Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Perancangan Sistem Kontrol dan Algoritma Untuk Penyempurnaan Gerakan Dan Kestabilan Pada Robot Humanoid T1 612009034 BAB I
BAB I
PENDAHULUAN
Pada bab ini akan dijelaskan tujuan skripsi ini dibuat, latar belakang permasalahan yang
mendasari pembuatan skripsi, spesifikasi alat yang akan direalisasikan dan sistematika
penulisan skripsi.
1.1. Tujuan
Merancang sebuah sistem kontrol dan algoritma untuk robot humanoid agar dapat
bergerak secara optimal dan memiliki kestabilan yang baik.
1.2. Latar Belakang
Perkembangan teknologi robot di Indonesia melaju dengan sangat cepat. Banyak
orang berlomba untuk menciptakan sebuah robot yang sangat cerdas dan memiliki
kinerja yang optimal. Pada dasarnya, robot diciptakan untuk membantu dan
mempermudah pekerjaan manusia yang membutuhkan kecepatan dan ketelitian yang
tinggi. Untuk meningkatkan ketertarikan terhadap perkembangan teknologi robot, saat
ini banyak sekali kontes robot yang diadakan di Indonesia, salah satunya adalah KRCI.
Hingga saat ini banyak sekali jenis robot yang telah diciptakan seperti robot
beroda pengikut garis, robot berkaki 6 (hexapod) untuk memadamkan api, robot
terbang quadcopter untuk pengintai, dan masih banyak lagi jenis robot dan aplikasinya.
Salah satu jenis robot yang masih dalam tahap pengembangan hingga saat ini
adalah robot yang menyerupai manusia, yaitu robot humanoid. Robot ini memang
dirancang menyerupai manusia. Robot humanoid memiliki bagian-bagian seperti
layaknya tubuh manusia dan dilengkapi sensor-sensor yang bekerja seperti layaknya
indera manusia. Saat ini banyak sekali aplikasi untuk robot humanoid salah satunya
adalah robosoccer atau dengan kata lain adalah robot pemain sepakbola yang sedang
banyak dikembangkan di Indonesia.
Pada tahun 2011 R2C pertama kalinya mengikuti Kontes Robot Cerdas Indonesia
(KRCI) divisi robot pemain sepakbola atau biasa disebut divisi Humanoid Soccer dan
berhasil menjadi juara harapan dua di tingkat nasional. Tahun berikutnya R2C
mendapat peringkat sepuluh besar pada divisi Humanoid Soccer tingkat nasional.
1
Pada tahun 2013 Kontes Robot Cerdas Indonesia divisi Humanoid Soccer
berubah menjadi Kontes Robot Sepak Bola Indonesia (KRSBI) dan R2C berhasil
meraih juara dua di tingkat regional dan juara dua di tingkat nasional.
Meskipun R2C telah meraih juara dua tingkat nasional, robot humanoid yang
dimiliki oleh R2C masih memiliki kekurangan dalam sistem kontrol dan motion
(gerakan). Bagian image processing tracking ball
(deteksi bola) sudah dapat
mendeteksi bola dengan cepat meskipun perlu beberapa algoritma tambahan untuk
menyempurnakan tracking ball. Kekurangan utama yang dimiliki robot humanoid R2C
terletak pada motion (gerakan) dan kestabilan robot ketika bergerak. Robot humanoid
ini bergerak dengan kecepatan 7,5 centimeter per detik dan sering kali robot terjatuh
ketika melakukan proses gerakan.
Ketika robot diperintah untuk bergerak maju kemudian langsung diperintah untuk
bergeser ke kanan, pergantian dari gerakan maju ke gerakan geser kanan masih sangat
lambat dan persentase keberhasilan robot ketika berada dalam fase peralihan antara
gerakan satu menuju gerakan lainnya hanya mencapai 50%.
