Perancangan dan Implementasi Algoritma Purwarupa Robot Pembantu Penyandang Tunadaksa (DU99RWS4-V12)

PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI ALGORITMA PURWARUPA ROBOT PEMBANTU PENYANDANG TUNADAKSA (DU99RWS4-V12) SKRIPSI

Diajukan untuk Menempuh Ujian Akhir Sarjana Program Studi S1 Teknik Informatika

Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer Universitas Komputer Indonesia

ANTON ADE PURNAMA 10109467 PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KOMPUTER UNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA 2013

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL LEMBAR PENGESAHAN

ABSTRAK ......................................................................................................... i

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

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

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

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... ix

DAFTAR TABEL.............................................................................................. xiii

DAFTAR SIMBOL ........................................................................................... xiv

DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... xvi

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

1.1 Latar Belakang Masalah .................................................................... 1

1.2 Identifikasi Masalah .......................................................................... 2

1.3 Maksud dan Tujuan ........................................................................... 2

1.4 Batasan Masalah................................................................................ 3

1.5 Metodologi Penelitian ....................................................................... 4

1.6 Sistematika Penulisan........................................................................ 6

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................ 9

2.1 Kecerdasan Buatan ............................................................................ 9

2.1.1 Pengertian Kecerdasan Buatan ............................................... 9

2.1.2 Kelebihan Kecerdasan Buatan ................................................ 10

2.1.3 Ruang Lingkup Kecerdasan Buatan ....................................... 11

2.1.4 Representasi Pengetahuan....................................................... 12

2.2 Perangkat Keras .................................................................................. 18

2.2.1 Sistem Kemudi Mobile Robot ................................................... 18

2.2.2 Mikrokontroler .......................................................................... 23

2.2.3 Aktuator ................................................................................... 25

2.2.4 Sensor........................................................................................ 26

2.2.3.1 Pengertian Sensor ................................................................... 26

2.2.3.2 Sensor Jarak ........................................................................... 28

2.2.3.3 Sensor Suara ........................................................................... 29

2.3 Perangkat Lunak ................................................................................. 30

2.3.1 Basic Stamp Editor ..................................................................... 30

2.3.2 Bascom AVR ............................................................................. 31

2.3.3 Virtual Robot Expermentation Platform (V-REP) ..................... 33

2.4 RoboWaiter Competition .................................................................... 35

BAB 3 ANALISIS DAN PERANCANGAN ..................................................... 37

3.1 Analisis Masalah ................................................................................. 37

3.2 Perancangan Perangkat Keras ............................................................. 43

3.2.1 Sistem Kemudi Robot ............................................................... 43

3.2.2 Diagram Blok Sistem Kendali .................................................. 45

3.2.3 Mikrokontroler Bs2P40 ............................................................ 46

3.2.4 Mikrokontroler Atmega8 .......................................................... 48

3.2.5 Sensor Jarak .............................................................................. 48

3.2.6 Pencapit (Gripper) .................................................................... 50

3.3 Lingkungan Kerja (Task Environment) ............................................... 51

3.4 Representasi Pengetahuan Robot ........................................................ 51

3.5 Perancangan Algoritma Gerak Dasar .................................................. 54

3.5.1 Algoritma Gerak Lurus ............................................................. 54

3.5.2 Algoritma Gerak Lurus 90 ........................................................ 55

3.5.3 Algoritma Gerak Lurus Belok Maju ......................................... 56

3.5.4 Algoritma Gerak Lurus Belok Mundur .................................... 58

