OPTIMALISASI PERGERAKAN DAN ALGORITMA ROBOT HUMANOID SEBAGAI KIPER. Oleh Aditya Tri Sutrisno Nugroho NIM:

Transkripsi

1 OPTIMALISASI PERGERAKAN DAN ALGORITMA ROBOT HUMANOID SEBAGAI KIPER Oleh Aditya Tri Sutrisno Nugroho 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 Desember 2014

2

3

4

5

6 ABSTRACT In 2013, R2C has won the second place in national competition. However, at the national final match in 2013, R2C was slaughtered by PENS (Politeknik Elektronika Negeri Surabaya) with a score of It proved that humanoid robot which is owned by R2C still has shortcomings. The major drawback which is owned by humanoid robot R2C especially the goalkeeper lies in the decision to deflect the ball. This humanoid robot will always fall when there is movement of the ball regardless of ball speed and distance of the ball to the goal. The robot control system is divided into two main parts, namely the actuator control of the robot and the main control. Actuator control of the robot in this case is the servo controller. It is used to control the motion of the robot system composed wholly of servo motors, where servo controllers have orders movement which is already defined in the main control. While the main control duty to synchronize the motion of the robot with the command that has been processed by the microcontroller so that the robot will be able to perform tasks in accordance with the commands sent from a smartphone. In addition, the main control is also used to drive both the servo in the head where the servo head is also used in decision making. Testing is done by comparing the old algorithm used by the robot while following KRSBI 2013 with a new algorithm created by the author. Speed response increases so that it can deflect the ball with a speed of 400 cm / s which previously could only parry the ball with a speed of 230 cm / s. In addition, the combination of penalty mode and counter mode make the goalkeeper robot more accurate and efficient to take the decision to block the ball coming. ii

7 INTISARI Pada tahun 2013, R2C telah meraih juara dua tingkat nasional. Meskipun begitu, pada pertandingan final nasional tahun 2013, R2C dibantai PENS (Politeknik Elektronika Negeri Surabaya) dengan skor Ini membuktikan robot humanoid yang dimiliki oleh R2C masih memiliki kekurangan. Kekurangan utama yang dimiliki robot humanoid R2C terutama kiper terletak pada pengambilan keputusan untuk menangkis bola. Robot humanoid ini akan selalu terjatuh apabila ada pergerakan bola tanpa memperhatikan kecepatan bola dan jarak bola dengan gawang. 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. Ini digunakan 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. Selain itu, kontrol utama ini juga digunakan untuk menggerakan kedua servo di bagian kepala dimana kedua servo kepala ini juga digunakan dalam pengambilan keputusan. Pengujian dilakukan dengan membandingkan algoritma lama yang dipakai robot saat mengikuti KRSBI 2013 dengan algoritma baru yang dibuat oleh penulis. Kecepatan respon meningkat sehingga bisa menangkis bola dengan kecepatan mencapai 400 cm/s yang sebelumnya hanya dapat menangkis bola dengan kecepatan 230 cm/s. Selain itu dengan gabungan dua mode penalti dan mode counter, robot kiper dapat lebih akurat dan efisien untuk mengambil keputusan dalam menghalau bola yang datang. i

8 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus yang selalu menyertai dan membimbing 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 bagi penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. 2. Orang tua penulis yang selalu mendukung dan mendoakan penulis dalam segala hal. 3. Bapak Daniel Santoso, M.S. selaku pembimbing I yang sudah memberikan waktunya untuk memberi bimbingan, kritik dan saran kepada penulis selama mengerjakan skripsi ini 4. Bapak Deddy Susilo, S.T.,M.Eng selaku pembimbing II, terima kasih atas kerja sama, motivasi dan saran-saran yang telah diberikan kepada penulis.. 5. Kedua adik penulis Krisna dan Retha yang selalu memberikan doa, semangat dan motivasi sehingga penulis dapat menyelesaikan studinya. 6. Sahabat terkasih, Ruth Johana yang selalu medampingi penulis saat susah maupun senang sehingga penulis dapat mengerjakan skripsi ini dengan baik. 7. Sahabat-sahabat penulis dari PPSM Ana, Ani, Okky, Cita, Ratna, Fista, Dea, Naris, Ella, Rika, Dio, Monang, Erent, Kecing dan Paijo yang selalu menghibur dan memberi semangat serta masukan yang sangat membantu penulis dalam menyelesaikan studinya. 8. Keluarga besar R2C yang pernah melakukan riset bersama dan memberikan pengalaman nge-kos yang tidak terlupakan selama di lab robot. 9. Seluruh staff dosen, karyawan dan laboran FTEK yang memfasilitasi penulis selama belajar di FTEK UKSW. iii

