RANCANG BANGUN ROBOT HUMANOID SOCCER ABENK_2 PADA KONTES ROBOT SEPAKBOLA INDONESIA 2014

M. Afridon[1], Depandi Enda[2], Emizan[3], Sutrimo[4]

Tim Robotika Politeknik Negeri BengkalisPoliteknik Negeri Bengkalis

Jl. Batin Alam, Sungai Alam - Bengkalis 28712 - Riauafridon@polbeng.ac.id, tim_robot@polbeng.ac.id

AbstrakMakalah ini menjelaskan tentang rancang

bangun robot Humanoid Soccer Abenk_2 yang merupakan robot pemain sepakbola yang berasal dari tim robotika politeknik negeri bengkalis. Adapun arsitektur perangkat keras yang digunakan pada robot adalah CM-510 sebagai unit pengontrol utama, kamera HaViMo 2.0 sebagai unit pengolah citra dari warna bola, motor servo dynamixel sebagai penggerak robot, unit power supply berupa battery dan modul komunikasi WiFi. Untuk perangkat lunak robot terdiri dari bagian pengolahan image processing yang dapat dilakukan melalui HaViMo GUI, perancangan gerak robot dan komunikasi wifi. Sehingga jika dipadukan akan menjadi sebuah sistem robot yang dapat bergerak secara autonomous untuk mencari dan menendang bola dengan baik seperti pemain sepakbola.

Keywords : Robot Humanoid Soccer, KRSBI 2014, Robot Abenk_2

1. PendahuluanRobot humanoid merupakan salah satu

robot yang dibuat meniru bentuk dan perilaku manusia. Dalam perkembangannya robot humanoid telah banyak digunakan untuk pengembangan dan riset. Salah satunya yaitu robot humanoid soccer yang memiliki kemampuan untuk bermain sepak bola. Robot humanoid soccer telah dipertandingkan pada ajang kontes robot baik tingkat nasional maupun internasional. Di Indonesia kontes robot sepak bola pertama kali diadakan pada tahun 2011, pada saat itu kontes tersebut telah diikuti oleh beberapa perguruan tinggi se-Indonesia yang terbagi menjadi 5 regional.

Pada awalnya kontes robot sepak bola indonesia masih termasuk kedalam devisi Kontes Robot Cerdas Indonesia (KRCI). KRCI sendiri memiliki dua divisi, yaitu Divisi Beroda dan Berkaki Robot Cerdas Pemadam Api yang mengacu pada peraturan Fire Fighting Robot Contest Trinity College, Hartford, Connecticut, Amerika serta Robogames, San Fransisco, Amerika Serikat dan Divisi Battle RoboSoccer Humanoid League yang mengacu pada

peraturan Internasional RoboCup Robot Soccer 2011 Turki [1]. Tahun 2012 Kontes Robot Sepakbola

Indonesia (KRSBI) telah menjadi satu devisi tersendiri yang dipertandingkan dalam ajang kontes robot indonesia.

Salah satu tim yang ikut serta dalam mengikuti kontes robot sepakbola tersebut yaitu tim robot Abenk_2. Robot Abenk_2 adalah robot humanoid soccer yang berasal dari tim robotika politeknik negeri bengkalis. Robot tersebut dioperasikan secara otomatis layaknya pemain sepakbola, dimana robot memiliki misi untuk mencari bola, mengenali bola dan dapat menendang bola. Robot ini memiliki beberapa perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software) yang disatukan menjadi sebuah sistem untuk bekerja selayaknya robot pemain sepakbola.

Pada makalah ini akan dibahas tentang rancang bangun robot humanoid soccer Abenk_2 yang akan mengikuti kontes robot sepakbola indonesia 2014 dan juga membahas tentang pengaruh intensitas cahaya terhadap pembacaan sensor kamera HaViMo 2.0.

2. Tinjauan Pustaka2.1 Bioloid Premium

Bioloid Premium merupakan kit robot humanoid yang dapat digunakan untuk proses belajar serta mampu mencakup semua kebutuhan untuk membuat sebuah robot.