Robot humanoid yang digunakan R2C adalah robot versi Kondo KHR-3HV yang
dilengkapi dengan servo controller RCB-4. Kesulitan dalam pemrograman motion pada
robot ini dikarenakan servo controller memiliki keterbatasan. Pada servo controller
RCB-4 terdapat port SIO, ADC, dan PIO tetapi port ADC tidak dapat digunakan
sebagai output sedangkan port PIO tidak dapat digunakan sebagai input sehingga hal ini
mempersulit penulis dalam memprogram dan membuat gerakan yang dinamis dan
stabil.
Untuk dapat bersaing dengan tim robot dari perguruan tinggi lainnya, pada
Kontes Robot Sepak Bola Indonesia (KRSBI) yang akan datang sangat diperlukan
gerakan robot yang cepat dan robot dengan persentase keberhasilan lebih dari 75% saat
robot mengeksekusi gerakan yang diperintahkan sehingga robot dapat seimbang dan
dengan cepat menguasai bola.
Berdasarkan permasalahan di atas, tugas akhir ini dirancang untuk membuat
sebuah sistem kontrol dan algoritma untuk penyempurnaan gerakan dan kestabilan pada
robot humanoid sehingga dengan robot yang sudah ada, robot humanoid R2C dapat
bersaing dengan tim lain dari perguruan tinggi di Indonesia dalam Kontes Robot Sepak
Bola Indonesia (KRSBI) yang akan datang.
2
1.3.
Batasan Masalah
Berdasarkan Surat Tugas No : 81/I.3/FTEK/XII/2013 yang telah dikeluarkan pada
tanggal 17 Desember 2013, tugas akhir memiliki spesifikasi sebagai berikut :
1.
Robot dapat mengetahui posisi kaki terakhir dengan mengirimkan data digital di
setiap pose gerakan (setiap perubahan gerakan yang dilakukan oleh robot) yang
kemudian dikirimkan dan dibandingkan oleh mikrokontroler.
2.
Robot dapat berjalan dengan cepat menggunakan metode gabungan static
walking dan dynamic walking dengan kecepatan minimal 15 centimeter per detik
sehingga pergerakan robot menjadi lebih optimal.
3.
Robot dengan stabil dapat berhasil melakukan motion cut yaitu kondisi dimana
robot dipaksa untuk menghentikan gerakan ketika pose gerakan belum selesai.
4.
Robot dapat berdiri sendiri ketika jatuh terlungkup, jatuh terlentang, dan jatuh
dari posisi samping. Persentase keberhasilan robot untuk dapat berdiri sendiri
ketika terjatuh dalam 20 trial diharapkan dapat mencapai 75%.
5.
Robot dapat merespon perintah dengan delay antara 10 ms - 500 ms.
6.
Robot dapat dengan stabil mengganti gerakan tanpa harus menyamakan posisi
terlebih dahulu antara kaki kanan dengan kaki kiri robot. Persentase keberhasilan
robot ketika bergerak dengan gerakan yang berbeda-beda dan tanpa menyamakan
posisi kaki dalam 20 trial diharapkan dapat mencapai 75%.
7.
Dimensi robot tetap dijaga mengikuti ukuran kid size humanoid kurang lebih
(p×l×t) 20×10×50 cm.
8.
Robot dapat dikendalikan dengan menggunakan smartphone.
3
1.4. Sistematika Penulisan
Tugas akhir terdiri dari 5 bab dengan garis besar isi masing-masing bab sebagai
berikut :
1.
BAB I : PENDAHULUAN
Membahas tujuan, latar belakang, batasan masalah, dan sistematika penulisan.
2.
BAB II : DASAR TEORI
Membahas kajian pustaka, teori dasar tentang robot humanoid, teori tentang gerakan
omnidirectional, dan teori tentang metode berjalan pada robot humanoid.
3.
BAB III : PERANCANGAN SISTEM
Membahas perancangan sistem yang meliputi mekanik sistem yang dibuat, perangkat
keras elektronik, dan perangkat lunak.
4.
BAB IV : PENGUJIAN SISTEM
Membahas hasil pengujian sensor dan algoritma yang dapat membuat robot humanoid
dapat bergerak dengan cepat dan stabil.
5.
