Keseimbangan Robot Humanoid Menggunakan Sensor Gyro GS-12 dan Accelerometer DE-ACCM3D.

(1)

Keseimbangan Robot Humanoid Menggunakan Sensor

Gyro

GS-12 dan

Accelerometer

DE-ACCM3D

Disusun Oleh : Nama : Rezaly Andreas Nrp : 0822010

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Kristen Maranatha

Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no.65, Bandung, Indonesia

ABSTRAK

Akhir-akhir ini perkembangan robot yang paling pesat adalah robot humanoid. Robot humanoid adalah robot yang penampilan keseluruhannya dibentuk berdasarkan tubuh manusia. Permasalahan dalam membuat robot humanoid adalah robot harus mampu berjalan dengan menggunakan dua buah kaki dan diharapkan robot tidak mudah terjatuh.

Untuk mengatasi hal tersebut maka pada Tugas Akhir ini akan di gunakan sensor gyro GS-12 untuk mengukur kecepatan sudut dari robot dan accelerometer DE-ACCM3D untuk mengukur kemiringan dari robot. Dari nilai kecepatan sudut dan kemiringan dari robot tersebut dapat diketahui kondisi keseimbangan pada robot. Apabila robot tidak seimbang maka beberapa servo akan digerakan sehingga robot tidak terjatuh. Keseimbangan robot ini akan diuji pada saat robot berjalan pada bidang miring. Bidang miring yang digunakan bervariasi, mulai dari 2o, 4o, 6o, sampai batas maksimum kemampuan robot. Pengujian ini dibatasi untuk kemiringan bidang arah depan dan belakang dari robot.

Berdasarkan percobaan yang dilakukan dalam Tugas Akhir ini, diketahui bahwa dengan menggunakan sensor gyro dan accelerometer dapat membuat robot mampu berjalan naik pada bidang miring sebesar 140. Akan tetapi robot terjatuh pada saat robot berjalan turun di bidang miring. Robot terjatuh pada kondisi perubahan bidang dari datar ke miring. Dengan menggunakan sensor gyro dan accelerometer dapat membuat robot lebih seimbang, akan tetapi penggunaan sensor tersebut dapat mengakibatkan berkurangnya kecepatan berjalan robot.

Kata Kunci : Robot Humanoid, Sensor Gyro GS-12, Sensor Accelerometer DE-ACCM3D, Kecepatan Sudut Robot, dan Kemiringan Robot

(2)

Balancing a Humanoid Robot Using Sensor

Gyro

GS-12

and

Accelerometer

DE-ACCM3D

Composed by : Name : Rezaly Andreas

Nrp : 0822010

Electrical Engineering Maranatha Cristian University

Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no.65, Bandung, Indonesia

ABSTRACT

Lately, the most rapid development of the robot is a humanoid robot. Humanoid robot is a robot that looks a whole formed like a human body. Problems in making this humanoid robot is the robot must be able to walk with two legs and the robot is expected not to fall easily.

To overcome those problems at this final project, GS-12 gyro sensor is used to measure the angular velocity of the robot and DE-ACCM3D accelerometer to measure the slope of the robot. From the angular velocity and the tilt of the robot the balancing condition of the robot is known. If the robot is not balance then some servo will be moved to move back yhe robot to its equilibrium condition. Balancing a humanoid robot will be tested on a inclined plane. That inclined plane is varied from 2o, 4o, 6o, until the maximum ability of the robot to keep its balance condition.

Based on experiments in this final project, to known that by using gyro and accelerometer sensor the robot is capable to walk up the incline slope up to 140. For condition when the robot walking down, it will fall down when the plane condition change from flat to incline. Using gyro sensors and accelerometer can make the robot more balanced, but the use of such sensors will reduce the running speed of the robot.

Kata Kunci : Humanoid Robot, Sensor Gyro GS-12, Sensor Accelerometer DE-ACCM3D, the Angular Velocity of Robot, and the Tilt of Robot.

(3)

iii DAFTAR ISI

Halaman LEMBAR PENGESAHAN

PERNYATAAN ORISINALITAS LAPORAN PENELITIAN PERNYATAAN PUBLIKASI LAPORAN KERJA PRAKTEK KATA PENGANTAR

ABSTRAK ... i

ABSTRACT ... ii

DAFTAR ISI ... iii

DAFTAR GAMBAR ... v

DAFTAR TABEL ... ix

DAFTAR RUMUS ... xiii

BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Masalah ... 1

I.2 Rumusan Masalah ... 2

I.3 Tujuan Penelitian ... 2

I.4 Batasan Masalah ... 3

I.5 Alat-alat dan Bahan ... 3

I.6 Sistematika Penulisan ... 3

BAB II LANDASAN TEORI II.1 Pusat Berat ... 5

II.2 Robot Humanoid ... 7

II.2.1 CM-510 ... 8

II.2.2 Mikrokontroler ATMega2561 ... 12

II.2.2.1 FItur-Fitur ATMega2561 ... 13

II.2.2.2 Konfigurasi Pin-Pin ATMega2561 ... 14

II.2.3 Software Roboplus ... 18

II.2.4 Servo Dynamixel AX-12A ... 25

(4)