3.5.5 Algoritma Gerak ke Kanan Belok ............................................ 59

3.5.6 Algoritma Gerak ke Kiri Belok ................................................ 61

3.5.7 Algoritma Gerak Berputar ........................................................ 62

3.5.8 Perancangan Algoritma Utama ................................................. 64

3.6 Prosedur Cek Posisi............................................................................. 64

3.6.1 Prosedur Mengarah ke Rak Posisi 1 ......................................... 68

3.6.2 Prosedur Mengarah ke Rak Posisi 2 ......................................... 70

3.6.3 Prosedur Maju ke Rak .............................................................. 71

3.6.4 Prosedur Ambil Piring .............................................................. 72

3.9.3 Kamus data ............................................................................... 86

4.3.1 Rencana Pengujian Aplikasi Simulasi ..................................... 108

4.3 Implementasi Aplikasi Simulasi ........................................................ 108

4.2 Implementasi Antarmuka Simulasi ................................................... 104

4.1 Implementasi Sistem Simulasi........................................................... 103

BAB 4 IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN ................................................ 103

3.10.4 Jaringan Semantik .................................................................... 101

3.10.3 Perancangan Tampilan Pesan ................................................... 97

3.10.2 Perancangan Antarmuka Simulasi Robot Pembantu Penyandang Tunadaksa ............................................................ 90

3.10.1 Perancangan Struktur Menu ..................................................... 89

3.10 Perancangan Aplikasi Simulasi ...................................................... 89

3.9.4 Spesifikasi Proses ..................................................................... 87

3.9.2 Data Flow Diagram (DFD) ...................................................... 85

3.6.5 Prosedur Mundur ke Meja ........................................................ 72

3.9.1 Diagram Konteks ...................................................................... 84

3.9 Analisis Kebutuhan Fungsional ......................................................... 84

3.8.3 Analisis Pengguna .................................................................... 84

3.8.2 Analisis Perangkat Lunak ......................................................... 84

3.8.1 Analisis Perangkat Keras .......................................................... 83

3.8 Analisis Kebutuhan Non Fungsional .................................................. 83

3.7 Analisis Spesifikasi Kebutuhan Perangkat Lunak .............................. 81

3.6.10 Prosedur Pulang ke Home......................................................... 78

3.6.9 Prosedur Menuju Tempat Cuci Piring ...................................... 76

3.6.8 Prosedur Menuju ke Meja......................................................... 75

3.6.7 Prosedur Kembali ke Home ...................................................... 74

3.6.6 Prosedur Simpan Piring ............................................................ 73

4.3.2 Kasus dan Hasil Pengujian ...................................................... 109

4.4 Implementasi Purwarupa Robot ....................................................... 110

4.4.1 Implementasi Sistem Kemudi Robot ........................................ 110

4.4.2 Implementasi Sistem Pencapit (Gripper) ................................. 111

4.4.3 Implementasi Penempatan Sensor Ultrasonik .......................... 112

4.5 Pengujian Purwarupa Robot ............................................................. 113

4.5.1 Pengujian Sensor Jarak ............................................................. 113

4.3.2 Pengujian Algoritma Gerak dasar............................................. 114

4.3.3 Pengujian Algoritma Keseluruhan............................................ 117

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 121

5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 121

5.2 Saran ................................................................................................. 121

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 122

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah Subhanahu Wata’ala yang telah memberikan kesehatan dan petunjuk sehingga dapat menyelesaikan karya ilmiah yang berjudul “Perancangan dan Implementasi

Algoritma Purwarupa Robot Pembantu Penyandang Tunadaksa (DU99RWS4- V12)

”. Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi syarat kelulusan program sarjana.

Penulis menyadari bahwa karya ilmiah ini masih banyak kekurangan, dikarenakan keterbasatan penulis, baik dalam penyajian materi dan sistematika penulisan, pengetahuan dan pengalaman penulis. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan.

Dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa hormat dan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Kedua orang tua dari penulis sekaligus orang pertama yang menjadi pembimbing bagi Penulis.

