i
PENGEMBANGAN GAIT MOBILE ROBOT TIPE HEXAPOD UNTUK MELEWATI RINTANGAN
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk gelar kesarjanaan pada
Jurusan Sistem Komputer Jenjang Pendidikan Strata-1
Oleh
Muchamad Iqbal 1100021694
Amanda Metta Chandra 1100032571
Alvin Putra 1100051362
Universitas Bina Nusantara Jakarta
ii
PENGEMBANGAN GAIT MOBILE ROBOT TIPE HEXAPOD UNTUK MELEWATI RINTANGAN
SKRIPSI
Disusun oleh:
Muchamad Iqbal Amanda Metta Chandra Alvin Putra
1100021694 1100032571 1100051362
Disetujui oleh: Pembimbing
Jati Indrapramasto Kddsn : D3359
Universitas Bina Nusantara Jakarta
iii
iv
PERNYATAAN
Dengan ini kami,
Nama : Muchamad Iqbal
NIM : 1100021694
Nama : Amanda Metta Chandra
NIM : 1100032571
Nama : Alvin Putra
NIM : 1100051362
Judul skripsi : Pengembangan Gait Mobile Robot Tipe Hexapod Untuk Melewati Rintangan
Memberikan kepada Universitas Bina Nusantara hak non-eksklusif untuk menyimpan, memperbanyak, dan menyebarluaskan skripsi karya kami, secara keseluruhan atau hanya sebagian atau hanya ringkasannya saja, dalam bentuk format tercetak dan atau elektronik.
Menyatakan bahwa kami, akan mempertahankan hak exclusive kami, untuk menggunakan seluruh atau sebagian isi skripsi kami, guna pengembangan karya di masa depan, misalnya bentuk artikel, buku, perangkat lunak, ataupun sistem informasi.
Jakarta, 27 Juli 2011
Muchamad Iqbal Amanda Metta Chandra Alvin Putra
vi PRAKATA
Puji syukur kami haturkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa, karena berkat-Nyalah buku ini serta skripsi ini dapat dibuat. Tanpa berkat dan perlindungan-Nya, serta bantuan dari berbagai pihak yang mendukung penelitian kami, proyek ini mungkin sulit terealisasikan.
Terima kasih kami haturkan kepada Rektor kami, Prof. Dr. Ir. Harjanto Prabowo MM., Dekan Fakultas Ilmu Komputer Ir. Sablin Yusuf, M.Sc., M.Comp.Sc., Ketua Jurusan kami Wiedjaja S.Kom, M.Kom., Sekretaris Jurusan kami Jimmy Linggarjati S.Kom., dan kepada pembimbing kami, yaitu Jati Indrapramasto yang telah bersedia meluangkan waktu untuk membimbing skripsi kami. Juga terima kasih bagi para dosen Jurusan Sistem Komputer yang telah bersedia membantu kami pada waktu pembuatan skripsi ini. Dengan bantuan mereka semua, akhirnya skripsi ini dapat terselesaikan.
Kemudian rasa terima kasih yang sangat besar juga kami haturkan bagi keluarga kami, yang telah membantu dalam proses penyusunan buku ini, baik dengan memberikan dukungan baik secara material maupun secara non-material.
Terima kasih pula bagi teman-teman kami semuanya yang telah saling membantu sehingga dapat memperlancar jalannya skripsi ini.
Tentunya masih sangat banyak pihak yang tak dapat disebutkan di sini satu demi satu yang berjasa dalam penelitian kami. Tentunya kami pun sangat bersyukur, atas bantuan merekalah, buku ini dapat terwujud.
