GAME SEDERHANA TUNA NETRA DENGAN MENGGUNAKAN MATRIX ACTUATOR SEBAGAI TAMPILAN DAN KOMPUTER SEBAGAI TAMPILAN GAME Harris Pirngadi Rudy Dikairono Ari Yusuf Prasetyo Jurusan Teknik Elektro-FTI, ITS, Surabaya-60111, email : ariyusufprasetyo@yahoo.com Abstrak: Game merupakan sarana penghibur bagi siapa saja yang memainkannya termasuk tuna netra. Oleh karena itu, dikembangkan suatu game yang dapat dimainkan dengan indera pendengar atau peraba. Pemain tidak perlu melihat layar monitor ketika memainkannya. Pada tugas akhir ini telah dibuat suatu game casual (sederhana) di komputer yang terhubung dengan 16 buah solenoid. Semua solenoid ini dikelompokan menjadi satu bernama Matrix Actuator.Matrix Actuator berfungsi sebagai pengganti layar monitor game. Dengan menyentuh gerakan matrix actuator menggunakan jari atau telapak tangan, pemain dapat membayangkan bentuk visual dari game. Komputer mengirimkan data ke mikrokontroler dan diproses untuk menggerakan solenoid tertentu pada matrix actuator.gerakan solenoid yang dirasakan telapak tangan, akan memberikan respon pemain untuk menentukan tombol apa yang akan ditekan. Matrix actuator yang dirasakan dengan telapak tangan digunakan sebagai deteksi posisi objek pada game. Hasil pengujian menunjukan visualisasi dari komputer menggunakan matrix actuator memiliki tingkat eror cukup kecil yaitu xx% seingga matrix actuator ini layak digunakan sebagai pengganti visual. Kata Kunci : Matrix actuator, game casual I. PENDAHULUAN Saat ini teknologi game berkembang dengan pesat, banyak aplikasi game yang dipadukan dengan teknologi modern sehingga meningkatkan kenyamanan bagi para pemainnya. Akan tetapi game yang dibuat khusus bagi tuna netra hingga saat ini belum mendapatkan perhatian yang luas. Sehingga diperlukan pengembangan suatu game yang dapat dimainkan oleh para penyandang tuna netra. Pengembangan yang dilakukan bisa dikonsentrasikan pada jenis game atau pada perangkat hardware penunjangnya. Pada realitanya seorang tuna netra menggunakan indra suara dan indra peraba mereka sebagai pengganti penglihatannya. Dengan keadaan seperti itu, maka pengembangan game yang dilakukan berkonsentrasi pada indra pendengar atau peraba sebagai pengganti visualnya. Sejauh ini telah dikembangkan game khusus tuna netra dengan menggunakan fitur suara sehingga bisa dimainkan tanpa melihat. Selanjutnya perlu dikembangkan suatu game yang menggunakan fitur getaran atau gerakan sehingga bisa dirasakan dengan indra peraba. Oleh karena itu, digunakan Monitor Aktuator Selenoid yang dapat menghasilkan suatu getaran sehingga dapat dirasakan indra peraba manusia sekaligus sebagai pengganti monitor bagi pemainnya. Pada tugas akhir ini telah dibuat suatu game casual (sederhana) di komputer yang terhubung dengan 16 buah solenoid. Semua solenoid ini dikelompokan menjadi satu bernama Matrix Actuator.Matrix Actuator berfungsi sebagai pengganti layar monitor game. Dengan menyetuh gerakan matrix actuator menggunakan telapak atau jari tangan, pemain dapat membayangkan bentuk visual dari game. Komputer mengirimkan data ke mikrokontroler dan diproses untuk menggerakan solenoid tertentu pada matrix actuator. Gerakan solenoid yang dirasakan telapak tangan, akan memberikan respon pemain untuk menentukan tombol apa yang akan ditekan. II. DASAR TEORI 2.1 Solenoid Solenoid adalah sebual alat electromechanical yang mengubah energi listrik menjadi gerakan mekanik linear atau rotary. Semua jenis solenoid terdiri atas