II.2.4.2 Cara Kerja Servo Dynamixel AX-12A ... 25

II.2.5 Sensor Gyro GS-12 ... 29

II.2.6 DE-ACCM3D ... 30

BAB III PERANCANGAN ALAT DAN REALISASI ALAT III.1 Desain Gerakan Robot ... 33

III.1.1 Gerakan Berjalan pada Bidang Datar ... 33

III.1.2 Gerakan Berjalan pada Bidang Miring ... 36

III.2 Diagram Blok Sistem Keseimbangan Robot ... 39

III.3 Pengaturan Gerakan Servo untuk Menjaga Pusat Berat Robot ... 39

III.4 Setpoint dan Tegangan Keluaran dari Sensor Gyro ... 41

III.5 Setpoint dan Tegangan Keluaran dari Sensor Accelerometer ... 47

III.6 Diagram Alir Utama Gerakan Berjalan Robot ... 51

III.6.1 Diagram Alir Pemilihan Mode Sensor ... 54

III.6.2 Diagram Alir Mode Gyro dan Accelero tidak aktif ... 47

III.6.3 Diagram Alir Mode Gyro Aktif dan Accelero tidak aktif... 55

III.6.4 Diagram Alir Mode Gyro Tidak Aktif dan Accelero aktif ... 56

III.6.5 Diagram Alir Mode Gyro dan Accelero aktif ... 58

BAB IV DATA PENGAMATAN DAN ANALISIS DATA IV.1 Kemampuan Berjalan Robot pada Bidang Miring... 59

IV.2 Kecepatan Berjalan Robot pada Bidang Datar ... 80

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan ... 85

V.2 Saran ... 86

DAFTAR PUSTAKA ... 87

(5)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Sebuah Benda Tipis yang terletak pada bidang xy ... 5

Gambar 2.2 Sebuah Benda Tipis yang Terletak pada Bidang xy dengan Gaya Gravitasi diputer 90o ... 6

Gambar 2.3 Struktur Robot Humanoid ... 7

Gambar 2.4 Lima Sisi dari CM-510 ... 9

Gambar 2.5 Pin-pin Communication device connection jack ... 10

Gambar 2.6 Pin-pin Battery jack ... 10

Gambar 2.7 Pin-pin Dynamixel port ... 11

Gambar 2.8 Pin port I/O ... 12

Gambar 2.9 Konfigurasi Pin ATMega2561 ... 14

Gambar 2.10 Sumbu Koordinat dan Titik Origin dengan Grid 20mm ... 19

Gambar 2.11 Lengan Robot dengan Dua Sendi ... 20

Gambar 2.12 Dua Solusi Inverse Kinematics dari titik akhir (x,y) ... 20

Gambar 2.13Lengan Robot dengan 3 Sendi ... 21

Gambar 2.14 Pengaruh Parameter x... 22

Gambar 2.15 Pengaruh Parameter y... 22

Gambar 2.16 Pengaruh Parameter z ... 23

Gambar 2.17 Pengaruh Parameter ... 23

Gambar 2.18 Pengaruh Parameter ... 23

Gambar 2.19 Pengaruh Parameter ... 24

Gambar 2.20 Pengkabelan Servo Dynamixel AX-12A ... 26

Gambar 2.21 Rangkaian Half duplex UART ... 26

Gambar 2.22 Struktur Paket Instruksi ... 27

(6)

Gambar 2.24 Ilustrasi Komunikasi Kontroler CM-510 dengan Servo Dynamixel 28

Gambar 2.25 Gyroscope... 29

Gambar 2.26 Sensor Gyro GS-12 ... 29

Gambar 2.27 Konfigurasi Pin DE-ACCM3D ... 30

Gambar 2.28 Hubungan antara Tegangan Keluaran dengan Kemiringan DE-ACCM3D ... 31

Gambar 3.1(a)-(g) Tujuh Posisi Gerakan Berjalan Robot pada Bidang Datar .. 33

Gambar 3.2(a)-(i) Sembilan Posisi Gerakan Berjalan Robot pada Bidang Miring... 36

Gambar 3.3 Diagram Blok Sistem Keseimbangan Robot ... 39

Gambar 3.4Keseimbangan Forward/Backward ... 40

Gambar 3.5Keseimbangan Right/Left ... 40

Gambar 3.6 Diagram Alir untuk Menguji Penggunaan Sensor Gyro pada saat Robot Berdiri ... 44

Gambar 3.7(a) Respon Tegangan Keluaran dari sensor Gyro dan perubahan Nilai Servo ID[15] dan [9] pada saat Robot didorong ke depan ... 45

Gambar 3.7(b) Respon Tegangan Keluaran dari sensor Gyro dan perubahan Nilai Servo ID[15] dan [9] pada saat Robot didorong ke belakang ... 45

Gambar 3.7(c) Respon Tegangan Keluaran dari sensor Gyro dan perubahan Nilai Servo ID[15] dan [9] pada saat Robot didorong ke kanan ... 46

Gambar 3.7(d) Respon Tegangan Keluaran dari sensor Gyro dan perubahan Nilai Servo ID[15] dan [9] pada saat Robot didorong ke kiri ... 46

Gambar 3.8 Diagram Alir untuk Menguji Penggunaan Sensor Accelerometer pada saat Robot Berdiri ... 50

Gambar 3.9 Respon Tegangan Keluaran dari sensor Accelerometer dan perubahan Nilai Servo ID[15] pada saat Robot berdiri di bidang miring ... 51

(7)

vii

Gambar 3.10 Diagram Alir Utama untuk Gerakan Berjalan Robot ... 52 Gambar 3.11 Diagram Alir pada Fungsi Callback... 53 Gambar 3.12 Diagram Alir Proses Pemilihan Mode ... 54 Gambar 3.13 Diagram Alir untuk Proses Mode Gyro dan Accelero Tidak

