PERANCANGAN ALGORITMA DAN SISTEM GERAKAN PADA

ROBOSOCCER R2C R9 (ROBOTIS GP)

oleh

Kurnia Sanjaya

NIM: 612011052

Skripsi

Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh

Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer

Universitas Kristen Satya Wacana

Salatiga

Agustus 2015

i

INTISARI

Robot GP yang baru dibeli perlu di konstruksi ulang untuk memenuhi spesifikasi

ukuran robot pada KRSBI 2015 sehingga motion-motion awal yang dimiliki oleh robot

sama sekali tidak dapat digunakan dan motion-motion yang dimiliki robot harus dibuat

ulang. Oleh karena itu, tugas akhir ini dirancang untuk membuat sistem kontrol dan

algoritma gerakan pada robot GP.

Algoritma gerakan yang ditanamkan pada robot merupakan algoritma cut motion

dimana robot dapat menghentikan gerakan dan langsung menyambung gerakan lain

tanpa menyamakan kaki. Untuk dapat melakukan cut motion, motion berulang (maju,

mundur, geser, putar, dan geser putar) dipisah menjadi 4 bagian motion yaitu angkat

kaki kanan, angkat kaki kiri, tapak kaki kanan dan tapak kaki kiri dan diberikan penanda

yang membedakan saat robot menapakkan kaki kanan atau kaki kiri. Dengan cara ini,

robot dapat mengetahui sedang melangkah kaki kanan atau kiri dan jika robot diberi

perintah gerakan motion berulang lainnya, robot dapat langsung mengetahui harus mulai

dari kaki kanan atau kaki kiri. Untuk menjaga keseimbangan robot dalam melakukan

motion-motion tersebut, robot dibantu oleh sensor gyroscope.

Robot sekarang memiliki kecepatan pada motion maju 10,59 cm/detik, mundur

10,51 cm/detik, geser kanan 3,6 cm/detik, geser kiri 3,5 cm/detik, putar kanan 22,67

°/detik, dan putar kiri 26,06 °/detik. Robot dapat melakukan cut motion dengan

keberhasilan 100% dan peralihan motion berulang dengan keberhasilan mencapai lebih

dari 75%. Rata-rata kecepatan robot dalam merespon perintah adalah 356,67 mili detik.

Robot dapat bermain dengan baik selama 458,5 detik dengan kondisi akhir baterai 11,7

Volt. Pembuatan jalan dinamis robot terhadap jarak bola tidak dapat direalisasikan

karena keterbatasan sistem yang berhalangan dengan kerja gyroscope-nya.

ii

ABSTRACT

Robotis GP that just bought had to be reconstructed to fulfill the robot’s minimal

size spesification in Indonesian Robot Soccer Competition 2015 so robotis GP couldn’t

use its motions at all and its motions had to be recreated from zero. Therefore, this final

project is designed to create motion control system and motion algorithm for robotis

GP.

The motion algorithm in the robot is cut motion algorithm. Using this algorithm,

the robot can stop the current motion and continue with another motion immediately. To

be able to use the cut motion algorithm, a continuous motion is divided into 4 sub

motion. They are lifting the right foot, lifting the left foot, stepping the right foot and

stepping the left foot. There is a flag that differs whether the robot is stepping the right

or left foot. By using this flag, if the robot has to stop the current motion and

immediately change into another motion, it will know which sub motion should be use

for the motion transition. To keep the robot in balance condition, the robot uses

gyroscope sensor.

Now, the robotis GP has the ability to move forward with a speed of 10,59

cm/detik, move backward with a speed of 10,51 cm/detik, shift to the right with a speed

of 3,6 cm/detik, shift to the right with a speed of 3,5 cm/detik, turn right with a speed of

22,67 °/detik, and turn left with a speed of 22,06 °/detik. The robot can cut the current

motion with 100% success rate and more than 75% to do the motion transition. The

average time for the robot to respond to a command is 356,67 mili seconds. The robot

can keep playing with good condition for 458,5 seconds until the battery reach the

voltage of 11,7 V. The robot dynamic walking against the ball can’t be realized due to

the limitation of the system that is unable to work with gyroscope sensor.

iii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus yang selalu

menyertai penulis selama menempuh pendidikan dari awal hingga penyelesaian tugas

akhir sebagai syarat kelulusan di Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer

Universitas Kristen Satya Wacana.

Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada berbagai

pihak yang baik secara langsung maupun tidak langsung telah membantu penulis dalam

menyelesaikan tugas akhir ini:

1. Tuhan Yesus Kristus yang selalu memberkati, menyertai, dan memberikan

jalan yang terbaik bagi penulis selama menempuh pendidikan S1 di FTEK

UKSW hingga selesai.

2. Papa Sie Tjong Ming, Mama Ong An Hwa, kakak Bambang Subekti, dan adik

Febry Wibowo, keluarga tercinta yang telah selalu mendukung, dan

mendoakan penulis.

3. Bapak Saptadi Nugroho, M.Sc dan Bapak Daniel Santoso, M.S. sebagai

pembimbing I dan pembimbing II yang telah membimbing dan memberikan

kritik dan saran serta masukan kepada penulis selama mengerjakan tugas akhir

ini.

