PENGEMBANGAN GAIT MOBILE ROBOT TIPE HEXAPOD UNTUK MELEWATI RINTANGAN
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk gelar kesarjanaan pada Jurusan Sistem Komputer Jenjang Pendidikan Strata-1
Oleh Muchamad Iqbal
1100021694
Amanda Metta Chandra
1100032571
Alvin Putra
1100051362
Universitas Bina Nusantara Jakarta 2011 i
PENGEMBANGAN GAIT MOBILE ROBOT TIPE HEXAPOD UNTUK MELEWATI RINTANGAN
SKRIPSI
Disusun oleh:
Muchamad Iqbal 1100021694
Amanda Metta Chandra 1100032571
Disetujui oleh: Pembimbing
Jati Indrapramasto Kddsn : D3359
Universitas Bina Nusantara Jakarta 2011 ii
Alvin Putra 1100051362
Halaman pernyataan dewan penguji, dari dosen penguji
iii
PERNYATAAN Dengan ini kami, Nama
: Muchamad Iqbal
NIM
: 1100021694
Nama
: Amanda Metta Chandra
NIM
: 1100032571
Nama
: Alvin Putra
NIM
: 1100051362
Judul skripsi : Pengembangan Gait Mobile Robot Tipe Hexapod Untuk Melewati Rintangan
Memberikan kepada Universitas Bina Nusantara hak non-eksklusif untuk menyimpan, memperbanyak, dan menyebarluaskan skripsi karya kami, secara keseluruhan atau hanya sebagian atau hanya ringkasannya saja, dalam bentuk format tercetak dan atau elektronik.
Menyatakan bahwa kami, akan mempertahankan hak exclusive kami, untuk menggunakan seluruh atau sebagian isi skripsi kami, guna pengembangan karya di masa depan, misalnya bentuk artikel, buku, perangkat lunak, ataupun sistem informasi.
Jakarta, 27 Juli 2011
Muchamad Iqbal
Amanda Metta Chandra
Alvin Putra
1100021694
1100032571
1100051362
iv
PRAKATA
Puji syukur kami haturkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa, karena berkat-Nyalah buku ini serta skripsi ini dapat dibuat. Tanpa berkat dan perlindungan-Nya, serta bantuan dari berbagai pihak yang mendukung penelitian kami, proyek ini mungkin sulit terealisasikan. Terima kasih kami haturkan kepada Rektor kami, Prof. Dr. Ir. Harjanto Prabowo MM., Dekan Fakultas Ilmu Komputer Ir. Sablin Yusuf, M.Sc., M.Comp.Sc., Ketua Jurusan kami Wiedjaja S.Kom, M.Kom., Sekretaris Jurusan kami Jimmy Linggarjati S.Kom., dan kepada pembimbing kami, yaitu Jati Indrapramasto yang telah bersedia meluangkan waktu untuk membimbing skripsi kami. Juga terima kasih bagi para dosen Jurusan Sistem Komputer yang telah bersedia membantu kami pada waktu pembuatan skripsi ini. Dengan bantuan mereka semua, akhirnya skripsi ini dapat terselesaikan. Kemudian rasa terima kasih yang sangat besar juga kami haturkan bagi keluarga kami, yang telah membantu dalam proses penyusunan buku ini, baik dengan memberikan dukungan baik secara material maupun secara non-material. Terima kasih pula bagi teman-teman kami semuanya yang telah saling membantu sehingga dapat memperlancar jalannya skripsi ini. Tentunya masih sangat banyak pihak yang tak dapat disebutkan di sini satu demi satu yang berjasa dalam penelitian kami. Tentunya kami pun sangat bersyukur, atas bantuan merekalah, buku ini dapat terwujud.
Jakarta, Juli 2011 Penulis vi
DAFTAR ISI
Halaman Judul Luar Halaman Judul Dalam ................................................................................... i Halaman Persetujuan Hard Cover ................................................................. ii Halaman Pernyataan Dewan Penguji ............................................................ iii Halaman Pemberian Hak Cipta Non Eksklusif dari Mahasiswa ke Universitas Bina Nusantara ...................................................................................................... iv Abstrak .......................................................................................................... v Prakata ........................................................................................................... vi Daftar Isi ....................................................................................................... vii Daftar Tabel .................................................................................................. x Daftar Gambar ............................................................................................... xi Daftar Lampiran ............................................................................................ xv 1.
