OPTIMALISASI DAN PERANCANGAN ALGORITMA PERGERAKAN DAN

KOMUNIKASI PADA ROBOT PENYERANG HUMANOID SOCCER

Oleh

Bob William Chandra

NIM: 612010003

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

ffiPERPUSTAKAAN UNIvERS ITAs

1INTYERSTTAS T'RISTEN SATYA IilACANAJl. Dipurgm 52 .- 50 Saletiga 5O?l I

JawaTag&, lndssiaTelp" 0298 -- 3212t2, Iex.0?98 321+33

&mil libtr),@hdr.ukw.edu ; @: / /libwy.u*sw,edu

PERNYATAAN TIDAK PII\GIAT

Sayayang bertandatangan di bawah ini:

Nama Bob Nillian Chandru

NIM

Fakultas

Judul tugas akhir

612010 oo3 Email

Program StudiFTer,

: 6lLot00o3 @ student. uksw,edu

, l cLnih- Elelt*ro

Pembimbing

Dengan ini menyatakan bahwa:

1. Hasil karya yarig saya serarhkan ini adalah asli tlan belum pernah diajukan untuk mendapatkan gelar

kesarjanaan baik di Universitas Kristen Safya Wacana maupun di institusi pendidikan lainnya.

2. Hasil karya saya ini bukan saduran/terjemahan molainkan merupakan gagasan, rumusan, dafl hasilpelaksanaan penelitian/implementasi saya sendiri, tanpa bantuan pihak lain, kecuali arahan pembimbing

akademik dan narasumber penelitian.

3. Hasil karya saya ini merupakan hasil revisi terakhir setelah diujikan yang telah diketahui dan disetujui olehpembimbing.

4. Daleun karya saya ini tidak terdapat lcrrya atau pendapat yirng telah ditulis atau dipublikasikern oinng lain,kecuali yang digunakan sebagai acuan dalam naskah dengan nama pengarang dan dicantumkandalam daftarpustaka.

Pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya. Apabila di kemudian hari terbukti ada penyimpangan dan

ketidakbenman dalam pernyataan ini maka saya bersedia menerima sanksi akademik berupa pencabutan gelaryang telah diperoleh karena karya saya ini, serta sanksi lain yang sesuai dengan ketentuan yang berlaku diUniversitas Kristen Satya Wacana.

t. Dcddg Susilo, H.6n+ " -

oPt\malinsi dqn Perancangan *lgodlrna P,lrgerLan dan

F-l1&080

ffiPERPUSTAKAAN UNIvERSITAS

UiYIYERSITAS I(RISTEN SATYA lryACANA,1. Dipqqprc52 60SaldtigaSO?11

JewTengdr, lnde$irTelp" 0298,3?1212, Fs.0298 3!1*33

[mil tibnry@m.ulsw.edu ; [q://tibmrv.u]w.edu

PERNYATAAN PERSETUJUAN AKSES

Saya yang bertanda tangan di bawah ini:

Bob Nillian LhandmNama

NIM

Fakultas

Judul tugas akhir

6l2OtOAo\ Email

Tevni| eleLfron'tka dan @dou6"- t*at

: .6t 2!tooq\ @ s+udeot.Uksw.edu

: leknik lleliro

Dengirn ini saya mcnyeialikam haknon-eksHiusifi kcpada Perpustalkiran Universitas - Univcrsitas Kristen Satya

Wacana untuk menyimpan, mengatur akses serta melakukan peagelolaan terhadap karya saya ini dengan

mengacu pada ketentuan akses tugas akhir elektronik sebagai berikut (beri tanda pada kotak yang sesuai):

d ". Saya mengijinkan karya tersebut diunggah ke dalam aplikasi Repositori PerpustakaanUniversitas,

danlatauportal GARUDA

I b. Saya tidak mengijinkan karya tersebut diunggah ke dalam aplikasi Repositori Perpustakaan Universitas,dan/atau portal GAITUDA* *

Hakwng tidak Erbuathatrya bagt rdu pilrak sqia. Pengaj*, peneliti; dan maltasiswa yang menyerahkm lwk non*tsfustf kepdaReposaori Pelp4ttakaaTq Uaiverlitas saat:ruerrgumprlfui ltasil lrsya wrefu fiasih uemttiki ha* capyright aus fuya tersebw.

t{aWskannawpittam lalwfljuei d&lfutak Ptlilratt iN lwis dilo@iridctwtpedelasfrtl slssiltwtulis dffipefibintbWn

Demikia,n pernyataan ini saya buat deng*rn sebencrniya.

