Perancangan dan implementasi algoritma robot cerdas pemadam api expert Battle

PROFIL PENULIS

Aap Jaehapni. Lahir di Indramayu tanggal 29 Januari 1987. Anak pertama dari 2 bersaudara, menamatkan pendidikan SLTA di SMAN I sukagumiwang (Kertasemaya) Indramayu (2004), dan melanjutkan studi S1 pada Jurusan Teknik Informatika di Universitas Komputer Indonesia (2004-2009). Mengerjakan Tugas Akhir dengan judul Perancangan dan Implementasi Algoritma Robot Cerdas Pemadam Api Expert Battle (DU 99) sampai dengan bulan Juli 2009 dan ikut serta dalam ajang kontes Regional dan Nasional, Kontes Robot Cerdas Indonesia (KRCI) Expert Battle tingkat Regional diselenggarakan pada tanggal 8-9 Mei 2009 di Balairung Universitas Indonesia, Depok sebagai mekanik tim DU 99 dengan prestasi yang diraih Juara I Regional II (DKI Jakarta, Jawa Barat dan Banten) Kontes Robot Cerdas Indonesia Divisi Expert Battle (2009) dan menjadi finalis diajang kontes nasioanal yang diselenggarakan pada tanggal 13-14 Juni 2009 di Graha Sabha Pramana Universitas Gajah Mada, Yogyakarta. Aktif sebagai asisten Lab. Divisi Robotika UNIKOM. Gemar dengan dunia computer, celluler, dan Informasi Teknologi (IT).

Email : jaehapni@gmail.com

Jaehapni_aap@yahoo.com Website : http://afnee.co.cc

PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI ALGORITMA ROBOT CERDAS PEMADAM API EXPERT BATTLE

( DU 99)

SKRIPSI

Diajukan untuk Menempuh Ujian Akhir Sarjana Program Strata Satu Jurusan Teknik Informatika

Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer Universitas Komputer Indonesia

AAP JAEHAPNI 10104181

JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KOMPUTER

UNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA BANDUNG

1 BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Indonesia telah mengadakan beberapa kali kontes robot yang terbagi

menjadi dua, Kontes Robot Indonesia (KRI) dan Kontes Robot Cerdas Indonesia

(KRCI), pada Kontes Robot Cerdas Indonesia (KRCI) 2009 terdapat 4 (empat)

Divisi, yaitu :

1. Divisi Senior, meliputi :

a. Divisi Wheeled Robot

b. Divisi Legged Robot 2. Divisi Expert

a. Divisi ExpertSingle b. Divisi ExpertBattle

KRCI (Kontes Robot Cerdas Indonesia) selama ini menerapkan aturan

kontes atau pertandingan dalam bentuk perlombaan yang bersifat individual. Hal

ini menyebabkan pertandingan relatif menjadi kurang begitu atraktif bagi

penonton, karena hanya peserta, juri dan pengamat teknologi saja yang dapat

memahami apa yang sedang dilakukan oleh robot ketika bertanding. Sedangkan

pada KRI (Kontes Robot Indonesia) pertandingan menjadi meriah sebab

robot-robot peserta saling berhadap-hadapan seperti layaknya pertandingan olahraga

sehingga memungkinkan adanya dukungan aktif para penonton/supporter ketika

pertandingan sedang berlangsung. Sementara itu, jika robot KRCI selama ini

relatif berbentuk kecil sehingga mudah dibawa, maka robot KRI hampir selalu

berbentuk relatif besar dan berjumlah lebih dari dua. Dewan juri dan DP2M

DIKTI menyadari bahwa banyak perguruan tinggi belum mampu mengikuti

kontes tipe KRI karena terkendala dengan persiapan robot yang besar-besar dan

2 Untuk itulah maka dalam KRCI 2009, sebuah divisi baru bernama Expert

Battle diperkenalkan. Kontes pertandingan disusun dengan menggabungkan

konsep KRI yang mensyaratkan sistem pertandingan berhadap-hadapan dengan

KRCI yang melombakan robot berdimensi kecil yang berfungsi secara

sendiri-sendiri untuk memadamkan api lilin dan menyelamatkan bayi. Karena sifatnya

yang berhadap-hadapan tersebut maka divisi baru ini, diberi nama Expert Battle.

