Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Optimalisasi Perancangan Algoritma Pergerakan dan Komunikasi pada Robot Penyerangan Humanoid Soccer

OPTIMALISASI DAN PERANCANGAN ALGORITMA PERGERAKAN DAN
KOMUNIKASI PADA ROBOT PENYERANG HUMANOID SOCCER

Oleh
Bob William Chandra
NIM: 612010003

Skripsi
Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga

Desember 2014

ffi

PERPUSTAKAAN UNIvERS ITAs
1INTYERSTTAS T'RISTEN SATYA

Jl.

&mil

Dipurgm

52

.-

IilACANA

50 Saletiga 5O?l I

JawaTag&, lndssia

Telp" 0298 -- 3212t2, Iex.0?98 321+33
libtr),@hdr.ukw.edu ; @: / /libwy.u*sw,edu

PERNYATAAN TIDAK PII\GIAT

Sayayang bertandatangan di bawah ini:
Nama

Bob Nillian Chandru

NIM

612010 oo3

Fakultas

FTer,

Judul tugas akhir

oPt\malinsi dqn

Email

:

Program Studi

,l

Perancangan

cLnih- Elelt*ro

*lgodlrna P,lrgerLan dan

t. Dcddg Susilo, H.6n+ "

Pembimbing

6lLot00o3 @ student. uksw,edu

-

Dengan ini menyatakan bahwa:

1. Hasil karya yarig saya serarhkan ini adalah asli tlan belum pernah diajukan untuk mendapatkan gelar
kesarjanaan baik di Universitas Kristen Safya Wacana maupun di institusi pendidikan lainnya.

2. Hasil karya saya

ini

bukan saduran/terjemahan molainkan merupakan gagasan, rumusan, dafl hasil
pelaksanaan penelitian/implementasi saya sendiri, tanpa bantuan pihak lain, kecuali arahan pembimbing

akademik dan narasumber penelitian.

3. Hasil karya

saya ini merupakan hasil revisi terakhir setelah diujikan yang telah diketahui dan disetujui oleh

pembimbing.

4.

Daleun karya saya

ini tidak terdapat lcrrya atau pendapat yirng telah ditulis atau dipublikasikern oinng lain,

kecuali yang digunakan sebagai acuan dalam naskah

dengan

nama pengarang dan dicantumkan

dalam daftarpustaka.

ini

saya buat dengan sesungguhnya. Apabila di kemudian hari terbukti ada penyimpangan dan
ketidakbenman dalam pernyataan ini maka saya bersedia menerima sanksi akademik berupa pencabutan gelar

Pernyataan

yang telah diperoleh karena karya saya ini, serta sanksi lain yang sesuai dengan ketentuan yang berlaku di
Universitas Kristen Satya Wacana.

F-l1&080

ffi

PERPUSTAKAAN UNIvERSITAS
UiYIYERSITAS I(RISTEN SATYA lryACANA
,1.

[mil

Dipqqprc52

60SaldtigaSO?11

JewTengdr, lnde$ir
Telp" 0298,3?1212, Fs.0298 3!1*33

tibnry@m.ulsw.edu ; [q://tibmrv.u]w.edu

PERNYATAAN PERSETUJUAN AKSES

Saya yang bertanda tangan di bawah ini:

Nama

Bob Nillian Lhandm

NIM

6l2OtOAo\

Fakultas

Tevni| eleLfron'tka dan @dou6"- t*at :

Email

: .6t

2!tooq\

@ s+udeot.Uksw.edu

leknik lleliro

Judul tugas akhir

Dengirn ini saya mcnyeialikam haknon-eksHiusifi kcpada Perpustalkiran Universitas

- Univcrsitas

Kristen Satya
Wacana untuk menyimpan, mengatur akses serta melakukan peagelolaan terhadap karya saya ini dengan
mengacu pada ketentuan akses tugas akhir elektronik sebagai berikut (beri tanda pada kotak yang sesuai):

d ".

Saya mengijinkan karya tersebut diunggah
danlatauportal GARUDA

ke dalam aplikasi Repositori

PerpustakaanUniversitas,

I b. Saya tidak mengijinkan karya tersebut diunggah ke dalam aplikasi Repositori Perpustakaan Universitas,
dan/atau portal GAITUDA*

*

Hakwng tidak Erbuathatrya bagt rdu pilrak sqia. Pengaj*, peneliti; dan maltasiswa yang menyerahkm lwk non*tsfustf kepda
Reposaori Pelp4ttakaaTq Uaiverlitas saat:ruerrgumprlfui ltasil lrsya wrefu fiasih uemttiki ha* capyright aus fuya tersebw.

t{aWskannawpittam

lalwfljuei d&lfutak

Ptlilratt iN

lwis dilo@iridctwtpedelasfrtl slssiltwtulis dffipefibintbWn

Demikia,n pernyataan ini saya buat deng*rn sebencrniya.