2. Bapak Dr. Ir. Eddy Suryanto Soegoto selaku Rektor Universitas Komputer Indonesia.

3. Ibu Prof. Dr.Umi Narimawati, Dra., SE., M.Sc., selaku Wakil Rektor I Bidang Akademik Universitas Komputer Indonesia..

4. Ibu Prof. Dr. Hj. Aelina Surya, Dra., selaku Wakil Rektor III Bidang Kemahasiswaan Universitas Komputer Indonesia.

5. Bapak Prof. Dr. Ir. Denny Kurniadie, M.Sc., selaku Dekan Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer Universitas Komputer Indonesia..

6. Bapak Irawan Afrianto, S.T., M.T., selaku ketua Program Studi Teknik Informatika Universitas Komputer Indonesia.

7. Bapak Dr. Yusrila Y. Kerlooza selaku pembimbing yang telah mengajari penulis dalam segala hal.

8. Ibu Sufa’atin, S.T., M.Kom., selaku dosen wali IF-11 angkatan 2009 Program Studi Teknik Informatika Universitas Komputer Indonesia yang telah banyak meluangkan waktu dan perhatian terhadap penulis..

9. Ibu Ken Kinanti Purnamasari, S.Kom., selaku dosen sekaligus penguji tugas akhir penulis.

10. Bapak Taufiq Nuzwir Nizar, S.Kom, M.Kom dan Bapak Rodi Hartono, S.T., selaku pembimbing teknis yang telah memberikan arahan dan bimbingan pada penulis.

11. Teman-teman Divisi Robotika Unikom dan teman-teman kelas IF-11, penulis ucapkan terimakasih atas bantuannya dan dukungannya bagi penulis.

Akhirnya, Penulis berharap semoga Tugas Akhir ini menjadi manfaat bagi dunia sains dan teknologi di Indonesia, khususnya disiplin keilmuan yang penulis dalami.

Bandung, Agustus 2013 Penulis

DAFTAR PUSTAKA

[1] Badan Pusat Statistik. 2010. Penduduk Menurut Kelompok Umur dan Tingkat

Kesulitan Berjalan atau Naik Tangga. [Online]. Tersedia:

[Diakses pada tanggal 13 Januari 2013 pukul 10.00 WIB]. [2]

Nisley, Ed (ed). 2011. Trinity CollegeFire-Fighting Home Robot Contest

2012 Rules. [Online]. Tersedia: www.trincoll.edu/events/robot/rules/Rules2012/rules_2012-final-1-a4.pdf.

[Diakses pada tanggal 1 Januari 2012 pukul 20.07 WIB]. [3]

Sommerville, Ian. 2011. Software Engineering Ninth Edition. Boston: Addison Wesley. [4] Kusumadewi, Sri. 2003. Artificial Intelligence (Teknik dan Aplikasinya).

Yogyakarta: Graha Ilmu. [5] Martiana, Entin. 2010. Introduction to Altificial Intelligence. [Online].

Tersedia:

[Diakses pada tanggal 20 Januari 2013 pukul 20.07 WIB]. [6] Goris, Kristof. (2004). Autonomous Mobile Robot Mechanical Design.

Brussels: Vrije Universiteit Brussel.

[7] Boerema, Clifford L . (2011). Steering Techniques. [Online]. Tersedia: www.beam-wiki.org/wiki/Steering_Techniques. [Diakses pada tanggal 10

Januari 2012 pukul 19.10 WIB]. [8] Gridling, G dan Bettina Weiss. 2007. Introduction to Microcontrollers.

[Online]. Tersedia: [Diakses pada tanggal 20 Januari 2012 pukul

20.00 WIB]. [9]

D. Sharon,dkk. 1982. Principles of Analysis Chemistry. New York : Harcourt Brace College Publisher.

[10] Parallax Inc. PING)))™ Ultrasonic Distance Sensor (#28015 ) V1.3.

California: Parallax, 2006. [11] Tim Digiware. 2011. PING)))™ Ultrasonic Range Finder AN 07. [Online].

Tersedia : [12] Martin, dkk. 2005. BASIC Stamp Programming Manual Version 2.2.