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Berisi kesimpulan yang diperoleh dari pengerjaan tugas akhir ini dan saran-saran
untuk pengembangan.
4
PENDAHULUAN
Pada bab ini akan dijelaskan tujuan skripsi ini dibuat, latar belakang permasalahan yang
mendasari pembuatan skripsi, spesifikasi alat yang akan direalisasikan dan sistematika
penulisan skripsi.
1.1. Tujuan
Merancang sebuah sistem kontrol dan algoritma untuk robot humanoid agar dapat
bergerak secara optimal dan memiliki kestabilan yang baik.
1.2. Latar Belakang
Perkembangan teknologi robot di Indonesia melaju dengan sangat cepat. Banyak
orang berlomba untuk menciptakan sebuah robot yang sangat cerdas dan memiliki
kinerja yang optimal. Pada dasarnya, robot diciptakan untuk membantu dan
mempermudah pekerjaan manusia yang membutuhkan kecepatan dan ketelitian yang
tinggi. Untuk meningkatkan ketertarikan terhadap perkembangan teknologi robot, saat
ini banyak sekali kontes robot yang diadakan di Indonesia, salah satunya adalah KRCI.
Hingga saat ini banyak sekali jenis robot yang telah diciptakan seperti robot
beroda pengikut garis, robot berkaki 6 (hexapod) untuk memadamkan api, robot
terbang quadcopter untuk pengintai, dan masih banyak lagi jenis robot dan aplikasinya.
Salah satu jenis robot yang masih dalam tahap pengembangan hingga saat ini
adalah robot yang menyerupai manusia, yaitu robot humanoid. Robot ini memang
dirancang menyerupai manusia. Robot humanoid memiliki bagian-bagian seperti
layaknya tubuh manusia dan dilengkapi sensor-sensor yang bekerja seperti layaknya
indera manusia. Saat ini banyak sekali aplikasi untuk robot humanoid salah satunya
adalah robosoccer atau dengan kata lain adalah robot pemain sepakbola yang sedang
banyak dikembangkan di Indonesia.
Pada tahun 2011 R2C pertama kalinya mengikuti Kontes Robot Cerdas Indonesia
(KRCI) divisi robot pemain sepakbola atau biasa disebut divisi Humanoid Soccer dan
berhasil menjadi juara harapan dua di tingkat nasional. Tahun berikutnya R2C
mendapat peringkat sepuluh besar pada divisi Humanoid Soccer tingkat nasional.
1
Pada tahun 2013 Kontes Robot Cerdas Indonesia divisi Humanoid Soccer
berubah menjadi Kontes Robot Sepak Bola Indonesia (KRSBI) dan R2C berhasil
meraih juara dua di tingkat regional dan juara dua di tingkat nasional.
Meskipun R2C telah meraih juara dua tingkat nasional, robot humanoid yang
dimiliki oleh R2C masih memiliki kekurangan dalam sistem kontrol dan motion
(gerakan). Bagian image processing tracking ball
(deteksi bola) sudah dapat
mendeteksi bola dengan cepat meskipun perlu beberapa algoritma tambahan untuk
menyempurnakan tracking ball. Kekurangan utama yang dimiliki robot humanoid R2C
terletak pada motion (gerakan) dan kestabilan robot ketika bergerak. Robot humanoid
ini bergerak dengan kecepatan 7,5 centimeter per detik dan sering kali robot terjatuh
ketika melakukan proses gerakan.
Ketika robot diperintah untuk bergerak maju kemudian langsung diperintah untuk
bergeser ke kanan, pergantian dari gerakan maju ke gerakan geser kanan masih sangat
lambat dan persentase keberhasilan robot ketika berada dalam fase peralihan antara
gerakan satu menuju gerakan lainnya hanya mencapai 50%.
Robot humanoid yang digunakan R2C adalah robot versi Kondo KHR-3HV yang
dilengkapi dengan servo controller RCB-4. Kesulitan dalam pemrograman motion pada
robot ini dikarenakan servo controller memiliki keterbatasan. Pada servo controller
RCB-4 terdapat port SIO, ADC, dan PIO tetapi port ADC tidak dapat digunakan
sebagai output sedangkan port PIO tidak dapat digunakan sebagai input sehingga hal ini
mempersulit penulis dalam memprogram dan membuat gerakan yang dinamis dan
stabil.
