Konstruksi Robot Perangkat Keras Elektronik

17

3.2.2 Konstruksi Robot

Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai perancangan konstruksi dan realisasinya serta penjelasan lebih lanjut mengenai aktuator servo yang digunakan pada robot. Gambar 3.4. Perancangan mekanik robot Gambar 3.5. Skema mekanik robot 18 Robot menggunakan perpaduan antara aluminium dan acrylic untuk bodinya. Perpaduan kedua bahan ini dimaksudkan agar robot memiliki bobot yang ringan sehingga dalam bergerak diperoleh kecepatan dan keseimbangan yang baik. Robot ini akan memiliki 16 degree of freedom, dengan rincian 5 di setiap kaki, dan 3 di setiap lengan. Servo yang dipilih adalah servo yang memiliki torsi tinggi dengan gear berbahan metal dan yang mampu untuk mengembalikan nilai, seperti sudut, beban, torsi, dll. Sedangkan ukuran telapak kaki akan menyesuaikan dengan tinggi robot agar mampu menyokong robot agar tetap stabil. Tabel 3.1. Tabel Keterangan Mekanik Robot. HARDWARE Dimensi p ×l×t : 170×129×380 [mm] Berat ± 1,5 [kg] DOF 16 tangan 3 ×2, kaki 5×2 Koneksi RCB-4 Serial USB adapter HS Tabel 3.2. Tabel Spesifikasi Servo KRS-2552HV. Sudut Operasi Maksimal 270 derajat Torsi Maksimal 14 kg Kecepatan Tanpa Beban 0,14 s60 derajat Ukuran 41 ×21×30,55 mm Berat 41,5 g Tegangan Kerja 9-12 Volt

