor. Faktor yang mendasar adalah

kondisi lingkungan dimana propagasi gelombang ultrasonic berada seperti suhu, kelembaban, dan

pergerakan udara. Kondisi fungsional yang dapat menyebabkan gangguan adalah adanya

pemancar gelombang aktif pada frekuensi yang sama, pantulan dari objek lain misalnya fenomena

multi-echo dari objek tertentu (Majchrzak et al 2009).

Kaki hexapod digerakan menggunakan servo. Jumlah servo yang digunakan berbeda-beda

mulai dari 3 servo hingga 18 servo. Perbedaan jumlah servo tentunya membedakan pula algoritme

pergerakan kaki, peletakan servo, serta design kerangka hexapod. Design kerangka hexapod terdiri

atas tubuh yang kaku dengan enam kaki yang sesuai, masing-masing kaki memiliki pergerakan

yang bebas (Saranli et al 2001).

Selain dari design keranggka robot yang berbeda, algoritma pergerakan kaki antara cara

berjalan tripod dengan cara berjalan lambat atau dengan cara berjalan lainnya berbeda-beda, hal

ini dikarenakan kontrol algoritme berjalan biasanya tidak terpusat , yang berarti bahwa pergerakan

setiap kaki relatif bebas (Thirion dan Thiry 2002).

Penelitian terdahulu yang terkait ialah Implementasi Inverse Kinematics untuk Koordinasi

Gerak Robot Berkaki Enam, penelitian ini menggunakan 18 servo (Wulandari 2013). Penelitian

tersebut berhasil mengimplementasikan algoritme Inverse Kinematics untuk menggerakan kaki

robot dan koordiasi kaki dengan baik. Namun, pergerakan robot masih dirasakan kurang cepat.

Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah dipaparkan, masalah yang timbul adalah bagaimana

memasang sensor, membuat dan merakit hexapod yang dapat bergerak dengan 3 servo dan

bergerak sesuai dengan masukan dari sensor jarak ultrasonic.

Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah :

Membuat dan merakit kerangka hexapod yang terdiri atas badan robot, kaki robot dan driver

servo.

Mengimplementasikan 3 servo untuk menggerakkan kaki robot.

Mengimplementasikan sensor ultrasonic sebagai sensor jarak ke hexapod.

Manfaat Penelitian

Mempercepat gerakan robot hexapod dengan meminimalkan jumlah servo yang

digunakan.

Ruang Lingkup Penelitian

Ruang lingkup pada penelitian ini antara lain:

3 servo akan diimplementasikan pada robot berkaki enam berukuran 11 x 9 x 6 cm.

Pergerakan robot yang diujikan dalam penelitian ini hanya sebatas gerak maju dan berbelok

arah yang sudah ditentukan sebelumnya dalam program.

Sistem navigasi yang dikembangkan pada penelitian ini dibatasi hanya untuk mendeteksi

penghalang.

METODE Metode yang digunakan pada penelitian ini terdiri atas analisa kebutuhan dan perancangan,

persiapan alat dan bahan, implementasi, pegujian, dan evaluasi. Alur tahapan penelitian dapat

dilihat pada Gambar 1. Penjelasan masing-masing tahapan akan dijelaskan sebaagai berikut :

Gambar 1 Alur Metode Penelitian

Analisa Kebutuhan dan Perancangan

Tahapan ini untuk mempelajari datasheet dari komponen-komponen yang akan digunakan

untuk merakit hexapod. Di antaranya kerangka robot, sensor, mikrokontroler, servo, serta

komponen-komponen tambahan lainnya. Selanjutnya membuat rancangan prototype dari hexapod

dapat dilihat pada Gambar 2.

Penghalang

Gambar 2 Diagram Alur Perangkat Keras

Persiapan alat dan bahan

Komponen-komponen dan alat-alat yang digunakan adalah motor servo, Arduino Uno,

sensor ultrasonic, rangka yang terbuat dari akrilik.

Mikrokontroler Arduino Uno

Arduino Uno merupakan sebuah board mikrokontroler yang berbasis pada mikrokontroler

ATmega328. Mikrokontroler bekerja dengan mengeksekusi perintah-perintah dalam suatu

program. Program dapat di masukan ke dalam mikrokontroler menggunakan komputer. Arduino

Uno memiliki 14 buah pin yang dapat di fungsikan sebagai input/output digital. Input dari Arduino

Uno dapat dihubungkan dengan sensor, untuk output-nya dapat dihubungkan dengan motor servo.

Arduino Uno dapat berfungsi pada tegangan 5V yang dapat berasal dari tegangan catu daya seperti

baterai. Arduino Uno dapat dilihat pada Gambar 3.