Bioloid Premium Kit dapat digunakan untuk membangun robot humanoid dengan 18 DOF (Degree of Freedom) atau 18 derajat kebebasan. Selain itu, Bioloid Premium Kit juga dapat digunakan untuk membangun berbagai jenis robot seperti robot beroda, hexapod, quadruped, maupun robot lengan. Bioloid Premium Kit juga dapat digunakan untuk keperluan lomba seperti Humanoid RoboSoccer [2].2.2 Bioloid Grand-Prix (GP)

Robot Kit Bioloid GP (Grand-Prix) merupakan top-notch humanoid optimized

untuk digunakan pada berbagai kompetisi robot. Dengan actuator berperformansi tinggi AX-18A dan body aluminium yang sangat ringan dan kuat, Boloid GP mampu mengerjakan berbagai misi dalam kompetisi [2].

3. Pembahasan3.1 Arsitektur Perangkat Keras

Gambar 1. Blok diagram arsitektur perangkat keras robot

Dalam membangun sebuah robot tidak luput dari beberapa perangkat keras yang dirakit sehingga menjadi sebuah kesatuan dan membentuk sebuah sistem mekanik robot. Adapun perangkat keras yang digunakan didalam pembuatan robot Abenk_2 meliputi :1. Kamera HaViMo 2.0

Pada belakangan ini modul kamera sudah banyak digunakan di berbagai macam aplikasi robotika. Modul kamera tersebut biasa ditemukan pada robot sepak bola humanoid, robot penjejak warna, robot cerdas, ataupun aplikasi lainnya yang membutuhkan kemampuan pengolahan citra. Salah satu modul kamera yang cukup populer digunakan adalah HaViMo 2.0 (Hamid Vision Module versi 2.0) dari HaViSys.

Gambar 2. Kamera HaViMo 2.0 terpasang dikepala robot

HaViMo 2.0 merupakan modul kamera CMOS yang terintegrasi dengan chip processor yang akan melakukan pengolahan terhadap image processing berbasis warna seperti region growing dan griding secara langsung sehingga pengguna bisa mendapatkan hasil pengolahan citra yang siap digunakan. HaViMo 2.0 memiliki format protokol yang sama dengan protokol dynamixel. Proses kalibrasi serta pemilihan warna yang akan dideteksi akan dilakukan terlebih dahulu melalui komputer dengan software HaViMoGUI [3].2. CM 510

CM-510 adalah suatu unit pengontrol buatan Robotis berbasis mikrokontroler Atmega2561 yang dapat digunakan sebagai servo controller maupun logic controller yang terintegrasi dengan software RoboPlus. CM-510 digunakan sebagai servo controller yang mendukung AX, RX dan MX Series serta menggunakan komunikasi serial [4].

Gambar 3. Unit pengontrol utama (CM-510)

Pada makalah ini CM-510 yang digunakan merupakan unit kontrol utama untuk menggerakkan motor servo yang menerima instruksi dari pembacaan data atau hasil yang diperoleh dari sensor kamera HaViMo 2.0.3. Motor Servo Dynamixel

Dynamixel adalah jenis motor servo keluaran dari Robotis, suatu perusahaan produsen kit robot dan perangkat pendukungnya dari Korea Selatan yang banyak digunakan dalam pembuatan robot.

Kontruksi Robot

Battery

Motor Servo Dynamixel

Kamera HaViMo

2.0

Arduino

Wizfi 210

CM-510

Gambar 4. Motor Servo Dynamixel AX-18

Motor servo ini dapat digolongkan sebagai aktuator cerdas (smart actuator) karena pada masing-masing motor terdapat mikroprosesor yang menyediakan kemampuan komunikasi dengan kontroller, menyediakan informasi tentang posisi dan beban yang bekerja serta temperatur pada motor [5].

4. Kontruksi RobotKontruksi robot dirancang sebaik mungkin

dengan menggunakan bahan yang terbuat dari aluminium. Sehingga menghasilkan sebuah rangka robot yang kuat dan ringan sehingga tidak mengurangi kinerja robot. Adapun tampak depan dari kontruksi robot dapat dilihat pada Gambar 5.

Gambar 5. Tampak depan robot

Tampak samping dari kontruksi robot yang dirancang dapat dilihat pada Gambar 6.

Gambar 6. Tampak samping robot

5. BatteryUntuk memberikan supply daya ke unit

pengontrol utama CM510, Motor Servo dan Modul Wifi maka dibutuhkan supply dari battery yang mana pada robot ini menggunakan power supply dari battery LiPo (Lithium Polymer) dengan spesifikasi 11 Volt, 1000mAh.

