viii ABSTRAK
Penelitian mengenai pengontrolan robot secara jarak jauh menggunakan aplikasi smartphone telah banyak dilakukan, salah satunya adalah penelitian mengenai aplikasi pengontrol robot menggunakan suara. Penelitian pengontrolan robot dengan aplikasi smartphone menggunakan suara telah berhasil dibuat dengan menggunakan metode pengenalan suara Mel Frequency cepstral Koefisien (MFCC), dimana pengontrolan dilakukan dengan perintah suara hanya dengan pengenalan satu huruf. Munculah suatu keinginan untuk melakukan pengembangan pada aplikasi smartphone yang mampu mengontrol pergerakan sebuah robot mobil dengan input-an suara berupa perintah kata bahkan kalimat. Aplikasi juga dilengkapi dengan kontrol input screen button dan pengetikan teks. Aplikasi Pengontrol Robot Mobil Berbasis Android menggunakan Suara dibuat dengan memanfaatkan Speech API Google untuk mengubah input-an suara menjadi teks sebelum dikirim ke robot mobil. Aplikasi dapat digunakan dengan cara terhubung ke Internet (online) untuk dapat menggunakan Speech API Google. Aplikasi juga dapat digunakan tanpa terhubung ke Internet (offline) dengan cara mengunduh offline speech recognition language terlebih dahulu. Respons pergerakan robot mobil setelah kata diucapakan pada aplikasi rata-rata 7 detik pada saat online dan 5 detik pada offline. Aplikasi dapat mengontrol pergerakan robot mobil secara realtime menggunakan telekomunikasi Bluetooth dengan baik sejauh 12 meter. Robot mobil juga dilengkapi dengan sensor ultrasonik pada bagian depan, agar robot mobil dapat berhenti secara otomatis jika terdapat penghalang didepannya. Hasil pembacaan sensor ultrasonik pada bidang tegak lurus dengan permukaan datar didapat tingkat kesalahan antara 0.3% hingga 10,58%, dimana semakin jauh jarak yang diukur maka semakin besar tingkat kesalahan.
ix ABSTRACT
There is a lot of research about remote control robot using smart phone application such as robot controller application using voice. Robot control research with voice application on smart phone has been successfully developed using the Mel Frequency Cepstral Coefficient (MFCC) speech recognition method, where control is performed by voice command with only one letter recognition. Therefore, there is a desire to develop smart phone application that is able to control the movement of robot car with voice input in the form of word and sentence commands. Furthermore, this application is equipped with input screen button control and text typing. Android-based Robot Car Controller Application with voice created using Google Speech API to change voice input into text before being sent to the robot car. This application can be connected to Internet (online) in order to be able to use Google Speech API. Furthermore, it can be used without connecting to Internet (offline) by downloading offline speech recognition language first. The response of robot car movement will be achieved after word is spoken on application averages 7 seconds when it is online and 5 seconds when it is