APLIKASI DUAL MIKROKONTROLER BIOLOID CM-510 UNTUKMENINGKATKAN AKSELERASI GERAKAN PADA HUMANOID ROBOT SOCCER

Muhammad Luqman Bukhori1 dan Wisnu Adi Prasetyanto ST, M.Eng2

FAKULTAS TEKNIK – TEKNIK ELEKTROKampus Universitas Dian Nuswantoro , Jalan Nakula 5-11 Semarang 50131, Indonesia

Tel: (024) 3573733; Fax: (024) 3569684mluqmanbukhori@gmail.com1, wisnu@dinus.ac.id2

Abstract : Robo Soccer Humanoid robots are designed as play football like human soccer game. Movements inplaying robot is a dynamic movement, not sure, timely, effective, satisfying the environment has been set. Toproduce these movements, it takes some kind of censorship as a means of data input environment. These sensorswill collaborate with motors as aktuatornya. Coordination between the sensor and the motor is controlled by amicrocontroller. The robot belongs Udinus Astronus using two kinds of sensors are cameras and gyro. At first thetwo sensors were each controlled by a microcontroller. However the resulting motion is not satisfactory due tofrequent misinterpretation between the data input from sensors and commands to actuators. For 2014 this wasdone so that when the research camera and Gyro work together simultaneously, does the addition of amicrocontroller module CM - 510 to overcome. With the use of two microcontrollers to sensors produced twokinds of errors are relatively small and the movement of the robot becomes more refined searching.

Keywords : Dual Mikrokontroler CM-510, Bioloid Robot.

Pendahuluan

Robot sepak bola umumnya bekerjadalam sebuah tim. Sekelompok robotharus berkoordinasi satu dengan lainnyauntuk membuat gol. Oleh sebab itu robotharus memiliki kemampuan untukmengenali kawan, lawan, bola, dangawang. Robot juga harus memilikikemampuan untuk mengambil keputusan,kapan harus menendang bola dan kemanabola harus ditendang [1].

Pengendalian humanoid robotdimaksudkan untuk menghasilkankeseimbangan saat robot bergerak.Keseimbangan ini didasarkan pada pusatmassa robot (center of mass / COM).Pengendalian keseimbangan inididasarkan pada kendali kontak gayayang didasarkan pada kendali momentumlinier dan momentum sudutnya [2].

Untuk berinteraksi denganlingkungannya, seperti mengenalilapangan, mengenali bola, dan mengenalilawan, robot Astronus dalam paper inimenggunakan sensor berupa kamera.Sedangkang untuk menghasilkan gerakandengan gaya yang seimbang, digunakansensor gyro. Sensor-sensor tersebutdigunakan sebagai alat masukan datayang selanjutnya akan diolah olehmikrokontroller untuk menggerakkanaktuator berupa motor-motor servo padarobot.

Pada riset sebelumnya, kedua macamsensor ini dikendalikan oleh sebuahmikrotontroller. Namun demikian belumdiperoleh hasil yang maksimal karenamasih sering ditemukan adanya error saatrobot bergerak. Untuk mengantisipasihal tersebut, pada riset tahun ini,ditambahkan sebuah mikrokontroler lagisehingga satu jenis sensor dikendalikan

oleh sebuah mikrokontroller. Denganpemakaian double mikrokontrollerdiharapkan akan dihasilkan gerakanrobot yang lebih halus dan robotmemiliki kemampuan untuk mengenalilingkungan dengan lebih baik lagi.

Gambar 1.1 Astronus Generasi ke-3

Gambar di atas merupakan bentuk robotAstronus pada generasi ke-3 yangmengikuti ajang kontes robot tahun 2014pada regional III wilayah Jateng – DIY.

Metode Penelitian

Langkah-langkah yang dilakukanuntuk mengembangkan Robot Soccer inimenempuh beberapa tahap dan alurpenelitian sebagai berikut :1. Identifikasi masalah yang pernahdialami robot astronus pada tahun2013.