3.2.3 Perangkat Keras Elektronik

Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai board sistem minimum mikrokontroler Atmega 324, sensor accelerometer RAS-2, sensor gyroscope KRG-4, modul DF-bluetooth V3, dan servo controller RCB-4. 1. Board Sistem Minimum Mikrokontroler Tipe Atmega 324 Board sistem minimum mikrokontroler tipe Atmega 324 digunakan sebagai kontrol utama pada sistem pengendalian robot. Board sistem minimum ini dibuat dengan menggunakan Atmega 324 karena dibutuhkan dua buah pin serial untuk berkomunikasi dengan smartphone dan servo controller. 19 Pada perancangan sistem minimum Atmega 324 digunakan kristal oscillator XTAL dengan nilai 11.0592Mhz sebagai pembangkit pemompa data yaitu bersifat timer semacam clockpulsa digital. Pada sistem minimum Atmega 324 juga digunakan IC MAX232 untuk mengubah level tegangan menjadi level tegangan TTL karena untuk berkomunikasi dengan port COM pada servo controller RCB-4 dibutuhkan level tegangan TTL. Berikut adalah tabel konfigurasi penggunaan pin pada mikrokontroler utama Atmega 324 yang digunakan pada robot. Tabel 3.3. Konfigurasi pin pada mikrokontroler utama. No Nama Port Fungsi 1 PA4 Accelerometer axis Y 2 PA5 Accelerometer axis X 3 PB1 Flag input data motion berakhir 4 PB2 Flag output data motion kurva 5 PB3 Flag input data kaki kanan 6 PB4 Flag input data kaki kiri 7 PB5 Downloader 8 PB6 Downloader 9 PB7 Downloader 10 PD0 Reciever RCB-4 ke mikrokontroler 11 PD1 Transmiter mikrokontroler ke RCB-4 12 PD2 Reciever mikrokontroler ke android 13 PD3 Transmiter android ke mikrokontroler 14 PD4 Kontrol servo pan 15 PD5 Kontrol servo tilt 16 PD6 Flag output data motion cut 17 PD7 Flag output data nilai awal motion 2. Sensor Accelerometer RAS-2 Sensor accelerometer yang digunakan pada robot adalah accelerometer tipe RAS-2. Sensor ini memiliki enam pin dan dibuat dengan sangat kecil sehingga mempermudah dalam peletakan sensor di dalam robot. Tiga pin atas terdiri dari pin ADC, VCC, dan GND untuk sumbu x sedangkan tiga pin bawah terdiri dari pin ADC, VCC, dan GND untuk sumbu y. Jika sensor dimiringkan kearah sumbu x, maka pin ADC akan memberikan nilai positif dan akan naik secara linear sesuai dengan 20 kemiringan sensor. Sebaliknya jika sensor dimiringkan kearah sumbu –x, maka pin ADC akan memberikan nilai negatif dan naik secara linear sesuai dengan kemiringan sensor pada sumbu –x. Kerja sensor pada kemiringan sumbu y dan –y sama dengan kerja sensor pada kemiringan sumbu x dan –x. Keuntungan menggunakan sensor ini adalah selain diduat sangat kecil, sensor ini memiliki tingkat ketelitian yang tinggi dan nilainya bertambah secara linear sehingga mempermudah untuk mengetahui posisi robot ketika sedang terjatuh. Gambar 3.6. Sensor Accelerometer RAS-2 Data dari sensor ini akan dikonversi oleh mikrokontroler menjadi nilai digital dengan resolusi 10 bit dan dengan tegangan referensi sebesar 2.56 volt. Sumber tegangan dari sensor ini didapat dari baterai lithium polimer 7.4 volt yang sudah diturunkan tegangannya menjadi 5 volt dengan regulator. Sedangkan pin output ADC axis x pada sensor akan diakses oleh pin ADC5 pada mikrokontroler dan pin output ADC axis y pada sensor akan diakses oleh pin ADC4 pada mikrokontroler. Data digital yang telah diolah oleh mikrokontroler akan digunakan sebagai pembanding untuk mengetahui posisi robot saat robot sedang dalam posisi jatuh. Pemasangan sensor ini diletakkan pada bagian punggung robot. Penulis meletakkan sensor ini pada bagian punggung karena pada bagian punggung, robot tidak memiliki sendi sehingga posisi sensor tidak berubah. Jika posisi sensor berubah, maka data yang didapat akan berubah juga sehingga dapat menyebabkan kesalahan saat data dibandingkan untuk mengetahui posisi robot sedang dalam posisi jatuh atau tidak. 3. Sensor Gyroscope KRG-4 Sensor gyroscope yang digunakan pada robot adalah tipe KRG-4. Sensor ini digunakan untuk memperhalus gerakan robot dan keseimbangan robot. KRG-4 21 memiliki 3 pin yaitu pin ADC, VCC, dan GND. Prinsip kerja hampir sama dengan sensor accelerometer hanya saja sensor gyroscope ini digunakan untuk mengubah offset servo kaki robot jika robot berada dalam keadaan tidak seimbang sehingga robot menjadi seimbang kembali. Gambar 3.7. Sensor Gyroscope KRG-4 Data dari sensor ini akan dikonversi oleh mikrokontroler menjadi nilai digital dengan resolusi 10 bit dan dengan tegangan referensi sebesar 2.56 volt. Sumber tegangan dari sensor ini didapat dari batrai lithium polimer 11.1 volt yang sudah diturunkan tegangannya menjadi 5 volt dengan regulator. Sedangkan pin output ADC axis x pada sensor akan diakses oleh pin AD1 pada servo controller dan pin output ADC axis y pada sensor akan diakses oleh pin AD2 pada servo controller. Data digital yang telah diolah oleh servo controller akan digunakan sebagai pembanding untuk mengetahui posisi robot saat robot mendapatkan gaya dorong ke depan, belakang, kanan, dan kiri 4. Modul Bluetooth Modul bluetooth yang digunakan adalah modul bluetooth tipe DF-Bluetooth V3. Berikut adalah gambar dari DF-Bluetooth V3. Gambar 3.8. DF-Bluetooth V3 22 Modul Bluetooth ini akan diakses oleh mikrokontroler