offline. This application can control the robot car movement in real-time using Bluetooth telecommunication as far as 12 meters. This robot car is equipped with an ultrasonic sensor on the front in order to make it stop automatically if there is a barrier in front of it. The result of the ultrasonic sensor reading on the flat plane shows that an error rate between 0.3% and 10.58%, where the larger the measured distance, the greater the error rate achieved. Keywords: Bluetooth, Robot Car, Google Speech API
x DAFTAR ISI
HALAMAN SAMPUL ... i
HALAMAN JUDUL ... ii
PERNYATAAN ... iii
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR ... iv
BERITA ACARA TUGAS AKHIR ... v
KATA PENGANTAR ... vi
ABSTRAK ... viii
ABSTRACT ... ix
DAFTAR ISI ... x
DAFTAR GAMBAR ... xiii
DAFTAR TABEL ... xvi
DAFTAR KODE PROGRAM ... xvii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 3
1.3 Tujuan.. ... 3
1.4 Manfaat ... 3
1.5 Ruang Lingkup Dan Batasan Masalah ... 4
1.6 Sistematika Penulisan ... 4
BAB II KAJIAN PUSTAKA ... 6
2.1 State of the Art ... 6
2.2 Robot…. ... 9
2.3 Komunikasi Nirkabel ... 10
2.3.1 Wireless Wide Area Network (WWAN) ... 10
2.3.2 Wireless Local Area Network (WLAN) ... 10
2.3.3 Wireless Personal Area Network (WPAN) ... 10
2.4 Google Speech API ... 11
2.5 Mikrokontroler ... 11
xi
2.7 IC L298N ... 16
2.8 Motor DC ... 17
2.9 Pulse Width Modulation (PWM) ... 17
2.10 Sensor ultrasonik ... 18
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 21
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ... 21
3.2 Data ... 21
3.2.1 Sumber Data ... 21
3.2.2 Jenis Data ... 21
3.2.3 Metode Pengumpulan Data ... 22
3.3 Metodologi Penelitian... 22
3.3.1 Studi Literatur ... 23
3.3.2 Perancangan Design ... 23
3.3.3 Implementasi Sistem ... 23
3.3.4 Uji Coba dan Evaluasi ... 23
3.3.5 Pembuatan Laporan ... 23
3.4 Instrumen pembuatan sistem ... 24
3.4.1 Bahasa Pemrograman ... 24
3.4.2 Alat Perancangan Aplikasi ... 24
3.5 Gambaran Umum Sistem ... 26
3.6 Diagram Blok Gambaran Umum Sistem ... 27
3.7 Rancangan Diagram Alir (flowchart) ... 29
3.7.1 Diagram Alir Proses Komunikasi Bluetooth ... 29
3.7.2 Diagram Alir Proses Suara ke Teks ... 30
3.7.3 Diagram Alir Proses Mengirim Data ke Robot Mobil ... 31
3.7.4 Diagram Alir Proses Data pada Robot Mobil ... 32
3.7.5 Diagram Alir Proses Pencocokan Kata pada Database ... 33
3.7.6 Diagram Alir Proses Pemotongan Kata... 34
3.8 Use Case Diagram Sistem ... 35
3.9 Perancangan Basis Data ... 36
xii
3.9.2 Tabel Kata Salah ... 37
3.10 Rancangan Antarmuka Aplikasi... 38
3.10.1 Tampilan Awal Aplikasi... 38
3.10.2 Tampilan Utama Aplikasi ... 39
3.11 Perancangan Diagram Kawat Robot Mobil ... 44
3.11.1 Diagram Kawat Rangkaian HC-05 (Modul Bluetooth) ... 44
3.11.2 Diagram Kawat rangkaian L298N dan Motor DC ... 45
3.11.3 Diagram Kawat rangkaian SRF04 (Sensor Ultrasonik) ... 45
3.11.4 Diagram Kawat Rangkaian Keseluruhan Robot Mobil... 46
3.12 Perancangan Design Robot Mobil ... 47
3.13 Skenario Uji Coba ... 50
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA HASIL ... 55