Aktif ... 54 Gambar 3.14 Diagram Alir untuk Proses Mode Gyro Aktif dan Accelero Tidak Aktif ... 55 Gambar 3.15 Diagram Alir untuk Function InisialisasiSensorGyro ... 56 Gambar 3.16 Diagram Alir untuk Proses Mode Gyro Tidak Aktif dan Accelero Aktif ... 57 Gambar 3.17 Diagram Alir untuk Proses Mode Gyro dan Accelero Aktif ... 58 Gambar 4.1 Respon Tegangan Keluaran dari sensor Gyro dan perubahan Nilai Servo ID [9],[15] pada saat Robot Berjalan Naik di bidang miring sebesar 20 ... 71 Gambar 4.2 Respon Tegangan Keluaran dari sensor Accelerometer dan perubahan Nilai Servo ID[15] pada saat Robot Berjalan Naik di bidang miring sebesar 20 ... 71 Gambar 4.3 Respon Tegangan Keluaran dari sensor Gyro dan perubahan Nilai Servo ID [9],[15] pada saat Robot Berjalan Naik di bidang miring sebesar 140 ... 72 Gambar 4.4 Respon Tegangan Keluaran dari sensor Gyro dan perubahan Nilai Servo ID [15] pada saat Robot Berjalan Naik di bidang miring sebesar 140 ... 73 Gambar 4.5 Respon Tegangan Keluaran dari sensor Gyro dan perubahan Nilai Servo ID [9], [15] pada saat Robot Berjalan Turun di bidang miring sebesar 20 ... 77 Gambar 4.6 Respon Tegangan Keluaran dari sensor Accelerometer dan perubahan Nilai Servo ID [9], [15] pada saat Robot Berjalan Turun di bidang miring sebesar 20 ... 77

(8)

Gambar 4.7 Respon Tegangan Keluaran dari sensor Gyro dan perubahan Nilai Servo ID [9], [15] pada saat Robot Terjatuh ... 78 Gambar 4.8 Respon Tegangan Keluaran dari sensor Accelerometer dan perubahan Nilai Servo ID [15] pada saat Robot Terjatuh ... 79 Gambar 4.9 Respon Tegangan Keluaran dari sensor Gyro dan perubahan Nilai Servo ID [9], [15] pada saat Robot Berjalan di bidang datar ... 83 Gambar 4.10 Respon Tegangan Keluaran dari sensor Accelerometer dan perubahan Nilai Servo ID [15] pada saat Robot Berjalan di bidang datar ... 84

(9)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Penjelasan Setiap Servo dari Robot ... 8

Tabel 2.2 Spesifikasi CM-510... 9

Tabel 2.3 Fungsi Khusus Port A ... 15

Tabel 2.4 Fungsi Khusus Port B ... 15

Tabel 2.5 Fungsi Khusus Port C ... 16

Tabel 2.6 Fungsi Khusus Port D ... 16

Tabel 2.7 Fungsi Khusus Port E ... 17

Tabel 2.8 Fungsi Khusus Port F ... 17

Tabel 2.9 Fungsi Khusus Port G ... 18

Tabel 2.10 Spesifikasi Servo Dynamixel AX-12A ... 25

Tabel 2.11 Keterangan Paket Instruksi ... 26

Tabel 2.12 Keterangan Paket Status... 27

Tabel 2.13 Keterangan dari Bit-bit Error ... 27

Tabel 2.14 Spesifikasi Sensor Gyro GS-12 ... 30

Tabel 2.15 Hubungan antara Tegangan Supply dengan Sensitivitas DE-ACCM3D ... 31

Tabel 3.1 Pengaruh Gerakan Servo terhadap Pusat Berat Robot ... 41

Tabel 3.2 Setpoint Kecepatan Sudut Sumbu X dan Y dari Sensor Gyro ... 41

Tabel 3.3 Keluaran dari Sensor Gyro bila Robot Jatuh Ke Depan, Ke Belakang, Ke Kiri dan Ke Kanan ... 42

Tabel 3.4 Hubungan antara Arah Jatuh Robot dengan Nilai Error Gyro ... 43

Tabel 3.5(a) Setpoint Kemiringan Sumbu Y pada Setiap Posisi Gerakan Berjalan pada Bidang Datar ... 47

Tabel 3.5(b) Setpoint Kemiringan Sumbu Y pada Setiap Posisi Gerakan Berjalan pada Bidang Miring ... 48

Tabel 3.6 Keluaran dari Kemiringan Sumbu Y bila Robot Dijatuhkan ke Depan dan ke Belakang... 49

Tabel 3.7 Hubungan antara Arah Jatuh Robot dengan Error Acclero ... 49

Tabel 4.1(a) Hasil Pengujian Kemampuan Robot Berjalan Naik dengan Alas Akrilik pada Bidang Miring Sebesar 2o untuk Setiap Mode ... 60

(10)

