Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Optimalisasi Perancangan Algoritma Pergerakan dan Komunikasi pada Robot Penyerangan Humanoid Soccer T1 612010003 BAB II
BAB II
DASAR TEORI
Pada bab ini akan dibahas beberapa teori pendukung yang digunakan sebagai
acuan dalam merealisasikan sistem.
2.1.Kemampuan Mendasar Robot Penyerang Humanoid Soccer
Selain kemampuan dasar untuk berjalan dan mengendalikan kestabilan, salah
satu kemampuan mendasar yang harus dimiliki oleh robot humanoid soccer adalah
kemampuan mengambil keputusan sebagai pemain untuk melakukan serangkaian
pergerakan terbaik dalam berbagai kondisi agar mencapai tujuan [1].
2.2.Smartphone Android
Definisi smartphone menurut kamus oxford adalah "telepon seluler yang
memiliki kemampuan seperti komputer" [2]. Biasanya memiliki periperal sensorik
seperti accelerometer , kompas digital, dan kamera. Seperti komputer pada umumnya,
smartphone membutuhkan sistem operasi (OS). OS smartphone yang banyak beredar
dipasaran antara lain Android, iOS, Windows dan Symbian.
Gambar 2.1. Smartphone Android Sony Xperia Mini st15i
Smartphone dengan OS Android dipilih karena OS Android merupakan sistem
operasi yang didukung oleh google dan opensource sehingga dapat dengan mudah
mendapatkan sumber informasi secara gratis yang disediakan oleh google sendiri.
Smartphone Android yang digunakan adalah smartphone keluaran Sony bertipe Xperia
mini ST15i dengan spesifikasi [3] :
5
- Resolusi Layar
:
320 x 480 pixel
- Resolusi Kamera
:
5 megapixel
- Sistem Operasi
:
Android 2.3
- Kecepatan CPU
:
1 GHz
- Sensor
:
Accelerometer, Proximity, Compass
- Jaringan
:
Wifi 802.11, bluetooth V2.1
Smartphone dengan tipe ini dipilih karena kemampuannya yang cukup baik untuk
smartphone dengan dimensi yang relatif kecil.
2.3.Mikrokontroler Tipe ATmega324 dan ATmega8
Mikrokontroler tipe ATmega 324 dipilih karena mikrokontrol ini banyak dijual
dipasaran serta memiliki dua port Universal Synchronous Asynchronous Receiver
Transmitter (USART) sehingga mikrokontroler ini dapat berkomunikasi secara serial
dengan servo controller dan modul Bluetooth yang digunakan untuk berkomunikasi
dengan smartphone Android untuk memberikan perintah kepada robot.
Spesifikasi yang dimiliki Atmega 324 adalah sebagai berikut [4]:
1. Memory : 32Kbytes Flash Memory, 1Kbytes EEPROM, dan 2Kbytes Internal
SRAM.
2. Timer : 2 Timer/Counter 8-bit dan 1 Timer/Counter 16-bit.
3. Antarmuka : 8 kanal ADC 10-bit, 2x USART, SPI, 32 pin I/O dan I2C.
4. Frekuensi Maksimum : 20MHz.
Sedangkan mikrokontroler tipe ATmega 8 digunakan untuk mengatur
komunikasi antar robot karena memiliki dimensi yang relatif kecil, mudah didapat
dipasaran dan kemampuan yang cukup memadai seperti memiliki sebuah port USART,
interrupt eksternal, dan pin I/O untuk menangani tugas tersebut.
Spesifikasi yang dimiliki Atmega 324 adalah sebagai berikut [5]:
1. Memory : 8Kbytes Flash Memory, 512 bytes EEPROM, dan 1Kbytes Internal
SRAM.
2. Timer : 2 Timer/Counter 8-bit dan 1 Timer/Counter 16-bit.
3. Antarmuka : 6 kanal ADC 10-bit, 1x USART, SPI, 23 pin I/O dan I2C.
4. Frekuensi Maksimum : 16MHz.
6
2.4.Motor Servo
Pada kepala robot, motor servo yang digunakan adalah motor servo noncontinuous bertipe Tower Pro MG90s.
Gambar 2.2. Motor servo Tower Pro MG90s.