4.1 Realisasi Hasil Perancangan Aplikasi dan Robot Mobil ... 55
4.1.1 Implementasi Aplikasi Aix Voice ... 55
4.1.2 Implementasi Robot Mobil ... 66
4.2 Pengujian Aplikasi Aix Voice dan Robot Mobil ... 67
4.2.1 Pengujian aplikasi Aix Voice ... 67
4.2.2 Pengujian Komunikasi Bluetooth ... 68
4.2.3 Pengujian Suara ke Teks pada Aplikasi Aix Voice ... 70
4.2.4 Pengujian Pengiriman Perintah ke Robot Mobil ... 73
4.2.5 Pengujian Sensor Ultrasonik... 75
4.2.6 Pengujian Pergerakan Robot Mobil ... 78
4.2.7 Pengujian Kompatibilitas Aplikasi Aix Voice ... 83
4.2.8 Pengujian Aplikasi Aix Voice dalam Pengontrolan Robot Mobil ... 84
4.3 Analisis Kekurangan dan Kelebihan Aplikasi Aix Voice dan Robot Mobil ... 86
BAB V PENUTUP ... 88
5.1 Simpulan ... 88
5.2 Saran ... 89
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Contoh Robot Mobil ... 9
Gambar 2.2 Arduino Nano ... 12
Gambar 2.3 Modul Bluetooth HC-05 ... 15
Gambar 2.4 IC L298N ... 16
Gambar 2.5 Motor DC ... 17
Gambar 2.6 Contoh Duty Cycle ... 18
Gambar 2.7 Modul SRF04 ... 19
Gambar 2.8 Cara Kerja Sensor Ultrasonik ... 20
Gambar 3.1 Metodelogi Penelitian ... 22
Gambar 3.2 Cara Kerja Aplikasi Pengontrol Robot Mobil ... 26
Gambar 3.3 Diagram Blok Aplikasi Offline ... 27
Gambar 3.4 Diagram Blok Aplikasi Online ... 28
Gambar 3.5 Diagram Alir Proses Komunikasi Bluetooth ... 29
Gambar 3.6 Diagram Alir Suara ke Teks ... 30
Gambar 3.7 Diagram Alir Proses Mengirim Data ke Robot Mobil ... 31
Gambar 3.8 Diagram Alir Proses Data pada Robot Mobil ... 32
Gambar 3.9 Diagram Alir Proses Pencocokan Kata pada Database ... 33
Gambar 3.10 Diagram Alir Proses Pemotongan Kata ... 34
Gambar 3.11 Use Case Diagram Gambaran Umum Sistem ... 35
Gambar 3.12 Tampilan Awal Aplikasi ... 38
Gambar 3.13 Tampilan Setelah Menyalahkan Bluetooth ... 39
Gambar 3.14 Tampilan Menu Aplikasi... 40
Gambar 3.15 Tombol Maju ... 40
Gambar 3.16 Tombol Kanan ... 41
Gambar 3.17 Tombol Kiri ... 41
Gambar 3.18 Tombol Mundur ... 41
Gambar 3.19 Tombol Berhenti ... 42
Gambar 3.20 Tombol Input Suara ... 42
xiv
Gambar 3.22 Tombol Kirim ... 42
Gambar 3.23 Tampilan Menu About dan Exit Aplikasi ... 43
Gambar 3.24 Tampilan Menu About Aplikasi ... 43
Gambar 3.25 Diagram Kawat Rangkaian HC-05 (Modul Bluetooth) ... 44
Gambar 3.26 Kawat rangkaian L298N dan Motor DC ... 45
Gambar 3.27 Diagram Kawat rangkaian SRF04 (Sensor Ultrasonik) ... 46
Gambar 3.28 Diagram Kawat Rangkaian Keseluruhan Robot Mobil ... 47
Gambar 3.29 Desain Robot Mobil menggunakan Sketchup ... 48
Gambar 3.30 Desain Robot Mobil dari Depan ... 49
Gambar 3.31 Desain Robot Mobil dari Belakang ... 49
Gambar 3.32 Desain Robot Mobil dari Samping ... 50
Gambar 3.33 Desain Robot Mobil dari Atas ... 50
Gambar 3.34 Simulasi Pengujian Pergerakan Lurus Robot Mobil ... 51
Gambar 3.35 Simulasi Pergerakan robot lurus ... 51
Gambar 3.36 Simulasi Pengujian Belok Kanan dan Belok Kiri ... 52
Gambar 3.37 Simulasi Pengujian Sensor Jarak ... 53
Gambar 3.38 Simulasi Pengujian Robot Mobil dengan Aplikasi pada Lintasan ... 53