[Online]. Tersedia: [13]

Alberts, Mark. 2008. Bascom AVR Help Reference. [Online]. Tersedia: [Diakses pada tanggal 8 Januari 2012 pukul 15.00 WIB]

[14] Freese, Marc dkk. 2010. Virtual Robot Experimentation Platform V-REP: A

Versatile

3D Robot Simulator . [Online]. Tersedia:

[Diakses pada tanggal 10 Maret 2013 pukul 19.10 WIB]. [15]

Ahlgren, David dan Igor M. Verner. 2011. Social Responsible Engineering

Education Through Assistive Robotics Projects: The RoboWaiter Competition. [Online]. Tesedia:

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Penyandang tunadaksa merupakan seseorang yang memiliki gangguan

gerak yang disebabkan oleh berbagai faktor seperti kelainan struktur tulang yang bersifat bawaan, sakit atau akibat kecelakaan. Berdasarkan data sensus penduduk tahun 2010, penyandang tunadaksa di sepuluh provinsi berpenduduk terbesar di Indonesia mencapai 2.308.383 jiwa. [1] Sepuluh provinsi berpenduduk terbesar tersebut yaitu Jawa Barat, Jawa Timur, Jawa Tengah, Sumatera Utara, Banten, DKI Jakarta, Sulawesi Selatan, Lampung, Sumatera Selatan dan Sumatera Barat.

Kebutuhan menyediakan makanan bagi penyandang tunadaksa menjadi hal yang vital karena keterbatasannya. Solusi umum saat ini adalah dengan menyediakan perawat untuk mengambil dan menyiapkan makanan. Masalah yang dihadapi adalah ketika kondisi cuaca buruk, perawat tidak dapat datang untuk melayani penyandang tunadaksa. Sehingga dibutuhkan sebuat alat yang mampu bekerja untuk menggantikan pekerjaan perawat tersebut.

Teknologi robotika dapat menjadi solusi untuk permasalahan ini. Dengan pemanfaatan robot, penyandang tunadaksa dapat memerintahkan robot dengan cara mengaktifkan bel dengan frekuensi tertentu atau dengan menekan tombol start yang ada pada robot. Robot harus bergerak dari tempat awal ke rak tempat makanan disiapkan, kemudian mengambil makanan dan bergerak menuju meja makan untuk meletakkan makanan yang telah diambil. Dalam pergerakkannya robot harus mampu menghindari rintangan dan menjaga makanan agar tidak tumpah. dengan kemampuan robot seperti ini diharapkan penyandang tunadaksa akan memiliki kemandirian dan produktivitas.

Supaya robot bergerak dengan baik, maka dibutuhkan algoritma yang tepat. Algoritma yang ditanamkan pada robot harus dapat menangani masalah yang mungkin dialami oleh robot sehingga tidak terjadi kesalahan yang dapat membahayakan orang yang berada di sekitar robot.

1.2 Identifikasi Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, maka identifikasi masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Bagaimana algoritma pergerakan robot pembantu penyandang tunadaksa agar bernavigasi dengan tepat melewati rintangan.

2. Bagaimana algoritma pengambilan piring yang berisi makanan di rak pada ketinggian tertentu dengan tepat.

3. Bagaimana algoritma mengantarkan piring yang telah diambil ke atas meja makan yang telah ditetapkan tanpa menjatuhkan piring maupun makanannya.

4. Bagaimana algoritma agar robot dapat kembali ke posisi awal dengan benar.

5. Bagaimana algoritma agar robot dapat mengambil kembali piring yang berada di meja makan kemudian mengntarkannya ke tempat cuci piring.

1.3 Maksud dan Tujuan

Berdasarkan identifikasi masalah di atas, maka maksud dari penelitian ini adalah untuk membuat algoritma purwarupa robot pembantu penyandang tunadaksa yang mampu menyelesaikan tugas sesuai dengan aturan pertandingan. Sedangkan tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Untuk mengetahui algoritma pergerakan robot pembantu penyandang tunadaksa agar bernavigasi dengan tepat melewati rintangan sesuai peraturan pertandingan.