4. Keluarga besar Tim R2C terutama Oei Kurniawan Utomo, Ivan Kurniawan,

Silvester Kristian, Marcel Frans Wijadi, Evan Narendra, dan Novembri yang

selalu memberikan semangat dan mendukung dalam melakukan riset, serta

berjuang dalam suka dan duka selama mempersiapkan Kontes Robot

Indonesia.

5. Seluruh staff dosen, karyawan dan laboran FTEK yang memfasilitasi penulis

selama menempuh pendidikan S1 di FTEK UKSW.

6. Keluarga besar 2011 sebagai teman seperjuangan yang selalu memberi

dukungan kepada penulis.

7. Teman-teman kos 73 terutama Ko Patrick, Surya Adhitano, Handoko,

Raymond, dan Antony yang selalu memberikan dukungan motivasi dan doa.

iv

8. Teman-teman CG Pro-M yang selalu mendukung dan mendoakan penulis

dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

9. Sahabat-sahabatku David Setyadi, Ivander Tanuwijaya, Silvester Kristian,

Yose Indrawan, dan Dani Gunawan yang walaupun jauh tetap memberikan

dukungan.

10. Berbagai pihak yang tidak dapat dituliskan satu persatu, penulis mengucapkan

terima kasih.

Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari kata “sempurna”, oleh

karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca sehingga tugas akhir ini

dapat berguna bagi kemajuan pendidikan FTEK UKSW dan riset tim R2C UKSW.

Salatiga, 24 September 2015

Penulis

v

DAFTAR ISI

INTISARI .......................................................................................................................... i

ABSTRACT...................................................................................................................... ii

KATA PENGANTAR ..................................................................................................... iii

DAFTAR ISI..................................................................................................................... v

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................................... viii

DAFTAR TABEL............................................................................................................ ix

DAFTAR SINGKATAN ................................................................................................. xi

BAB 1 PENDAHULUAN ................................................................................................ 1

1.1. Tujuan .................................................................................................................... 1

1.2. Latar Belakang ....................................................................................................... 1

1.2.1. Pendahuluan .................................................................................................... 1

1.2.2. Permasalahan ................................................................................................... 2

1.3. Sistematika Penulisan ............................................................................................ 3

1.4. Spesifikasi .............................................................................................................. 4

BAB 2 DASAR TEORI .................................................................................................... 5

2.1. Mikrokontroler Tipe Atmega 644p ........................................................................ 5

2.2. Modul Bluetooth .................................................................................................... 6

2.3. Servo Controller .................................................................................................... 6

2.4. Kontrol Dasar Robot .............................................................................................. 8

2.5. Sensor Gyroscope................................................................................................... 9

2.6. R/2R Ladder ........................................................................................................... 9

BAB 3 PERANCANGAN SISTEM ............................................................................... 11

3.1. Sistem Kontrol ..................................................................................................... 11

3.1.1. Kontrol Actuator Robot .................................................................................... 12

vi

3.1.2. Kontrol Utama ................................................................................................... 12

3.2. Desain Perangkat Keras ....................................................................................... 13

3.2.1. Konstruksi Robot ........................................................................................... 13

3.2.2. Mikrokontroler Tipe Atmega 644p ............................................................... 15

3.2.3. Modul Bluetooth ............................................................................................ 15

3.2.4. Sensor Gyroscope .......................................................................................... 15

3.2.5. R/2R Ladder .................................................................................................. 15

3.3. Bagian Software ................................................................................................... 17

3.3.1. Roboplus Motion ........................................................................................... 17

3.3.3. Roboplus Task ............................................................................................... 19

3.3.4. Algoritma Cut Motion ................................................................................... 20

BAB 4 HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS............................................................. 23

4.1. Pengujian Kecepatan Motion Robot..................................................................... 23

4.1.1 Pengujian Kecepatan Motion Maju Robot ..................................................... 23

4.1.2 Pengujian Kecepatan Motion Mundur Robot ................................................. 24

4.1.3 Pengujian Kecepatan Motion Geser Kanan Robot ......................................... 24

4.1.4 Pengujian Kecepatan Motion Geser Kiri Robot ............................................. 25

4.1.5 Pengujian Kecepatan Motion Putar Kanan Robot .......................................... 25

4.1.6 Pengujian Kecepatan Motion Putar Kiri Robot .............................................. 25

4.2. Pengujian keberhasilan Cut Motion ..................................................................... 26

4.3. Pengujian Waktu Respon Robot .......................................................................... 26

4.4. Peralihan Motion Berulang .................................................................................. 27

4.5. Pengujian Lama Waktu Robot Berjalan dengan Baik .......................................... 27

4.6. Pengujian Robot Berjalan Dinamis terhadap Jarak Bola ..................................... 28

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................................... 30

5.1. Kesimpulan .......................................................................................................... 30

vii

5.2. Saran Pengembangan ........................................................................................... 31

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................................... 32