2.
BAB 1 PENDAHULUAN .................................................................. 1 1.1.
Latar Belakang ............................................................................ 1
1.2.
Pembahasan Penelitian ................................................................ 5
1.3.
Tujuan & Manfaat ....................................................................... 7
1.4.
Metodologi .................................................................................. 7
1.5.
Sistematika Penulisan ................................................................. 9
BAB 2 LANDASAN TEORI ............................................................. 10 2.1.
Pengertian Robot ......................................................................... 10
2.2.
Klasifikasi Umum Robot ............................................................ 11 2.2.1.
Mobile Robot ..................................................................... 11
2.2.1.1.
Robot Beroda ............................................................ 12 vii
2.2.1.2. 2.2.2.
Robot Statis ........................................................................ 22
2.2.3.
Motor Penggerak ................................................................ 22
2.2.3.1.
Pengertian Motor....................................................... 22
2.2.3.2.
Kontrol Motor ........................................................... 32
2.2.4.
2.3.
Mikrokontroller .................................................................. 35
2.2.4.1.
Pengertian AVR ....................................................... 35
2.2.4.2.
Fitur ........................................................................... 38
Struktur Kaki ............................................................................... 40 2.3.1.
3.
Robot Berkaki ........................................................... 16
Gait ..................................................................................... 42
2.3.1.1.
Gait 2 Kaki ................................................................ 43
2.3.1.2.
Gait 4 Kaki ................................................................ 47
2.3.1.3.
Gait 6 Kaki ................................................................ 53
2.4.
Titik Kesetimbangan ................................................................... 58
2.5.
Rintangan ................................................................................... 59
BAB 3 PERANCANGAN SISTEM ................................................. 61 3.1.
Perancangan Perangkat Keras ..................................................... 61 3.1.1.
Rancangan Awal ................................................................ 61
3.1.2.
Perbandingan Dengan Penelitian Sebelumnya .................. 63
3.1.3.
Perancangan Perangkat Elektronik .................................... 65
3.1.4.
Perancangan Piranti Lunak ................................................ 75
3.2.
Diagram Alir dan Pergerakan Robot .......................................... 82 Gait Berdiri ........................................................................ 85
3.2.2.
Gait Inisialisasi .................................................................. 87
3.2.3.
Gait Wave Maju ................................................................ 88
3.2.4.
Gait Jalan Tripod ............................................................... 93
3.2.5.
Gait Berputar Balik Tripod (Menghindari Rintangan)....... 98
3.2.6.
Gait Berputar Balik Wave (Menghindari Rintangan) ........ 101
3.3.
3.2.1.
Konstruksi Robot ........................................................................ 106 3.3.1.
Analisa Pusat Massa .......................................................... 106 viii
3.3.2. 3.4.
4.
Analisa Gaya Pada Sendi dan Keseimbangan Robot ........ 107
Struktur Robot ............................................................................ 121
BAB 4 IMPLEMENTASI DAN EVALUASI ................................. 128 4.1.
Spesifikasi Sistem ....................................................................... 128
4.2.
Implementasi .............................................................................. 130 Prosedur Persiapan Robot ................................................. 130
4.2.2.
Prosedur Pengoperasian Robot ......................................... 131
4.3.
4.2.1.
Pengujian Sistem ........................................................................ 132 4.3.1.
Pengujian Servo & Servo Controller ................................ 134
4.3.2.
Pengujian Gait dan Lintasan ............................................. 136
4.3.2.1. Gait Berdiri ................................................................... 136 4.3.2.2. Gait Inisialisasi ............................................................. 137 4.3.2.3. Gait Wave Berjalan Maju ............................................. 140 4.3.2.4. Gait Tripod Berjalan Maju ........................................... 143 4.3.2.5. Gait Wave Putar Balik .................................................. 146 4.3.2.6. Gait Tripod Putar Balik ................................................ 149 4.4.
5.
Evaluasi Sistem .......................................................................... 152 4.4.1.
Gait Inisialisasi .................................................................. 152
4.4.2.
Gait Berjalan Maju ............................................................ 153
4.4.3.
Gait Putar Balik ................................................................. 155
4.4.4.
Menempuh Lintasan Dengan Obyek ................................. 157
4.4.5.