2. Untuk mengetahui algoritma pengambilan piring yang berisi makanan di rak pada ketinggian tertentu dengan tepat.

3. Untuk megetahui algoritma mengantarkan piring yang telah diambil ke atas meja makan yang telah ditetapkan tanpa menjatuhkan piring maupun makanannya.

4. Untuk mengetahui algoritma agar robot dapat kembali ke posisi awal dengan benar.

5. Untuk mengetahui algoritma agar robot dapat mengambil kembali piring yang berada di meja makan kemudian mengantarkannya ke tempat cuci piring.

1.4 Batasan Masalah

Batasan masalah diambil dari peraturan pertandingan RobotWaiter di Trinity College tahun 2012 yaitu secara garis besar:

1. Ukuran robot dibatasi dengan panjang maksimal 30cm, lebar maksimal 30cm, dan tinggi maksimal 30cm.

2. Bentuk arena yang berukuran 2,5m x 2,5m seperti yang di tunjukan pada gambar 1.2.

3. Terdapat rak dengan ukuran panjang 45 cm, lebar 40 cm dan tinggi antara 20 cm sampai 24 cm.

4. Terdapat piring di atas rak dengan diameter 10 cm ± 0.3 cm dan berat 50 gr. 5. terdapat kursi dengan ukuran panjang 20 cm dan lebar 20 cm.

6. Terdapat meja tempat menyimpan piring dengan ukuran panjang 70 cm, lebar 45 cm, dan tinggi antara 20 cm sampai 24 cm.

7. Waktu yang diberikan untuk mengambil piring di atas rak dan menyimpannya di meja maksimal 4 menit, kembali ke posisi awal maksimal 2 menit dan menyimpan piring ke tempat cuci piring maksimal 4 menit.

8. Posisi boneka dan kursi sesuai dengan gambar 1.1.

4 Gambar 1.1. Arena Pengujian Robot [2]

1.5 Metodologi Penelitian

Metodologi yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Tahap pengumpulan data Metode pengumpulan data yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : a. Studi Literatur

Pengumpulan data dengan cara mengumpulkan literatur, jurnal, paper dan bacaan-bacaan yang ada kaitannya dengan judul penelitian.

b. Eksperimen Teknik pengumpulan data dengan mengadakan penelitian dan peninjauan langsung terhadap permasalahan yang diambil.

c. Interview Teknik pengumpulan data dengan mengadakan tanya jawab secara langsung yang ada kaitannya dengan topik yang diambil.

2. Tahap pembuatan perangkat lunak Metode yang digunakan dalam tahap pengembangan penelitian ini adalah metode waterfall. Waterfall adalah suatu metodologi pengembangan perangkat lunak yang mengusulkan pendekatan kepada

perangkat lunak sistematik dan sekuensial yang mulai pada tingkat kemajuan sistem pada seluruh analisis, desain, kode, pengujian dan pemeliharaan. Metode ini dipilih karena penerapannya yang mudah.

Gambar 1.2. merupakan diagram metode waterfall menurut Ian Summerville.Gambar 1.2 Diagram Metode Waterfall [3]

Penjelasan dari alur metode waterfall ini adalah sebagai berikut:

a. Requirements Definition

Requirements Definition merupakan proses menemukan,

memperbaiki, memodelkan dan menspesifikasikan kebutuhan dari semua elemen yang dibutuhkan oleh sistem. Semua elemen tersebut kemudian didefinisikan secara rinci dan dimanfaatkan sebagai spesifikasi sistem.

b. System and Software Design Tahap ini merupakan tahap menerjemahkan dari keperluan- keperluan yang dianalisis ke dalam bentuk yang lebih mudah dimengerti. Desain dikerjakan setelah kebutuhan selesai dikumpulkan secara lengkap.

c. Implementation and Unit Testing

Implementation and Unit Testing merupakan tahap

penerjemahan data atau pemecahan masalah yang telah dirancang ke dalam bahasa pemrograman tertentu. Program yang dibangun langsung diuji baik secara unit.

d. Integration and System Testing

Integration and System Testing merupakan tahap pengujian

terhadap perangkat lunak yang dibangun dan integrasinya dengan perangkat keras yang digunakan.

e. Operation and Maintenance Merupakan tahap pengembangan perangkat lunak dan perangkat keras yang dibangun, disesuaikan dengan kebutuhan- kebutuhan spesifikasi sistem.

