JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN ISSN : 086 981 VOL. 6 NO. 1 Maret 013 KONSEP OMNIDIRECTIONAL PADA ROBOT BERODA Billy Hendrik 1 ABSTRACT Omnidirectinal is one movement concept robot that can move in any direction, where the concept of this movement has the advantage compared to the concept of the movement of other robots. This research will be presented on the movement of wheeled robots using omni wheels and the drive is dc motors, which control the robot's motion direction using the remote. Robots will show the direction of motion is 10 moves forward, backward, slide right, slide left, turn right, turn left, upper right oblique, left oblique top, bottom right oblique, left oblique below. Keywords: omnidirectional, robots, motors INTISARI Omnidirectinal merupakan salah satu konsep pergerakan robot yang dapat bergerak ke segala arah, dimana konsep pergerakan ini mempunyai kelebihan dibandingkan dengan konsep pergerakan robot lainnya. Pada penelitian ini akan dikemukakan pergerakan robot beroda dengan menggunakan roda omni dan sebagai penggerak adalah motor dc, dimana pengontrolan arah gerak robot menggunakan remote. Robot akan menunjukkan 10 arah gerak yaitu bergerak maju, mundur, geser kanan, geser kiri, putar kanan, putar kiri, serong kanan atas, serong kiri atas, serong kanan bawah, serong kiri bawah. Kata Kunci : Omnidirectional, robot, motor 1 Dosen UPI YPTK Padang 5
JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN ISSN : 086 981 VOL. 6 NO. 1 Maret 013 PENDAHULUAN Teknologi robot pada saat sekarang ini telah banyak digunakan dan diterapkan untuk membantu manusia, selain itu teknologi robot ini terus mengalami perkembangan dari waktu ke waktu. Ada berbagai jenis robot diantaranya adalah robot berkaki dan humanoid merupakan robot yang membutuhkan banyak aktuator. Aktuator didesain dan dikombinasikan agar mendapatkan derajat kebebasan yang banyak pada komponen robot seperti kaki dan tangan. Pergerakan yang berasal dari kombinasi aktuator juga harus memikirkan keseimbangan dan ketepatan dalam setiap pergerakannya. Oleh sebab itu, robot akan membutuhkan waktu yang lama pada setiap pergerakannya dibandingkan dengan robot mobil. Pada umumnya navigasi robot mobil yang sering dijumpai bertipe ackerman dan diferensial yang memiliki mobilitas rendah. Hal ini dikarenakan, untuk robot jenis ackerman, bila ingin bergerak ke kiri, maka robot tersebut harus memutar sepasang roda depannya mengarah ke kiri terlebih dahulu kemudian sepasang roda belakang bergerak maju, sehingga diperlukan waktu yang lama untuk berbelok. Jenis lain, jenis diferensial juga demikian, misalnya ingin berbelok ke kiri maka roda kanan lebih cepat daripada roda kiri dan sebaliknya. Oleh sebab itu dikembangkan sebuah robot yang tidak hanya dapat bergerak maju dan mundur tetapi dapat bergerak ke segala arah (omnidirection atau holonomic) dalam bidang kartesian X-Y tanpa perlu memutar badannya. Dengan demikian robot ini akan mempunyai mobilitas yang tinggi. PENDEKATAN PEMECAHAN MASALAH Dasar Teori Robot Saat ini hampir tidak ada orang yang tidak mengenal robot, namun pengertian robot tidaklah dipahami secara sama oleh setiap orang. Sebagian membayangkan robot adalah suatu mesin tiruan manusia (humanoid), meski demikian humanoid bukanlah satusatunya jenis robot. Ada beberapa defenisi tentang Robot yang temukan yaitu: a. Kamus Webster Sebuah alat otomatis yang melakukan fungsi dan kinerja sama dengan yang dilakukan oleh manusia. b. Kamus Oxford Sebuah mesin yang mampu melakukan serangkaian kompleks tindakan otomatis, terutama yang diprogram oleh komputer. c. Robot Institute of America Sebuah manipulator multifungsi yang dapat diprogram ulang dirancang untuk memindahkan material, komponen, alat atau perangkat khusus lain melalui