Tabel 4.1(b) Hasil Pengujian Kemampuan Robot Berjalan Naik dengan Alas Akrilik pada Bidang Miring Sebesar 4o untuk Setiap Mode ... 60 Tabel 4.1(c) Hasil Pengujian Kemampuan Robot Berjalan Naik dengan Alas Akrilik pada Bidang Miring Sebesar 6o untuk Setiap Mode ... 61 Tabel 4.1(d) Hasil Pengujian Kemampuan Robot Berjalan Naik dengan Alas Akrilik pada Bidang Miring Sebesar 8o untuk Setiap Mode ... 61 Tabel 4.1(e) Hasil Pengujian Kemampuan Robot Berjalan Naik dengan Alas Akrilik pada Bidang Miring Sebesar 10o untuk Setiap Mode ... 62 Tabel 4.1(f) Hasil Pengujian Kemampuan Robot Berjalan Naik dengan Alas Akrilik pada Bidang Miring Sebesar 12o untuk Setiap Mode ... 62 Tabel 4.1(g) Hasil Pengujian Kemampuan Robot Berjalan Naik dengan Alas Akrilik pada Bidang Miring Sebesar 14o untuk Setiap Mode ... 63 Tabel 4.1(h) Hasil Pengujian Kemampuan Robot Berjalan Naik dengan Alas Akrilik pada Bidang Miring Sebesar 16o untuk Setiap Mode ... 63 Tabel 4.2(a) Hasil Pengujian Kemampuan Robot Berjalan Naik dengan Alas Amplas pada Bidang Miring Sebesar 2o untuk Setiap Mode ... 64 Tabel 4.2(b) Hasil Pengujian Kemampuan Robot Berjalan Naik dengan Alas Amplas pada Bidang Miring Sebesar 4o untuk Setiap Mode ... 64 Tabel 4.2(c) Hasil Pengujian Kemampuan Robot Berjalan Naik dengan Alas Amplas pada Bidang Miring Sebesar 6o untuk Setiap Mode ... 65 Tabel 4.2(d) Hasil Pengujian Kemampuan Robot Berjalan Naik dengan Alas Amplas pada Bidang Miring Sebesar 8o untuk Setiap Mode ... 65 Tabel 4.2(e) Hasil Pengujian Kemampuan Robot Berjalan Naik dengan Alas Amplas pada Bidang Miring Sebesar 10o untuk Setiap Mode ... 66 Tabel 4.2(f) Hasil Pengujian Kemampuan Robot Berjalan Naik dengan Alas Amplas pada Bidang Miring Sebesar 12o untuk Setiap Mode ... 66 Tabel 4.2(g) Hasil Pengujian Kemampuan Robot Berjalan Naik dengan Alas Amplas pada Bidang Miring Sebesar 14o untuk Setiap Mode ... 67 Tabel 4.3(a) Hasil Pengujian Kemampuan Robot Berjalan Naik dengan Alas Karet pada Bidang Miring Sebesar 2o untuk Setiap Mode ... 67 Tabel 4.3(b) Hasil Pengujian Kemampuan Robot Berjalan Naik dengan Alas Karet pada Bidang Miring Sebesar 4o untuk Setiap Mode ... 68

(11)

Tabel 4.3(c) Hasil Pengujian Kemampuan Robot Berjalan Naik dengan Alas Karet pada Bidang Miring Sebesar 6o untuk Setiap Mode ... 68 Tabel 4.3(d) Hasil Pengujian Kemampuan Robot Berjalan Naik dengan Alas Karet pada Bidang Miring Sebesar 8o untuk Setiap Mode ... 69 Tabel 4.3(e) Hasil Pengujian Kemampuan Robot Berjalan Naik dengan Alas Karet pada Bidang Miring Sebesar 10o untuk Setiap Mode ... 69 Tabel 4.3(f) Hasil Pengujian Kemampuan Robot Berjalan Naik dengan Alas Karet pada Bidang Miring Sebesar 12o untuk Setiap Mode ... 70 Tabel 4.4(a) Hasil Pengujian Kemampuan Robot Berjalan Turun dengan Alas Akrilik pada Bidang Miring Sebesar 2o untuk Setiap Mode ... 74 Tabel 4.4(b) Hasil Pengujian Kemampuan Robot Berjalan Turun dengan Alas Akrilik pada Bidang Miring Sebesar 4o untuk Setiap Mode ... 74 Tabel 4.5(a) Hasil Pengujian Kemampuan Robot Berjalan Turun dengan Alas Amplas pada Bidang Miring Sebesar 2o untuk Setiap Mode ... 75 Tabel 4.5(b) Hasil Pengujian Kemampuan Robot Berjalan Turun dengan Alas Amplas pada Bidang Miring Sebesar 4o untuk Setiap Mode ... 75 Tabel 4.6 Hasil Pengujian Kemampuan Robot Berjalan Turun dengan Alas Karet pada Bidang Miring Sebesar 2o untuk Setiap Mode ... 76 Tabel 4.7 Hasil Pengujian Kemampuan Robot Berjalan Naik dengan Alas Karet pada Bidang Miring Sebesar 14o untuk Setiap Mode dengan nilai Histerisis ±4 ... 80 Tabel 4.8(a) Kecepatan Berjalan Robot untuk Setiap Mode dengan Alas

Akrilik... 80 Tabel 4.8(b) Kecepatan Berjalan Robot untuk Setiap Mode dengan Alas

Amplas ... 81 Tabel 4.8(c) Kecepatan Berjalan Robot untuk Setiap Mode dengan Alas

(12)

DAFTAR RUMUS

Halaman

Rumus 2-1 ... 6

Rumus 2-2 ... 6

Rumus 2-3 ... 6

Rumus 2-4 ... 20

Rumus 2-5 ... 20

Rumus 2-6 ... 20

Rumus 2-7 ... 20

Rumus 2-8 ... 20

Rumus 2-9 ... 21

Rumus 2-10 ... 21

(13)

LAMPIRAN A

(14)

[Bioloid Premium]-Rezaly_ProgramFinalTugasAkhir

1:

2:

3:

4:

5:

6:

7:

8:

9:

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

19:

20:

21:

22:

23:

24:

25:

26:

(15)

27:

28:

29:

30:

31:

32:

33:

34:

35:

36:

37:

38:

39:

40:

41:

42:

43:

44:

45:

46:

47:

48:

49:

50:

51:

52:

53:

(16)

54:

55:

56:

57:

58:

59:

60:

61:

62:

63:

64:

65:

66:

67:

68:

69:

70:

71:

72:

73:

74:

75:

76:

77:

78:

79:

80:

(17)

81:

82:

83:

84:

85:

86:

87:

88:

89:

90:

91:

92:

93:

94:

95:

96:

97:

98:

99:

100:

101:

102:

103:

104:

105:

106:

107:

(18)

108:

109:

110:

111:

112:

113:

114:

115:

116:

117:

118:

119:

120:

121:

122:

123:

124:

125:

126:

127:

128:

129:

130:

131:

132:

(19)

133:

134:

135:

136:

137:

138:

139:

140:

141:

142:

143:

144:

145:

146:

147:

148:

149:

150:

151:

152:

153:

154:

155:

156:

(20)

157:

158:

159:

160:

161:

162:

163:

164:

165:

166:

167:

168:

169:

170:

171:

172:

173:

174:

175:

176:

177:

178:

179:

180:

181:

182:

(21)

183:

184:

185:

186:

187:

188:

189:

190:

191:

192:

193:

194:

195:

196:

197:

198:

199:

200:

201:

202:

203:

204:

205:

206:

207:

208:

(22)

209:

210:

211:

212:

213:

214:

215:

216:

217:

218:

219:

220:

221:

222:

223:

224:

225:

226:

227:

228:

229:

230:

231:

232:

233:

(23)

234:

235:

236:

237:

238:

239:

240:

241:

242:

243:

244:

245:

246:

247:

248:

249:

250:

251:

252:

253:

254:

255:

256:

(24)

257:

258:

259:

260:

261:

262:

263:

264:

265:

266:

267:

268:

269:

270:

271:

272:

273:

274:

275:

276:

277:

278:

279:

(25)

280:

281:

282:

283:

284:

285:

286:

287:

288:

289:

290:

291:

292:

293:

294:

295:

296:

297:

298:

299:

300:

301:

(26)

302:

303:

304:

305:

306:

307:

308:

309:

310:

311:

312:

313:

314:

315:

316:

317:

318:

319:

320:

321:

322:

323:

324:

325:

326:

327:

(27)

328:

329:

330:

331:

332:

333:

334:

335:

336:

337:

338:

339:

340:

341:

342:

343:

344:

345:

346:

347:

348:

349:

350:

351:

352:

353:

354:

(28)

355:

356:

357:

358:

359:

360:

361:

362:

363:

364:

365:

366:

367:

368:

369:

370:

371:

372:

373:

374:

375:

376:

377:

378:

379:

380:

381:

(29)

382:

383:

384:

385:

386:

387:

388:

389:

390:

391:

392:

393:

394:

395:

396:

397:

398:

399:

400:

401:

402:

403:

404:

405:

406:

407:

408:

(30)

409:

410:

411:

412:

413:

414:

415:

416:

417:

418:

419:

420:

421:

422:

423:

424:

425:

426:

427:

428:

429:

430:

431:

432:

(31)

434:

435:

436:

437:

438:

439:

440:

441:

(32)

BAB I

PENDAHULUAN

Pada Bab ini dijelaskan mengenai latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, spesifikasi alat yang digunakan, dan sistematika penulisan.

I.1 Latar Belakang Masalah

Robot merupakan sebuah alat mekanik yang biasanya sudah terprogram yang digunakan untuk membantu pekerjaan manusia yang berat, berbahaya dan berulang-ulang. Kata robot berasal dari kata robota yang berarti kerja. Kebanyakan robot digunakan pada bidang industri agar dapat menghasilkan produksi yang baik [3].

Perkembangan robot yang mendapatkan perhatian paling besar oleh dunia akhir-akhir ini adalah robot humanoid. Robot humanoid adalah robot yang penampilan keseluruhannya dibentuk berdasarkan tubuh manusia. Oleh karena itu robot humanoid memiliki tubuh dengan kepala, dua buah tangan, badan, dan dua buah kaki, contohnya robot ashimo [4].

Permasalahan dalam membuat robot humanoid adalah robot harus mampu berjalan dengan menggunakan dua buah kaki[12]. Pada saat robot berjalan robot diharapkan tidak mudah terjatuh. Selain itu, robot diharapkan mampu melakukan

maneuver sulit, seperti berjalan pada bidang miring. Oleh karena itu diperlukan sensor keseimbangan agar robot tidak mudah terjatuh dan dapat berjalan pada bidang miring.

Pada Tugas Akhir ini akan dibuat robot humanoid yang mampu berjalan pada bidang datar dan miring dengan menggunakan bantuan sensor keseimbangan. Sensor keseimbangan yang digunakan adalah sensor gyro GS-12 untuk medeteksi kecepatan sudut dari robot dan sensor accelerometer DE-ACCM3D untuk mendeteksi kemiringan dari robot. cSelain itu akan diamati

(33)

2 pengaruh gesekan alas kaki robot terhadap kecepatan gerak dan keseimbangan robot.