Battery dipasang di chassis robot yang telah

terintegrasi bersama bagian-bagian lain dari robot, sehingga robot dapat bergerak dengan bebas dibandingkan dengan menggunakan power supply dari luar.

Gambar 7. Battery LiPo dari Robotis

6. Modul Komunikasi WiFiPerangkat komunikasi wireless yang

digunakan pada robot agar dapat menerima perintah dari wasit yang mengoperasikan game controller terdiri dari perangkat Arduino Uno dan Wizfi 210. Modul ini dapat menerima paket data yang dikirim oleh aplikasi game controller dari juri dan meneruskannya ke pemroses utama (CM-510) yang selanjutnya akan memberikan aksi kepada robot.

Gambar 8. Modul Arduino Uno dan Wizfi 210

3.2 Arsitektur Perangkat Lunak

Kontrol UtamaCM-510

Komunikasi Wifi

Game Controller

Motor Servo Dynamixel

PerancanganGerak Robot

Image Processing

HaViMo 2.0

Gambar 9. Blok diagram arsitektur perangkat lunak

Perancangan perangkat lunak yang digunakan pada robot ini terdiri atas 3 bagian utama yaitu, pemrosesan image/citra digital (image prosessing), perancangan gerak robot (motion design) dan komunikasi WiFi robot pada game controller.1. Image Processing

Salah satu bagian utama dalam membangun sebuah robot humanoid soccer yaitu pemrosesan image/citra digital. Dimana pemrosesan citra digital berfungsi sebagai sensor yang berhubungan langsung ke luar lingkungan sistem, memonitor keadaan sekitar serta memberikan aksi terhadap robot. Salah satu perangkat yang digunakan untuk pengolahan citra tersebut yaitu sensor modul kamera HaViMo 2.0. Proses awal yang dilakukan untuk melakukan pengolahan citra menggunakan kamera HaViMo 2.0 ialah kalibrasi. Kalibrasi digunakan untuk mengambil data dan sampel warna bola yang dibutuhkan untuk proses tracking warna. Langkah kalibrasi dapat dilihat pada Gambar 10.

Gambar 10. Langkah kalibrasi menggunakan modul kamera HaViMo 2.0

(sumber : http://www.havisys.com)

Kalibrasi dapat dilakukan menggunakan software HaViMo GUI dari havisys yang dapat dilihat pada Gambar 11.

Gambar 11. Tampilan HaViMo GUI

Berikut blok diagram unit pemrosesan citra menggunakan modul kamera HaViMo 2.0 yang dapat dilihat pada Gambar 12.

Gambar 12. Blok diagram unit pemrosesan citra

HaViMo 2.0 merupakan kamera Bioloid Robot series yang akan mendeteksi warna BLOB sehingga dapat digunakan untuk membantu navigasi robot secara autonomous. Salah satu kegunaan dari HaViMo 2.0 adalah untuk tracking atau memonitor warna. Performa terbaik dicapai ketika terdapat kontras dan intensitas cahaya yang tinggi. Secara instant, modul kamera HaViMo 2.0 ini dapat digunakan untuk mengikuti bola orange pada background hijau, tetapi akan sulit bekerja apabila terjadi perubahan pada intensitas cahaya.

Tabel berikut merupakan data hasil pembacaan kamera terhadap intensitas cahaya yang mana pengambilan data/sampel pada waktu malam hari dengan jumlah bola lampu yang menyala sebanyak 2 buah, daya 1 buah lampu sebesar 40 watt, tinggi lampu terhadap objek bola yaitu 3,5 meter didalam ruangan tertutup :

Tabel 1. Pengujian terhadap intensitas cahayaNo Jarak Bola Jumlah Lampu

1 2 3 41 50 cm √ √ √ √2 100 cm X √ √ √3 150 cm X √ √ √4 200 cm X √ √ √5 250 cm X X X X

Dari tabel 1, dapat ditarik kesimpulan bahwa jarak pembacaan kamera maksimal sebesar 200 cm dan apabila intensitas cahaya berkurang maka jarak pembacaan kamera akan berkurang dan bahkan tidak bisa terbaca.

