Jurnal Teknik Elektro, Universitas Mercu Buana
ISSN : 2086‐9479
RANCANG BANGUN HUMANOID ROBOTIC HAND BERBASIS ARDUINO Andi Adriansyah [1], Muhammad Hafizd Ibnu Hajar [2] [1] ,[2] Fakultas Teknik Universitas Mercu Buana Jl. Meruya Selatan, Jakarta Barat Email:
[email protected] Abstrak
-
Robot
banyak
tersebut
ditanamkan
diaplikasikan di berbagai bidang
mikrokontroler
seperti
disebuah
yang
dinamakan
pabrik-pabrik,
bidang
Arduino. Dari hasil percobaan yang
pendidikan
sampai
dilakukan,
kesehatan,
terlihat
bahwa
peralatan rumah tangga juga dapat
mekatronika dan algoritma yang
diterapkan. InMOOV adalah salah
dibuat bisa menghasilkan gerakan
satu jenis robot yang masih dalam
pada jari-jari di tangan robot. Jari
tahap
Robot
tersebut bergerak satu per satu
yang
dengan intesitas cepat dan lambat.
manusia.
Selain itu, tangan robot juga bisa
perkembangan.
InMOOV
yaitu
robot
bentuknya
menyerupai
Robot ini memiliki bagian-bagian
mengkombinasi gerakan.
tubuh seperti kepala, kedua tangan
Kata kunci: InMOOV, Tangan
dengan jari-jari, dan kedua kaki.
Robot, Servo, Arduino
Tangan adalah salah satu bagian tubuh terpenting, karena dengan tangan
kita
dapat
memindahkan
PENDAHULUAN Perkembangan teknologi
yang
suatu barang, menggenggam dan
semakin pesat membawa dampak
melakukan aktifitas belajar. Tangan
positif yang cukup besar terhadap
robot
kehidupan
ini
memfungsikan
untuk
manusia
untuk
menggerakkan kelima buah jari.
mempelajari
Untuk menggerakan kelima jari,
mengembangkannya,
dibutuhkan lima buah servo. Selain
bidang
itu, robot juga ditanamkan sebuah
computer
kecerdasan
dimana
teknologi elektronika dan komputer,
kecerdasan buatan yang berbentuk
efektifitas dan efisien selalu menjadi
algoritma dan akan menghasilkan
acuan agar setiap langkah dalam
beberapa
penggunaan
buatan,
gerakkan.
Vol.5 No.2 Mei 2014
kecerdasan
dan
teknologi dan
baik
elektronika,
robotika.
dan
dalam Dalam
pemanfaatan
95
Jurnal Teknik Elektro, Universitas Mercu Buana
ISSN : 2086‐9479
teknologi diharapkan dapat mencapai
yang berfungsi untuk menggantikan
hasil yang optimal, baik dalam
pekerjaan manusia yang beresiko
kualitas maupun kuantitas. Robot
tinggi,
adalah salah satu pilihan yang bisa
temperatur tinggi, zat kimia, ruang
mempermudah
hampa udara, dan pada kondisi yang
bekerja.
manusia
Aplikasi
untuk
robot
sendiri
ridak
seperti
mungkin
pekerjaan
pada
dikerjakan
oleh
biasanya digunakan dalam berbagai
manusia. Ada juga robot sebagai
macam
hiburan dan ada pula robot yang
hal
seperti,
pendidikan,
pabrik-pabrik alat kesehatan dan
bertugas
masih
Robotika
pekerjaan yang menuntut keahlian
merupakan bidang dinamis yang
(Accuary) kecepatan. Saat ini robot
perkembangannya
pesat.
dikembangkan agar dapat berpikir
Perkembangan ini selain melibatkan
sendiri dengan logika-logika yang
komputasi,
permesinan
dan
telah ditanamkan dalam software.
elektronika
juga
menyangkut
InMOOV adalah salah satu jenis
banyak
perkembangan
lagi. maju
teknologi
terapan.
untuk
robot yang
menggantikan
masih dalam tahap
pengembangan
yang
biasanya terbakar dari industri, untuk
setara
ukuran
memecahkan
industri
komponen-komponen dibuat dengan
dengan teknologi yang ada. Misalnya
menggunakan teknologi printer 3D.
