Perancangan Kontroler Game Mobile Menggunakan Gyroscope Dengan Algoritma Pid Dan Kalman Filtering Berbasis Arduino Nano Dan Unity

(1)

i

PERANCANGAN KONTROLER GAME MOBILE _MENGGUNAKAN

GYROSCOPE_{DENGAN ALGORITMA PID DAN KALMAN}

FILTERING _{BERBASIS ARDUINO NANO DAN}UNITY

BOBBY PUTRA JOHAN

121401142

PROGRAM STUDI S1 ILMU KOMPUTER

FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

PERANCANGAN KONTROLER GAME MOBILE MENGGUNAKAN

GYROSCOPE DENGAN ALGORITMA PID DAN KALMAN

FILTERING BERBASIS ARDUINO NANO DAN UNITY

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh ijazah Sarjana Ilmu Komputer

BOBBY PUTRA JOHAN 121401142

PROGRAM STUDI S1 ILMU KOMPUTER

FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(3)

viii

PERSETUJUAN

Judul : PERANCANGAN KONTROLER GAME MOBILE

MENGGUNAKAN GYROSCOPE DENGAN

ALGORITMA PID DAN KALMAN FILTERING BERBASIS ARDUINO NANO DAN UNITY

Kategori : SKRIPSI

Nama : BOBBY PUTRA JOHAN

Nomor Induk Mahasiswa : 121401142

Program Studi : S1 ILMU KOMPUTER

Fakultas : ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Diluluskan di Medan, 21 Juli 2017 Komisi Pembimbing :

Pembimbing 2 Pembimbing 1

Drs. Dahlan Sitompul, M.Eng Dr. Poltak Sihombing, M.Kom

19740127 200212 2 001 19620317 1999103 1 001

Diketahui/Disetujui oleh

Program Studi S1 Ilmu Komputer Ketua,

(4)

PERNYATAAN

PERANCANGAN KONTROLER GAME MOBILE MENGGUNAKAN

GYROSCOPE DENGAN ALGORITMA PID DAN KALMAN

FILTERING BERBASIS ARDUINO NANO DAN UNITY

SKRIPSI

Saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, 21 Juli 2017

(5)

x

PENGHARGAAN

Puji dan syukur kehadirat Allah SWT, yang dengan rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini, sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Komputer, pada Program Studi S1 Ilmu Komputer Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara.

Pada pengerjaan skripsi dengan judul Perancangan Kontroler Game Mobile menggunakan Gyroscope dengan Algoritma Pid dan Kalman Filtering Berbasis Arduino Nano dan Unity, penulis menyadari bahwa banyak pihak yang turut membantu, baik dari pihak keluarga, sahabat dan orang-orang terkasih yang memotivasi dalam pengerjaannya. Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Prof. Dr. Runtung Sitepu, SH, M. Hum selaku Rektor Universitas Sumatera Utara.

2. Prof. Dr. Opim Salim Sitompul, M.Sc selaku Dekan Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Dr. Poltak Sihombing, M.Kom selaku Ketua Program Studi Ilmu Komputer Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Herriyance ST, M.Kom selaku sekretaris Program Studi Ilmu Komputer Universitas Sumatera Utara.

5. Bapak Dr. Poltak Sihombing, M.Kom selaku dosen pembimbing satu yang telah memberikan arahan selama proses pengerjaan skripsi.

(6)

8. Seluruh staff Tata Usaha; baik Tata Usaha Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi maupun Tata Usaha Jurusan S1 Ilmu Komputer yang sudah banyak membantu saya selama proses pembuatan tugas akhir ini.

9. Ayahanda Johan Hermanto dan Ibunda Murnawati SE yang selalu memberikan kasih sayang dan dukungan kepada penulis

10.Dan semua pihak yang berperan dan membantu saya dalam proses pengerjaan sampai penyelesaian tugas akhir ini dan tidak bisa saya sebutkan namanya satu per satu.