2. Melakukan observasi pada robotastronus tahun 2013.

3. Melakukan penelitian dari bahan-bahan yang telah diambil observasimulai dari Processor CPU dan Gyro untukcara menyeimbangkan jalan robot.

4. Pengolahan data dari observasiyang dilakukan dan melakukan desaindan sistem robot.

5. Membuat prototype robot humanoidsesuai dengan desain yang sudahdibuat.

6. Pengolahan data dan mencatathasil penelitian yang sudah dilakukanselama pengujian berlangsung.

7. Membuat kesimpulan dari hasilpenelitian.

Analisa dan Pembahasan

Perkembangan yang dilakukan olehTim Astronus generasi ke-3 ini merombakpada sistem Mikrokontoler dari keadaansemula yang memakai mikrokontrolersatu, kemudian menambahkan 1 buahmikrokonkontroler dan menjadi 2mikrokontroler. Perubahan inidimaksutkan karena dari observasi yangdilakukan dari tahun 2013 yang dulu,robot mengalami permasalahan ketikasistem menyalakan Kamera dan Gyro secarabersamaan. Saat Kamera dan Gyro “ON”secara bersamaan robot tidak bisamelakukan intruksi dan terjadinyabentrok sistem atau tidak bisamelakukan kerja bersamaan.

Gambar 1.2 Ilustrasi Error dengan Single CM-510

Gambar 1.2 adalah ilustrasi yangterjadi ketika robot dinyalakan. Ketikakamera ON dan Gyro ON, mikrokontrolerCM-510 tidak bisa mengerjakan perintah.Kamera yang digunakan berfungsi untukmenangkap dan mendeteksi bola danmemerintahkan robot untuk bergerak danmendapatkan bola. Ketika sensor gyroditambakan ada masalah yang terjadiyaitu robot tidak bisa berintruksi yangterbaca oleh robot (error) karena adanyapemasangan sensor gyro ini. Saat CM-510terpasang Kamera tanpa adanya sensoryang lainnya, sistem dengan single CM-

510 berjalan dengan bagus dan tidakadanya error. Kemudian ketika terpasangdengan sensor Gyro sistem menjadi errordan tidak bisa bekerja. Maka dari ituuntuk mengatasi permasalahan inidilakukannya penelitian denganmenambahkan sebuah mikrokontroler CM-510 sehingga menjadi 2 buahmikrokontroler yang terpasang, Main CPUdan Slave CPU.

Gambar 1.3 Blok Sistem Dual CM-510 Mikrokontroler

Masing-masing mikrokontroler inimempunyai peranan dan fungsi yangberbeda. Main CPU (kontrol utama) yangberfungsi sebagai mikrokontroler utamauntuk mengatasi beberapa komponendiantaranya Kamera, Modul WiFi, dan 2Servo Dynamixel. Sedangkan pada Slave CPU(kontrol tambahan) ini merupakanmikrokontroler yang digunakan untukmengatasi 18 Servo Dynamixel yangberfungsi sebagai gerakan tubuh mulaidari tangan, badan, pinggul, keduakaki, lutut, telapak kaki, dan 1 buahGyro untuk menyeimbangkan pergerakanrobot.

Kamera yang digunakan merupakankamera bawaan yang sudah terintegrasioleh Bioloid yaitu HaViMo 2. Kamera inisangat kecil dan mempunyai algoritmaseperti gridding. Algoritma inimerupakan langkah awal processing untukbanyak aplikasi seperti pengenalanwarna dan alokasi diri.[3].

Gambar 1.4 Sensor HaViMo.2

Gambar 1.4 adalah bentuk fisik havimoyang digunakan dalam sistem robot.Dalam melakukan seaching bola dilakukanbeberapa program untuk bisa melakukangerakan dan capture dimana bola berada.Perpaduan pada kamera ini adalahdibutuhkannya 2 buah motor servo yangdigunakan sebagai leher agar kamerabisa mengikuti arah bola berada.Berikut capture yang dilakukan ketikakamera dinyalakan dan pengaturan dengan2 buah servo yang dikombinasikan dengankamera havimo ini.