gerakan yang diprogram untuk variabel kinerja berbagai tugas d. International Standard Organization (ISO 8373) Sebuah pengontrol otomatis yang dapat diprogram ulang, manipulator serbaguna deprogram dalam tiga atau lebih poros, yang mana tetap di tempat atau bergerak untuk digunakan dalam aplikasi otomasi industri. Roda Omni Wheel Roda omni atau roda poli adalah roda dengan cakram kecil di sekitar lingkar yang tegak lurus terhadap arah pengerolan. Efeknya adalah bahwa roda akan roll dengan kekuatan penuh, tetapi juga akan geser lateral dengan sangat mudah. Roda ini sering digunakan dalam sistem penggerak Holonomic. 6
JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN ISSN : 086 981 VOL. 6 NO. 1 Maret 013 Roda omni sering digunakan dalam robot kecil. Dalam liga seperti RoboCup, robot banyak menggunakan roda untuk memiliki kemampuan untuk bergerak ke segala arah. Roda Omni juga kadang-kadang bekerja sebagai kastor bertenaga untuk robot hard diferensial untuk membuat berputar lebih cepat. Namun, desain ini tidak umum digunakan karena mengarah ke fishtailing. Omniwheels dikombinasikan dengan roda konvensional memberikan sifat kinerja menarik, seperti pada kendaraan roda enam mempekerjakan dua roda konvensional pada poros pusat dan empat omniwheels pada as roda depan dan belakang. Meskipun omniwheels mampu gerakan di berbagai arah, mereka tidak benar omni-directional roda, klasifikasi disediakan untuk roda bulat seperti unit transfer bola. Bentuk fisik dari roda dapat dilihat pada gambar 1: Agar dapat bergerak kesegala arah, robot holonomic memiliki pergerakan yang berbeda. Robot holonomic yang menggunakan tiga roba lebih sulit untuk mendapatkan pergerakan sejajar yang tepat dibandingkan dengan yang menggunakan empat roda. Hal ini disebabkan karena pada robot holonomic tiga roda memiliki sudut 10 derajat pada setiap rodanya, sedangkan pada empat roda memiliki sudut 90 derajat. Dengan sudut 90 derajat, untuk melakukan penghitungan sudutnya tentu tidak terlalu sulit. Untuk lebih jelasnya tentang pergerakan robot holonomic empat roda, dapat dilihat pada gambar, gambar 3, gambar dan gambar 5. Gambar 1. Roda Omni (omniwheel) Sumber: societyofrobots.com 7
JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN ISSN : 086 981 VOL. 6 NO. 1 Maret 013 (b) (d) (e) (a) (c) KET CW : CCW : Gambar (a) Keadaan semula, (b) Maju, (c) Mundur, (d) Kiri, (e) Kanan 8
JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN ISSN : 086 981 VOL. 6 NO. 1 Maret 013 (a) (b) (c) KET CW : CCW : (e) (d) Gambar 3 : (a) Keadaan semula, (b) Serong Kiri Atas, (c) Serong Kanan Atas, (d) Serong Kanan Bawah, (e) Serong Kiri Bawah 1 3 1 (a) (b) (c) 3 KET CW : CCW : Gambar : (a) Keadaan semula, (b) Putar kanan 90 o, (c) Putar kanan 180 o 3 3 1 (a) (b) (c) 1 KET CW : CCW : Gambar 5 : (a) Keadaan semula, (b) Putar kiri 90 o, (c) Putar kiri 180 o 9
JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN ISSN : 086 981 VOL. 6 NO. 1 Maret 013 Motor DC Motor DC merupakan perangkat yang berfungsi merubah besaran listrik menjadi besaran mekanik. Prinsip kerja motor didasarkan pada gaya elektromagnetik. Motor DC bekerja bila mendapatkan tegangan searah yang cukup pada kedua kutupnya. Tegangan ini akan menimbulkan induksi elektromagnetik yang menyebabkan motor berputar. Pada umumnya, motor diklasifikasikan menurut jenis power yang digunakan dan prinsip kerja motor. Ada tiga jenis motor DC diklasifikasikan menurut metode penguatan medan, yaitu: 1. Motor shunt, menggunakan kumparan medan magnet dengan tahanan relatif tinggi dengan banyak lilitan kawat kecil, biasanya dihubungkan paralel (paralel dengan jangkar) sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 6. Gambar 6. Rangkaian motor shunt Sumber: gallery.procifad.com. Motor seri, menggunakan kumparan medan tahanan