sebuah koil yang berfungsi menghantarkan arus dan menghasilkan medan magnet, sebuah besi atau stell shell atau case untuk menutup rangkaian magnetic, sebuah plunger untuk mentranslasikan gerakan. Solenoid dapat di aktifkan baik dengan arus DC atau arus AC yang sudah disearahkan. Gambar 2.1 mengilustrasikan fungsi pull-in dan push-out pada solenoid linier. Ketika koil tersebut teraliri listrik, plunger menarik masuk melawan spring dan bisa ditranslasikan sebagai gerakan pull-inatau push-out Semua solenoid pada dasarnya adalah aktuator bertipe pull-in tetapi lokasi dari perpanjangan dari plunger terhadap koil dan pegas menentukan fungsinya. Sebagai contoh, perpanjangan plunger pada ujung kiri (ujung A) menyediakan gerakan push-out melawan beban, sementara ujung yang lain akan mengakibatkan gerakan pull-in. Kebanyakan dari solenoid komersial hanya mempunyai salah satu dari fungsi di atas. Solenoid komersial mempunyai kutub positif dan negatif. Gambar 2.1 Penampang melintang solenoid
III. PERANCANGAN SISTEM X 1 2 3 4 Game Tangkap Bola Komputer / Laptop Tombol keyboard Y 1 2 3 USB to Serial Response Indra Peraba 4 Gambar 3.3 Susunan matrix actuator Mikrokontroler Driver Matrix Actuator Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Pada gambar 3.1 adalah blok diagram sistem secara keseluruhan yang membentuk alat visualisasi untuk game tangkap bola sederhana dengan memanfaatkan matrix actuator. Penjelasan system dimulai dari program game tangkap bola di komputer yang mengirimkan data melalui modul USB to Serial ke mikrokontroler. Data dari serial diolah oleh mikrokontroler, kemudian mikrokontroler memberikan data inputan logic ke rangkaian driver matrix actuator. Driver ini menentukan solenoid mana saja yang aktif pada matrix actuator berdasarkan data logic dari mikrokontroler. Solenoid yang aktif pada blok matrix actuator memberikan getaran linear yang dapat dirasakan indra peraba khususnya telapak tangan atau jari manusia. Getaran solenoid yang dirasakan telapak tangan dapat memberikan gambaran visual dari game yang sedang dimainkan. 3.1 Matrix Actuator Matrix Actuator Matrix Actuator di sini adalah solenoid sebanyak 16 buah yang tersusun sebagai matrix 4x4. Solenoid penyusun matrix actuator disusun seperti gambar 3.2. di berikut ini: Pada gambar 3.3, Matrix Actuator ini tersusun atas sumbu x dan y di mana sumbu x menyatakan kolom dari kiri ke kanan sedangkan sumbu x menyatakan baris dari atas ke bawah. Pusat sumbu x,y (1,1) berada pada solenoid yang terletak di pojok kiri atas. Setiap solenoid memiliki nilai sumbu xy. Solenoid1 terletak pada sumbu xy(1,1), solenoid2 terletak pada sumbu (1,2) dan solenoid5 pada (2,1) dst. Berikut adalah tabel nilai koordinat solenoid dan penamaannya. Kelompok Solenoid A (sol 1-sol 8) yang berjumlah 8 buah masing-masing memperoleh input berupa pulsa dari mikrokontroler PORT A (Port A0 porta7). Sedangkan kelompok solenoid B (sol 9 sol 16) masing-masing memperoleh input berupa pulsa dari mikrokontroler PORT C (Port C0 port C7). Tabel 3.1 Pengelompokan solenoid dan posisi XY Nama Solenoid Kordinat XY PORT Sol 1 1,1 PA0 Sol 2 1,2 PA1 Sol 3 1,3 PA2 Sol 4 1,4 PA3 Sol 5 2,1 PA4 Sol 6 2,2 PA5 Sol 7 2,3 PA6 Sol 8 2,4 PA7 Nama Solenoid Kordinat XY PORT Sol 9 3,1 PC0 Sol 10 3,2 PC1 Sol 11 3,3 PC2 Sol 12 3,4 PC3 Sol 13 4,1 PC4 Sol 14 4,2 PC5 Sol 15 4,3 PC6 Sol 16 4,4 PC7 Gambar 3.2 Matrix actuator dengan matrix 4x4