Salatig4

l0 llAgET 2(,tE.

Bob Ntlliarn l,handra
Tmda tangan & nama terang mohosiswa

Mengetahui,

Tonda tangan & noma terang pembimbing

F-LIB-081

II

OPTIMALISASI DAN PERANCANGAN ALGORITMA PERGERAKAI\i DAIY
KOMUIYIKASI PADA ROBOT PEIYYERANG HUMANOID SOCCER
Oleh
Bob William Chandra

NIM:612010003

Skripsi ini telahditerima dan disahkan

Untuk melengkapi salah saL syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik
dalam

Konsentrasi Teknik Etektronika
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga

Disahkan oleh

Pembimbing

I

:

Pembimbing

II

---\..

Deddv Susilo. M.Eric.
ranggal

, 1l)

lnf

Dariiel $antoso. M.S.
Tanggal

:

7/

g/W

INTISARI

Pada Kontes Robot Sepak Bola Indonesia (KRSBI) tahun 2013, 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 hal pergerakan robot yang lambat dan tidak adanya
kemampuan berkomunikasi antar robot. Faktor yang mempengaruhi kecepatan
pergerakan pada robot adalah faktor mekanik robot, kemampuan servo, dan algoritma
pergerakan yang tertanam di dalamnya. Namun penggantian mekanik dan servo robot
membutuhkan biaya yang sangat banyak. Maka salah satu faktor yang dapat
dioptimalkan tanpa mengeluarkan biaya besar yaitu algoritma robot.
Algoritma pergerakan robot ditanamkan di dalam smartphone Android yang
berperan sebagai main processor untuk mengolah data dari kamera dan menentukan
gerakan robot yang akan dilakukan. Kemudian perintah untuk melakukan gerakan akan
dikirimkan ke mikrokontroler ATmega324 yang bekerja sebagai kontrol utama dan
mengatur kesinambungan antara prosesor utama dengan controller servo robot kondo
KHR-3HV

(RCB4).

Supaya

robot

dapat

berkomunikasi,

maka

digunakan

mikrokontroler ATmega8 sebagai pemroses data komunikasi dan bluetooth sebagai
media komunikasinya.
Pada tugas akhir ini dibuat sebuah algoritma untuk mengoptimalkan pergerakan
robot dan merealisasikan komunikasi antar robot striker. Hasilnya, dengan mekanik dan
servo robot yang sudah ada, robot humanoid R2C dapat bermain bola dengan
pergerakan yang lebih cepat dan efisien, keberhasilan mencetak gol yang lebih baik dan
dapat berkomunikasi.

1

ABSTRACT

At Kontes Robot Sepak Bola Indonesia (KRSBI) in 2013, R2C has won the
second place in regional competition and also second place in national competition.
Even though R2C has won the second place in national, humanoid robots of R2C still
have weaknesses that are slow robot movements and no communication between robots.
Factors affecting the speed of robot movements are robot mechanics, servo, and motion
algorithm implanted in the robot. However, the replacement of mechanics and robot
servos costs a lot. Therefore, a factor to optimize without a lot of cost is robot
algorithm.
Algorithm of robot movements is embedded inside an Android smart phone as
the main processor to process the data from the camera and determine the movements to
execute. Then, the command to execute the motion will be sent to AT mega324
microcontroller as the main control and adjust the sustainability between the main
processor with servo kondo KHR-3HV (RCB4) robot controller. To realize the
communication between robots, ATmega8 microcontroller is used as communication
data processor and Bluetooth as the communication media.
In this thesis, an algorithm to optimize the robot’s movements and realize
communication between striker robots is created. As a result, with the current
mechanics and robots’ servos, humanoid robot of R2C is able to play soccer with faster
and more efficient movements and higher rate of goals, also able to communicate.