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan proposal penelitian ini disusun untuk memberikan gambaran umum tentang penelitian yang dijalankan. Sistematika penulisan laporan kerja praktek ini adalah sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN Bab ini berisi latar belakang, perumusan masalah, maksud dan tujuan, batasan masalah, metodologi penelitian, sistematika penulisan. BAB II TINJAUAN PUSTAKA Bab ini membahas landasan teori yang berisi teori-teori pendukung yang digunakan dalam membangun sistem ini. BAB III ANALISIS DAN PERANCANGAN Bab ini berisi analisis masalah, analisis kebutuhan sistem baik secara fungsional maupun non fungsional dan perancangan sistem yang dibangun sesuai dengan hasil analisis.

7 BAB IV IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN

Bab ini meliputi hasil implementasi dari analisis dan perancangan yang telah dilakukan beserta hasil pengujian sehingga diketahui apakah sistem yang dibangun sudah memenuhi syarat dan dapat memenuhi tujuannya dengan baik.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisi kesimpulan tentang keseluruhan dari pembangunan sistem dan saran tentang sistem yang dibangun untuk masa yang akan datang.

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan uraian yang telah dibahas dalam bab sebelumnya, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Robot pembantu penyandang tunadaksa (DU99RWS4-V12) dapat melewati rintangan yang ada sesuai dengan peraturan perlombaan

Robowaiter di Trinity College, Harford, Connecticut 2012.

2. Robot pembantu penyandang tunadaksa (DU99RWS4-V12) dapat mengambil piring yang berisi makanan di rak pada ketinggian antara 20 cm - 24 cm.

3. Robot pembantu penyandang tunadaksa (DU99RWS4-V12) dapat mengantarkan piring yang telah diambil ke atas meja makan yang telah ditetapkan tanpa menjatuhkan piring maupun makanannya.

4. Robot pembantu penyandang tunadaksa (DU99RWS4-V12) dapat kembali ke posisi awal (home) dengan benar.

5. Robot pembantu penyandang tunadaksa (DU99RWS4-V12) dapat mengambil kembali piring yang berada di meja makan kemudian mengantarkannya ke tempat cuci piring.

5.2. Saran

Berdasarkan kesimpulan yang diuraikan sebelumnya, maka dapat diambil saran-saran sebagai berikut:

1. Robot penyandang tunadaksa dapat dikembangkan dalam skala yang sesungguhnya.

2. Mengembangkan kemampuan robot supaya dapat mencuci piring.

122

BIODATA PENULIS A.

Data Probadi Nama : Anton Ade Purnama Tempat/Tgl Lahir : Sumedang, 12 Juni 1990 Jenis Kelamin : Laki-laki Agama : Islam Alamat : Dsn. Sirahcai RT 03/ RW 03 Ds. Cisempur Kec.

Jatinangor Kab. Sumedang No. HP : 089605922594 Email : aapurnama12@gmail.com B.

Pendidikan Formal

1995-1996 TK Gelatik, Jatinangor 1996-2002 SDN Sirahcai, Jatinangor 2002-2005 SMPN 1 Jatinangor 2005-2008 SMAN Jatinangor

Bandung, Agustus 2013 (Anton Ade Purnama)

Perancangan dan Implementasi Algoritma Purwarupa Robot Pembantu Penyandang Tunadaksa (DU99RWS4-V12)