Motor servo ini memiliki spesifikasi sebagai berikut [6]:
1. Modulasi
:
Analog
2. Torsi
:
4.8V : 2.20 kg/cm , 6.0V : 2.50 kg/cm
3. Kecepatan
:
4.8V : 0.11 sec/600 , 6.0V : 0.10 sec/600
4. Tipe Gear
:
Metal
5. Jarak Putar
:
1800
6. Periode Pulsa
:
20 ms
7. Lebar Pulsa
:
400-2400 us
2.5.Modul Bluetooth
Modul bluetooth digunakan untuk media pengiriman data yang berupa perintah
dari smartphone android ke mikrokontroler. Perintah akan dikirimkan dari smartphone
melalui bluetooth karena OS smartphone ini belum mendukung komunikasi serial
melalui port mini-usb pada smartphone. Selain itu modul bluetooth juga digunakan
untuk media komunikasi nirkabel antar robot. Modul bluetooth yang digunakan adalah
modul bluetooth tipe DF-Bluetooth V3. Berikut adalah gambar dari DF-Bluetooth V3.
Gambar 2.3. DF-Bluetooth V3 [7].
7
Sebelum digunakan, modul bluetooth ini perlu untuk diseting terlebih dahulu.
Beberapa hal yang perlu diseting yaitu nama perangkat, kata sandi, baudrate, dan
binding address pada modul bluetooth yang digunakan untuk komunikasi antar robot.
Binding address ini berfungsi untuk memberi alamat pada modul bluetooth agar dapat
melakukan pairing dengan modul bluetooth yang terpasang pada robot lain dengan
binding address yang sama.
2.6.Konsep Dasar Sistem
Sistem instruksi pergerakan pada robot dibagi menjadi 3 bagian utama, yaitu
smartphone Android sebagai main processor yang menentukan gerakan robot yang akan
dilakukan, mikrokontroler ATmega 324 sebagai kontrol utama yang mengatur
kesinambungan antara prosesor utama dengan controller servo robot kondo KHR-3HV
(RCB-4) dan pemroses data komunikasi yang menggunakan mikrokontroler ATmega 8
dan bluetooth sebagai media komunikasinya.
Gambar 2.4. Blok Diagram Sistem.
Secara umum, sistem dapat dibagi menjadi 3 bagian yaitu prosesor utama, kontrol
utama, pemroses data komunikasi.
1. Prosesor Utama
Prosesor Utama yang digunakan dalam robot adalah sebuah smartphone
Android. Tugas utama dari perangkat ini memproses gambar kamera yang
diletakan di kepala robot sebagai mata dan mengunci bola. Kemudian
menentukan pergerakan robot berdasarkan posisi bola terhadap robot.
8
2. Kontrol Utama
Kontrol utama robot menggunakan mikrokontroler ATmega324P yang
bertugas mengolah perintah berupa paket data dari smartphone melalui
komunikasi serial bluetooth serta mengembalikan nilai ke smartphone. Ada 3
macam perintah yang dikirim dari smartphone yaitu perintah untuk
menggerakan robot, perintah untuk menggerakan servo kepala, dan perintah
untuk memberi kode pada robot teman.
3. Pemroses Data Komunikasi
Pemroses data komunikasi menggunakan mikrokontroler ATmega8A
yang bertugas mengirimkan data ke robot teman dan menerima data dari robot
teman melalui bluetooth yang kemudian dikembalikan ke mikrokontroler
ATmega324P dengan menggunakan pin I/O.
2.7.Gerakan atau Motion Robot Humanoid yang Digunakan.
Robot humanoid yang digunakan memiliki beberapa macam gerakan/motion
yang dapat dilakukan. Gerakan/motion tersebut adalah sebagai berikut.
1. Maju : gerakan berjalan maju ke depan, gerakan ini memiliki 3 variasi
kecepatan yaitu maju, maju sedang, dan maju lambat.
2. Geser : gerakan bergeser ke kanan atau kiri, gerakan ini memiliki 2 variasi
kecepatan yaitu geser kanan/kiri sedang dan geser kanan/kiri kecil.
3. Putar : gerakan berputar ke kanan atau kiri di tempat dengan robot sebagai
pivot, gerakan ini tidak memiliki variasi kecepatan.
4. Geser Putar : gerakan bergeser ke kanan atau kiri dengan sedikit memutar
dengan pivot sekitar 10-15cm di depan robot.