2

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Tuhan yang selalu menyertai penulis selama menempuh
pendidikan sampai sekarang, hingga penulis dapat menyelesaikan perancangan serta
penulisan tugas akhir sebagai syarat kelulusan di Fakultas Teknik Elektronika dan
Komputer Universitas Kristen Satya Wacana.
Pada kesempatan ini penulis juga ingin mengucapkan terima kasih kepada
berbagai pihak yang baik secara langsung maupun tidak telah membantu penulis dalam
menyelesaikan skripsi ini :
1. Tuhan Yesus yang selalu memberikan jalan terbaik sehingga penulis dapat
menyelesaikan skripsi ini.
2. Papa Tjan Soe Ping dan mama Koo Elizabeth Inawati K yang tercinta sebagai
orang tua yang sudah membesarkan dan mendidik penulis dengan cinta kasih
serta ajaran-ajaran tentang kehidupan yang sangat berarti.
3. Bapak Deddy Susilo, M.Eng dan Bapak Daniel Santoso, M.S. sebagai
pembimbing I dan pembimbing II, terima kasih atas bimbingan dan saran yang
telah diberikan kepada penulis selama mengerjakan skripsi ini.
4. Adikku Steven yang selalu mendukung penulis agar cepat menyelesaikan
tugas akhir.
5. Nadia Ananda Herianto yang selalu setia menyayangi, menyemangati, dan
menemani penulis ketika bekerja di lab robot sehingga menjadi motivasi
penulis untuk tidak malas dan tetap semangat mengerjakan tugas akhir.
6. Keluarga besar R2C yang sudah selalu semangat melakukan riset, berjuang
bersama saat robot rusak tapi tidak ada dana, bersedih bersama saat kalah,
bergembiara bersama saat juara dan memberikan pengalaman tidak terlupakan
selama bekerja di lab robot.
7. Seluruh staff dosen, karyawan dan laboran FTEK yang memfasilitasi penulis
selama belajar di FTEK UKSW.
8. Keluarga besar 2010 sebagai teman seperjuangan yang selalu memberi
dukungan kepada penulis.

3

9. Teman-teman kos, teman-teman tim robot dari universitas lain, teman-teman
FTEK, teman-teman dari fakultas lain, teman-teman SMA, dan lainnya.
10. Berbagai pihak yang tidak dapat dituliskan satu persatu, penulis mengucapkan
terima kasih.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kata “sempurna”, oleh
karena itu penulis sangat mengharapkan kritik maupun saran dari pembaca sekalian
sehingga skripsi ini dapat berguna bagi kemajuan teknik elektronika dan R2C.

Salatiga, Desember 2014

Penulis

4

DAFTAR ISI

INTISARI ...................................................................................................................... i
ABSTRACT.................................................................................................................. ii
KATA PENGANTAR ................................................................................................. iii
DAFTAR ISI..................................................................................................................v
DAFTAR GAMBAR .................................................................................................. vii
DAFTAR TABEL........................................................................................................ ix
BAB I PENDAHULUAN ..............................................................................................1
1.1.

Tujuan .............................................................................................................1

1.2.

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

1.3.

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

1.4.

Sistematika Penulisan .....................................................................................4

BAB II DASAR TEORI ................................................................................................5
2.1.

Kemampuan Mendasar Robot Penyerang Humanoid soccer .........................5

2.2.

Smartphone Android .......................................................................................5

2.3.

Miktokontroler Tipe ATmega324 dan ATmega8 ...........................................6

2.4.

Motor Servo ....................................................................................................7

2.5.

Modul Bluetooth .............................................................................................7

2.6.

Konsep Dasar Sistem ......................................................................................8

2.7.

Gerakan atau Motion Robot Humanoid yang Digunakan ...............................9

BAB III PERANCANGAN .........................................................................................10
3.1.

Gambaran Sistem ..........................................................................................10

3.2.

Perancangan Perangkat Keras .......................................................................12

3.2.1.

Board Mikrokontrol ATmega324 ...........................................................12

3.2.2.

Board Mikrokontrol ATmega8 ...............................................................13

3.3.

Perancangan Perangkat Lunak ......................................................................14

3.3.1.

Flowchart Algoritma Keseluruhan .........................................................14

3.3.2.

Algoritma Tracking dan Analisis Posisi Bola.........................................17

3.3.3.

Algoritma Mendekati Bola .....................................................................21

3.3.4.

Algoritma Cek Orientasi Robot ..............................................................22

3.3.5.

Algoritma Cek Posisi Gawang ................................................................25
5

3.3.6.

Algoritma Memposisikan Diri Menendang Bola....................................28

3.3.7.