melalui USART0 agar mikrokontroler dapat berkomunikasi dengan smartphone untuk mengambil data berupa perintah secara wireless. Sumber tegangan dari sensor ini didapat dari baterai lithium polimer 7.4 volt yang sudah diturunkan tegangannya menjadi 5 volt dengan regulator. Pin TX pada modul Bluetooth akan dihubungkan dengan Pin RX pada mikrokontroler USART0. Sedangkan Pin RX pada modul Bluetooth akan dihubungkan dengan Pin TX pada mikrokontroler USART0. Penulis menggunakan modul Bluetooth ini karena modul DF-Bluetooth V3 merupakan sebuah modul Bluetooth yang dapat diatur sesuai kebutuhan pemakai. Modul ini dapat diatur untuk memiliki password sehingga saat mode pairing berlangsung, perangkat yang melakukan pairing dengan modul ini harus memberikan memasukkan password. Dengan adanya password, maka hal ini akan mengurangi kemungkinan adanya gangguan dari perangkat lain sehingga komunikasi antara smartphone dengan mikrokontroler tidak terganggu. Untuk dapat menerima dan mengirim data, USART0 pada mikrokontroler menggunakan parameter komunikasi 8 data, 1 stop, dan even parity dengan baud rate 115200 sehingga modul bluetooth harus diprogram atau diatur agar memiliki parameter komunikasi dan baud rate yang sama. 5. Servo Controller RCB-4 Pada robot humanoid R2C digunakan servo controller tipe RCB-4. Servo controller ini memiliki 10 port ADC, 10 port PIO, dan 8 port SIO. Port ADC dapat digunakan untuk konversi tegangan analog menjadi digital. Port ini dapat digunakan sebagai input ataupun output. Port PIO digunakan sebagai input ataupun output. Jika digunakan sebagai inputan, tegangan input maksimal adalah 5V. Jika digunakan sebagai output, keluaran dapat sebesar 0V low atau 5V high. Port SIO digunakan untuk kontrol servo dari robot. 23 Gambar 3.9. Konfigurasi ID Servo pada Robot Kondo KHR-3HV. Pada gambar 3.11 dapat dilihat bahwa ada delapan servo ID yang memberi tanda enam belas serial servo yang digunakan sebagai aktuator robot yaitu servo ID nomor 1,2,4,6,7,8,9, dan 10. Setiap satu nomor servo ID digunakan untuk memberi tanda dua buah servo, satu sebelah kiri dan satu sebelah kanan. Servo ID 0 tidak digunakan karena pada realisasinya, servo kepala menggunakan mikro servo biasa yang dikontrol dengan menggunakan mikrokontroler. Gambar 3.10. RCB-4 24 Pada gambar 3.12 dapat dilihat bahwa RCB-4 atau servo controller yang digunakan pada robot memiliki 8 buah port SIO. Satu port SIO akan digunakan untuk mengendalikan 2 buah serial servo. Jadi port SIO1 digunakan untuk mengendalikan serial servo ID1 kanan dan kiri, port SIO2 digunakan untuk mengendalikan serial servo ID2, port SIO3 digunakan untuk mengendalikan serial servo ID4, port SIO4 digunakan untuk mengendalikan serial servo ID6, port SIO5 digunakan untuk mengendalikan serial servo ID7, port SIO6 digunakan untuk mengendalikan serial servo ID8, port SIO7 digunakan untuk mengendalikan serial servo ID9, dan port SIO8 digunakan untuk mengendalikan serial servo ID10. Pembuatan gerakan atau motion dilakukan dengan cara mengubah setiap nilai offset serial servo yang dikontrol oleh port-port SIO pada RCB-4 dengan menggunakan software heart to heart yang telah disediakan oleh platform kondo. Dengan membuat serangkaian gerakan dengan cara mengubah nilai offset serial servo pada tiap delay waktu yang telah diperhitungkan akan dihasilkan sebuah gerakan seperti berjalan, menendang, bangun dari jatuh, dll. Gambar 3.11. Tampilan Software Heart to Heart Ver.1.2.2. 25 Berikut adalah tabel konfigurasi penggunaan pin pada servo controller RCB-4 yang digunakan pada robot. Tabel 3.4. Konfigurasi pin pada RCB4. No Nama Port Fungsi 1 COM Komunikasi serial dengan mikrokontroler 2 SIO1 Kontrol serial servo 3 SIO2 Kontrol serial servo 4 SIO3 Kontrol serial servo 5 SIO4 Kontrol serial servo 6 SIO5 Kontrol serial servo 7 SIO6 Kontrol serial servo 8 SIO7 Kontrol serial servo 9 SIO8 Kontrol serial servo 10 PIO1 Flag output data kaki kanan 11 PIO2 Flag output data kaki kiri 12 PIO3 Flag output data motion berakhir 13 PIO7 LED indikator kaki kanan 14 PIO8 LED indikator kaki kiri 15 PIO9 LED indikator awal motion 16 PIO10 LED indikator akhir motion 17 AD1 Gyroscope axis X 18 AD2 Gyroscope axis Y 19 AD5 Input data motion cut 20 AD6 Input data awal motion 21 AD7 Input data motion kurva

3.3. Perancangan Perangkat Lunak

Penulis membuat algoritma baru agar robot dapat bergerak dengan cepat dan stabil dengan cara membuat robot dapat memotong gerakan secara paksa motion cut dan melakukan metode pengecekan posisi kaki agar robot dapat mengetahui posisi kaki terakhir robot saat robot dipaksa untuk memotong gerakan. Algoritma saat robot melakukan satu dengan gerakan lainnya berbeda-beda. Oleh karena itu penulis membuat tiga buah algoritma baru yang berbeda-beda yang diterapkan pada robot agar performa robot lebih optimal. Pada bagian ini akan diberikan empat buah flowchart yang menggambarkan jalannya program saat robot bergerak. Setiap flowchart terdiri dari dua algoritma yaitu algoritma pada mikrokontroler dan algoritma pada RCB-4. Flowchart pertama adalah algoritma lama saat robot masih belum bisa melakukan motion cut dan belum bisa