9 10. Keluarga besar 2010 sebagai teman seperjuangan yang selalu memberi dukungan kepada penulis. 11. Teman-teman SMA, teman-teman FTEK, teman-teman dari fakultas lain, teman-teman Game, dan seterusnya. 12. 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, Desember 2014 Penulis iv

10 DAFTAR ISI INTISARI... i ABSTRACT... ii KATA PENGANTAR... iii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR TABEL... viii BAB I PENDAHULUAN Tujuan Latar Belakang Batasan Masalah Sistematika Penulisan... 4 BAB II DASAR TEORI Kajian Pustaka Deteksi Bola Colorspace Segmentasi Warna Metode Pusat Massa Menghitung Jarak Bola secara Visual Menghitung Kecepatan Bola secara Visual Penjaga Gawang (Kiper) Aturan Pertandingan BAB III PERANCANGAN SISTEM Perancangan Perangkat Keras Sistem Kontrol Konstruksi Robot Perangkat Keras Elektronik Perancangan Perangkat Lunak Proses Mengejar Bola Proses Membuang Bola Mode Penalti v

11 Mode Counter Proses Kembali ke Awal BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS Pengujian Proses Mengejar Bola Pengujian Proses Membuang Bola Pengujian Mode Pinalty Pengujian Mode Counter Pengujian Kembali ke Posisi Awal BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran Pengembangan DAFTAR PUSTAKA vi

12 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Menggunakan YUV420sp colorspace(kiri) & Menggunakan RGBA colorspace(kanan)[6]... 7 Gambar 2.2. Dimensi lapangan[10] Gambar 2.3 Dimensi gawang tampak atas[10] Gambar 2.4 Dimensi gawang [10] Gambar 2.5 Layout dan warna lapangan [10] Gambar 2.6 Contoh tubuh robot humanoid (kiri) dan berdiri tegak (kanan)[9] Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem Gambar 3.2. Design robot Gambar 3.3. Sensor Accelerometer Smartphone[2] Gambar 3.4. Sensor Orientation Smartphone[2] Gambar 3.5. Skema board Atmega Gambar 3.6. DF-Bluetooth V3 [4] Gambar 3.7. Diagram alir algoritma pertama Gambar 3.8 Diagram alir algoritma kedua Gambar 3.9. Diagram Alir Proses Mengejar Bola Gambar Diagram Alir Proses Membuang Bola Gambar Diagram Alir Mode Pinalty Gambar Diagram Alir Mode Counter Gambar Diagram Alir Proses Kembali ke Posisi Awal Gambar 4.1. Ilustrasi Pengujian Proses Mengejar Bola Gambar 4.2. Ilustrasi Pengujian Proses Membuang Bola Gambar 4.3. Ilustrasi Pengujian Mode Penalti Gambar 4.4. Ilustrasi Pengujian Mode Counter Gambar 4.5. Ilustrasi Pengujian Proses Kembali ke Posisi Awal vii

13 DAFTAR TABEL Tabel 3.1. Tabel Keterangan Mekanik Robot Tabel 4.1. Pengujian Proses Mengejar Bola Tabel 4.2. Pengujian Proses Membuang Bola Tabel 4.3. Pengujian Respon Robot Algoritma Lama (Penalti) Tabel 4.4. Pengujian Respon Robot Mode Pinalty Tabel 4.5. Pengujian Respon Robot Algoritma Lama(Counter) Tabel 4.6. Pengujian Respon Robot Mode Counter Tabel 4.7. Pengujian Proses Kembali ke Posisi Awal viii