Divisi Expert Battle ini sesungguhnya mengadopsi peraturan pertandingan

IJE Robocon (Indonesia Japan Expo) Robot Kontes 2008 yang telah

diselengggarakan pada 9 Nopember 2008 yang lalu dalam rangka ulang tahun

ke-50 persahabatan Indonesia-Jepang.

Tema Divisi Pemadam Api Divisi Expert Battle pada KRCI 2009 adalah

“API-API PERSAHABATAN”.

Kontes tersebut memiliki nilai dan arti lebih didalam masyarakat khususnya

guna mendorong penguasaan teknologi maju bagi para mahasiswa teknik di

Indonesia dan peningkatan kualitas robot terutama pada algoritma dan sistem

kontrolnya.

Dalam mengikuti suatu kontes, robot yang didesain dan dirancang haruslah

cerdas, handal, stabil, serta cepat dalam melakukan aksi di arena kontes.

Penggunaan mikrokontroler harus sesuai dengan sensor dan program yang akan

digunakan.

Hal tersebut yang mendasari Penulis untuk menyusun tugas akhir yang

3 3 menit dan menyelamatkan boneka bayi dengan mengangkatnya dan

memindahkanya ke posisi HOME.

1.2 Maksud dan Tujuan

Maksud dan tujuan dari penelitian ini adalah merancang dan

mengimplementasikan algoritma robot cerdas pemadam api mengacu pada

Kontes Robot Cerdas (2009) Divisi Expert Battle yang akan saling

berhadap-hadapan dalam arena kontes untuk memperebutkan posisi-posisi api dan

memadamkanya dalam waktu 3 menit dan menyelamatkan boneka bayi dengan

mengangkat dan memindahkanya ke posisi HOME.

1.3 Batasan Masalah

Dalam tugas akhir ini, penulis membatasi permasalahan pada perancangan

algoritma gerak cepat robot, agar dapat memperebutkan posisi-posisi api dan

memadamkanya dalam waktu 3 menit dan menyelamatkan boneka bayi dengan

mengangkatnya dan memindahkanya ke posisi HOME. Batasan masalah ini

mengacu kepada peraturan Kontes Robot Cerdas Indonesia 2009 divisi expert

battle.

Dalam perancangan dan pengendalian algoritma gerak cepat robot tersebut

dibatasi beberapa ketentuan yakni :

1.3.1 Dimensi Robot

Robot yang dibuat dan diikutsertakan dalam Kontes Robot Cerdas

Indonesia 2009 Divisi Expert Battle dibatasi oleh ketentuan dimensi

maksimum saat start, yakni panjang robot 30 cm, lebar robot 30 cm,

dan tinggi robot bebas namun dilarang melebihi batas dinding yang

4

Gambar 1.1_{Bentuk Robot ketika START, bertanding dan}

mengangkat bayi

Alasan utama penentuan ukuran panjang dan lebar yang digunakan

adalah kemudahan manuver robot dalam bergerak menyusuri lorong

arena yang memiliki lebar 48 cm dan kestabilan robot melewati

rintangan yang ada. Dengan lebar 25,5 cm masih ada sisa sekitar 22

cm di sisi kiri maupun kanan robot ketika robot berada di

tengah-tengah lorong. Hal ini memudahkan manuver dan berpotensi untuk

mempercepat gerak robot karena mikrokontroler tidak perlu terlalu

sering membaca hasil deteksi sensor dinding dan melakukan

manuver penghindaran tabrakan dengan dinding. Selain untuk

kemudahan dalam manuver, ukuran yang kami gunakan merupakan

penyesuaian dengan penempatan seluruh komponen.