5. Tendang : gerakan menendang ke depan menggunakan kaki kanan atau kiri.
9
DASAR TEORI
Pada bab ini akan dibahas beberapa teori pendukung yang digunakan sebagai
acuan dalam merealisasikan sistem.
2.1.Kemampuan Mendasar Robot Penyerang Humanoid Soccer
Selain kemampuan dasar untuk berjalan dan mengendalikan kestabilan, salah
satu kemampuan mendasar yang harus dimiliki oleh robot humanoid soccer adalah
kemampuan mengambil keputusan sebagai pemain untuk melakukan serangkaian
pergerakan terbaik dalam berbagai kondisi agar mencapai tujuan [1].
2.2.Smartphone Android
Definisi smartphone menurut kamus oxford adalah "telepon seluler yang
memiliki kemampuan seperti komputer" [2]. Biasanya memiliki periperal sensorik
seperti accelerometer , kompas digital, dan kamera. Seperti komputer pada umumnya,
smartphone membutuhkan sistem operasi (OS). OS smartphone yang banyak beredar
dipasaran antara lain Android, iOS, Windows dan Symbian.
Gambar 2.1. Smartphone Android Sony Xperia Mini st15i
Smartphone dengan OS Android dipilih karena OS Android merupakan sistem
operasi yang didukung oleh google dan opensource sehingga dapat dengan mudah
mendapatkan sumber informasi secara gratis yang disediakan oleh google sendiri.
Smartphone Android yang digunakan adalah smartphone keluaran Sony bertipe Xperia
mini ST15i dengan spesifikasi [3] :
5
- Resolusi Layar
:
320 x 480 pixel
- Resolusi Kamera
:
5 megapixel
- Sistem Operasi
:
Android 2.3
- Kecepatan CPU
:
1 GHz
- Sensor
:
Accelerometer, Proximity, Compass
- Jaringan
:
Wifi 802.11, bluetooth V2.1
Smartphone dengan tipe ini dipilih karena kemampuannya yang cukup baik untuk
smartphone dengan dimensi yang relatif kecil.
2.3.Mikrokontroler Tipe ATmega324 dan ATmega8
Mikrokontroler tipe ATmega 324 dipilih karena mikrokontrol ini banyak dijual
dipasaran serta memiliki dua port Universal Synchronous Asynchronous Receiver
Transmitter (USART) sehingga mikrokontroler ini dapat berkomunikasi secara serial
dengan servo controller dan modul Bluetooth yang digunakan untuk berkomunikasi
dengan smartphone Android untuk memberikan perintah kepada robot.
Spesifikasi yang dimiliki Atmega 324 adalah sebagai berikut [4]:
1. Memory : 32Kbytes Flash Memory, 1Kbytes EEPROM, dan 2Kbytes Internal
SRAM.
2. Timer : 2 Timer/Counter 8-bit dan 1 Timer/Counter 16-bit.
3. Antarmuka : 8 kanal ADC 10-bit, 2x USART, SPI, 32 pin I/O dan I2C.
4. Frekuensi Maksimum : 20MHz.
Sedangkan mikrokontroler tipe ATmega 8 digunakan untuk mengatur
komunikasi antar robot karena memiliki dimensi yang relatif kecil, mudah didapat
dipasaran dan kemampuan yang cukup memadai seperti memiliki sebuah port USART,
interrupt eksternal, dan pin I/O untuk menangani tugas tersebut.
Spesifikasi yang dimiliki Atmega 324 adalah sebagai berikut [5]:
1. Memory : 8Kbytes Flash Memory, 512 bytes EEPROM, dan 1Kbytes Internal
SRAM.
2. Timer : 2 Timer/Counter 8-bit dan 1 Timer/Counter 16-bit.
3. Antarmuka : 6 kanal ADC 10-bit, 1x USART, SPI, 23 pin I/O dan I2C.
4. Frekuensi Maksimum : 16MHz.
6
2.4.Motor Servo
Pada kepala robot, motor servo yang digunakan adalah motor servo noncontinuous bertipe Tower Pro MG90s.
Gambar 2.2. Motor servo Tower Pro MG90s.