3.2 Program Game Tangkap Bola Game tangkap bola ini merupakan game sederhana. Secara umum bentuk game ini yaitu menangkap bola merah dengan menggunakan bola biru. Ketika game pertama kali dijalankan, muncul satu buah bola berwarna merah dari atas, kemudian bola merah bergerak lurus ke arah bawah dan di bawah terdapat satu buah bola biru yang berfungsi untuk menangkap bola merah yang jatuh ke bawah. Bola biru adalah bola yang dapat digerakan ke kiri atau ke kanan oleh pemain sedangkan bola merah bergerak secara otomatis dan munculnya acak. Posisi bola biru berada di bawah layar game dan hanya bisa digerakan ke kiri atau ke kanan saja. Gambar 3.3 berikut adalah bentuk form tampilan game. Pada form game di atas terdapat 16 buah bola yang tersusun sebagai matrix 4x4. Bola-bola di atas tersusun sama persis dengan susunan solenoid yang terdapat pada matrix actuator. Bola yang terletak di pojok kiri atas diberi nama dengan bola1,bola2 bola16. Bola1 mewakili solenoid1 dan dengan pola yang sama bola2 mewakili sol 1 pada tabel 3.1 dan seterusnya hingga bola16 mewakili sol 16. Game dimulai saat tombol start ditekan. Pertama muncul bola warna merah di bola1 dan muncul bola warna biru di bola4 sedangkan bola lainnya berwarna putih yang berarti tidak ada objek bergerak di bola-bola tersebut. Bola merah merupakan bola yang akan ditangkap, bola merah bergerak ke bawah dari posisi bola1 ke bola2, kemudian ke bola3 dan bola4. Ketika bola merah berpindah ke bola2, maka bola1 akan kembali berubah berwarna putih. Bola biru adalah objek yang berfungsi untuk menangkap bola merah. Bola biru dapat digerakan ke kiri dan kanan. Daerah pergerakan bola biru adalah di bola4, bola8, bola12 dan bola16 yang keempatnya adalah bola yang terletak di deretan paling bawah yaitu di baris ke-4. Ketika bola merah berhasil ditangkap oleh bola biru, missal pada kasus pertama bola merah dan bola biru bertemu di posisi bola4, maka bola4 akan berubah berwarna hijau diikuti sebuah suara CRIINGG!! dan nilai papan SKOR bertambah 2. Apabila bola merah gagal ditangkap bola biru di bola4, maka muncul suara Warning yang menandakan bola merah gagal ditangkap dan akan mendapat pengurangan nilai 1. Selanjutnya akan muncul kembali bola merah di posisi baris paling atas (baris 1) dengan kolom acak, artinya bola merah bisa muncul di bola1, bola5, bola9 atau bola13 dan akan berulang kembali kondisi seperti yang telah dijelaskan di atas seterusnya. 3.3 Komunikasi Serial Game ke Matrix Actuator Dalam proses komunikasi serial ini, program game di PC akan mengirimkan data berupa character ke microkontroler yang nantinya akan diolah. Contoh data character dikirimkan misalnya adalah: a,b,c,d,.dsb. Tujuan komunikasi serial ini adalah untuk menggerakan solenoid x pada matrix actuator apabila pada bola x di game terdapat bola merah atau bola biru. Untuk bola yang berwarna putih, maka bola-bola tersebut tidak mengirimkan data ke mikro sehingga solenoid yang mewakili bola-bola tersebut dalam kondisi OFF. Untuk penjelasannya, misal bola1 di game berwarna merah maka game akan mengirimkan data ke mikrokontroler yang selanjutnya diterjemahkan oleh mikro untuk menggerakan solenoid sol 1. Ketika bola4 di game berwarna biru maka solenoid sol 4 yang bergerak, dan pola berlanjut seterusnya. Bola1 mewakili sol 1, bola2 mewakili sol 2,.., bola16 mewakili sol 16. IV. PENGUJIAN DAN ANALISA DATA 4.1 Pengujian Driver Matrix Actuator Board rangkaian driver matrix actuator memiliki 2 buah IC ULN2803 yakni ULN1 dan ULN2. Masing-masing