I.2 Rumusan Masalah

Masalah-masalah yang akan dibahas dalam Tugas Akhir ini, yaitu:

1. Bagaimana membuat robot humanoid yang mampu berjalan pada bidang datar

dan miring dengan bantuan sensor gyro GS-12 dan accelerometer DE-ACCM3D.

2. Bagaimana pengaruh gesekan alas kaki robot terhadap kecepatan gerak dan keseimbangan robot.

I.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dari Tugas Akhir ini, yaitu:

1. Membuat robot humanoid yang mampu berjalan pada bidang datar dan miring

dengan bantuan sensor gyro GS-12 dan accelerometer DE-ACCM3D agar robot tidak mudah jatuh.

2. Mengetahui pengaruh gesekan alas kaki robot terhadap kecepatan gerak dan keseimbangan robot.

I.4 Batasan Masalah

Pembatasan masalah pada Tugas Akhir ini, yaitu:

1. Robot adalah bioloid premium

2. Tinggi robot 40 cm.

3. Robot memiliki 18 derajat kebebasan.

4. Alas robot yang digunakan berupa akrilik, amplas dengan nomor 100, dan karet.

5. Luas alas kaki robot adalah 10x10 cm2.

6. Bidang miring yang digunakan bervariasi, mulai dari 2o, 4o, 6o, sampai batas maksimum kemampuan robot.

7. Robot berjalan pada bidang miring dengan kemiringan bidang arah depan dan

belakang dari robot.

(34)

9. Pusat berat robot terletak di tengah-tengah badan robot dengan asumsi masa robot simetris untuk struktur bagian kiri dan kanan, sedangkan pada struktur bagian atas robot massa robot lebih berat daripada struktur bagian bawah robot.

10. Jumlah servo yang digerakkan untuk menjaga keseimbangan robot adalah 6 buah, yaitu ID[9], [10], [15], [16], [17] ,[18].

I.5 Alat-alat dan Bahan

Alat-alat dan bahan yang akan digunakan dalam Tugas Akhir ini, yaitu:

1. Kontroler CM-510

2. 18 buah servo Dynamixel AX-12+

3. Baterai Li-Po 11.1V 1000mA

4. Sensor gyro GS-12 (2axis)

5. Sensor accelerometer DE-ACCM3D

6. Software roboplus

I.6 Sistematika Penulisan

Laporan Tugas Akhir ini disusun dengan sistematika sebagai berikut:

• Bab I Pendahuluan

Pada Bab ini dijelaskan mengenai latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, alat-alat dan bahan, dan sistematika penulisan.

• Bab II Landasan Teori

Pada Bab ini dijelaskan mengenai teori pusat berat yang digunakan sebagai acuan untuk mencari keseimbangan robot. Pusat berat dari robot tersebut harus terletak pada pusat massa dari robot agar robot seimbang. Robot humanoid tersebut terdiri dari beberapa bagian, yaitu:

- CM-510 yang merupakan board kontroler robot.

- Mikrokontroler ATMega2561 yang merupakan isi dari CM-510.

- Software Roboplus yang digunakan untuk memprogram kontroler CM-510.

(35)

- Servo dynamixel AX-12A yang merupakan aktuator dari robot.

- Sensor gyro GS-12 dan accelerometer DE-ACCM3D.

• Bab III Perancangan dan Realisasi

Pada Bab ini dijelaskan mengenai desain gerakan robot yang terdiri dari gerakan berjalan pada bidang datar dan miring. Setelah didapat gerakan-gerakan tersebut maka dibuatlah sistem keseimbangan robot. Pada sistem ini terdapat 2 buah nilai setpoint, yaitu nilai kecepatan sudut dari robot dan nilai kemiringan dari robot. Apabila terjadi selisih antara nilai setpoint dengan nilai yang terukur oleh sensor atau error maka servo tertentu akan digerakkan. Perubahan nilai servo-servo tersebut tergantung dari nilai error yang terjadi. Kemudian dibuat diagram alir untuk sistem keseimbangan robot tersebut.

• Bab IV Data Pengamatan dan Analisis Data

Pada Bab ini dijelaskan mengenai percobaan yang dilakukan, yaitu percobaan untuk mengukur kemampuan berjalan robot pada bidang miring. Percobaan ini dilakukan untuk mengetahui keseimbangan robot berjalan pada bidang miring baik menggunakan sensor maupun tanpa menggunakan sensor. Kemudian dilakukan percobaan untuk mengukur kecepatan berjalan robot pada bidang datar. Percobaan ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh dari pengaplikasian sensor pada robot terhadap kecepatan berjalan robot. Selain itu pada setiap percobaan tersebut alas kaki robot yang digunakan berbeda-beda. Percobaan ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh gesekan pada alas kaki robot terhadap keseimbangan dan kecepatan berjalan robot. Alas kaki yang digunakan adalah akrilik, amplas, dan karet.

• Bab V Kesimpulan dan Saran

Bab ini berisi tentang kesimpulan dari percobaan-percobaan yang dilakukan pada Tugas Akhir ini dan saran-saran yang perlu dilakukan untuk pengembangan selanjutnya.

(36)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi tentang kesimpulan dari percobaan-percobaan yang dilakukan pada Tugas Akhir ini dan saran-saran yang perlu dilakukan untuk pengembangan selanjutnya.

V.1 Kesimpulan

Dari beberapa percobaan yang telah dilakukan pada Tugas Akhir ini maka dapat disimpulkan bahwa:

1. Penggunaan sensor accelerometer membuat robot mampu berjalan pada bidang miring. Penggabungan sensor gyro dan accelerometer dapat meningkatkan keseimbangan robot.