sangat rendah dengan lilitan sangat sedikit, kawat besar dihubungkan seri dengan jangkar sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 7 3. Motor kompon, menggunakan kombinasi medan shunt (lilitan banyak dari kawat kecil) paralel dengan jangkar dan medan seri (lilitan sedikit dari kawat besar) dihubungkan seri dengan jangkar sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 8. Gambar 8 Rangkaian motor kompon Sumber: gallery.procifad.com IC L93D IC driver L93D merupakan H- bridge driver dengan kemampuan yang jauh lebih unggul dibandingkan H bridge biasa (terbuat dari transistor yang dirangkai menjadi H- bridge). L93D sebuah chip yang menyediakan dukungan untuk dua motor. Mendukung operasi motor.5v 36V dengan arus 600 ma (arus puncak 1.A non-repetitive). Dapat beroperasi pada suhu lingkungan 0 C 70 C, dengan suhu junction maksimum 150 C. Untuk lebih jelasnya tentang konfigurasi pin IC L93D dapat dilihat pada gambar 9. Gambar 7 Rangkaian motor seri Sumber: gallery.procifad.com 50
JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN ISSN : 086 981 VOL. 6 NO. 1 Maret 013 Jika DIRA1 diberi logika 1 dan DIRB1 diberi logika 0, maka motor M1 akan berputar kebalikan arah jarum jam. Dan sebaliknya jika DIRA1 diberi logika 0 dan DIRB1 diberi logika 1, maka motor M1 akan berputar searah jarum jam. Jika pada DIRA1 dan DIRB1 diberi logika 1 maka Motor M1 akan berhenti. Begitu juga pada DIRA dan DIRB untuk motor M. Gambar 9. Konfigurasi Pin IC L93D Sumber : electronicschema.blogspot.com HASIL DAN PEMBAHASAN Context diagram Data Bit bit Motor DC 1 Transmitter Sinyal Analog 0 Data Bit Motor DC Remote Receiver Remote Sinyal Digital Robot Beroda Data Bit Motor DC 3 Data Bit Motor DC Data Modul Program Instruksi Data Microcontroller ATmega 8535 Gambar 10. Context Diagram Robot Beroda Context diagram diatas terdiri dari 8 entity yaitu Transmitter HK T6A berfungsi sebagai input untuk pergerakan Robot. Receiver HK T6A berfungsi sebagai penerima sinyal dari transmitter dan mengirimkan logika ke ATmega 8535. Modul Program sebagai sarana pengolahan data dari input operator atau tempat user menginputkan data yang berfungsi untuk menjalankan Robot. Dalam hal ini program yang mengendalikan Robot adalah bahasa pemograman C menggunakan software Code Vision AVR. Jadi seluruh proses input/output dikendalikan oleh program.mikrokontroler ATmega 8535 merupakan pengendali dari Robot. Dan motor dc merupakan penggerak robot yang dipasangkan dengan roda omni. Dengan instruksi dari program dan menggunakan roda omni, maka robot dapat bergerak sesuai dengan konsep holonomic. Desain Pergerakan Holomonic Robot Pergerakan Holonomic yang bisa bergerak ke segala arah membutuhkan perancangan 51
JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN ISSN : 086 981 VOL. 6 NO. 1 Maret 013 bagaimana posisi peletakan roda holonomic, jenis roda apa yang dipakai dan bagaimana pergerakan dari setiap roda hingga menimbulkan suatu gerakan. Rancangan pergerakan Holonomic tersebut bertujuan agar robot bisa berjalan sesuai dengan yang diharapkan. Rancangan pergerakan holonomic robot dapat dikelompokkan dalam beberapa bagian, yaitu: Posisi roda Omni Robot Robot dengan konsep holonomic berdasarkan penggeraknya adalah jenis Robot beroda, tetapi susunan dan posisi roda pada holonomic tidak bisa seperti pada pemasangan pada Robot beroda biasa. Letak posisi roda pada robot holonomic tergantung pada jenis roda yang dipakai. Perbedaan pada pemasangannya dapat dilihat pada gambar 11 Gambar 11. Posisi letak roda omni Pengujian Pergerakan Robot Pengujian dilakukan untuk mengetahui pergerakan robot yang sesuai dengan konsep pergerakan robot holonomic. Adapun pengujian tersebut adalah sebagai berikut : Penentuan posisi roda robot dapat dilihat pada gambar 1. Gambar 1. Posisi