ULN memiliki 8 input dan output yang terhubung ke solenoid matrix actuator. Untuk menguji board, masingmasing port input driver dihubungkan dengan port output mikrokontroler dan port output dihubungkan dengan solenoid. Board driver mendapat supply tegangan 12 V. Pengujian dilakukan untuk mengetahui seberapa akurat rangkaian driver dapat menggerakan solenoid pada matrix actuator sehingga dapat berfungsi sebagai pengganti monitor untuk visualisasi game. Untuk menguji rangkaian driver, semua PORT A pada ATmega16 diberi program sederhana untuk mengeluarkan logika 1 dan 0 secara bergantian setiap 1000ms (1 detik). Input dari PORTA ke ULN1 yang sebanyak 8 buah akan menggerakan 8 buah solenoid yang terhubung pada output ULN1 setiap 1 detik. Hasil pengujian menunjukan solenoid yang terhubung dengan ULN1 dapat bergerak maju-mundur tiap 1 detik. Data pengujian juga disertakan besar tegangan pada masing-masing solenoid yang diukur menggunakan avometer untuk mengukur tegangan solenoid. Tegangan output ketika solenoid bergerak mundur dinyatakan dengan Vout(ON), untuk solenoid yang bergerak maju dinyatakan dengan Vout(OFF). Metode pengujian yang sama juga dilakukan menggunakan PORTC ATmega16 sebagai input dari ULN2. Table 4.1. memperlihatkan data pengujian board driver. Gambar 3.3 Form tampilan game
Tabel 4.1 Pengujian Driver Matrix Actuator PORT Vout(ON) Vout(OFF) A0 11.87 1.09 A1 11.91 1.07 A2 11.97 1.08 A3 11.95 1.08 A4 11.89 1.02 A5 11.88 1.07 A6 11.94 1.13 A7 11.92 1.09 C0 11.95 1.03 C1 11.89 1.04 C2 11.85 1.03 C3 11.91 1.01 C4 11.90 1.12 C5 11.88 1.07 C6 11.89 0.98 C7 11.90 1.01 Sebelum menguji matrix actuator Selain itu ujicoba juga dilakukan dengan memodifikasi waktu tunda pada program game agar lebih mudah untuk dimainkan. Pengujian sistem dilakukan dengan dua metode, yang pertama menguji tanpa pemain dan kedua menguji dengan pemain. Selain itu ujicoba juga dilakukan dengan memodifikasi waktu tunda pada program game agar lebih mudah untuk dimainkan. 4.2 Pengujian Sistem Pengujian sistem dilakukan dengan menggabungkan matrix actuator dengan program game tangkap bola. Pengujian unjuk kerja sistem dilakukan dalam dua tahap. Yang pertama pengujian dilakukan tanpa pemain dan kedua dengan pemain. Data pengujian yang diambil adalah data input dari komputer dan output dari matrix actuator. Data input computer didapat dari gerakan bola merah dan bola biru pada game. Data output diambil dari solenoid di matrix actuator yang bergerak. 4.2.1 Pengujian Sistem Tanpa Pemain Pengujian ini dilakukan tanpe seorang pemain yang mendeteksi gerakan objek game melalui matrix actuator. Data pengujian yang diambil berasal dari input pada game melalui bola warna merah, biru dan hijau. Sedangkan data output diambil dari pengamatan terhadap solenoid yang bergerak pada matrix actuator apakah gerakannya sudah sesuai dengan gerakan objek di game atau tidak. Pengambilan data dilakukan untuk gerakan objek bola merah dan biru setiap kolom pada kolom1, 2, 3 dan 4. Setiap kolom mempunyai 4 buah bola putih.gerakan objek diamati untuk bola putih yang mengalami perubahan warna pada setiap kolom masing-masing sebanyak 10 kali.enggunakan citra yang sudah tersimpan dalam komputer. Berikut adalah tabel data-data tiap kolom untuk bola merah. Pengujian data untuk bola biru di baris4 dilakukan dengan cara menggerakan bola dari kiri ke kanan dengan kecepatan sedang kemudian kembali lagi kanan ke kiri bolak-balik tiap kolom diulangi sebanyak 