Setelah proses tracking warna dilakukan langkah selanjutnya adalah unit pengontrol utama akan menyimpan informasi dari posisi bola dan melakukan aksi terhadap posisi bola yang tersimpan. Jika posisi bola jauh dari robot maka robot akan bergerak mendekati bola dan apabila posisi bola dekat dengan posisi robot (kaki robot) maka robot akan menendang bola.2. Perancangan Gerak Robot

Aksi / MotionRobot

Posisi Bola

Deteksi Warna Bola (Orange)

Deteksi Warna BLOB

HaViMo 2.0Module

Perancangan gerak robot dibuat berdasarkan analisis prinsip gerakan robot humanoid soccer seperti pemain sepakbola [6]. Pergerakan robot dibuat dengan menggunakan software RoboPlus Motion dari Robotis. Tampilan GUI RoboPlus Motion dapat dilihat pada Gambar 13.

Gambar 13. Tampilan GUI RoboPlus Motion3. Komunikasi Wifi

Komunikasi robot pada game controller berperan sangat penting dalam menangani data dari game controller yang berupa referee box. Referee box ini merupakan sebuah program PC yang dirancang untuk menyediakan antarmuka GUI yang dioperasikan oleh wasit yang berfungsi untuk broadcast secara wireless data-data instruksi bermain untuk kedua tim yang sedang bertanding [7].

Robot dapat berkomunikasi dengan referee box dengan bantuan modul komunikasi WiFi. Modul yang digunakan pada robot yaitu Arduino dan Wizfi210, modul ini akan terhubung ke pengontrol utama (CM-510). Untuk melakukan komunikasi diperlukan konfigurasi pada modul wifi tersebut. Software yang digunakan untuk mengkonfigurasi modul Wizfi210 adalah Wizmart 1.0. Setelah modul Wizfi210 dikonfigurasi, langkah selanjutnya yaitu melakukan upload program penerimaan data serial dari Wizfi210 ke Arduino yang ditulis menggunakan bahasa pemrograman C pada software Arduino GUI.

4. Kesimpulan

Dari pembahasan dan hasil yang diperoleh pada penelitian rancang bangun robot humanoid soccer Abenk_2 maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Arsitektur perangkat keras dan perangkat lunak robot harus saling terintegrasi antar beberapa komponen, untuk menghasilkan sebuah sistem robot yang mampu dioperasikan secara autonomous.

2. Modul kamera merupakan sensor utama dalam berinteraksi dengan lingkungan luar dan mengatur sistem kendali robot.

3. Jarak maksimal pembacaan data/tracking bola dari modul kamera HaViMo 2.0 adalah sebesar 200 cm.

4. Kamera HaViMo 2.0 memiliki kekurangan pada saat membaca data/tracking bola apabila terjadi penurunan intensitas cahaya.

5. Daftar Pustaka

[1] R Tedi Kusmawan ST-STEI, 2012. Peristiwa dan Kegiatan Kontes Robot Indonesia (KRI)-Kontes Robot Cerdas Indonesia (KRCI)-Tingkat Nasional (Sumber : http://www.itb.ac.id/agenda/1250.xhtml, diakses pada tanggal 20 Mei 2014)

[2] Toscany, A.N., dkk, 2013, Perancangan Humanoid Robosoccer Dengan HAVIMO 2.0 Sebagai Pencitraan Objek Dan Wifly Sebagai Media Komunikasi, Indonesian Symposium on Robot Soccer Competition (ISRSC 2013), 32-35.

[3] Tim IE AN206, Pan Tilt Color Tracking menggunakan HaViMo 2.0 dan DT-AVR Low Cost Micro System, Application Note (Sumber:http://www.innovativeelectronics.com/innovative_electronics/download_files/artikel/AN206.pdf, diakses pada tanggal 19 Mei 2014)

[4] Hutama, Y., dkk, 2012. Realisasi Robot Firefighting Berkaki Untuk Perlombaan Krci Berkaki 2012, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Kristen Maranatha, Bandung.

[5] Mechatronicscrew, 2013. Pemilihan Motor Servo Dynamixel(Sumber:http://ksatriaunisi.wordpress.com/2013/01/11/pemilihan-motor-servo-dynamixel/#more-29, diakses pada tanggal 21 Mei 2014)

[6] Al-Mouhamed, M.A.; Abu-Arafah, A., Design of a library of motion functions for a Humanoid robot for a football game, Computer Systems and Applications (AICCSA), 2010 IEEE/ACS International Conference, pp.1,6, 16-19 May 2010.

[7] S. Petters, Usage of Referee / Game Controller Software in the RoboCup Humanoid League.[Online](Sumber:http://www.dribblers.de/gc/)