Gambar 1.5 Hasil Koordinat yang dibaca Kamera dan Sudut Servo

Hasil koordinat yang dibaca oleh kameraakan dipadukan dengan sudut servo yangsebelumnya dan diumpankan menjadi nilaisudut yang harus dikirimkan ke servountuk bergerak.

Dalam melakukan riset inidibutuhkan percobaan-percobaan yangterus dilakukan, 1 buah mikro tidakbisa mengakses semua modul secarabersamaan kemudian diharapkan denganmenambahkan 1 mikro tambahan lagi bisamengatasi semua permasalahan yang ada.Berikut diagram blok sistem yangdigunakan dalam membangun riset dualmikrokontroler CM-510 pada robotbioloid ini.

Gambar 1.6 Alur Sistem Kontrol Robot

Dengan menggunakan sistem seperti inidiharapkan bisa mengatasi permasalahanyang dialami tim robot astronus. Sistemkomunikasi yang diterapkan pada dualmikrokontroler ini memanfaatkan serialdata yang dimiliki masing-masingmikrokontroler yaitu data TX(transmitter) dan data RX (reseiver).Untuk mengaplikasikan komunikasi datadilakukan perangkaian seperti yangdilakukan pada gambar 1.7 adalahdiagram alir untuk komunikasi serialdata dari dua buah mikrokontroler dansebuah modul WiFi.

Gambar 1.7 Komunikasi Serial Data

Dari hasil yang didapatkan ketikakita menyalakan semua sistem kontrol,

dari Kontrol Utama diolah beberapaprogram untuk mengirim perintah keKontrol tambahan yang berguna untukmengaktifkan Gyro dan servo, kemudianKontrol Utama juga menerima data darisinyal WiFI yang berfungsi untukmengambil kode-kode data yangdiintruksikan dari Juri diolah dandiumpankan ke Main CPU dan diprosessebagai intruksi robot untuk mulaibergerak. Dari kontrol utama terdapatkamera untuk mengetahui titik koordinatdimana bola berada dan diumpankankepada Slave CPU untuk menggerakan robotagar bisa mendapatkan bola. Sepertiyang digambarkan pada gambar 1.8 yaitusistem robot dalam mengolah data danmengumpan balik antar satu komponendengan komponen yang lainnya.

Gambar 1.8 Alur Robot Beroperasi

Setelah dilakukannya upgrade sistemrobot seperti yang direncanakan padagambar 1.8, hasil yang didapat robotsama sekali tidak mengalami error ketikamengaktifkan semua modul. DikarenakanCPU utama digunakan untuk mengaktifkanmodul kamera dan CPU tambahan yangdigunakan untuk mengaktifkan gyro makasistem yang diterapkan menjadi stabildan tidak adanya data atau intruksiyang bentrok (error) karena adanyakesalahan sistem untuk bekerja. Setelahdinyatakan sistem tidak terjadi error,dilakukan sebuah trial dan error agarrobot menjadi seimbang dalam berjalandan intruksi-intruksi yang diprogrampada robot menjadi tertata rapi.

Gambar 1.9 Ilustrasi ketika Robot menggunakan Dual CM-510, Kamera dan Gyro ON

Pada ilustrasi yang dilakukan padagambar 1.9, kamera bekerja dengandiatasi oleh CPU utama sedangkan Gyrobekerja dengan diatasi oleh CPUtambahan. Ketika sistem dinyalakanbersamaan tidak terjadi error atautabrakan intruksi perintah. Langkahselanjutnya yang dilakukan adalahmengatur keseimbangan robot denganmelakukan trial dan error ketika gyrodalam keadaan aktif di dalam robot.