Mulai

Analisis

kebutuhan dan

perancangan

Persiapan alat

dan bahan Implementasi

Pengujian

Evaluasi:

Alat

berfungsi? Selesai

Servo Mikrokontrol

er

Sensor

Power

Catu Daya 5 Volt

Tegangan input DC 6-20 volt

Arus DC setiap pin I/O 40 ma

RAM 2 KB

Flash Memory 32 KB

EEPROM 1 KB

Clock speed 16 MHz

Bahasa pemrograman C C++

(Dufee 2011)

Gambar 3 Arduino Uno

Motor Servo

Motor Servo merupakan motor yang mampu bekerja dua arah (clockwise dan counter

clockwise) dimana arah dan sudut pergerakan rotornya dapat dikendalikan hanya dengan

memberikan pengaturan duty cycle sinyal PWM pada bagian pin kontrolnya. Motor Servo tipe

SG90 dapat dilihat pada gambar 4.

Ukuran 23 x 12.2 x 29 mm

Berat 5 g

Torsi 1.8kg/cm(4.8V)

Kecepatan putaran 0.1 detik/60o (4.8V)

Tegangan DC 4.8V

Gambar 4 Motor Servo SG90

Sensor Ultrasonic

Sensor ultrasonic adalah alat yang terdiri dari 2 unit yaitu, unit pemancar dan unit penerima

yang prinsip kerjanya merupakan pantulan gelombang. Unit pemancar akan memancarkan

gelombang ultrasonic melalui medium udara/gas, jika gelombang tersebut mengenai suatu objek

maka gelombang akan dipantulkan kembali dan diterima oleh unit penerima pada sensor, sehingga

akan menghasilkan tegangan bolak-balik dengan frekuensi yang sama (Taufiqurrahman et al 2013.

Sensor ultrasonic dapat dilihat pada Gambar 5.

Gambar 5 Sensor Jarak Ultrasonic

Implementasi

Pada tahap ini, mengimplementasikan sensor jarak ultrasonic dan algoritme pergerakan

kaki pada robot.

Pegujian

Pada tahapan ini, dilakukan pengujian terhadap alat yang telah diimplementasikan pada

robot. Pengujian tahap pertama adalah menguji fungsionalitas sensor jarak, kemudian tahap dua

adalah pengujian terhadap algoritme pergerakan kaki.

Evaluasi

Tahapan evaluasi adalah sebagai berikut :

1. Evaluasi terhadap fungsionalitas sensor, jika sensor dapat mendeteksi adanya penghalang

maka sensor dianggap sudah berfungsi dengan baik. Namun, jika tidak dapat mendeteksi

halangan harus dilakukan perbaikan terhadap sensor tersebut.

2. Evaluasi terhadap algoritme pergerakan kaki, jika algortme pergerakan kaki maju dan

berbelok arah ketika ada penghalang sudah sesuai, maka algoritma dianggap sudah baik.

Namun, jika tidak sesuai harus dilakukan perbaikan terhadap algoritme tersebut.

DAFTAR PUSTAKA Carelli R, Freire EO. 2003. Corridor navigation and wall-following stable control for sonar-based

mobile robots. Robotics and Autonomous Systems. 45:235-247.

doi:10.1016/j.robot.2003.09.005.

Crowley JL. 1989. World Modeling and Position Estimation for a Mobile Robot Using Ultrasonic

Ranging. IEEE. 3:1574-1579. doi: 10.1109/ROBOT.1989.100062.

Durfee W. 2011. Arduino Microcontroller Guide. Minnesota: University of Minnesota.

http://www.me.umn.edu/courses/me2011/arduin o/arduinoGuide.pdf. [3 Maret 2014].

Majchrzak J, Michalski M, Wiczyn´ski G. 2009. Distance Estimation With a Long-Range

Ultrasonic Sensor System. IEEE. 9(7):767-773. doi: 10.1109/JSEN.2009.2021787.

Saranli U, Buehler M, Koditschek DE. 2001. RHex - A Simple and Highly Mobile Hexapod Robot.

International Journal of Robotics Research. 20:616-631.

Taufiqurrahman, Basuki A, Albana Y. 2013. Perancangan Sistem Telemetri Untuk Pengukuran

Level Air Berbasis Ultasonic. Proceeding Conference on Smart-Green Technology in

Electrical and Information Systems [internet]. [14-15 November 2013]. Bali (ID). hlm 125 -

130; [diunduh 2014 Mei 8]. Tersedia pada:

http://ojs.unud.ac.id/index.php/prosidingcsgteis2013/article/viewFile/7218/5468.

Thirion B, Thiry L. 2002. Concurrent programming for the control of hexapod walking. ACM

SIGAda Ada Letters. 22 (1):17-28. doi: 10.1145/507548.507551.

Wulandari 2013. Implementasi Inverse Kinematics untuk Koordinasi Gerak Robot Berkaki Enam

[skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

JADWAL PENELITIAN

No Kegiatan Bulan (2014)

April Mei Juni Juli Agustus September Oktober November

1 Studi Literatur

2 Penyusunan Proposal

3 Kolokium

4 Analisa Kebutuhan dan Perancangan

5 Implementasi Alat

6 Pengujian dan Evaluasi

7 Penyusunan Laporan Penelitian

8 Seminar

9 Sidang