Jakarta, Juli 2011 Penulis
vii DAFTAR ISI
Halaman Judul Luar
Halaman Judul Dalam ... i
Halaman Persetujuan Hard Cover ... ii
Halaman Pernyataan Dewan Penguji ... iii
Halaman Pemberian Hak Cipta Non Eksklusif dari Mahasiswa ke Universitas Bina Nusantara ... iv
Abstrak ... v
Prakata ... vi
Daftar Isi ... vii
Daftar Tabel ... x Daftar Gambar ... xi Daftar Lampiran ... xv 1. BAB 1 PENDAHULUAN ... 1 1.1. Latar Belakang ... 1 1.2. Pembahasan Penelitian ... 5
1.3. Tujuan & Manfaat ... 7
1.4. Metodologi ... 7
1.5. Sistematika Penulisan ... 9
2. BAB 2 LANDASAN TEORI ... 10
2.1. Pengertian Robot ... 10
2.2. Klasifikasi Umum Robot ... 11
2.2.1. Mobile Robot ... 11
viii 2.2.1.2. Robot Berkaki ... 16 2.2.2. Robot Statis ... 22 2.2.3. Motor Penggerak ... 22 2.2.3.1. Pengertian Motor ... 22 2.2.3.2. Kontrol Motor ... 32 2.2.4. Mikrokontroller ... 35 2.2.4.1. Pengertian AVR ... 35 2.2.4.2. Fitur ... 38 2.3. Struktur Kaki ... 40 2.3.1. Gait ... 42 2.3.1.1. Gait 2 Kaki ... 43 2.3.1.2. Gait 4 Kaki ... 47 2.3.1.3. Gait 6 Kaki ... 53 2.4. Titik Kesetimbangan ... 58 2.5. Rintangan ... 59
3. BAB 3 PERANCANGAN SISTEM ... 61
3.1. Perancangan Perangkat Keras ... 61
3.1.1. Rancangan Awal ... 61
3.1.2. Perbandingan Dengan Penelitian Sebelumnya ... 63
3.1.3. Perancangan Perangkat Elektronik ... 65
3.1.4. Perancangan Piranti Lunak ... 75
3.2. Diagram Alir dan Pergerakan Robot ... 82
3.2.1. Gait Berdiri ... 85
3.2.2. Gait Inisialisasi ... 87
3.2.3. Gait Wave Maju ... 88
3.2.4. Gait Jalan Tripod ... 93
3.2.5. Gait Berputar Balik Tripod (Menghindari Rintangan)... 98
3.2.6. Gait Berputar Balik Wave (Menghindari Rintangan) ... 101
3.3. Konstruksi Robot ... 106
ix
3.3.2. Analisa Gaya Pada Sendi dan Keseimbangan Robot ... 107
3.4. Struktur Robot ... 121
4. BAB 4 IMPLEMENTASI DAN EVALUASI ... 128
4.1. Spesifikasi Sistem ... 128
4.2. Implementasi ... 130
4.2.1. Prosedur Persiapan Robot ... 130
4.2.2. Prosedur Pengoperasian Robot ... 131
4.3. Pengujian Sistem ... 132
4.3.1. Pengujian Servo & Servo Controller ... 134
4.3.2. Pengujian Gait dan Lintasan ... 136
4.3.2.1. Gait Berdiri ... 136
4.3.2.2. Gait Inisialisasi ... 137
4.3.2.3. Gait Wave Berjalan Maju ... 140
4.3.2.4. Gait Tripod Berjalan Maju ... 143
4.3.2.5. Gait Wave Putar Balik ... 146
4.3.2.6. Gait Tripod Putar Balik ... 149
4.4. Evaluasi Sistem ... 152
4.4.1. Gait Inisialisasi ... 152
4.4.2. Gait Berjalan Maju ... 153
4.4.3. Gait Putar Balik ... 155
4.4.4. Menempuh Lintasan Dengan Obyek ... 157
4.4.5. Perbandingan Dengan Penelitian Sebelumnya ... 160
5. BAB 5 SIMPULAN DAN SARAN ... 164
5.1. Kesimpulan ... 164
5.2. Saran ... 165
Daftar Pustaka ... 167
Riwayat Hidup Pengarang ... 168
x
DAFTAR TABEL
No. Gbr Daftar Tabel Halaman
2.1 Perbandingan antara robot beroda dan robot berkaki 21
2.2 Perbedaan Bipolar dan Unipolar 24
3.1 Perbandingan Penelitian sebelumnya dengan penelitian sekarang 65
3.2 Sudut Pergerakan Servo 83
