PERANCANGAN SISTEM DAN ALGORITMA KOMUNIKASI DAN KOORDINASI PADA ROBOSOCCER HUMANOID R2C-R9. Oleh Ivan Kurniawan Suprapto NIM:

Transkripsi

1 PERANCANGAN SISTEM DAN ALGORITMA KOMUNIKASI DAN KOORDINASI PADA ROBOSOCCER HUMANOID R2C-R9 Oleh Ivan Kurniawan Suprapto NIM: Skripsi Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga November 2015

2

3

4

5 INTISARI Kontes Robot Sepak Bola Indonesia merupakan suatu kompetisi yang sangat bergengsi pada tingkat universitas dimana setiap universitas akan mengirimkan tim robot sepak bolanya untuk mengikuti kontes ini. Pada Kontes Robot Sepak Bola Indonesia (KRSBI) tahun 2014, R2C-R9 berhasil meraih juara satu di tingkat regional, namun masih mengalami kegagalan pada tingkat nasional. R2C-R9 menggunakan algoritma komunikasi dua robot yaitu antar striker, namun algoritma tersebut masih memiliki kelemahan yaitu terbatasnya robot yang dapat berkomunikasi dan belum adanya koordinasi antar robot. Meskipun R2C-R9 menjadi juara satu pada tingkat regional, R2C-R9 harus lebih berjuang kembali untuk dapat meraih juara pada tingkat nasional. Pada tahun 2015 ini, Kontes Robot Sepak Bola Indonesia mengembangkan peraturan kontes dengan memperbesar ukuran lapangan dan gawang pertandingan. R2C-R9 akan menggunakan algoritma komunikasi dan koordinasi dengan jumlah robot adalah tiga robot. Algoritma komunikasi dan koordinasi robot ditanamkan di dalam smartphone Android yang berperan sebagai main processor untuk mengolah data dari kamera dan komunikasi dari ATmega 324P dan menentukan gerakan robot yang akan dilakukan. Kemudian data komunikasi akan dikirimkan ke ATmega324P untuk diteruskan menuju ke ATmega8 untuk dikirimkan ke robot teman lain menggunakan Xbee 2mW wire antenna series 2. Pada tugas akhir ini dibuat sebuah algoritma komunikasi dan koordinasi agar tiga robot R2C-R9 dapat berkoordinasi satu sama lain layaknya tim sepak bola. Hasilnya, dengan mekanik dan servo robot yang sudah ada, robot humanoid R2C dapat saling berkomunikasi untuk berkoordinasi satu sama lain dalam bermain sepak bola dan R2C-R9 berhasil menjadi juara satu tingkat regional kembali dan menjadi juara tiga tingkat nasional Kontes Robot Indonesia 2015.

6 ABSTRACT Kontes Robot Sepak Bola Indonesia is a very prestigious competition for university level, where each university will send its soccer robotic team to take part in this contest. In Kontes Robot Sepak Bola Indonesia (KRSBI) 2014, R2C-R9 successfully achieved the first place in regional level. They were still failed in national level. R2C-R9 used communication algorithm program between 2 robots (between strikers). However, this algorithm still had weaknesses. They were, limited amount of robots which could communicate and lack of coordination between them. Even though R2C-R9 became the winner in regional level, they still had to work hard in order to become champion in national level. In 2015, KRSBI develops new rule by expanding the field and goal posts size. To adapt with this rule, R2C-R9 will use communication and coordination algorithm program with the total of 3 robots. Communication and coordination algorithm of these robots will be implanted in android smartphone device as a main processor to process the data from camera, the communication from ATmega 324P, and to determine movements that those robots will do. After that, communication data will be sent to ATmega324P, in order to be forwarded to ATmega8. From AT mega8, the data will be sent to each partner robot by the mean of Xbee 2mW wire antenna series 2. In this final project, a communication and coordination algorithm was made, so these 3 robots could create a good coordination, just like a football team. As a result, with available mechanic and servo robot, humanoid robots R2C-R9 could communicate each other and display a wonderful coordination in football games. Finally, R2C-R9 could retain the first place in regional level and achieve the third place in national level Kontes Robot Sepak Bola Indonesia (KRSBI) 2015.

7 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus yang selalu memberikan anugerah kepada penulis selama menempuh pendidikan S1 di Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga sampai sekarang sehingga penulis dapat menyusun dan merealisasikan perancangan serta penulisan tugas akhir sebagai syarat kelulusan di Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga. 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 anugerah sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. 2. Papa Go Kiong Tjwan dan Mama Lie Bie Gwan, orang tua luar biasa yang selalu mendukung dan mendoakan penulis dalam segala hal. 3. Bapak Daniel Santoso, M.S. dan Bapak Deddy Susilo, M.Eng. selaku pembimbing I dan pembimbing II, terima kasih atas bimbingan dan saran yang telah diberikan kepada penulis selama mengerjakan skripsi ini. 4. Keluarga besar R2C yang selalu melakukan riset dan memberikan pengalaman tidak terlupakan selama menginap di lab robot. 5. Seluruh staff dosen, karyawan dan laboran FTEK yang memfasilitasi penulis selama belajar di FTEK UKSW. 6. Keluarga besar 2011 sebagai teman seperjuangan yang selalu memberi dukungan kepada penulis. 7. 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. 8. Berbagai pihak yang tidak dapat dituliskan satu persatu, penulis mengucapkan terima kasih.