Roda Robot a. Pergerakan maju Robot akan bergerak maju apabila stick pada remot digeser ke atas, dan logika pada robot adalah roda 1 bergerak CW, roda tidak bergerak, roda 3 bergerak CCW dan roda tidak bergerak. b. Pergerakan Mundur Robot akan bergerak mundur apabila stick pada remot digeser ke bawah, dan logika pada robot adalah roda 1 bergerak CCW, roda tidak bergerak, roda 3 bergerak CW dan roda tidak bergerak. c. Pergerakan geser ke kiri Robot akan bergerak ke kiri apabila stick pada remot digeser ke kiri, dan logika pada robot adalah roda 1 tidak bergerak, roda bergerak CCW, roda 3 tidak bergerak dan roda bergerak CW. d. Pergerakan geser ke kanan Robot akan bergerak ke kanan apabila stick pada remot digeser ke kanan, dan logika pada robot adalah roda 1 tidak bergerak, roda bergerak CW, roda 3 tidak bergerak dan roda bergerak CCW. e. Pergerakan putar kiri Robot akan bergerak putar kiri apabila potensio pada remot diputar ke kiri, dan logika pada robot adalah roda 1 bergerak CCW, roda bergerak CCW, 5
JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN ISSN : 086 981 VOL. 6 NO. 1 Maret 013 roda 3 bergerak CCW dan roda bergerak CCW. f. Pergerakan putar kanan Robot akan bergerak putar kanan apabila potensio remot diputar ke kanan, dan logika pada robot adalah roda 1 bergerak CW, roda bergerak CW, roda 3 bergerak CW dan roda bergerak CW. g. Pergerakan serong ke kanan atas Robot akan bergerak serong ke kanan atas apabila stick pada remot digeser ke kanan atas, dan logika pada robot adalah roda 1 bergerak CW, roda bergerak CW, roda 3 bergerak CCW dan roda bergerak CCW. h. Pergerakan serong ke kiri atas Robot akan bergerak serong ke kiri atas apabila stick pada remot digeser ke kiri atas, dan logika pada robot adalah roda 1 bergerak CW, roda bergerak CCW, roda 3 bergerak CCW dan roda bergerak CW. i. Pergerakan serong ke kiri bawah Robot akan bergerak serong ke kiri bawah apabila stick pada remot digeser ke kiri bawah, dan logika pada robot adalah roda 1 bergerak CCW, roda bergerak CCW, roda 3 bergerak CW dan roda bergerak CW. j. Pergerakan serong ke kanan bawah Robot akan bergerak serong ke kanan bawah apabila stick pada remot digeser ke kanan bawah, dan logika pada robot adalah roda 1 bergerak CCW, roda bergerak CW, roda 3 bergerak CW dan roda bergerak CCW. Arah Pergerakan Roda 1 Roda Roda 3 Roda 1. Maju CW Tidak bergerak CCW Tidak bergerak. Mundur CCW Tidak bergerak CW Tidak bergerak 3. Geser Kiri Tidak bergerak CCW Tidak bergerak CW. Geser Kanan Tidak bergerak CW Tidak bergerak CCW 5. Putar Kiri CCW CCW CCW CCW 6. Putar Kanan CW CW CW CW 7. Serong Kanan Atas CW CW CCW CCW 8. Serong Kiri Atas CW CCW CCW CW 9. Serong Kiri Bawah CCW CCW CW CW 10. Serong Kanan Bawah CCW CW CW CCW KESIMPULAN Robot beroda dengan konsep omnidirectional dapat bergerak ke berbagai arah dan memiliki kecepatan lebih untuk setiap manuvernya dibandingkan dengan robot mobil biasa dan robot berkaki. Hal ini dikarenakan oleh konsep holonomic yang dapat memiliki keleluasaan dalam pergerakannya, sehingga robot memiliki kecepatan lebih dari robot mobil biasa dan robot berkaki. DAFTAR PUSTAKA [1] Atmel. 1997. Flash Microcontroller Architectural Overview. Atmel Inc, Http://www.atmel.com, USA. [] Atmel. 1997. ATMEGA8535 Series Hardware Description, Atmel Inc., Http://www.atmel.com, USA. [3] Bishop, Owen. 00. Dasar- Dasar Elektronika, PT. Erlangga, Jakarta. 53
JURNAL TEKNOLOGI INFORMASI & PENDIDIKAN ISSN : 086 981 VOL. 6 NO. 1 Maret 013 [] Ibrahim, K.F. dan Santosa Insap. 1996, Teknik Digital, Penerbit ANDI, Yogyakarta. http://hanifahblog.wordpress.com http:// www.informatika.lipi.go.id http://www.scribd.com http://bustanularf.edublogs.org http://ilmucomputer.blogspot.com http://dasarelektronik.blogspot.com http:// en.wikipedia.org http://atmel.com 5