Untuk dapat bersaing dengan tim robot dari perguruan tinggi lainnya, pada
Kontes Robot Sepak Bola Indonesia (KRSBI) yang akan datang sangat diperlukan
gerakan robot yang cepat dan robot dengan persentase keberhasilan lebih dari 75% saat
robot mengeksekusi gerakan yang diperintahkan sehingga robot dapat seimbang dan
dengan cepat menguasai bola.
Berdasarkan permasalahan di atas, tugas akhir ini dirancang untuk membuat
sebuah sistem kontrol dan algoritma untuk penyempurnaan gerakan dan kestabilan pada
robot humanoid sehingga dengan robot yang sudah ada, robot humanoid R2C dapat
bersaing dengan tim lain dari perguruan tinggi di Indonesia dalam Kontes Robot Sepak
Bola Indonesia (KRSBI) yang akan datang.
2
1.3.
Batasan Masalah
Berdasarkan Surat Tugas No : 81/I.3/FTEK/XII/2013 yang telah dikeluarkan pada
tanggal 17 Desember 2013, tugas akhir memiliki spesifikasi sebagai berikut :
1.
Robot dapat mengetahui posisi kaki terakhir dengan mengirimkan data digital di
setiap pose gerakan (setiap perubahan gerakan yang dilakukan oleh robot) yang
kemudian dikirimkan dan dibandingkan oleh mikrokontroler.
2.
Robot dapat berjalan dengan cepat menggunakan metode gabungan static
walking dan dynamic walking dengan kecepatan minimal 15 centimeter per detik
sehingga pergerakan robot menjadi lebih optimal.
3.
Robot dengan stabil dapat berhasil melakukan motion cut yaitu kondisi dimana
robot dipaksa untuk menghentikan gerakan ketika pose gerakan belum selesai.
4.
Robot dapat berdiri sendiri ketika jatuh terlungkup, jatuh terlentang, dan jatuh
dari posisi samping. Persentase keberhasilan robot untuk dapat berdiri sendiri
ketika terjatuh dalam 20 trial diharapkan dapat mencapai 75%.
5.
Robot dapat merespon perintah dengan delay antara 10 ms - 500 ms.
6.
Robot dapat dengan stabil mengganti gerakan tanpa harus menyamakan posisi
terlebih dahulu antara kaki kanan dengan kaki kiri robot. Persentase keberhasilan
robot ketika bergerak dengan gerakan yang berbeda-beda dan tanpa menyamakan
posisi kaki dalam 20 trial diharapkan dapat mencapai 75%.
7.
Dimensi robot tetap dijaga mengikuti ukuran kid size humanoid kurang lebih
(p×l×t) 20×10×50 cm.
8.
Robot dapat dikendalikan dengan menggunakan smartphone.
3
1.4. Sistematika Penulisan
Tugas akhir terdiri dari 5 bab dengan garis besar isi masing-masing bab sebagai
berikut :
1.
BAB I : PENDAHULUAN
Membahas tujuan, latar belakang, batasan masalah, dan sistematika penulisan.
2.
BAB II : DASAR TEORI
Membahas kajian pustaka, teori dasar tentang robot humanoid, teori tentang gerakan
omnidirectional, dan teori tentang metode berjalan pada robot humanoid.
3.
BAB III : PERANCANGAN SISTEM
Membahas perancangan sistem yang meliputi mekanik sistem yang dibuat, perangkat
keras elektronik, dan perangkat lunak.
4.
BAB IV : PENGUJIAN SISTEM
Membahas hasil pengujian sensor dan algoritma yang dapat membuat robot humanoid
dapat bergerak dengan cepat dan stabil.
5.
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Berisi kesimpulan yang diperoleh dari pengerjaan tugas akhir ini dan saran-saran
untuk pengembangan.
4