Modul Gyro yang digunakanmerupakan Gyro bawaan dari robotis. GS-12 Sensor Gyro Module for Bioloid.

Gambar 1.10 Modul Gyro SG-12

Untuk mengahasilkan data output yangdihasilkan gyro dibutuhkan rumusartimatika yang sesuai dengan hukumfisika. Gyro merupakan hasil konversialat yaitu bandul. Karakteristik banduladalah jika kita goyangkan bandul makaarah bandul akan kekanan dan kiri danmempunyai titik setimbang yang berbeda-beda.

Gambar 1.11 Karakteristik Bandul pada Gyro

Setelah dilakukannya pengujianterhadap robot dan memasang kode-kode cpada robot didapatkan hasil output dataangka yang berubah-ubah. Hasil datayang dikeluarkan oleh sensor gyro iniberupa data analog. Sistem kerja darigyro ini seperti halnya bandul,mempunyai titik setimbang dan titikpantul.

Tabel 1.1 Hasil Ukur Robot Jatuh Depan dan Belakang

Coba

Out(x)

Out(y)

Coba

Out(x)

Out(y)

1 254 255 1 265 2552 248 254 2 270 2543 247 256 3 274 2544 231 255 4 289 2555 230 253 5 301 2556 224 254 6 335 2557 190 254 7 300 2548 211 256 8 279 2569 233 255 9 279 25510 241 254 10 277 255

Dalam percobaan pengukuran gyro padatabael 1.1 membuktikan hasil analogyang dibaca titik setimbangnya adalahsekitar 255 dan jika robot dijatuhkanke depan hasil analog yang dibacamenurun sampai dengan 190, sedangkanjika robot dijatuhkan ke belakang makahasil yang dibaca pada analogmenunjukan lebih besar yaitu sampai335. Kemudian melakukan tes ketikarobot jatuh ke samping kanan dan kirimenunjukan hasil sebagai berikut :

Tabel 1.2 Hasil Ukur Robot Jatuh Samping Kanan dan Samping Kiri

Coba

Out(x)

Out(y)

Coba

Out(x)

Out(y)

1 256 233 1 254 2622 254 229 2 255 2783 255 222 3 255 2934 255 200 4 254 3005 254 184 5 256 3416 254 183 6 256 3397 254 190 7 256 3378 255 224 8 255 3129 255 241 9 255 28710 255 245 10 254 273

Dari hasil yang didapatkan bahwa nilaianalog antara X dan Y berubah darinilai awal tadi yang berubah pada ujiini adalah nilai Y ketika robotdijatuhkan ke kanan maka nilai yangterbaca paling rendah 183 sedangkanketika robot jatuh samping kiri nilaipaling tinggi yang terbaca adalah 341.

Kesimpulan

Dari hasil yang dicapai dapatdisimpulkan bahwa hasil robot yangdikerjakan yaitu :1. Permasalahan tahun 2013 padarobot Astronus terselesaikan denganmenambakan 2 Mikrokontroler dan tidakada masalah ketika kamera dan gyroaktif bersamaan.

2. Robot dapat bekerja denganMengaktifkan Kamera dan Gyro secarabersamaan untuk melakukan Processingsesuai dengan perintah yangdiprogram.

3. Kinerja pergerakan searching bolamenjadi lebih halus dan bagus.

Daftar Pustaka

[1] Ros, Raquel, J. L. Arcos, RamonLopez de Mataras, M. Veloso, ACase-based approach for coordinateaction selection in robbot soccer,Artificial Intelligent, 173, 2009,pp. 1014 – 1039.

[2] Benjamin J. Stephens, ChristopherG. Atkeson, Dynamic Balance ForceControl for Compliant Humanoid

Robots, The 2010 IEEE/RSJInternational Conference onIntelligent Robots and Systems,October 18-22, 2010, Taipei,Taiwan.

[3] Moballegh, Hamid. 2010. HaVimoimage processing module march 13. TheRobocup Humanoid Team: FreieUniversität Berlin.