2. Penggunaan sensor tersebut mengakibatkan kecepatan berjalan robot berkurang. Hal ini disebabkan robot akan memerlukan waktu yang lebih untuk mengeksekusi keseimbangan.

3. Kegagalan pada percobaan untuk mengukur kemampuan robot pada bidang miring dikarenakan nilai histerisis setpoint dari sensor gyro dan accelerometer yang menyatakan robot dalam keadaan seimbang terlalu besar, akan tetapi bila nilai toleransi tersebut diperkecil maka dapat mengakibatkan overkoreksi, yang artinya robot akan terus berusaha mencari keseimbangannya. Selain itu juga kegagalan dapat terjadi pada saat posisi robot menyerong. Hal ini disebabkan oleh sensor accelerometer yang hanya mengukur kemiringan forward/backward dari robot.

4. Pada bidang datar alas yang baik untuk kaki robot adalah alas yang memiliki gesekan sedang (amplas). Bila menggunakan alas akrilik (gesekan kecil) menyebabkan robot berjalan tidak lurus, sedangkan bila menggunakan alas karet (gesekan besar) menyebabkan langkah robot menjadi kecil.

(37)

86 5. Pada bidang miring alas yang baik untuk kaki robot adalah alas yang

memiliki gesekan kecil (akrilik). Bila menggunakan alas amplas/karet (gesekan sedang/besar) menyebabkan robot akan berusaha melawan gaya gesekan yang terjadi, sehingga robot akan terjatuh.

6. Kombinasi yang paling baik adalah penggunaan sensor gyro dan accelerometer dengan alas kaki robot berupa amplas. Hal ini dikarenakan pada kombinasi tersebut robot dapat berjalan seimbang pada bidang datar dan miring dengan kecepatan yang paling cepat.

V.2 Saran

Saran-saran yang dapat diberikan untuk pengembangan selanjutnya mengenai Tugas Akhir ini, sebagai berikut:

1. Agar robot dapat berjalan pada bidang miring dengan posisi robot menyerong, maka ditambahkan pengukuran kemiringan left/right robot oleh sensor accelerometer. Selain itu juga harus diketahui servo-servo mana saja yang mempengaruhi kemiringan left/right.

2. Semakin banyak jumlah servo yang digerakkan maka semakin baik dalam menjaga pusat berat robot. Misalnya pada saat robot akan jatuh ke depan maka servo tangan digerakkan ke belakang.

3. Untuk memperkecil nilai toleransi keluaran dari sensor gyro dan accelerometer yang menyatakan robot seimbang, maka posisi dari sensor tersebut harus diubah, misalnya sensor diletakkan pada kepala robot.

(38)

DAFTAR PUSTAKA

1. Zemansky, Sears., Fisika Mekanika Panas Bunyi, Bandung: Binacipta, 1928 2. Andrianto, Heri, Pemrograman Mikrokontroler AVR ATMega16

Menggunakan Bahasa C, 2008

3. http://ekstrarobotik.tripod.com/id3.html 4. http://id.wikipedia.org/wiki/Robot_humanoid 5. http://www.atmel.com/dyn/

6. http://www.atmel.com/dyn/products/product_card.asp?category_id=163&fami ly_id=607&subfamily_id=760&part_id=3631

7. http://humanoids.dem.ist.utl.pt/files/manuals/ 8. http://support.robotis.com/en/

9. http://www.dimensionengineering.com/ 10.http://robosavvy.com/

11.http://wiryadinata.web.id/?p=22

12.C. Zaoui , Bruneau, Ouezdou, A. Maalej. Simulations of the dynamic behavior of a bipedal robotwith trunk and arms subjected to 3D externaldisturbances in a vertical posture, during walking andduring object handling. In: Springer Science + Bussiness Media B.V, 2009

(1)

pengaruh gesekan alas kaki robot terhadap kecepatan gerak dan keseimbangan robot.

I.2 Rumusan Masalah

Masalah-masalah yang akan dibahas dalam Tugas Akhir ini, yaitu:

1. Bagaimana membuat robot humanoid yang mampu berjalan pada bidang datar dan miring dengan bantuan sensor gyro GS-12 dan accelerometer DE-ACCM3D.

2. Bagaimana pengaruh gesekan alas kaki robot terhadap kecepatan gerak dan keseimbangan robot.

I.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dari Tugas Akhir ini, yaitu:

1. Membuat robot humanoid yang mampu berjalan pada bidang datar dan miring dengan bantuan sensor gyro GS-12 dan accelerometer DE-ACCM3D agar robot tidak mudah jatuh.

2. Mengetahui pengaruh gesekan alas kaki robot terhadap kecepatan gerak dan keseimbangan robot.

I.4 Batasan Masalah

Pembatasan masalah pada Tugas Akhir ini, yaitu: 1. Robot adalah bioloid premium

2. Tinggi robot 40 cm.

3. Robot memiliki 18 derajat kebebasan.

4. Alas robot yang digunakan berupa akrilik, amplas dengan nomor 100, dan karet.

5. Luas alas kaki robot adalah 10x10 cm2.

6. Bidang miring yang digunakan bervariasi, mulai dari 2o, 4o, 6o, sampai batas maksimum kemampuan robot.

7. Robot berjalan pada bidang miring dengan kemiringan bidang arah depan dan belakang dari robot.

(2)

10. Jumlah servo yang digerakkan untuk menjaga keseimbangan robot adalah 6 buah, yaitu ID[9], [10], [15], [16], [17] ,[18].