1.3.2 Bentuk Robot

Gambar-gambar berikut ini menunjukkan bentuk robot pemadam

5 Gambar 1.2 _{Foto Robot Expert Battle}

1.3.3 Jumlah Robot

Robot hanya 1 (satu) unit yang boleh bertanding.

1.3.4 Bayi

Bentuk dan dimensi boneka bayi seperti pada gambar 1.2, yaitu

terbuat dari Styrofoam dicat merah dan biru, sedangkan kepala

terbuat dari bola pingpong berwarna kuning dan memiliki panjang

diameter 8 cm dan tinggi 15 cm

Gambar 1.3_{Bentuk dan dimensi bayi}

1.3.5 Lapangan Pertandingan

7 Tabel 1.1 Keterangan Gambar 1.4

Keterangan Tambahan :

a. Lantai Lapangan berwarna hijau gelap.

b. Lantai lapangan adalah rata tanpa halangan (obstacle),

kecuali pada posisi yang bertanda gambar

.

c. Tiap kotak berukuran (50x50)cm diukur dari tengah

dinding setebal 1.8-2 cm setinggi 25 cm.

d. Sisi dinding berwarna putih.

e. Atas dinding berwarna hitam.

f. Semua dinding rata tanpa asesori.

g. Tanda H adalah posisi START Robot di MERAH ataupun

BIRU.

h. Lambang H berwarna putih.

i. Batas tiap kotak (50x50)cm tidak bergaris.

8 1.5 berikut ini :

Gambar 1.5_{Posisi boneka dan tempatnya terhadap dinding}

k. Boneka diletakkan di atas tempat berbentuk silinder kayu

pejal berwarna hijau yang ditanam tetap dilantai

l. Posisi lilin terhadap dinding pojok adalah seperti Gambar

1.6 berikut ( kecuali untuk lilin pada posisi gambar lilin 3

jaraknya adalah 2 cm dari dinding terdekat).

Gambar 1.6_{Posisi lilin terhadap dinding}

1.3.6 Sistem Pertandingan

Pertandingan dilaksanakan sebagai berikut :

9 (Kompetisi) pada babak penyisihan. Pada babak Perempat final,

semifinal dan final dilakukan dengan sistem gugur (Knock Out System).

b. Dua Robot akan berhadapan (START di tempat masing-masing)

untuk memerebutkan posisi-posisi lilin dan memadamkanya, dan

mengangkat serta memindahkan boneka bayi yang menjadi

tanggung jawabnya (berwarna sesuai dengan posisi START) ke

posisi HOME masing-masing.

c. Diberikan waktu maksimum 1 (satu) menit kepada Tim Robot

untuk mempersiapkan robotnya di posisi START.

d. Robot dijalankan dengan menekan satu tombol START setelah

tanda GO diberikan. Penekanan tombol boleh dilakukan oleh

anggota tim.

e. Robot akan dinyatakan menang mutlak jika berhasil

memadamkan pasangan lilin sesuai dengan warna tim dan

memindah boneka bayi ke posisi HOME masing-masing seperti

terlihat pada Tabel 1.1. Nilai totalnya akan ditambah dengan

nilai lilin-lilin yang belum padam di seluruh lapangan.

f. Jika tidak ada yang menang mutlak hingga 3 menit pertandingan

berakhir maka nilai total dihitung dari lilin-lilin yang berhasil

dipadamkan dan keberhasilan mengangkat dan atau memindah

boneka bayi ke posisi HOME setelah dikurangi PENALTI.

g. Wasit berhak menghentikan pertandingan sewaktu-waktu jika

robot membahayakan lapangan, misalnya merobohkan dinding,

merusak boneka bayi, menggulingkan lilin sehingga

memungkinkan terjadinya kebakaran, dan hal-hal lain yang

dianggap dapat membahayakan/merusak lapangan pertandingan.