Perbandingan Dengan Penelitian Sebelumnya ................. 160
BAB 5 SIMPULAN DAN SARAN .................................................... 164 5.1.
Kesimpulan ................................................................................. 164
5.2.
Saran............................................................................................ 165
Daftar Pustaka............................................................................................. 167 Riwayat Hidup Pengarang ......................................................................... 168 Halaman Lampiran .................................................................................... 171 ix
DAFTAR TABEL
No. Gbr 2.1 2.2 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14 4.15 4.16 4.17 4.18 4.19
Daftar Tabel
Halaman
Perbandingan antara robot beroda dan robot berkaki Perbedaan Bipolar dan Unipolar Perbandingan Penelitian sebelumnya dengan penelitian sekarang Sudut Pergerakan Servo Tabel Sudut Gait Berdiri Step 1 sampai 13 Gait Sudut Inisialisasi Step 14 sampai 26 Gait Sudut Inisialisasi Tabel Step 1 sampai 12 Sudut Gait Jalan Wave Tabel Step 13 sampai 23 Sudut Gait Jalan Wave Tabel sudut step gait jalan tripod Tabel sudut step gait putar balik tripod Step 1 sampai 10 sudut gait putar balik wave Step 11 sampai 19 sudut gait putar balik wave Daftar Komponen Tabel Pengujian Fungsionalitas Servo Servo dan Lokasinya Tabel Pengujian gait Inisialisasi Pengujian Gait Wave Maju pada jarak 1 meter dengan setting speed 1000 Pengujian Gait wave Maju pada jarak 1 meter dengan setting speed 1500 Hasil percobaan gait tripod berjalan maju jarak 1meter dengan speed 1000 Hasil percobaan gait tripod berjalan maju jarak 1meter dengan speed 1500 Tabel waktu gait wave putar balik Tabel waktu gait tripod putar balik Tabel Waktu Gait Inisialisasi Tabel Waktu Gait Tripod Berjalan Maju Tabel Waktu Gait Wave Berjalan Maju Tabel Waktu Gait Wave Berputar Arah Tabel Waktu Gait Tripod Berputar Arah Tabel Hasil Percobaan Berdasarkan Tinggi Halangan Waktu Tempuh pada lintasan Tabel Perbandingan penelitian 2009 dengan 2011 untuk gait berjalan wave Tabel Perbandingan penelitian 2009 dengan 2011 untuk gait berputar arah x
21 24 65 83 85‐86 87 87 88 89 95‐96 98 101 102 129‐130 134 135 139 142 142 145 145 148 151 152 154 154 156 156 158 159 160‐161 162
DAFTAR GAMBAR No. Gbr 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19 2.20 2.21 2.22 2.23 2.24 2.25 2.26 2.27 2.28 2.29 2.30 2.31 2.32 2.33 2.34 2.35 2.36 2.37 2.38
Judul Gambar Robot Beroda Dua Robot Beroda Empat Robot Beroda Enam Robot Caterpillar Robot ASIMO Robot AIBO Robot Hexapod Motor Servo Servo Motor AC Servo Industri Servo industri besar Servo Quarter Scale Mini Servo Sail winch Landing gear retraction Pergerakan servo motor Kontrol Loop Terbuka Kontrol Loop Tertutup AVR EEPROM Storage Konfigurasi Pin AVR ATMega AV8535 Tungkai Kaki Manusia Kaki belalang Perbandingan kaki robot dan kaki serangga Gait Manusia Berjalan Gait Berlari Manusia Melompat Joint pada bipedal Torka Pada Robot Bipedal Walk Gait Gait Kuda Canter Gait canter Gait 2 Gallop Gait 1 Gallop Gait 2 Gaya pada tiap sendi quadpod Skema Tripod gait Skema Gait ripple Sinyal PWM dari Ketiga Gait xi
Halaman 12 13 14 15 16 18 19 25 27 28 28 29 30 30 31 32 33 34 38 40 41 41 42 43 44 44 45 46 48 49 49 50 51 51 52 53 54 55