adalah
perangkat
Pada perancangan Robot InMOOV
lunak untuk mendapatkan algoritma
ini, penulis hanya mengambil salah
baru
robot,
satu bagian tubuhnya saja, yaitu
pengembangan sistem penglihatan
tangan kanan. Tangan adalah salah
dengan sistem resolusi yang lebih
satu organ tubuh yang sangat penting
tinggi, perbaikan kemampuan sensor
untuk menjalani kehidupan sehari-
dan
protokol
hari kita, mulai dari memegang,
komunikasi
mengambil dan meletakan sebuah
dengan komputer peralatan pabrik.
barang. Tangan Robot InMOOV
Sehingga robot dapat diasumsikan
dibuat sangat mirip dengan tangan
sebagai gabungan antara perangkat
manusia. Untuk menggerakkan robot
mekanik dan perangkat elektronik
tangan
Penelitian
dibidang
terakhir
masalah
pengembangan bagi
pengendalian
pengembangan
komunikasi
untuk
Vol.5 No.2 Mei 2014
ini
dengan
InMOOV,
berukuran manusia,
penulis
96
Jurnal Teknik Elektro, Universitas Mercu Buana
ISSN : 2086‐9479
menggunakan sebuah keyboard PC
manusia. Robot adalah peralatan
untuk mengendalikan gerakan tangan
manipulator yang mampu diprogram,
robot InMOOV. Perancangan tangan
mempunyai berbagai fungsi yang
robot
diranccang
untuk
barang,
komponen-komponen,
InMOOV
ini
menggunakan
juga sebuah
Mikrokontroller yaitu arduino. Ini
peralatan
adalah
melalui
salah
perkembangan
satu
bukti
dunia
bahwa
teknologi
atau
memindahkan
alat-alat
berbagai
khusus, gerakan
terprogram.
khususnya dunia Robotika sangat pesat. Robot InMOOV juga masih jarang di indonesia Maka dari itulah penulis mencoba membuat suatu rancangan
dengan
menggunakan
robot InMOOV dari salah satu anggota tubuh manusia yaitu bagian tangan
InMOOV InMoov adalah robot yang dibuat dari bahan plastic ABS dengan teknologi printer 3D. Robot ini dibuat seperti manusia. Memiliki kepala, dua buah
DASAR TEORI
lengan dan jari-jari, tubuh, dan kedua
Robot Robot perama kali dikembangkan oleh Computer
Aided
Manufacturing-
International (CAM-1). “ Robot adalah peralatan
Gambar 2.1 Macam-macam Robot
yang
mampu
melakukan
fungsi-fungsi yang biasa dilakukan oleh manusia, atau peralatan yang mampu
kaki. Tetapi sampai saat ini, robot ini masih setengah badan (Half Body) yang terdiri dari satu buah kepala yang dilengkapi dengan mata, badan sampai ke bagian dada dan dua buah tangan dengan 10 jari.
melakukan fungsi-fungsi yang biasa dilakukan oleh manusia”. Definisi kedua, dikembangkan oleh Robotics Institute
of
America
(RIA),
perkumpulan pembuat robot yang lebih
menitikberatkan
terhadap
kemampuan nyata yang dimiliki oleh robot terhadap kemiripannya dengan
Vol.5 No.2 Mei 2014
(a) (b) Gambar 2.2 InMOOV Robot: (a) InMOOV Setengah Badan; (b) Tangan I/O Expansion Shield Board ekspansi IO ini memiliki input tegangan
5V
dengan
fitur
terbaru
97
Jurnal Teknik Elektro, Universitas Mercu Buana
ISSN : 2086‐9479
ekspansi IO sekarang mendukung Xbee.
Servo
Dengan
dapat
Motor servo adalah sebuah motor
dengan
dengan sistem closed feedback di mana
Expansion Shield Arduino IO. Shield
posisi dari motor akan diinformasikan
board ini bahkan mendukung Sd-Card
kembali ke rangkaian kontrol yang ada
Modul yang menyediakan perluasan
di dalam motor servo. Motor ini terdiri
fungsional utama untuk Arduino sejauh
dari sebuah motor, serangkaian gear,
ini.
potensiometer dan rangkaian kontrol.
Board
menggunakan
ini
sistem
fitur
Seperti
Xbee
sistem
sebelumnya
mendukung RS485, APC220, Bluetooth
Potensiometer
komunikasi dan motor servo.
menentukan batas sudut dari putaran
berfungsi
untuk
servo. Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal dari kabel motor. Gambar 2.3 I/O Expansion Shield DFRduino Uno Board ini sama dengan Arduino UNO, DFRduino UNO V3.0 ini memiliki kemampuan
yang
menggunakan
sama
persis
ATMega16U2
untuk
converter USB serialnya sama dengan Arduino
UNO
R3.