Motor servo ini memiliki spesifikasi sebagai berikut [6]:
1. Modulasi
:
Analog
2. Torsi
:
4.8V : 2.20 kg/cm , 6.0V : 2.50 kg/cm
3. Kecepatan
:
4.8V : 0.11 sec/600 , 6.0V : 0.10 sec/600
4. Tipe Gear
:
Metal
5. Jarak Putar
:
1800
6. Periode Pulsa
:
20 ms
7. Lebar Pulsa
:
400-2400 us
2.5.Modul Bluetooth
Modul bluetooth digunakan untuk media pengiriman data yang berupa perintah
dari smartphone android ke mikrokontroler. Perintah akan dikirimkan dari smartphone
melalui bluetooth karena OS smartphone ini belum mendukung komunikasi serial
melalui port mini-usb pada smartphone. Selain itu modul bluetooth juga digunakan
untuk media komunikasi nirkabel antar robot. Modul bluetooth yang digunakan adalah
modul bluetooth tipe DF-Bluetooth V3. Berikut adalah gambar dari DF-Bluetooth V3.
Gambar 2.3. DF-Bluetooth V3 [7].
7
Sebelum digunakan, modul bluetooth ini perlu untuk diseting terlebih dahulu.
Beberapa hal yang perlu diseting yaitu nama perangkat, kata sandi, baudrate, dan
binding address pada modul bluetooth yang digunakan untuk komunikasi antar robot.
Binding address ini berfungsi untuk memberi alamat pada modul bluetooth agar dapat
melakukan pairing dengan modul bluetooth yang terpasang pada robot lain dengan
binding address yang sama.
2.6.Konsep Dasar Sistem
Sistem instruksi pergerakan pada robot dibagi menjadi 3 bagian utama, yaitu
smartphone Android sebagai main processor yang menentukan gerakan robot yang akan
dilakukan, mikrokontroler ATmega 324 sebagai kontrol utama yang mengatur
kesinambungan antara prosesor utama dengan controller servo robot kondo KHR-3HV
(RCB-4) dan pemroses data komunikasi yang menggunakan mikrokontroler ATmega 8
dan bluetooth sebagai media komunikasinya.
Gambar 2.4. Blok Diagram Sistem.
Secara umum, sistem dapat dibagi menjadi 3 bagian yaitu prosesor utama, kontrol
utama, pemroses data komunikasi.
1. Prosesor Utama
Prosesor Utama yang digunakan dalam robot adalah sebuah smartphone
Android. Tugas utama dari perangkat ini memproses gambar kamera yang
diletakan di kepala robot sebagai mata dan mengunci bola. Kemudian
menentukan pergerakan robot berdasarkan posisi bola terhadap robot.
8
2. Kontrol Utama
Kontrol utama robot menggunakan mikrokontroler ATmega324P yang
bertugas mengolah perintah berupa paket data dari smartphone melalui
komunikasi serial bluetooth serta mengembalikan nilai ke smartphone. Ada 3
macam perintah yang dikirim dari smartphone yaitu perintah untuk
menggerakan robot, perintah untuk menggerakan servo kepala, dan perintah
untuk memberi kode pada robot teman.
3. Pemroses Data Komunikasi
Pemroses data komunikasi menggunakan mikrokontroler ATmega8A
yang bertugas mengirimkan data ke robot teman dan menerima data dari robot
teman melalui bluetooth yang kemudian dikembalikan ke mikrokontroler
ATmega324P dengan menggunakan pin I/O.
2.7.Gerakan atau Motion Robot Humanoid yang Digunakan.
Robot humanoid yang digunakan memiliki beberapa macam gerakan/motion
yang dapat dilakukan. Gerakan/motion tersebut adalah sebagai berikut.
1. Maju : gerakan berjalan maju ke depan, gerakan ini memiliki 3 variasi
kecepatan yaitu maju, maju sedang, dan maju lambat.
2. Geser : gerakan bergeser ke kanan atau kiri, gerakan ini memiliki 2 variasi
kecepatan yaitu geser kanan/kiri sedang dan geser kanan/kiri kecil.
3. Putar : gerakan berputar ke kanan atau kiri di tempat dengan robot sebagai
pivot, gerakan ini tidak memiliki variasi kecepatan.
4. Geser Putar : gerakan bergeser ke kanan atau kiri dengan sedikit memutar
dengan pivot sekitar 10-15cm di depan robot.
5. Tendang : gerakan menendang ke depan menggunakan kaki kanan atau kiri.
9