Gambar 3.39 Simulasi Pengujian Gerak Robot pada Lintasan ... 54
Gambar 4.1 Tampilan Awal Aplikasi Aix Voice ... 55
Gambar 4.2 Notifikasi Bluetooth Aktif... 56
Gambar 4.3 Tampilan Utama Aplikasi Aix Voice ... 56
Gambar 4.4 Tampilan Daftar Perangkat Bluetooth ... 57
Gambar 4.5 Notifikasi Terhubung ... 57
Gambar 4.6 Notifikasi Terjadi Kesalahan ... 58
Gambar 4.7 Tampilan Input Suara ... 58
Gambar 4.8 Masalah Koneksi ... 59
Gambar 4.9 Hasil Teks dari Google Voice ... 60
Gambar 4.10 Validasi Kata ... 61
Gambar 4.11 Pengaturan Aplikasi Offline ... 62
xv
Gambar 4.13 Kontrol Pengetikan Teks ... 64
Gambar 4.14 Tampilan Menu Tambahan ... 64
Gambar 4.15 Tampilan About ... 65
Gambar 4.16 Notifikasi Disconnect... 65
Gambar 4.17 Exit ... 66
Gambar 4.18 Robot Mobil ... 67
Gambar 4.19 Pairing Bluetooth ... 69
Gambar 4.20 Pengujian Komunikasi Bluetooth ... 70
Gambar 4.21 Pengujian Suara ke Teks pada Aplikasi Aix Voice ... 71
Gambar 4.22 Hasil Pembuatan Basis Data... 73
Gambar 4.23 Pengujian Pengiriman Perintah ke Robot Mobil ... 74
Gambar 4.24 Hasil Pengujian Sensor Ultrasonik ... 76
Gambar 4.25 Simulasi Pengujian Pergerakan Lurus Robot Mobil ... 80
Gambar 4.26 Pengujian Pergerakan Lurus Robot Mobil ... 80
Gambar 4.27 Pengujian Pergerakan Belok Kanan dan Kiri Robot Mobil ... 82
Gambar 4.28 Simulasi Lintasan... 84
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Spesifikasi Arduino Nano ... 13
Tabel 2.2 Konfigurasi Module Bluetooth HC-05 ... 15
Tabel 2.3 Konfigurasi Module HC-SRF04 ... 19
Tabel 3.1 Tabel Kata_perintah ... 36
Tabel 3.2 Contoh Data dalam Tabel Kata_perintah ... 37
Tabel 3.3 Tabel Kata_Tidak_Valid ... 37
Tabel 3.4 Contoh Data dalam Tabel Kata_ Tidak_Valid ... 37
Tabel 4.1 Keterangan Screen Button ... 63
Tabel 4.2 Spesifikasi Robot Mobil ... 66
Tabel 4.3 Pengujian Aplikasi Aix Voice... 68
Tabel 4.4 Pengujian Suara ke Teks pada Aplikasi Aix Voice... 72
Tabel 4.5 Pengujian Pengiriman Perintah ke Robot Mobil... 74
Tabel 4.6 Pengujian Sensor Ultrasonik pada Bidang Tegak Lurus dengan dengan Permukaan Datar... 77
Tabel 4.7 Pengujian Sensor Ultrasonik pada Bidang Tegak Lurus dengan Permukaan Tidak Datar ... 78
Tabel 4.8 Hasil Pengujian Logika Input ... 79
Tabel 4.9 Hasil Pengujian Pergerakan Lurus Robot Mobil pada Lantai Keramik ... 81
Tabel 4.10 Hasil Pengujian Pergerakan Lurus Robot Mobil pada Triplek .... 81
Tabel 4.11 Hasil Pengujian Pergerakan Belok Kanan dan Kiri pada Lantai Kramik ... 82
Tabel 4.12 Hasil Pengujian Pergerakan Belok Kanan dan Kiri pada Triplek ... 83
Tabel 4.13 Pengujian Kompatibilitas ... 83
Tabel 4.14 Hasil Waktu Percobaan Robot Mobil dengan Aplikasi Online ... 85
xvii
DAFTAR KODE PROGRAM
Kode Program 4.1 Penerimaan Data pada Robot Mobil ... 69
Kode Program 4.2 Google Speech input dialog ... 71
Kode Program 4.3 Pengujian Sensor Ultrasonik ... 75
1 BAB I PENDAHULUAN
Bab I berisi mengenai pendahuluan dari penelitian ini. Pendahuluan tersebut berupa latar belakang, rumusan masalah, tujuan, manfaat, ruang lingkup dan batasan masalah, serta sistematika penulisan dari penelitian ini.