Keunikan
Gambar 2.5 Servo PERANCANGAN DAN PEMBUATAN TANGAN ROBOT Blok Diagram
dari
DFRobot ini, selain dari harganya yang lebih murah dari Arduino UNO adalah dari
warna
headernya
berbeda, warna
merah untuk
yang bagian
power, warna
biru untuk Analog
I/O dan
hijau untuk digital
warna
I/O sehingga hal ini membuat kita menjadi mudah untuk mencari tahu di mana
kita
harus
menghubungkan
mikrokontroler dengan sensor
Gambar 3.1 Diagram Blok Gambar 3.1 Blok Diagram terdapat lima buah
jari
yang
di
kontrol
atau
dikendalikan dengan servo. Setiap satu jari dikendalikan dengan satu buah servo. Jari yang digerakkan dengan servo
di
program
oleh
sebuah
mikrokontroler yaitu Arduino. Untuk
Vol.5 No.2 Mei 2014
98
Jurnal Teknik Elektro, Universitas Mercu Buana
ISSN : 2086‐9479
menggerakan ke lima jari tersebut menggunakan keyboard PC.
Gambar 4.1 Hasil Perancangan
1.1 Arsitektur Hand Robot
1.3 Pengujian Program Arduino
Dalam pembuatan robot tangan ini,
IDE
tentunya didesain dan dibuat sedemikian
Sebelum melakukan pengujian
rupa agar pergerakan jari-jari tangan
arduino
kanan bisa bergerak sesuai dengan yang
dilakukan adalah melakukan pengujian
diharapkan.
program Arduino IDE. Pengujian ini
pada
robot,
yang
harus
bertujuan untuk mengetahui apakah
1.2 Flowchart
secara aplikasi program Arduino IDE yang akan di-upload sudah benar atau perlu adanya perbaikan. Pengujian ini dilakukan dengan cara Verify/Compile pada lembar Sketch yang sudah diisi dengan program, bila program sudah benar setelah di-Verify/Compile, maka terlihat pada gambar 4.3 dan 4.4
(a) HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS Setelah Proses perancangan selesai, maka dalam hal ini akan diuraikan mengenai
pergerakan
jari-jari
pada
tangan dengan menggunakan keyboard, kemudian
menyiapkan
data
hasil
pengujian. Hasil Perancangan Hand Robot Berikut adalah hasil perancangan tangan robot yang terlihat pada gambar 4.1
(b)
Gambar 4.2 Sketch: (a) sedang di Compile; (b) berhasil di Compile Selanjutnya upload
yaitu
program
melakukan
dengan
cara
menghubungkan Arduino ke komputer dengan kabel, kemudian komputer akan mendeteksi keberadaan arduino berikut dengan port yang digunakan. Cek keberadaan
port
Arduino
dengan
membuka Device Manager dengan cara klik menu Start - Control Panel - Klik Kanan
Vol.5 No.2 Mei 2014
pada
menu
Computer
– 99
Jurnal Teknik Elektro, Universitas Mercu Buana
Properties - Device Manager). Maka
ISSN : 2086‐9479
Pengujian Jari Satu Per Satu Pengujian yang pertama adalah
akan muncul seperti pada gambar 4.5
menggerakan jari-jari tangan robot satu per satu. Jari-jari tangan akan bergerak melengkung dengan kecepatan yang telah diatur. Jari-jari ini akan diuji Gambar 4.3 Port Arduino terdeteksi komputer
dengan berapa waktu yang ditempuh untuk
bergerak
melengkung
dan
bergerak lurus dengan 5 kali percobaan.