1.3.7 Sistem Penilaian

10 bertanda angka 5 dalam jarak kurang dari 20 cm diukur dari titik

tengah lilin (robot telah menyentuh atau berada di dalam garis

pembatas). Nilai batal jika robot masih berada di luar garis, dan atau

menyentuh tempat lilin dan atau lilin ini sekaligus mendapat

pengurangan nilai (penalti) 5.

b. Robot memperoleh nilai 3 jika mampu memadamkan lilin di posisi

bertanda angka 3 dalam jarak kurang dari 30 cm diukur dari titik

tengah lilin (robot telah menyentuh atau berada di dalam garis

pembatas). Nilai batal jika robot masih berada di luar garis, dan

atau menyentuh tempat lilin dan atau lilin ini sekaligus mendapat

pengurangan nilai (penalti) 3.

c. Robot memperoleh nilai 2 jika mampu memadamkan lilin di posisi

bertanda angka 2 dalam jarak kurang dari 30 cm diukur dari titik

tengah lilin (robot telah menyentuh atau berada di dalam garis

pembatas). Nilai batal jika robot masih berada di luar garis, dan atau

menyentuh tempat lilin dan atau lilin ini sekaligus mendapat

pengurangan nilai (penalti) 2.

d. Robot memperoleh nilai 1 jika mampu memadamkan lilin di posisi bertanda angka 1 dalam jarak kurang dari 30 cm diukur dari titik

tengah lilin (robot telah menyentuh atau berada di dalam garis

pembatas). Nilai batal jika robot masih berada di luar garis, dan atau

menyentuh tempat lilin dan atau lilin ini sekaligus mendapat

pengurangan nilai (penalti) 1

e. Robot memperoleh nilai 4 jika berhasil mengangkat sebuah boneka

bayi, baik boneka MERAH maupun BIRU dan mempertahankannya

di udara selama pertandingan berlangsung. Mendapat nilai 8 jika

dua-duanya mampu diangkat dan dipertahankan di udara selama

pertandingan.

f. Robot memperoleh nilai 8 jika mampu mengangkat boneka bayi

11 sendiri (nilai 4 untuk mengangkat dan nilai 4 untuk meletakkan). g. Jika sebuah lilin dipadamkan secara bersama-sama oleh dua robot

maka nilainya akan dibagi dua.

1.3.8 Retry (mengulang START)

Ijin mengulang START Robot (Retry) diberikan dengan syarat :

a. Untuk masing-masing Tim, Retry hanya dilakukan sekali selama

satu pertandingan. Permintaan Retry harus diajukan secara lisan

kepada Wasit, dan baru dilakukan jika IJIN telah diberikan. Peserta

boleh melakukan sendiri pemindahan robot ke posisi START

ataupun minta batuan wasit jika perlu.

b. Boneka bayi yang ditubruk atau disentuh oleh robot akan

dikembalikan pada posisi semula jika tim robot ini minta RETRY. c. Permintaan Retry TIDAK AKAN DILAYANI jika pertandingan

telah berjalan lebih dari SATU MENIT.

1.3.9 Menyerah

Menyerah atau GIVE UP dari sebuah pertandingan dapat diminta

dengan prosedur :

a. Melakukan permintaan secara lisan kepada Wasit sebelum atau

ketika pertandingan sedang berlangsung.

b. Jika Permintaan GIVE UP dilakukan ketika bertanding sedang

berlangsung maka robot yang bersangkutan harus diangkat

keluar dari arena pertandingan.

1.3.10 Penalti

Penalti akan diberikan kepada Tim Robot jika :

a. Robot menyentuh lilin dan atau tempatnya. Pengurangan nilai DISESUAIKAN dengan NILAI POSISI lilin tersebut.

b. Robot dengan sengaja menjatuhkan boneka bayi lawan baik

langsung (dengan menyenggol) ataupun tak langsung (dengan

12 namun terlepas. Nilai Penalti untuk pelanggaran ini adalah 4. c. Jika lilin ditubruk dan lepas dari tempatnya maka nilai penalti

dikalikan 2 (dua).

d. Pengurangan nilai SEBESAR 5 akan diberikan kepada Tim yang

robotnya menabrak robot lawan hingga menggulingkannya.