8 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, Agustus 2015 Penulis

9 DAFTAR ISI INTISARI...i ABSTRACT... ii KATA PENGANTAR... iii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR TABEL...ix BAB I PENDAHULUAN Tujuan Latar Belakang Batasan Masalah Sistematika Penulisan... 3 BAB II DASAR TEORI Smartphone Android Mikrokontroler Tipe ATmega324P dan ATmega Xbee 2mW wire antenna series Modul Bluetooth Metode Topologi Mesh... 7 BAB III PERANCANGAN SISTEM Sistem Instruksi Robot Processor Utama Kontrol Utama Pemroses Data Komunikasi Komunikasi dan Koordinasi Goal Keeper Mid Fielder Striker Jalur Data Komunikasi Pengiriman Data Komunikasi Penerimaan Data Komunikasi... 13

10 3.4. Bagian Perangkat Keras Smartphone Modul Bluetooth Xbee 2mW wire antenna series Regulator Tegangan 3.3v Board Mikrokontroler ATmega324P Board Mikrokontroler ATmega Bagian Perangkat Lunak Komunikasi Koordinasi Stiker Mid Fielder Goal Keeper BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS Pengujian Modul Komunikasi Robot Pengujian Waktu Pengujian Algoritma Pengujian Jarak Pengujian Algoritma Koordinasi Robot Striker Mid Fielder Goal Keeper BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran Pengembangan DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A... 47

11 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Smartphone Android Sony Xperia Mini st15i... 4 Gambar 2.2. Xbee 2mW wire antenna series 2 [4]... 6 Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem... 8 Gambar 3.2. Mesh Topology[5] Gambar 3.3. Topologi Mesh dan Pembagian Job antar robot dalam lapangan Gambar 3.4. Robot sebagai Goal Keeper Gambar 3.5. Robot sebagai Mid Fielder Gambar 3.6. Robot sebagai Striker Gambar 3.7. Jalur Data Komunikasi Gambar 3.8. DF-Bluetooth V Gambar 3.9. HC-05 Bluetooth Module Gambar HC-06 Bluetooth Module Gambar Xbee 2mW wire antenna series 2 [4] Gambar Configuration Xbee Gambar Skematik LP v Gambar Skematik resistor sebagai pembagi tegangan Gambar Skematik board ATmega324P Gambar Skematik board ATmega Gambar Diagram Kotak Algoritma Sampling Data Komunikasi pada Smartphone Gambar Diagram Kotak Algoritma Pengiriman Data Komunikasi pada Smartphone Gambar Diagram Kotak Algoritma Komunikasi pada ATmega 324P Gambar Diagram Kotak Algoritma Komunikasi pada ATmega Gambar Diagram Kotak Algoritma Koordinasi R2C-R9 (striker dan mid fielder) Gambar Diagram Kotak Algoritma Koordinasi R2C-R9 (goal keeper) Gambar Diagram Kotak Algoritma Koordinasi pada robot striker Gambar Diagram Kotak Algoritma Koordinasi pada robot mid fielder Gambar Diagram Kotak Algoritma Koordinasi pada robot goal keeper Gambar 4.1. Icon program XCTU... 28

12 Gambar 4.2. WPAN ID modul komunikasi Gambar 4.3. Pengujian jarak tiap modul Gambar 4.4. Jarak terjauh dari kedua robot pada lapangan Gambar 4.5. Tata Posisi Awal Robot pada Awal Kick Off Gambar 4.6. Skema Algoritma Robot Mid Fielder menjaga striker mengeksekusi bola Gambar 4.7. Robot Mid Fielder menjaga striker mengeksekusi bola Gambar 4.8. Skema Algoritma Robot Mid Fielder bergeser agar tidak menutupi arah tendang striker Gambar 4.9. Robot Mid Fielder bergeser agar tidak menutupi arah tendang striker Gambar Skema Algoritma Robot Goal Keeper kembali ke tengah-tengah gawang Gambar Robot Goal Keeper kembali ke tengah-tengah gawang Gambar Skema Algoritma Robot Striker melakukan positioning Gambar Robot Striker sedang melakukan positioning Gambar Skema Algoritma Robot Striker dan Mid Fielder menuju ke daerah pertahanan Gambar Robot Mid Fielder dan Striker menuju ke daerah pertahanan... 43

13 DAFTAR TABEL Tabel 4.1. Pengujian waktu modul untuk bertukar data Tabel 4.2. Pengujian modul mid fielder untuk bertukar data Tabel 4.3. Pengujian modul striker untuk bertukar data Tabel 4.4. Pengujian modul goal keeper untuk bertukar data Tabel 4.5. Pengujian jarak antar modul komunikasi Tabel 4.6. Pengujian algoritma koordinasi robot secara keseluruhan Tabel A.1. Pengujian Algoritma dengan data-1 mid fielder... Lampiran A Tabel A.2. Pengujian Algoritma dengan data-2 mid fielder... Lampiran A Tabel A.3. Pengujian Algoritma dengan data-1 striker... Lampiran A Tabel A.4. Pengujian Algoritma dengan data-2 striker... Lampiran A Tabel A.5. Pengujian Algoritma dengan data goal keeper... Lampiran A Tabel A.6. Pengujian Modul dengan jarak 5 meter... Lampiran A Tabel A.7. Pengujian Modul dengan jarak 10 meter... Lampiran A Tabel A.8. Pengujian Modul dengan jarak 15 meter... Lampiran A Tabel A.9. Pengujian Algortima mid fielder menjaga striker mengeksekusi bola... Lampiran A Tabel A.10. Pengujian Algortima mid fielder memposisikan diri agar tidak menutupi arah tendang bola... Lampiran A Tabel A.11. Penjaga gawang menuju posisi tengah gawang... Lampiran A Tabel A.12. Striker memposisikan diri didepan (positioning)... Lampiran A Tabel A.13.Goal Keeper memanggil temannya untuk bertahan... Lampiran A