1.1 Latar Belakang
Smartphone merupakan salah satu teknologi yang sedang berkembang di seluruh dunia saat ini. Smartphone secara harfiah memiliki arti telepon pintar, yakni telepon seluler yang memiliki kemampuan dan fungsi yang menyerupai komputer (Timbowo 2016, h. 5). Kemampuan yang dimiliki oleh smartphone terus berkembang mulai dari menampilkan foto, memutar video dan musik, merekam, berkirim e-mail, bahkan memiliki fungsi sebagai remote control.
Perkembangan teknologi pada bidang smartphone juga mempengaruhi perkembangan teknologi pada bidang robotika, dimana berbagai aplikasi yang terdapat di dalam smartphone dapat diaplikasikan pada bidang robotika. Salah satunya adalah sistem akses kontrol robot secara jarak jauh yang dikendalikan menggunakan smartphone. Robot dapat dikontrol secara jarak jauh dan mudah oleh smartphone dengan memanfaatkan telekomunikasi nirkabel. Komunikasi nirkabel dapat menghubungkan dua maupun beberapa perangkat elektronik untuk bertukar data tanpa media kabel maupun terhubung oleh penghantar listrik (Kadir 2015, h. 95). Salah satu telekomunikasi nirkabel yang umum terdapat pada smartphone adalah Bluetooth.
Robot merupakan sebuah alat mekanik yang dapat bekerja secara terus-menerus untuk membantu pekerjaan manusia seperti melakukan tugas fisik, yang dalam menjalankan tugasnya dapat dikontrol langsung oleh manusia ataupun bekerja secara otomatis sesuai program yang telah ditanamkan pada chip pengendali robot (Sanjaya 2015, h. 3). Robot yang umum dibuat oleh orang yang baru mulai mempelajari robotika adalah membuat robot mobil. Membuat robot mobil tidak terlalu susah dan memerlukan kerja fisik yang terlalu berat.
2
Pembuatan robot mobil minimal memerlukan pengetahuan tentang mikrokontroler dan sensor elektronik.
Penelitian mengenai perancangan aplikasi pengontrol robot telah banyak dilakukan. Penelitian yang berjudul “Studi Komparasi Pengontrol Robot Mobil pada Smartphone Android berbasis Teknologi Nirkabel” (Simanungkalit 2013), telah merancang sebuah aplikasi pada smartphone Android yang berfungsi sebagai remote control yang dapat mengontrol pergerakan sebuah robot mobil dengan dua jenis perintah yaitu screen button dan accelerometer.
Terdapat pula Penelitian yang berjudul “Robotic Control using Speech Recognition and Android” (Chauhan & Chaudhari 2015), membahas mengenai teknologi untuk mengendalikan robot dengan menggunakan suara. Aplikasi yang berjalan pada smartphone Android ini menggunakan metode pengenalan suara Mel Frequency cepstral Koefisien (MFCC). Kontrol perintah dikirim dari Bluetooth smartphone.
Berdasarkan beberapa penelitian sebelumnya, pengontrolan robot dengan aplikasi smartphone telah berhasil dibuat dengan memanfaatkan perintah screen button, accelerometer dan suara. Munculah suatu gagasan untuk melakukan pengembangan pada aplikasi smartphone yang mampu mengontrol pergerakan sebuah robot mobil dengan perintah suara menggunakan metode pengenalan suara yang berbeda. Smartphone saat ini telah menyediakan fitur perintah suara (speech recognition), selain itu Google sebagai pengembang sistem operasi Android juga menawarkan beberapa fitur untuk membuat suara sebagai alternatif metode input. Google Speech API merupakan sebuah framework yang dikembangkan oleh Google untuk mengenali suara, mengubahnya menjadi string (teks) dan memasukkanya ke dalam halaman pencarian Google sehingga akan tampil hasil pencarian berdasarkan masukan suara (eds. Supriyanta, Widodo & Susanto 2014, h. 5).