I.5 Alat-alat dan Bahan

Alat-alat dan bahan yang akan digunakan dalam Tugas Akhir ini, yaitu: 1. Kontroler CM-510

2. 18 buah servo Dynamixel AX-12+ 3. Baterai Li-Po 11.1V 1000mA 4. Sensor gyro GS-12 (2axis)

5. Sensor accelerometer DE-ACCM3D 6. Software roboplus

I.6 Sistematika Penulisan

Laporan Tugas Akhir ini disusun dengan sistematika sebagai berikut: • Bab I Pendahuluan

Pada Bab ini dijelaskan mengenai latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, alat-alat dan bahan, dan sistematika penulisan.

• Bab II Landasan Teori

(3)

- Servo dynamixel AX-12A yang merupakan aktuator dari robot. - Sensor gyro GS-12 dan accelerometer DE-ACCM3D.

• Bab III Perancangan dan Realisasi

Pada Bab ini dijelaskan mengenai desain gerakan robot yang terdiri dari gerakan berjalan pada bidang datar dan miring. Setelah didapat gerakan-gerakan tersebut maka dibuatlah sistem keseimbangan robot. Pada sistem ini terdapat 2 buah nilai setpoint, yaitu nilai kecepatan sudut dari robot dan nilai kemiringan dari robot. Apabila terjadi selisih antara nilai setpoint dengan nilai yang terukur oleh sensor atau error maka servo tertentu akan digerakkan. Perubahan nilai servo-servo tersebut tergantung dari nilai error yang terjadi. Kemudian dibuat diagram alir untuk sistem keseimbangan robot tersebut. • Bab IV Data Pengamatan dan Analisis Data

• Bab V Kesimpulan dan Saran

Bab ini berisi tentang kesimpulan dari percobaan-percobaan yang dilakukan pada Tugas Akhir ini dan saran-saran yang perlu dilakukan untuk pengembangan selanjutnya.

(4)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi tentang kesimpulan dari percobaan-percobaan yang dilakukan pada Tugas Akhir ini dan saran-saran yang perlu dilakukan untuk pengembangan selanjutnya.

V.1 Kesimpulan

Dari beberapa percobaan yang telah dilakukan pada Tugas Akhir ini maka dapat disimpulkan bahwa:

1. Penggunaan sensor accelerometer membuat robot mampu berjalan pada bidang miring. Penggabungan sensor gyro dan accelerometer dapat meningkatkan keseimbangan robot.

2. Penggunaan sensor tersebut mengakibatkan kecepatan berjalan robot berkurang. Hal ini disebabkan robot akan memerlukan waktu yang lebih untuk mengeksekusi keseimbangan.

3. Kegagalan pada percobaan untuk mengukur kemampuan robot pada bidang miring dikarenakan nilai histerisis setpoint dari sensor gyro dan

accelerometer yang menyatakan robot dalam keadaan seimbang terlalu

besar, akan tetapi bila nilai toleransi tersebut diperkecil maka dapat mengakibatkan overkoreksi, yang artinya robot akan terus berusaha mencari keseimbangannya. Selain itu juga kegagalan dapat terjadi pada saat posisi robot menyerong. Hal ini disebabkan oleh sensor

accelerometer yang hanya mengukur kemiringan forward/backward

dari robot.

4. Pada bidang datar alas yang baik untuk kaki robot adalah alas yang memiliki gesekan sedang (amplas). Bila menggunakan alas akrilik

(5)

5. Pada bidang miring alas yang baik untuk kaki robot adalah alas yang memiliki gesekan kecil (akrilik). Bila menggunakan alas amplas/karet (gesekan sedang/besar) menyebabkan robot akan berusaha melawan gaya gesekan yang terjadi, sehingga robot akan terjatuh.

6. Kombinasi yang paling baik adalah penggunaan sensor gyro dan

accelerometer dengan alas kaki robot berupa amplas. Hal ini

dikarenakan pada kombinasi tersebut robot dapat berjalan seimbang pada bidang datar dan miring dengan kecepatan yang paling cepat.

V.2 Saran

Saran-saran yang dapat diberikan untuk pengembangan selanjutnya mengenai Tugas Akhir ini, sebagai berikut:

2. Semakin banyak jumlah servo yang digerakkan maka semakin baik dalam menjaga pusat berat robot. Misalnya pada saat robot akan jatuh ke depan maka servo tangan digerakkan ke belakang.

3. Untuk memperkecil nilai toleransi keluaran dari sensor gyro dan

accelerometer yang menyatakan robot seimbang, maka posisi dari

sensor tersebut harus diubah, misalnya sensor diletakkan pada kepala robot.

(6)

DAFTAR PUSTAKA

1. Zemansky, Sears., Fisika Mekanika Panas Bunyi, Bandung: Binacipta, 1928 2. Andrianto, Heri, Pemrograman Mikrokontroler AVR ATMega16

Menggunakan Bahasa C, 2008

3. http://ekstrarobotik.tripod.com/id3.html 4. http://id.wikipedia.org/wiki/Robot_humanoid 5. http://www.atmel.com/dyn/

6. http://www.atmel.com/dyn/products/product_card.asp?category_id=163&fami ly_id=607&subfamily_id=760&part_id=3631

7. http://humanoids.dem.ist.utl.pt/files/manuals/ 8. http://support.robotis.com/en/

9. http://www.dimensionengineering.com/ 10.http://robosavvy.com/

11.http://wiryadinata.web.id/?p=22