Setelah Arduino tehubung, buka Sketch
Untuk menggerakannya menggunakan
Arduino yang telah di program dan di
sebuah tombol pada keyboard yang
Verify/Compile
terdapat pada Tabel 4.1
sebelumnya,
cek
keberadaan Port Arduino pada menu Arduino IDE, klik Tools – Serial – Port
Gambar 4.4 Port Arduino Lalu klik upload pada toolbar. Bila program sudah benar dan prosesnya lancar,
maka
akan
muncul
Tabel 4.1 Perintah Pada Keyboard (Pergerakan Jari satu per satu) Pergerakan Jari Melengkung Nama Jari Tombol Keyboa rd Ibu Jari q Jari e Telunjuk Jari t Tengah Jari Manis u Jari o Kelingkin g
Done
Pergerakan Jari Lurus Nama Jari Tombol Keyboar d Ibu Jari w Jari r Telunjuk Jari Tengah y Jari Manis Jari Kelingking
i p
a. Hasil Pengujian Ibu Jari
Uploading (a)
(b) Gambar 4.6 Pergerakan Ibu Jari Intensitas Cepat (a) Jari Melengkung;(b) (a)
(b)
Jari Lurus
Gambar 4.5 Upload: (a) Proses Upload; (b) berhasil di Upload
Pengujian Robot Keseluruhan Vol.5 No.2 Mei 2014
(a) (b)
100
Jurnal Teknik Elektro, Universitas Mercu Buana
Gambar 4.7 Pergerakan Ibu Jari Intensitas Lambat (a) Jari Melengkung;(b) Jari Lurus Tabel 4.3 Hasil Pengujian Pada Ibu Jari
ISSN : 2086‐9479
Terlihat pada Tabel 4.4 bahwa dengan Intensitas Cepat, gerakan melengkung lebih
cepat
ditempuh
waktu
yaitu
rata-rata
2.72
dan
yang lurus
menempuh waktu rata-rata 2.82 detik. Sedangkan
pada
intensitas
lambat,
waktu rata-rata yang ditempuh untuk gerakan lurus lebih cepat yaitu 8.02 dibandingkan
dengan
gerakan
melengkung dengan menempuh waktu rata-rata sebesar 8.46 detik c. Hasil Pengujian Jari Tengah (a) Terlihat pada Tabel 4.3 bahwa dengan Intensitas Cepat, gerakan melengkung dan lurus menempuh waktu rata-rata yang sama yaitu 2.98 detik. Sedangkan intensitas lambat, waktu rata-rata yang ditempuh untuk gerakan melengkung
(b) Gambar 4.10 Pergerakan Jari Tengah Intensitas Cepat (a) Jari Melengkung;(b) Jari Lurus
lebih cepat yaitu 8.14 dibandingkan dengan gerakan lurus yang menempuh waktu rata-rata 8.48 detik.
(a)
b. Hasil Pengujian Jari Telunjuk (a)
(b) Gambar 4.8 Pergerakan Jari Telunjuk Intensitas Cepat (a) Jari Melengkung;(b) Jari Lurus
(b) Gambar 4.11 Pergerakan Jari Tengah Intensitas Lambat (a) Jari Melengkung;(b) Jari Lurus Tabel 4.5 Hasil Pengujian Pada Jari Tengah
Gambar 4.9 Pergerakan Jari Telunjuk Intensitas Lambat Tabel 4.4 Hasil Pengujian Pada Jari Telunjuk
Vol.5 No.2 Mei 2014
101
Jurnal Teknik Elektro, Universitas Mercu Buana
ISSN : 2086‐9479
Terlihat pada Tabel 4.5 bahwa pada
Terlihat pada Tabel 4.6 bahwa pada
Intensitas
Intensitas
Cepat,
gerakan
lurus
Cepat,
gerakan
lurus
menempuh waktu rata-rata sebanyak
menempuh waktu rata-rata sebanyak 3.3
2.6,
detik,
sedangkan
melengkung
2.64.