Lampiran A ..................................................................................................................... 33

viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. DF-Bluetooth V3 [2]. ................................................................................... 6

Gambar 2.2. Pin pada DF-Bluetooth V3 [2]. .................................................................... 6

Gambar 2.3. CM530[3]. .................................................................................................... 7

Gambar 2.4. Port External (Pin Aux device). ................................................................... 7

Gambar 2.5. Controller RC-100A[4]. .............................................................................. 8

Gambar 2.6. Format Paket Data yang dikirimkan ke CM-530[4]. ................................... 8

Gambar 2.7. Sensor Gyroscope GS-12[6]. ....................................................................... 9

Gambar 2.8. Contohrangkaian R/2R resolusi 4 bit [7]. .................................................. 10

Gambar 2.9. Rangkaianekuivalen R/2R resolusi 4 bit. ................................................... 10

Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem. ................................................................................ 11

Gambar 3.2. (a)Perancangan mekanik robot dari depan (b)Perancangan mekanik robot

dari samping. ................................................................................................................... 13

Gambar 3.3. Rangkaian R/2R resolusi 8 bit yang digunakan pada robot. ...................... 16

Gambar 3.4. Rangkaian skematik R/2R resolusi 8 bit. ................................................... 16

Gambar 3.5. User Interface Roboplus Motion. .............................................................. 18

Gambar 3.6. User Interface Roboplus Task ................................................................... 19

Gambar 3.7. Diagram Alir Algoritma Bawaan Robot. ................................................... 20

Gambar 3.8. Diagram Alir Cut Motion. .......................................................................... 22

Gambar 4.1. Ilustrasi Pengujian Kecepatan Motion Robot. ........................................... 23

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1. Tabel Keterangan Mekanik Robot. ................................................................ 14

Tabel 3.2. Tabel Spesifikasi Servo AX-12A[8]. ............................................................. 14

Tabel 3.3. Tabel Spesifikasi Servo AX-18A[9]. ............................................................. 14

Tabel 3.4. Tabel Spesifikasi Servo MX-28[10]. ............................................................. 14

Tabel 4.1. Tabel Pengujian Kecepatan Motion Maju Robot........................................... 23

Tabel 4.2. Tabel Pengujian Kecepatan Motion Mundur Robot. ..................................... 24

Tabel 4.3. Tabel Pengujian Kecepatan Motion Geser Kanan Robot. ............................. 24

Tabel 4.4. Tabel Pengujian Kecepatan Motion Geser Kiri Robot. ................................. 25

Tabel 4.5. Tabel Pengujian Kecepatan Motion Putar Kanan Robot. .............................. 25

Tabel 4.6. Tabel Pengujian Kecepatan Motion Putar Kiri Robot. .................................. 26

Tabel 4.7. Tabel Pengujian Waktu Respon Robot .......................................................... 26

Tabel 4.8. Tabel Pengujian Lama Waktu Robot Berjalan dengan Baik ......................... 27

Tabel 4.9. Tabel Pengujian perbandingan antara gyroscope yang dikolaborasikan

dengan jalan dinamis dan gyroscope yang tanpa jalan dinamis. .................................... 28

Tabel A.1. Tabel Lengkap Pengujian Kecepatan Motion Maju Robot. .......................... 33

Tabel A.2. Tabel Lengkap Pengujian Kecepatan Motion Mundur Robot. ..................... 34

Tabel A.3. Tabel Lengkap Pengujian Kecepatan Motion Geser Kanan Robot. ............. 35

Tabel A.4. Tabel Lengkap Pengujian Kecepatan Motion Geser Kiri Robot. ................. 36

Tabel A.5. Tabel Lengkap Pengujian Kecepatan Motion Putar Kanan Robot. .............. 37

Tabel A.6. Tabel Lengkap Pengujian Kecepatan Motion Putar Kiri Robot. .................. 38

Tabel A.7. Tabel Pengujian Cut Motion. ........................................................................ 39

Tabel A.8. Tabel Lengkap Pengujian Waktu Respon Robot. ......................................... 40

Tabel A.9. Tabel Peralihan Motion Maju ke Motion Berulang Lainnya. ....................... 41

Tabel A.10. Tabel Peralihan Motion Mundur ke Motion Berulang Lainnya. ................. 42

Tabel A.11. Tabel Peralihan Motion Geser ke Motion Berulang Lainnya. .................... 43

x

Tabel A.12. Tabel Peralihan Motion Putar ke Motion Berulang Lainnya. ..................... 44

Tabel A.13. Tabel Peralihan Motion Geser Putar ke Motion Berulang Lainnya. ........... 45

Tabel A.14. Tabel Lengkap Pengujian Lama Waktu Robot Berjalan dengan Baik. ...... 46

Tabel A.15. Tabel Lengkap Pengujian perbandingan antara gyroscope yang

dikolaborasikan dengan jalan dinamis dan gyroscope yang tanpa jalan dinamis. .......... 47

xi

DAFTAR SINGKATAN

R2C Robotic Research Center

KRI Kontes Robot Indonesia

KRSBI Kontes Robot Sepakbola Indonesia