10 kali. Jika satu kali bolak-balik semua solenoid dapat bergerak seperti seharusnya, maka pengujian berhasil. Jika ada satu atau lebih solenoid yang tidak bergerak, maka pengujian dikatakan gagal. Tabel 4.2 Pengujian gerak bola merah kolom 1 Pengujian Bola1 Bola2 Bola3 Bola4 STATUS ke- Tabel 4.3 Pengujian gerak bola merah kolom 2 Pengujian Bola5 Bola6 Bola7 Bola8 STATUS ke- 1 On On Off On Gagal 2 On On Off On Gagal Tabel 4.4 Pengujian gerak bola merah kolom 3 Pengujian STATUS ke- Bola9 Bola10 Bola11 Bola12 Tabel 4.5 Pengujian gerak bola merah kolom 4 Pengujian STATUS ke- Bola13 Bola14 Bola15 Bola16
Tabel 4.6 Pengujian gerak bola biru baris 4 No Bola Bola Bola Bola Status 4 8 12 16 Dari data tabel hasil pengujian gerak bola merah untuk tiap kolom, didapatkan pengujian sebagian besar berhasil. Kondisi gagal pada tabel 4.3 terjadi karena kabel dari mikrokontroler ke board driver kurang rapat sambungannya. Setelah dirapatkan kembali, solenoid dapat berfungsi kembali seperti seharusnya. Sedangkan untuk gerak bola biru semua data pengujian berhasil. 4.2.2 Pengujian Sistem dengan Pemain Pengujian ini dilakukan dengan menyertakan seorang pemain untuk mencoba game ini. Dalam hal ini sample pemain yang diuji menyertakan 10 manusia normal, namun matanya ditutup ketika memainkannya. Setiap pemain diberi kesempatan 10 kali turn untuk menangkap bola merah yang muncul. Dari kesempatan yang diberikan, data diambil dari berapa kali tiap pemain berhasil menangkap bola merah. Data ditunjukan pada tabel 4.7 berikut Tabel 4.7 Tabel pengujian sistem dengan pemain Pemain Ke- Lebar Telapak Tangan(cm) 1 7.7 3 2 7 5 3 7 10 4 6.7 7 5 6,7 8 6 7,3 5 7 6,6 6 8 7 6 9 7,2 5 10 7,2 7 Jumlah Keberhasilan V. KESIMPULAN Setelah dilakukan rangkaian kegiatan pengambilan data dan pengujian sistem antar game dan matrix actuator maka dapat diambil kesimpulan dan saran bagi yang akan mengembangkan penelitian tugas akhir ini sebagai berikut: 5.1 Kesimpulan Kesimpulan yang diperoleh dalam Tugas Akhir ini adalah: 1, Solenoid penyusun matrix actuator dapat bekerja pada frekuensi 1-5 hz untuk menimbulkan getaran maju-mundur. 2, Matrix Actuator dapat bekerja pada tegangan antara 8 hingga 12 Volt. 3, Dari pengujian pada 10 orang pemain, tingkat keberhasilan dalam memainkan game ini sebesar 67%. 5.2 Saran Beberapa saran yang dapat penulis berikan untuk pengembangan Tugas Akhir adalah sebagai berikut : 1, Design susunan matrix actuator masih kurang tepat sehingga perlu dirancang ulang agar rancangan susunannya sesuai dengan anatomi jari tangan manusia. 2, Untuk pengembangan Game, perlu dikembangkan suatu game yang tingkat kecepatan gerak solenoid dapat diatur sesuai kebutuhan pemain. DAFTAR PUSTAKA [1] E. Sandin, Paul, Robot Mechanism and Mechanical Devices Illustrated, Mc-Graw Hill, 2003 [2] Andrianto, Heri.2008. pemrograman mikrokontrolerr AVR Atmega 16 menggunakan bahasa C (codevision AVR). Bandung : informatika [3] Tugino ST MT., Actuator Robot, STTNAS Yogyakarta. [4] http://www.dnatechindia.com/relay-interfacing.html [ BIOGRAFI Ari Yusuf Prasetyo dilahirkan pada tanggal 30 Maret 1986 di Jakarta. Anak kedua dari dua bersaudara dari pasangan bpk. Hengky Herwanto dan ibu Tini Soefyan ini menyelesaikan pendidikan dasar di SD YPPI I. Kemudian melanjutkan ke SMP YPPI I Surabaya. Kemudian melanjutkan ke SMAN 39 Jakarta. Saat ini sedang menyelesaikan program S1 di Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya jurusan Teknik Elektro.