PERANCANGAN SISTEM KONTROL DAN ALGORITMA UNTUK PENYEMPURNAAN GERAKAN DAN KESTABILAN
PADA ROBOT HUMANOID
Oleh
Yonas Aditya Darmawan
NIM: 612009034
Skripsi
Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
PERANCANGAN SISTEM KONTROL DAN ALGORITMA UNTUK PENYEMPURNAAN GERAKAN DAN KESTABILAN
PADA ROBOT HUMANOID
Oleh
Yonas Aditya Darmawan
NIM : 612009034
Skripsi ini telah diterima dan disahkan
Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik
dalam
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
Disahkan oleh :
Pembimbing I Pembimbing II
Daniel Santoso, M.S. Deddy Susilo, S.T.,M.Eng
PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT
Saya, yang bertanda tangan di bawah ini:
NAMA : Yonas Aditya Darmawan
NIM : 612009034
JUDUL SKRIPSI : Perancangan Sistem Kontrol dan Algoritma
Untuk Penyempurnaan Gerakan dan
Kestabilan pada Robot Humanoid
Menyatakan bahwa skripsi tersebut di atas bebas plagiat. Apabila ternyata
ditemukan unsur plagiat di dalam skripsi saya, maka saya bersedia mendapatkan sanksi
apapun sesuai aturan yang berlaku.
Salatiga, September 2014
Yonas Aditya Darmawan Materai Rp,
6000,-i
INTISARI
Meskipun R2C telah meraih juara dua tingkat nasional dalam KRSBI 2013
(Kontes Robot Sepak Bola Indonesia 2013), robot humanoid yang dimiliki oleh R2C
masih memiliki kekurangan dalam sistem kontrol dan motion (gerakan). 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.
Sistem kontrol pada robot dibagi menjadi 2 bagian utama, yaitu kontrol aktuator
robot dan kontrol utama. Kontrol aktuator robot dalam hal ini adalah servo controller
untuk mengontrol sistem gerak robot yang keseluruhannya terdiri dari motor servo,
dimana servo controller mendapat perintah gerakan yang sudah didefinisikan di kontrol
utama. Sedangkan kontrol utama bertugas untuk mensinkronisasi antara gerak robot
dengan perintah yang telah diolah oleh mikrokontroler sehingga nantinya robot dapat
melakukan tugas-tugas sesuai dengan perintah yang dikirim dari smartphone. Robot
akan memiliki sekitar 16 motor servo, untuk mengontrol 16 servo di bagian lengan dan
kaki digunakan servo controller yang akan dibantu oleh sebuah dual-axis gyroscope
yang berfungsi sebagai sensor keseimbangan dan stabilitas robot saat bergerak dan
dual-axis accelerometer yang berfungsi sebagai sensor kemiringan untuk mengetahui ketika
posisi robot miring atau posisi robot sedang dalam keadaan jatuh.
Pengujian dilakukan dengan membandingkan algoritma lama yang dipakai robot
saat mengikuti KRSBI 2013 dengan algoritma baru yang dibuat oleh penulis. Persentase
keberhasilan robot ketika bergerak tetap stabil saat robot melakukan pergantian gerakan
tanpa adanya delay dari program pada algoritma lama hanya mencapai 41% sedangkan
ii
ABSTRACT
Although R2C has won as second winner of national championship in KRSBI
2013 (Kontes Robot Sepak Bola Indonesia), a humanoid robot owned by R2C still have
deficiencies in the control system and motion. The major deficiency in R2C humanoid
robot lies in motion and the stability of the robot when it moves. This humanoid robot
moves at a speed of 7.5 centimeters per second and often falls when doing the motion.
The robot control system is divided into two main parts, they are the main
control and the actuators control. Actuators control of the robot is a servo controller to
control the robot’s motion system which consists of servo motor. Servo controller get
motion command which had already defined in the main control. The main control used
to synchronize the motion of the robot with the command which has been processed by
the microcontroller so the robot will be able to perform tasks in accordance with the
commands sent from a smartphone. The robot will have approximately 16 servo motors,
servo controller are used to control those servos in the arms and legs which will be
assisted by a dual-axis gyroscope as a balance and stability sensor and dual-axis
accelerometer as a tilt sensor to know the position of the robot when the robot position
tilted or fall.
The test is done by comparing the old algorithm that used by the robot when
competing in KRSBI 2013 with the new algorithm created by the author. Percentage of
successful when the robot moved steady without delay from the program on the old
algorithm only reaches 41%, while the new algorithm can achieve a success rate of
iii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus yang tidak pernah
sekali-kali meninggalkan penulis selama menempuh pendidikan sampai sekarang
sehingga 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 hendak 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 Ong Thiam Ien dan mama Yulianti, orang tua luar biasa yang selalu
mendukung dan mendoakan penulis dalam segala hal.
3. Bapak Daniel Santoso, M.S. dan Bapak Deddy Susilo, S.T.,M.Eng selaku
pembimbing I dan pembimbing II, terima kasih atas bimbingan dan saran yang
telah diberikan kepada penulis selama mengerjakan skripsi ini.