Salatig4 l0 llAgET 2(,tE.

Bob Ntlliarn l,handraTmda tangan & nama terang mohosiswa

F-LIB-081

Mengetahui,

Tonda tangan & noma terang pembimbing II

OPTIMALISASI DAN PERANCANGAN ALGORITMA PERGERAKAI\i DAIY

KOMUIYIKASI PADA ROBOT PEIYYERANG HUMANOID SOCCER

Oleh

Bob William Chandra

NIM:612010003

Skripsi ini telahditerima dan disahkan

Untuk melengkapi salah saL syarat memperoleh

Gelar Sarjana Teknik

dalam

Konsentrasi Teknik Etektronika

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer

Universitas Kristen Satya Wacana

Salatiga

Disahkan oleh :

Pembimbing I Pembimbing II

Deddv Susilo. M.Eric.

ranggal , 1l) lnf

---\..

Dariiel $antoso. M.S.

Tanggal : 7/ g/W

1

INTISARI

Pada Kontes Robot Sepak Bola Indonesia (KRSBI) tahun 2013, R2C berhasil

meraih juara dua di tingkat regional dan juara dua di tingkat nasional. Meskipun R2C

telah meraih juara dua tingkat nasional, robot humanoid yang dimiliki oleh R2C masih

memiliki kekurangan dalam hal pergerakan robot yang lambat dan tidak adanya

kemampuan berkomunikasi antar robot. Faktor yang mempengaruhi kecepatan

pergerakan pada robot adalah faktor mekanik robot, kemampuan servo, dan algoritma

pergerakan yang tertanam di dalamnya. Namun penggantian mekanik dan servo robot

membutuhkan biaya yang sangat banyak. Maka salah satu faktor yang dapat

dioptimalkan tanpa mengeluarkan biaya besar yaitu algoritma robot.

Algoritma pergerakan robot ditanamkan di dalam smartphone Android yang

berperan sebagai main processor untuk mengolah data dari kamera dan menentukan

gerakan robot yang akan dilakukan. Kemudian perintah untuk melakukan gerakan akan

dikirimkan ke mikrokontroler ATmega324 yang bekerja sebagai kontrol utama dan

mengatur kesinambungan antara prosesor utama dengan controller servo robot kondo

KHR-3HV (RCB4). Supaya robot dapat berkomunikasi, maka digunakan

mikrokontroler ATmega8 sebagai pemroses data komunikasi dan bluetooth sebagai

media komunikasinya.

Pada tugas akhir ini dibuat sebuah algoritma untuk mengoptimalkan pergerakan

robot dan merealisasikan komunikasi antar robot striker. Hasilnya, dengan mekanik dan

servo robot yang sudah ada, robot humanoid R2C dapat bermain bola dengan

pergerakan yang lebih cepat dan efisien, keberhasilan mencetak gol yang lebih baik dan

dapat berkomunikasi.

2

ABSTRACT

At Kontes Robot Sepak Bola Indonesia (KRSBI) in 2013, R2C has won the

second place in regional competition and also second place in national competition.

Even though R2C has won the second place in national, humanoid robots of R2C still

have weaknesses that are slow robot movements and no communication between robots.

Factors affecting the speed of robot movements are robot mechanics, servo, and motion

algorithm implanted in the robot. However, the replacement of mechanics and robot

servos costs a lot. Therefore, a factor to optimize without a lot of cost is robot

algorithm.

Algorithm of robot movements is embedded inside an Android smart phone as

the main processor to process the data from the camera and determine the movements to

execute. Then, the command to execute the motion will be sent to AT mega324

microcontroller as the main control and adjust the sustainability between the main

processor with servo kondo KHR-3HV (RCB4) robot controller. To realize the

communication between robots, ATmega8 microcontroller is used as communication

data processor and Bluetooth as the communication media.

In this thesis, an algorithm to optimize the robot’s movements and realize

communication between striker robots is created. As a result, with the current

mechanics and robots’ servos, humanoid robot of R2C is able to play soccer with faster

and more efficient movements and higher rate of goals, also able to communicate.