Kejadian-kejadian yang tidak menyebabkan penalti :

a. Robot bertabrakan, baik SENGAJA ATAUPUN TIDAK dan TIDAK MENYEBABKAN robot lawan TERGULING.

b. Robot terguling dengan sendirinya.

c. Robot terbakar atau rusak karena alasan sendiri ataupun karena

tabrakan. 1.3.11 Diskualifikasi

Diskualifikasi diberikan kepada Tim Robot jika :

a. Robot tidak memenuhi spesifikasi seperti yang diterangkan dalam

Rule 1.3.1.

b. Robot merusak lapangan pertandingan seperti, merobohkan dinding, merusak boneka, dan menubruk pot lilin dan atau pot

boneka hingga lepas dari tempatnya.

c. Anggota Tim dengan sengaja menyentuh robot ketika sedang bertanding.

d. Anggota Tim tidak patuh pada arahan WASIT dan atau JURI.

e. Anggota Tim melakukan tindakan yang dapat dikategorikan sebagai

tindakan menodai spirit fair play selama kegiatan kontes.

1.4 Metodologi Penelitian

Metodologi penelitian yang penulis lakukan adalah eksperimental dengan

tahapan sebagai berikut :

13 Mencari referensi buku dan mencari berbagai komponen pendukung yang

akan dipakai dalam perangcangan tugas akhir ini serta mempelajari bahsa

pemrograman yang akan digunakan.

2. Interview dan eksperimen

Mencoba berbagai modul rangkaian yang diperoleh dari studi literatur dan

studi lapangan serta mendiskusikan hasil eksperimen dengan dosen

pembimbing.

3. Perancangan

Setelah melakukan eksperimen dan hasil eksperimen tersebut sesuai dengan

kebutuhan maka dilakukan perancangan dengan cara menggabungkan

eksperimen-eksperimen dari segi perangkat keras ( modul-modul rangkaian )

dengan perangkat lunak, sehingga tersusun sebuah sistem.

4. Analisis dan Pengujian

Untuk mengetahui hasil dari perangcangan sistem yang telah dibuat,

selanjutnya akan dilakukan pengujian dengan cara mengambil data dari

sistem yang dibuat dan menganalisis data tersebut, apakah telah sesuai

dengan yang diinginkan atau belum, apabila data yang diperoleh tidak sesuai

dengan yang diinginkan maka akan dilakukan pengecekan kembali dan

memperbaikinya sehingga diperoleh hasil pengujian yang sesuai.

1.5 Sistematika Penulisan

Adapun sistematika penulisan pada tugas akhir ini adalah :

BAB I. PENDAHULUAN

Dalam bab ini membahas mengenai latar belakang, maksud dan

tujuan penulisan, batasan masalah, metoda penulisan dan sistematika

penulisan.

BAB II. LANDASAN TEORI

Dalam bab ini membahas tentang teori-teori dasar yang berhubungan

14 BAB III. PERANCANGAN SISTEM

Dalam bab ini membahas tentang perancangan perangkat keras dan

perangkat lunak. Pemilihan terhadap sensor-sensor yang digunakan

untuk navigasi, pencarian api dan pemadam api. Algoritma

pergerakan robot di arena

BAB IV. ANALISIS DAN PENGUJIAN

Dalam bab ini membahas tentang pengujian algoritma gerak robot

dan analisa data terhadap sensor-sensor yang digunakan, serta

pengujian robot dari segi mekanikal.