2.39 2.40 2.41 2.42 2.43 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 3.22 3.23 3.24 3.25 3.26 3.27 3.28 3.29 3.30 3.31 3.32 3.33 3.34 3.35
Kaki Hexapod Model Tripod Sudut pada sendi-sendi Hexapod Gambaran arah gaya yang terjadi Rintangan Blok Diagram Skematik Modul Controller SSC-32 Diagram Alir dari sistem Screenshot 1 Tab Body & Coxa Screenshot 2 Tab Body & Coxa Write Sequences & Read Sequence Contoh Tabel Sudut Yang Dihasilkan PEP Screenshot dari tab Gait Seq. Wave Gait Gait Tripod Tripod Gait Arah sudut pergerakan Coxa Arah sudut pergerakan Femur Arah sudut pergerakan Tibia Gait Berdiri Tampak Belakang Gait Berdiri Tampak Atas Gait Berdiri Tampak Samping Kiri Diagram Alir Gait Wave Maju Step 1 Gait Wave Maju Step 2 Gait Wave Maju Step 3 Gait Wave Maju Step 4 Gait Wave Maju Step 5 Gait Wave Maju Step 6 Gait Wave Maju Step 7 Gait Wave Maju Step 8 Gait Wave Maju Diagram Alir Gait Jalan Tripod Step 1 Gait Jalan Tripod (Tampak Atas) Step 2 Gait Jalan Tripod (Tampak Atas) Step 3 Gait Jalan Tripod (Tampak Atas) Step 4 Gait Jalan Tripod (Tampak Atas) Step 5 Gait Jalan Tripod (Tampak Atas) Step 6 Gait Jalan Tripod (Tampak Atas) Diagram Alir Gait Putar Balik Tripod xii
55 56 57 57 60 66 68-69 72 76 77 78 79 80 80 81 82 83 84 84 85 86 86 86 90 91 91 91 92 92 92 93 93 94 96 96 96 97 97 97 99
3.36 3.37 3.38 3.39 3.40 3.41 3.42 3.43 3.44 3.45 3.46 3.47 3.48 3.49 3.50 3.51 3.52 3.53 3.54 3.55 3.56 3.57 3.58 3.59 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14 4.15 4.16
Step 1 sampai 4 Gait Putar Balik Tripod Step 5 sampai 8 Gait Putar Balik Tripod Step 9 sampai 10 Gait Putar Balik Tripod Diagram Alir Gait Putar Balik Wave ke Kanan Step 1-4 Gait Putar Balik Wave ke Kanan Step 5-8 Gait Putar Balik Wave ke Kanan Step 9-12 Gait Putar Balik Wave ke Kanan Step 13-16 Gait Putar Balik Wave ke Kanan Step 17-20 Gait Putar Balik Wave ke Kanan Titik pusat massa pada bidang persegi panjang Model Tripod Sudut Kaki Pada Hexapod Gaya Pada Sendi Robot Gaya yang terjadi saat 3 kaki terangkat Pusat Massa Saat Berdiri Dengan 6 Kaki Pusat Massa Saat Berdiri Dengan 3 Kaki Tibia Servo Tower Pro SG 5010 Bracket Coxa Servo Digital Royal DS 1020MG Femur Kaki dengan 3 DOF (Degree Of Freedom) Badan Robot Robot Hexapod Blok Diagram Pengujian yang telah dilakukan Penamaan kaki Skema Gait Berdiri Step 1 sampai 16 Initial Gait Step 17 sampai 27 Initial Gait Gait Wave Berjalan Maju Grafik kecepatan wave gait Gait Tripod Berjalan Maju Grafik Percobaan kecepatan tripod jarak 1meter Gait Wave Putar Balik Step 1 sampai 9 Gait Tripod Putar Balik Step 10 sampai 13 Gait Tripod Putar Balik Grafik percobaan gait inisialisasi Grafik Perbandingan gait berjalan maju Grafik Perbandingan Gait Putar Balik Test Melewati Halangan Obyek xiii
100 100 101 103 104 104 105 105 106 106 107 108 108 110 111 119 122 122 123 124 124 125 126 127 133 135 136 137 137 140 143 144 146 147 149 149 153 155 157 158
4.17 Gambaran lintasan robot 4.18 Grafik Waktu tempuh pada lintasan 4.19 Grafik perbandingan gait berjalan wave antara 2009 dengan 2011 4.20 Grafik perbandingan gait putar arah antara 2009 dengan 2011
xiv
158 159 161 162
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A: Listing Program Lampiran B: Data Sheet •
ATMega8535.pdf
•
Board SSC-32.pdf
•
Ssc32sch.pdf
•
PEP manual.pdf
xv