sedangkan
melengkung
3.34
Perbedaan waktu yang sangat tipis. Pada
detik. Perbedaan waktu yang sangat
intensitas lambat, waktu rata-rata yang
tipis. Pada intensitas lambat, waktu rata-
ditempuh untuk gerakan melengkung
rata yang ditempuh untuk gerakan lurus
lebih cepat yaitu 8.42 dibandingkan
lebih cepat yaitu 8.98 dibandingkan
dengan gerakan lurus dengan menempuh
dengan gerakan melengkung dengan
waktu rata-rata sebesar 8.56 detik
menempuh waktu rata-rata sebesar 9.1
d. Hasil Pengujian Jari Manis
detik e. Hasil Pengujian Jari Kelingking
(a) (a) (b) Gambar 4.12 Pergerakan Jari Manis Intensitas Cepat (a) Jari Melengkung;(b) Jari Lurus
(b) Gambar 4.14 Pergerakan Jari Kelingking Intensitas Cepat (a) Jari Melengkung;(b) Jari Lurus
(a)
(b) Gambar 4.13 Pergerakan Jari Manis Intensitas Lambat (a) Jari Melengkung;(b) Jari Lurus Tabel 4.6 Hasil Pengujian Pada Jari Manis
Vol.5 No.2 Mei 2014
(a)
(b) Gambar 4.15 Pergerakan Jari Kelingking Intensitas Lambat (a) Jari Melengkung;(b) Jari Lurus
102
Jurnal Teknik Elektro, Universitas Mercu Buana
ISSN : 2086‐9479
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Pada Jari
Tabel 4.8 Perintah Pada Keyboard
kelingking
dengan Beberapa Gerakan
Terlihat pada Tabel 4.7 bahwa pada Intensitas
Cepat,
gerakan
lurus
menempuh waktu rata-rata sebanyak 2.9 detik lebih cepat dibandingkan dengan gerakan melengkung dengan waktu ratarata 2.98 deti. Pada intensitas lambat, waktu rata-rata yang ditempuh untuk gerakan lurus lebih cepat yaitu 9.22 dibandingkan
dengan
gerakan
melengkung dengan menempuh waktu rata-rata sebesar 9.38 detik. 1.4 Pengujian dengan Kombinasi Gerakan
a. Gerakan Peace
Setelah melakukan pengujian jari satu
Pengujian gerakan peace yaitu untuk
persatu untuk bergerak melengkung dan
menggerakan jari-jari dengan gaya yang
lurus dengan kecepatan yang berbeda,
menunjukan
selanjutnya adalah pengujian dengan
jari yang akan berubah yaitu Ibu Jari,
beberapa model. Tombol perintah pada
Jari Manis, dan Jari Kelingking bergerak
keyboard terlihat pada Tabel 4.8
Melengkung. Sedangkan Jari Telunjuk
perdamaian.
Pergerakan
dan Jari Tengah Lurus. Hasilnya telihat pada gambar 4.15
Gambar 4.16 Model Gerakan Peace b. Gerakan Rock
Vol.5 No.2 Mei 2014
103
Jurnal Teknik Elektro, Universitas Mercu Buana
ISSN : 2086‐9479
Pengujian gerakan metal yaitu untuk
Pada gerakan normal, kebalikan dari
menggerakan metal.
jari-jari
Pergerakan
jari
dengan
gaya
gerakan normal yaitu kelima jari akan
yang
akan
bergerak lurus semua. Terlihat pada
berubah yaitu Jari Tengah dan Jari manis
bergerak
gambar 4.19
Melengkung.
Sedangkan Ibu Jari, Jari Telunjuk, dan Jari Kelingking Lurus. Hasilnya telihat pada gambar 4.16
Gambar 4.20 Model Gerakan Normal
KESIMPULAN Dari hasil perancangan, analisa sampai Gambar 4.17 Model Gerakan Rock c. Gerakan Shoot Pengujian gerakan metal yaitu untuk menggerakan jari-jari dengan gaya yang seperti orang menembak. Pergerakan jari yang akan berubah yaitu Jari tengah, jari manis dan jari kelingking bergerak Melengkung, sedangkan jari telunjuk da n ibu jari Lurus . Hasilnya telihat pada Gambar 4.17
dengan pengujian, dapat disimpulkan bahwa untuk merancang sebuah tangan kanan robot yang digerakkan dengan servo
menggunakan
mikrokontroler
Arduino berjalan dengan baik. Jari satu per satu dan dengan pola yang berbeda berhasil digerakan. DAFTAR PUSTAKA [1] Kadir Abdul, 2013. Panduan Praktis Mempelajari Aplikasi Mikrokontroler dan
Pemrogramannya
menggunakan
Arduino. Yogyakarta. Andi Gambar 4.18 Model Gerakan Shoot
[2] Nancy S Pollard, Jessica K Hodgins,
d. Gerakan Grab Pada gerakan ini, jari-jari pada tangan
Marcia
robot,
Atkeson
kelima
jari
akan
bergerak
melengkung. Terlihat pada gambar 4.18
J
Riley, 2002.
Christopher Adapting
G
human
motion for the control of a humanoid robot. Vol.2
Gambar 4.19 Model Gerakan Grab e.
Gerakan Normal
Vol.5 No.2 Mei 2014
104