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

Dalam bab ini berisi kesimpulan dan saran yang didapat selama

vii

2.2.1. Basic Stamp... 22

2.2.1.1 Editor Basic Stamp……… 23

2.2.1.2 Cara Pembuatan Program……… 26

III.PERANCANGAN SISTEM

3.2.2. Algoritma Gerak Untuk Seluruh Ruangan ... 41

IV. UJI COBA DAN ANALISIS SISTEM 4.1. Perangkat Keras (Penggunaan Sensor)... 53

4.1.1 Pendeteksian Jarak Jauh Menggunakan Sensor Dinding.. ... 53

4.1.2 Sensor IR Lantai……… ... 58

4.1.3 Sensor Api ………... 59

4.2. Software (Perangkat Lunak) ... 62

4.2.1 Penentuan Kecepatan Motor………... 62

4.2.2 Pendeteksian Jarak Jauh Menggunakan Sensor Ultrasonik... 63

4.2.3 Penentuan Perulangan pada prosedur belok kiri dan kanan.. .. 64

4.2.4 Pendeteksian dan Pencarian Api………... 65

viii

V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan ... 71 5.2. Saran... ... 71

DAFTAR PUSTAKA ... 73

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Bentuk robot ketika start, bertanding dan mengangkat bayi ... 4

Gambar 1.2. Foto robot Expert Battle ... 5

Gambar 1.3. Bentuk dan dimensi bayi ... 5

Gambar 1.4. Lapangan divisi Expert Battle ... 6

Gambar 1.5. Posisi boneka dan tempatnya terhadap dinding... 8

Gambar 1.6. Posisi lilin terhadap dinding ... 8

Gambar 2.1 Modul Mikrokontroller BS2P40 (Scenix48BD)... 16

Gambar 2.2 Konfigurasi pin SX48BD ... 17

Gambar 2.3 _{Tampilan editor Basic Stamp... 24}

Gambar 2.4 Tampilan Menu/ToolBar editor Basic Stamp... 24

Gambar 2.5 Contoh tampilan tab editor dengan 4 file terbuka... 25

Gambar 2.6 Lembar kerja/editor Basic Stamp... 25

Gambar 2.7 Tampilan Status Bar pada program editor Basic Stamp ... 26

Gambar 2.8 Icon type Basic Stamp dan versi bahasa PBASIC ... 26

Gambar 2.9 Tampilan jenis Basic Stamp dan versi bahasa PBASIC editor.. 26

Gambar 2.10 Contoh tampilan editor Basic Stamp berisi potongan program. 27 Gambar 3.1. (a). Motor pump (b). Kipas pemadam... 34

Gambar 3.2. Gripper (Pencapit boneka bayi) ... 36

Gambar 3.3. Diagram blok sistem ... 36

Gambar 3.4. _{Alur Pergerakan robot ... 42}

Gambar 3.5. Diagram alir gerak untuk semua ruangan... 43

Gambar 3.6. Lanjutan... 44

Gambar 3.13. Diagram alir ambil bayi merah... 52

Gambar 4.1 Posisi pengujian sensor dinding... 56

x

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Keterangan Gambar 1.4 ... 7

Tabel 2.1 Konfigurasi pin-pin mikrokontroler SX38BD ... 18

Tabel 2.2 Beberapa instruksi dasar basic stamp ... 23

Tabel 3.1 Pin-pin I/O yang digunakan pada SX38BD... 36

Tabel 4.1 Hasil pengukuran sensor dinding (ultrasonic)... 57

Tabel 4.2 Hasil pengujian sensor Lantai menggunakan LED super merah ... 58

Tabel 4.3 Hasil pengujian sensor lantai menggunakan infra merah ... 59

Tabel 4.4 Hasil pengukuran jumlah siklus sensor api... 61

Tabel 4.5 Perbandingan jarak aman antara sensor dengan dinding ... 63

Tabel 4.6 Perbandingan kondisi baterai dengan jumlah perulangan ... 64

Tabel 4.7 Hasil pengujian robot menyelesaikan tiap tugas di home biru ... 67

Tabel 4.8 Perhitungan nilai variansi percobaan di HOME biru ... 68

Tabel 4.9 Hasil pengujian robot menyelesaikan setiap tugas di home merah.. 69

Tabel 4.10Perhitungan nilai variansi percobaan di HOME merah ... 69

xii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A : Penjelasan peraturan Kontes Robot Cerdas Indonesia 2009 .... 73

xiii

Keluar ke atau masuk dari bagian lain

points Awal / akhir flowchart

6 Anak panah