Algoritma Menendang Bola....................................................................31

3.3.8.

Algoritma Komunikasi Robot .................................................................33

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ....................................................................39
4.1.

Pengujian Overshoot Servo Kepala ..............................................................39

4.2.

Pengujian Keberhasilan Robot Memutari Bola ............................................40

4.3.

Pengujian Respon Pergerakan Robot Terhadap Perpindahan Bola ..............43

4.4

Pengujian Kemampuan Robot Mengarahkan Bola ke Gawang....................45

4.5.

Pengujian Sistem Komunikasi Robot ...........................................................47

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................................50
5.1.

Kesimpulan ...................................................................................................50

5.2.

Saran Pengembangan ....................................................................................51

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................................52

6

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Smartphone Android Sony Xperia Mini st15i ..........................................5
Gambar 2.2. Motor servo Tower Pro MG90s. ...............................................................7
Gambar 2.3. DF-Bluetooth V3 .......................................................................................7
Gambar 2.4. Blok Diagram Sistem ................................................................................8
Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem Keseluruhan .........................................................10
Gambar 3.2. Skema Board ATmega324 ......................................................................13
Gambar 3.3. Skema Board ATmega8 ..........................................................................13
Gambar 3.4. Flowchart Algoritma Keseluruhan yang Lama .......................................15
Gambar 3.5. Flowchart Algoritma Keseluruhan yang Baru ........................................16
Gambar 3.6. Flowchart Algoritma Tracking Bola .......................................................17
Gambar 3.7. Vision Robot dan Daerah Toleransi ........................................................18
Gambar 3.8. Grafik Selisih Koordinat Bola dengan Batas Toleransi terhadap
Perubahan Sudut Servo ............................................................................20
Gambar 3.9.a. Flowchart Algoritma Lama Mendekati Bola .............................................21
Gambar 3.9.b. Flowchart Algoritma Baru Mendekati Bola ..............................................22
Gambar 3.10. Grafik Sudut Tilt Terhadap Batas Putar(Y) ..........................................23
Gambar 3.11. Flowchart Algoritma Cek Orientasi ......................................................24
Gambar 3.12.a. Flowchart Algoritma Cek Gawang yang Lama .................................25
Gambar 3.12.b. Flowchart Algoritma Cek Gawang yang Baru ...................................26
Gambar 3.13. Robot Melihat Gawang .........................................................................27
Gambar 3.14. Gawang di Kamera Robot .....................................................................27
Gambar 3.15. Robot Mengarahkan Diri Menghadap Gawang ....................................28
Gambar 3.16. Rute Pergerakan Robot .........................................................................29
Gambar 3.17. Rute Pergerakan terhadap Robot dan Bola ...........................................30
Gambar 3.18.a. Flowchart Algoritma Menendang Bola yang Lama ...........................32
Gambar 3.18.b. Flowchart Algoritma Menendang Bola yang Baru ............................32
Gambar 3.19. Flowchart Algoritma Komunikasi Robot..............................................33
Gambar 3.20. Timing Diagram Jalur Data Atmega324 dengan Atmega8...................34
Gambar 3.21.a. Task Diagram Sistem yang Lama ......................................................37
Gambar 3.21.b. Task Diagram Sistem yang Baru........................................................38

7

Gambar 4.1. Ilustrasi Pengujian Overshoot Servo .......................................................39
Gambar 4.2. Ilustrasi Pengujian Robot Memutari Bola...............................................41
Gambar 4.3. Ilustrasi Pengujian Respon Robot Terhadap Perpindahan Bola .............44
Gambar 4.4. Ilustrasi Pengujian Robot Mengarahkan Bola ke Gawang .....................46

8

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Pengujian overshoot servo yang lama ........................................................40
Tabel 4.2. Pengujian overshoot servo yang baru .........................................................40
Tabel 4.3. Keberhasilan robot memutar bola yang lama .............................................42
Tabel 4.4. Keberhasilan robot memutar bola yang baru ..............................................42
Tabel 4.5. Pengujian respon robot terhadap perpindahan bola ....................................44
Tabel 4.6. Pengujian kemampuan robot mengarahkan bola dengan
algoritma yang lama....................................................................................46
Tabel 4.7. Pengujian kemampuan robot mengarahkan bola dengan
algoritma yang baru ....................................................................................47
Tabel 4.8. Pengujian pengiriman data komunikasi ......................................................48
Tabel 4.9. Pengujian sistem komunikasi keseluruhan .................................................49

9