3

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Tuhan yang selalu menyertai penulis selama menempuh

pendidikan sampai sekarang, hingga 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 ingin 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 sehingga penulis dapat

menyelesaikan skripsi ini.

2. Papa Tjan Soe Ping dan mama Koo Elizabeth Inawati K yang tercinta sebagai

orang tua yang sudah membesarkan dan mendidik penulis dengan cinta kasih

serta ajaran-ajaran tentang kehidupan yang sangat berarti.

3. Bapak Deddy Susilo, M.Eng dan Bapak Daniel Santoso, M.S. sebagai

pembimbing I dan pembimbing II, terima kasih atas bimbingan dan saran yang

telah diberikan kepada penulis selama mengerjakan skripsi ini.

4. Adikku Steven yang selalu mendukung penulis agar cepat menyelesaikan

tugas akhir.

5. Nadia Ananda Herianto yang selalu setia menyayangi, menyemangati, dan

menemani penulis ketika bekerja di lab robot sehingga menjadi motivasi

penulis untuk tidak malas dan tetap semangat mengerjakan tugas akhir.

6. Keluarga besar R2C yang sudah selalu semangat melakukan riset, berjuang

bersama saat robot rusak tapi tidak ada dana, bersedih bersama saat kalah,

bergembiara bersama saat juara dan memberikan pengalaman tidak terlupakan

selama bekerja di lab robot.

7. Seluruh staff dosen, karyawan dan laboran FTEK yang memfasilitasi penulis

selama belajar di FTEK UKSW.

8. Keluarga besar 2010 sebagai teman seperjuangan yang selalu memberi

dukungan kepada penulis.

4

9. Teman-teman kos, teman-teman tim robot dari universitas lain, teman-teman

FTEK, teman-teman dari fakultas lain, teman-teman SMA, dan lainnya.

10. 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 dan R2C.

Salatiga, Desember 2014

Penulis

5

DAFTAR ISI

INTISARI ...................................................................................................................... i

ABSTRACT .................................................................................................................. ii

KATA PENGANTAR ................................................................................................. iii

DAFTAR ISI .................................................................................................................. v

DAFTAR GAMBAR .................................................................................................. vii

DAFTAR TABEL ........................................................................................................ ix

BAB I PENDAHULUAN .............................................................................................. 1

1.1. Tujuan ............................................................................................................. 1

1.2. Latar Belakang ................................................................................................ 1

1.3. Batasan Masalah ............................................................................................. 3

1.4. Sistematika Penulisan ..................................................................................... 4

BAB II DASAR TEORI ................................................................................................ 5

2.1. Kemampuan Mendasar Robot Penyerang Humanoid soccer ......................... 5

2.2. Smartphone Android ....................................................................................... 5

2.3. Miktokontroler Tipe ATmega324 dan ATmega8 ........................................... 6

2.4. Motor Servo .................................................................................................... 7

2.5. Modul Bluetooth ............................................................................................. 7

2.6. Konsep Dasar Sistem ...................................................................................... 8

2.7. Gerakan atau Motion Robot Humanoid yang Digunakan ............................... 9

BAB III PERANCANGAN ......................................................................................... 10

3.1. Gambaran Sistem .......................................................................................... 10

3.2. Perancangan Perangkat Keras ....................................................................... 12

3.2.1. Board Mikrokontrol ATmega324 ........................................................... 12

3.2.2. Board Mikrokontrol ATmega8 ............................................................... 13

3.3. Perancangan Perangkat Lunak ...................................................................... 14

3.3.1. Flowchart Algoritma Keseluruhan ......................................................... 14

3.3.2. Algoritma Tracking dan Analisis Posisi Bola......................................... 17

3.3.3. Algoritma Mendekati Bola ..................................................................... 21

3.3.4. Algoritma Cek Orientasi Robot .............................................................. 22

3.3.5. Algoritma Cek Posisi Gawang ................................................................ 25

6

3.3.6. Algoritma Memposisikan Diri Menendang Bola .................................... 28

3.3.7. Algoritma Menendang Bola .................................................................... 31

3.3.8. Algoritma Komunikasi Robot ................................................................. 33

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS .................................................................... 39