Medan, 21 Juli 2017 Penulis,

(7)

xii

ABSTRAK

Game sudah menjadi bagian yang ada di dalam keseharian kita. Dahulu, game hanya dijadikan sarana hiburan, namun saat ini game telah menjadi luas fungsinya, misalnya dijadikan sarana pembelajaran, lahan bisnis, dan dipertandingkan sebagai salah satu cabang olahraga oleh para profesional. Saat ini, Mobile game sudah dibuat di berbagai macam platform. Keuntungan memainkan mobile game adalah portabilitas. Arduino merupakan salah satu kontroler yang dapat diprogram untuk membaca maupun memberikan sinyal kepada perangkat lain sesuai dengan kebutuhan. Arduino Nano adalah salah satu papan pengembangan mikrokontroler yang berukuran kecil, lengkap dan mendukung penggunaan breadboard. Dengan penggunaan Arduino dan sensor

gyroscope sebagai pengendali arah pada game, serta unity sebagai game engine, akan

menimbulkan pembahasan untuk penggunaan kontrol PID sebagai penentu

sinkronisasi pembacaan sensor terhadap aksi yang terjadi pada sebuah permainan dan dengan tambahan menggunakan Algoritma Kalman Filtering sebagai filtering noise dan getaran yang terjadi akibat perubahan pembacaan sensor yang sangat sensitif yang data yang di dapat melalui gyroscope sensor dirasa mampu untuk meningkatkan performa pada kontroler game yang akan dirancang . Sistem ini dibuat menggunakan Algoritma PID, namun algoritma tersebut tidak dapat bekerja secara maksimal bahkan, apabila memakai Algoritma PID, kecepatan pemprosesan data akan menjadi lambat. Sistem ini juga dibuat menggunakan Algoritma Kalman Filtering, dengan menggunakan Algoritma Kalman Filtering hasil data yang di dapat dari gyroscope stabil.

(8)

GAME MOBILE CONTROLLER DESIGN USING GYROSCOPE

USING PID ALGORITHM AND KALMAN FILTERING

ALGORITHM BASED ON ARDUINO NANO AND UNITY

ABSTRACT

Game has been a part of our daily basis. Game was used to be used an entertainment aspect, however the functions of game are developed, for the example educational media, business purposes, and being contested as sports by professionals. Currently, game mobile is made in various platforms. The benefit of playing game mobile is its portability. Arduino is a controller which can be programmed to read or give signals to another hardware based on the necessity. Arduino Nano is the example of

microcontroller developing board with a smaller size, more complete, and supporting breadboard's utilizing. By utilizing Arduino and gyroscope censor as directional controller in game, with unity as the game engine, will cause a study of utilizing PID control as synchronization determinator of censor reading with an action in a game and by adding Kalman-Filtering Algorithm as filtering noise and vibration that is happened caused by censor reading transformation that is very sensitive, is thought has the ability to increase in-designed game controller performance. This system is made by using PID Algorithm, however PID Algorithm cannot be worked maximally, even by using PID Algorithm, data processing speed will be delayed. This system is also using Kalman Filtering Algorithm, by using Kalman Filtering Algorithm, data result that is obtained from gyroscope is stable

Keywords : Robotic, Kalman Filtering Algorithm, PID Algorithm, Gyroscope,

(9)

xiv

2.9 Penelitian Yang Relevan 20

BAB 3 ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM

3.1 Analisis Sistem 21

3.1.1 Analisis Kebutuhan Sistem 21

(10)

3.1.2.2 Analisis non-fungsional Sistem 21

3.1.2 Analisis Pemodelan Sistem 22

3.2 Perancangan Sistem 22

3.2.1 Use Case Diagram 22

3.2.2 Activity Diagram 24

3.2.3 Sequence Diagram 25

3.3 PerancanganSistem 25

3.3.1 Flowchart Kalman Filter 26 3.3.2 Flowchart PID 27 3.4 General Arsitektur 27

3.5 Perancangan Antarmuka Sistem 28

3.5.1 Antar muka Pairing Device 28

4.2.1 Pengujian Bluetooth 34

\ 4.2.2 Pengujian Algoritma Kalman Filter 35

4.2.3 Pengujian Algoritma PID 36

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan 37

5.2 Saran 38

(11)

xvi

DAFTAR TABEL

Hal.

Tabel 3.1. Definisi Aktor 24

Tabel 3.2. Definisi Use Case 24

Tabel 3.3. Skenario Use Case Pairing Device 24

Tabel 3.4. Rincian Perangkat Keras 29

Tabel 4.1. Hasil Pengukuran Jarak Bluetooth 35

(12)

DAFTAR GAMBAR Gambar 4.8 Grafik Kalman filter dan tanpa kalman filter 35

Gambar 4.9. Perhitungan PID Pada Sudut X 36

(13)

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Hal.

Lampiran 1 Listing Program A-1