Aplikasi pengotrol robot menggunakan suara sebelumnya dibuat dengan menggunakan metode Mel Frequency cepstral Koefisien (MFCC), dimana pengenalan suara yang dilakukan hanya pada satu huruf. Pengenalan suara yang dialakukan pada metode MFCC hanya menggunakan satu huruf dikarenakan
3
semakin panjang pengucapan perintah, maka semakin sulit didalam pengenalan suaranya. Aplikasi Pengontrol Robot Mobil Berbasis Android menggunakan Suara dibuat dengan memanfaatkan Google Speech API sehingga dapat mengenali satu kata bahkan kalimat pada perintah suara yang diucapkan. Aplikasi dapat digunakan dengan cara terhubung ke Internet (online) untuk dapat menggunakan Speech API Google. Aplikasi juga dapat digunakan tanpa terhubung ke Internet (offline) dengan cara mengunduh offline speech recognition language terlebih dahulu. Robot Mobil yang dikontrol oleh smarphone juga dilengkapi dengan sensor ultrasonik (sensor jarak) agar robot mobil dapat berhenti jika terdapat suatu halangan di depan robot mobil.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, maka rumusan masalah yang akan dibahas adalah bagaimana membuat rancang bangun aplikasi yang dapat mengontrol pergerakan sebuah robot mobil secara dinamis dan realtime menggunakan perintah suara dengan memanfaatkan komunikasi Bluetooth.
1.3 Tujuan
Adapun beberapa tujuan yang ingin dicapai pada perancangan penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Membuat aplikasi yang dapat mengontrol pergerakan sebuah robot mobil secara dinamis dan berkesinambungan menggunakan perintah suara. 2. Menciptakan komunikasi antara smartphone dengan robot mobil
memanfaatkan komunikasi nirkabel Bluetooth.
1.4 Manfaat
Manfaat yang didapat dari pembuatan “Aplikasi Pengontrol Robot Mobil berbasis Android menggunakan Suara” adalah sebagai berikut :
1. Menciptakan aplikasi yang dapat mengontrol pergerakan robot mobil menggunakan perintah suara.
4
2. Memperkaya pengetahuan pada bidang robotika, khususnya pengaplikasian komunikasi nirkabel Bluetooth pada robot mobil dan smartphone.
1.5 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah
Batasan masalah dari penelitian yang berjudul “Aplikasi Pengontrol Robot Mobil berbasis Android menggunakan Suara” adalah sebagai berikut : 1. Perancangan aplikasi yang dibuat adalah aplikasi pengontrol pergerakan
robot mobil menggunakan komunikasi nirkabel dengan perintah suara. 2. Mikrokontroler yang digunakan adalah mikrokontroler Arduino nano. 3. Komunikasi nirkabel yang digunakan adalah Bluetooth HC-05. 4. Menggunakan software Android Studio untuk merancang aplikasi. 5. Menggunakan motor DC sebagai aktuator penggerak roda robot mobil. 6. Tidak membahas mekanik robot mobil.
7. Tidak membahas catu daya yang digunakan.
1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan dari penelitian ini adalah Bab I Pendahuluan, Bab II Tinjauan Pustaka, Bab III Metode dan Perancangan Sistem, Bab IV Hasil dan Pembahasan, dan Bab V Penutup.
BAB I PENDAHULUAN
Bab I berisi gambaran umum isi tulisan penelitian ini, mulai latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan penulisan, manfaat penulisan, batasan masalah yang dibahas dan sistematika penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Bab II berisi tentang teori-teori penunjang yang mendasari dalam membahas permasalahan, dan memuat penelitian terdahulu yang berkaitan dengan penelitian ini.
5
BAB III METODE DAN PERANCANGAN SISTEM
Bab III berisi metodologi untuk melakukan pembuatan sistem, gambaran umum sistem, dan berisi rancangan sistem yang dibuat.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab IV berisikan pembahasan tentang hasil uji coba perangkat lunak dan menganalisa sistem secara keseluruhan.
BAB V PENUTUP
Bab V berisi rangkuman bahasan bab sebelumnya, serta saran-saran yang ditujukan baik kepada ilmu pengetahuan atau kepada masyarakat banyak untuk dapat melakukan pengembangan lebih lanjut.