3.3 Tabel Sudut Gait Berdiri 85‐86
3.4 Step 1 sampai 13 Gait Sudut Inisialisasi 87
3.5 Step 14 sampai 26 Gait Sudut Inisialisasi 87
3.6 Tabel Step 1 sampai 12 Sudut Gait Jalan Wave 88
3.7 Tabel Step 13 sampai 23 Sudut Gait Jalan Wave 89
3.8 Tabel sudut step gait jalan tripod 95‐96
3.9 Tabel sudut step gait putar balik tripod 98
3.10 Step 1 sampai 10 sudut gait putar balik wave 101
3.11 Step 11 sampai 19 sudut gait putar balik wave 102
4.1 Daftar Komponen 129‐130
4.2 Tabel Pengujian Fungsionalitas Servo 134
4.3 Servo dan Lokasinya 135
4.4 Tabel Pengujian gait Inisialisasi 139
4.5
Pengujian Gait Wave Maju pada jarak 1 meter dengan setting speed
1000 142
4.6
Pengujian Gait wave Maju pada jarak 1 meter dengan setting speed
1500 142
4.7
Hasil percobaan gait tripod berjalan maju jarak 1meter dengan speed
1000 145
4.8
Hasil percobaan gait tripod berjalan maju jarak 1meter dengan speed
1500 145
4.9 Tabel waktu gait wave putar balik 148
4.10 Tabel waktu gait tripod putar balik 151
4.11 Tabel Waktu Gait Inisialisasi 152
4.12 Tabel Waktu Gait Tripod Berjalan Maju 154
4.13 Tabel Waktu Gait Wave Berjalan Maju 154
4.14 Tabel Waktu Gait Wave Berputar Arah 156
4.15 Tabel Waktu Gait Tripod Berputar Arah 156
4.16 Tabel Hasil Percobaan Berdasarkan Tinggi Halangan 158
4.17 Waktu Tempuh pada lintasan 159
4.18
Tabel Perbandingan penelitian 2009 dengan 2011 untuk gait berjalan
wave 160‐161
4.19
Tabel Perbandingan penelitian 2009 dengan 2011 untuk gait berputar
xi
DAFTAR GAMBAR
No. Gbr Judul Gambar Halaman
2.1 Robot Beroda Dua 12
2.2 Robot Beroda Empat 13
2.3 Robot Beroda Enam 14
2.4 Robot Caterpillar 15 2.5 Robot ASIMO 16 2.6 Robot AIBO 18 2.7 Robot Hexapod 19 2.8 Motor Servo 25 2.9 Servo Motor AC 27 2.10 Servo Industri 28
2.11 Servo industri besar 28
2.12 Servo Quarter Scale 29
2.13 Mini Servo 30
2.14 Sail winch 30
2.15 Landing gear retraction 31
2.16 Pergerakan servo motor 32
2.17 Kontrol Loop Terbuka 33
2.18 Kontrol Loop Tertutup 34
2.19 AVR EEPROM Storage 38
2.20 Konfigurasi Pin AVR ATMega AV8535 40
2.21 Tungkai Kaki Manusia 41
2.22 Kaki belalang 41
2.23 Perbandingan kaki robot dan kaki serangga 42
2.24 Gait Manusia Berjalan 43
2.25 Gait Berlari Manusia 44
2.26 Melompat 44
2.27 Joint pada bipedal 45
2.28 Torka Pada Robot Bipedal 46
2.29 Walk Gait 48 2.30 Gait Kuda 49 2.31 Canter Gait 49 2.32 canter Gait 2 50 2.33 Gallop Gait 1 51 2.34 Gallop Gait 2 51
2.35 Gaya pada tiap sendi quadpod 52
2.36 Skema Tripod gait 53
2.37 Skema Gait ripple 54
xii
2.39 Kaki Hexapod 55
2.40 Model Tripod 56
2.41 Sudut pada sendi-sendi Hexapod 57
2.42 Gambaran arah gaya yang terjadi 57
2.43 Rintangan 60
3.1 Blok Diagram 66
3.2 Skematik Modul Controller 68-69
3.3 SSC-32 72
3.4 Diagram Alir dari sistem 76
3.5 Screenshot 1 Tab Body & Coxa 77
3.6 Screenshot 2 Tab Body & Coxa 78
3.7 Write Sequences & Read Sequence 79
3.8 Contoh Tabel Sudut Yang Dihasilkan PEP 80