4.1. Pengujian Overshoot Servo Kepala .............................................................. 39

4.2. Pengujian Keberhasilan Robot Memutari Bola ............................................ 40

4.3. Pengujian Respon Pergerakan Robot Terhadap Perpindahan Bola .............. 43

4.4 Pengujian Kemampuan Robot Mengarahkan Bola ke Gawang .................... 45

4.5. Pengujian Sistem Komunikasi Robot ........................................................... 47

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................................... 50

5.1. Kesimpulan ................................................................................................... 50

5.2. Saran Pengembangan .................................................................................... 51

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................. 52

7

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Smartphone Android Sony Xperia Mini st15i .......................................... 5

Gambar 2.2. Motor servo Tower Pro MG90s. ............................................................... 7

Gambar 2.3. DF-Bluetooth V3 ....................................................................................... 7

Gambar 2.4. Blok Diagram Sistem ................................................................................ 8

Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem Keseluruhan ......................................................... 10

Gambar 3.2. Skema Board ATmega324 ...................................................................... 13

Gambar 3.3. Skema Board ATmega8 .......................................................................... 13

Gambar 3.4. Flowchart Algoritma Keseluruhan yang Lama ....................................... 15

Gambar 3.5. Flowchart Algoritma Keseluruhan yang Baru ........................................ 16

Gambar 3.6. Flowchart Algoritma Tracking Bola ....................................................... 17

Gambar 3.7. Vision Robot dan Daerah Toleransi ........................................................ 18

Gambar 3.8. Grafik Selisih Koordinat Bola dengan Batas Toleransi terhadap

Perubahan Sudut Servo ............................................................................ 20

Gambar 3.9.a. Flowchart Algoritma Lama Mendekati Bola ............................................. 21

Gambar 3.9.b. Flowchart Algoritma Baru Mendekati Bola .............................................. 22

Gambar 3.10. Grafik Sudut Tilt Terhadap Batas Putar(Y) .......................................... 23

Gambar 3.11. Flowchart Algoritma Cek Orientasi ...................................................... 24

Gambar 3.12.a. Flowchart Algoritma Cek Gawang yang Lama ................................. 25

Gambar 3.12.b. Flowchart Algoritma Cek Gawang yang Baru ................................... 26

Gambar 3.13. Robot Melihat Gawang ......................................................................... 27

Gambar 3.14. Gawang di Kamera Robot ..................................................................... 27

Gambar 3.15. Robot Mengarahkan Diri Menghadap Gawang .................................... 28

Gambar 3.16. Rute Pergerakan Robot ......................................................................... 29

Gambar 3.17. Rute Pergerakan terhadap Robot dan Bola ........................................... 30

Gambar 3.18.a. Flowchart Algoritma Menendang Bola yang Lama ........................... 32

Gambar 3.18.b. Flowchart Algoritma Menendang Bola yang Baru ............................ 32

Gambar 3.19. Flowchart Algoritma Komunikasi Robot.............................................. 33

Gambar 3.20. Timing Diagram Jalur Data Atmega324 dengan Atmega8................... 34

Gambar 3.21.a. Task Diagram Sistem yang Lama ...................................................... 37

Gambar 3.21.b. Task Diagram Sistem yang Baru ........................................................ 38

8

Gambar 4.1. Ilustrasi Pengujian Overshoot Servo ....................................................... 39

Gambar 4.2. Ilustrasi Pengujian Robot Memutari Bola ............................................... 41

Gambar 4.3. Ilustrasi Pengujian Respon Robot Terhadap Perpindahan Bola ............. 44

Gambar 4.4. Ilustrasi Pengujian Robot Mengarahkan Bola ke Gawang ..................... 46

9

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Pengujian overshoot servo yang lama ........................................................ 40

Tabel 4.2. Pengujian overshoot servo yang baru ......................................................... 40

Tabel 4.3. Keberhasilan robot memutar bola yang lama ............................................. 42

Tabel 4.4. Keberhasilan robot memutar bola yang baru .............................................. 42

Tabel 4.5. Pengujian respon robot terhadap perpindahan bola .................................... 44

Tabel 4.6. Pengujian kemampuan robot mengarahkan bola dengan

algoritma yang lama .................................................................................... 46

Tabel 4.7. Pengujian kemampuan robot mengarahkan bola dengan

algoritma yang baru .................................................................................... 47

Tabel 4.8. Pengujian pengiriman data komunikasi ...................................................... 48

Tabel 4.9. Pengujian sistem komunikasi keseluruhan ................................................. 49