4. Kakakku Karin dan adikku Leo yang selalu memberikan doa dan semangat
sehingga penulis dapat menyelesaikan studinya.
5. Sahabat-sahabatku selama berada di salatiga Hendry, Amsal, Veto, Apuy,
Gde, Ivan Dwinanda, Astu yang selalu menghibur dan memberi saran serta
masukan yang sangat membantu penulis dalam menyelesaikan studinya.
6. Sahabat-sahabatku di muntilan yang walaupun jauh selalu mendukung dalam
doa.
7. Keluarga besar R2C yang selalu melakukan riset dan memberikan pengalaman
tidak terlupakan selama menginap di lab robot.
8. Seluruh staff dosen, karyawan dan laboran FTEK yang memfasilitasi penulis
selama belajar di FTEK UKSW.
9. Keluarga besar 2009 sebagai teman seperjuangan yang selalu memberi
iv
10. Teman-teman kos, teman-teman tim robot dari universitas lain, teman-teman
FTEK, teman-teman dari fakultas lain, teman-teman basket, teman-teman
futsal, teman-teman DOTA2, dan seterusnya.
11. 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.
Salatiga, September 2014
v
BAB II DASAR TEORI ...5
2.1. Kajian Pustaka ...5
2.2. Humanoid Robot...6
2.3. Gerakan Omnidirectional ...9
2.4. Metode Static Walking...10
2.5. Metode Dynamic Walking ...11
BAB III PERANCANGAN SISTEM...13
3.1. Gambaran Sistem...13
3.2. Perancangan Perangkat Keras...15
3.2.1. Sistem Kontrol ...15
3.2.2. Konstruksi Robot ...17
3.2.3. Perangkat Keras Elektronik ...18
3.3. Perancangan Perangkat Lunak...25
3.3.1. Flowchart Algoritma Pertama ...26
3.3.2. Flowchart Algoritma Kedua...27
3.3.3. Flowchart Algoritma Ketiga...30
vi
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ...36
4.1. Pengujian Sensor Accelerometer RAS-2 ...36
4.2. Pengujian Sensor Gyroscope KRG-4 ...37
4.3. Pengujian Gerakan (Motion)...38
4.4 Pengujian Algoritma saat Robot dalam Posisi Jatuh ...42
4.5. Pengujian Algoritma Pergerakan Robot ...44
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...52
5.1. Kesimpulan ...52
5.2. Saran Pengembangan...53
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Robot Humanoid Kondo KHR-3HV [7]...7
Gambar 2.2. Support Polygon [13]...8
Gambar 2.3. Support Polygon dengan warna abu-abu: (a) Double Support Polygon, (b) Double Support Polygon (Pre-Swing), (c) Single Support Polygon [13] ...9
Gambar 2.4. Pola Langkah Kaki Gerakan Omnidirectional [14] ...9
Gambar 2.5. Pola Dasar Static Walking [11] ...11
Gambar 2.6. Pola Dasar Dynamic Walking [11]...12
Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem...13
Gambar 3.2. Gambaran Sistem Secara Umum ...15
Gambar 3.3. Samsung galaxy S3 dan aplikasi remote...16
Gambar 3.4. Perancangan mekanik robot...17
Gambar 3.5. Skema mekanik robot ...17
Gambar 3.6. Sensor Accelerometer RAS-2 ...20
Gambar 3.7. Sensor Gyroscope KRG-4...21
Gambar 3.8. DF-Bluetooth V3 ...21
Gambar 3.9. Konfigurasi ID Servo pada Robot Kondo KHR-3HV ...23
Gambar 3.10. RCB-4 ...23
Gambar 3.11. Tampilan Software Heart to Heart Ver.1.2.2 ...24
Gambar 3.12. Diagram Alir Algoritma Pertama...26
Gambar 3.13. Diagram Alir Algoritma Kedua ...28
Gambar 3.14. Diagram Alir Algoritma Ketiga ...31
viii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Tabel Keterangan Mekanik Robot...18
Tabel 3.2. Tabel Spesifikasi Servo KRS-2552HV ...18
Tabel 3.3. Konfigurasi pin pada mikrokontroler utama...19
Tabel 3.4. Konfigurasi pin pada RCB-4 ...25
Tabel 4.1. Pengujian sensor accelerometer axis x...36
Tabel 4.2. Pengujian sensor accelerometer axis y...37
Tabel 4.3. Pengujian sensor gyroscope axis x dan y ...37
Tabel 4.4. Pengujian motion maju cepat yang lama ...38
Tabel 4.5. Pengujian motion maju cepat yang baru...39
Tabel 4.6. Pengujian motion maju lambat ...39
Tabel 4.7. Pengujian motion geser kiri ...40
Tabel 4.8. Pengujian motion geser kanan...40
Tabel 4.9. Pengujian motion putar kiri...41
Tabel 4.10. Pengujian motion putar kanan...41
Tabel 4.11. Pengujian motion tendang kanan dan kiri ...41
Tabel 4.12. Pengujian motion bangun depan dan belakang ...41
Tabel 4.13. Pengujian Algoritma saat Robot dalam Posisi Jatuh ...43
Tabel 4.14. Pengujian Algoritma Lama...45