3.9 Screenshot dari tab Gait Seq. 80
3.10 Wave Gait 81
3.11 Gait Tripod 82
3.12 Tripod Gait 83
3.13 Arah sudut pergerakan Coxa 84
3.14 Arah sudut pergerakan Femur 84
3.15 Arah sudut pergerakan Tibia 85
3.16 Gait Berdiri Tampak Belakang 86
3.17 Gait Berdiri Tampak Atas 86
3.18 Gait Berdiri Tampak Samping Kiri 86
3.19 Diagram Alir Gait Wave Maju 90
3.20 Step 1 Gait Wave Maju 91
3.21 Step 2 Gait Wave Maju 91
3.22 Step 3 Gait Wave Maju 91
3.23 Step 4 Gait Wave Maju 92
3.24 Step 5 Gait Wave Maju 92
3.25 Step 6 Gait Wave Maju 92
3.26 Step 7 Gait Wave Maju 93
3.27 Step 8 Gait Wave Maju 93
3.28 Diagram Alir Gait Jalan Tripod 94
3.29 Step 1 Gait Jalan Tripod (Tampak Atas) 96 3.30 Step 2 Gait Jalan Tripod (Tampak Atas) 96 3.31 Step 3 Gait Jalan Tripod (Tampak Atas) 96 3.32 Step 4 Gait Jalan Tripod (Tampak Atas) 97 3.33 Step 5 Gait Jalan Tripod (Tampak Atas) 97 3.34 Step 6 Gait Jalan Tripod (Tampak Atas) 97 3.35 Diagram Alir Gait Putar Balik Tripod 99
xiii
3.36 Step 1 sampai 4 Gait Putar Balik Tripod 100 3.37 Step 5 sampai 8 Gait Putar Balik Tripod 100 3.38 Step 9 sampai 10 Gait Putar Balik Tripod 101 3.39 Diagram Alir Gait Putar Balik Wave ke Kanan 103 3.40 Step 1-4 Gait Putar Balik Wave ke Kanan 104 3.41 Step 5-8 Gait Putar Balik Wave ke Kanan 104 3.42 Step 9-12 Gait Putar Balik Wave ke Kanan 105 3.43 Step 13-16 Gait Putar Balik Wave ke Kanan 105 3.44 Step 17-20 Gait Putar Balik Wave ke Kanan 106 3.45 Titik pusat massa pada bidang persegi panjang 106
3.46 Model Tripod 107
3.47 Sudut Kaki Pada Hexapod 108
3.48 Gaya Pada Sendi Robot 108
3.49 Gaya yang terjadi saat 3 kaki terangkat 110 3.50 Pusat Massa Saat Berdiri Dengan 6 Kaki 111 3.51 Pusat Massa Saat Berdiri Dengan 3 Kaki 119
3.52 Tibia 122
3.53 Servo Tower Pro SG 5010 122
3.54 Bracket Coxa 123
3.55 Servo Digital Royal DS 1020MG 124
3.56 Femur 124
3.57 Kaki dengan 3 DOF (Degree Of Freedom) 125
3.58 Badan Robot 126
3.59 Robot Hexapod 127
4.1 Blok Diagram Pengujian yang telah dilakukan 133
4.2 Penamaan kaki 135
4.3 Skema Gait Berdiri 136
4.4 Step 1 sampai 16 Initial Gait 137
4.5 Step 17 sampai 27 Initial Gait 137
4.6 Gait Wave Berjalan Maju 140
4.7 Grafik kecepatan wave gait 143
4.8 Gait Tripod Berjalan Maju 144
4.9 Grafik Percobaan kecepatan tripod jarak 1meter 146
4.10 Gait Wave Putar Balik 147
4.11 Step 1 sampai 9 Gait Tripod Putar Balik 149 4.12 Step 10 sampai 13 Gait Tripod Putar Balik 149 4.13 Grafik percobaan gait inisialisasi 153 4.14 Grafik Perbandingan gait berjalan maju 155 4.15 Grafik Perbandingan Gait Putar Balik 157
xiv
4.17 Gambaran lintasan robot 158
4.18 Grafik Waktu tempuh pada lintasan 159 4.19 Grafik perbandingan gait berjalan wave antara
2009 dengan 2011
161 4.20 Grafik perbandingan gait putar arah antara 2009
dengan 2011
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A: Listing Program Lampiran B: Data Sheet
• ATMega8535.pdf • Board SSC-32.pdf • Ssc32sch.pdf • PEP manual.pdf
