VOICE COMMAND UNTUK MENGONTROL ROBOT BERODA BERBASIS EASYVR MODULE
Oleh Anggit Winasis Prapto Nugroho NIM : 612008014
Skripsi Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga
Juli 2014
[email protected]
[email protected]
INTISARI Pada skripsi ini direalisasikan sistem kontrol robot beroda dengan perintah suara (voice command). Sistem kontrol tersebut dirancang dengan dua pilihan pengenalan suara (voice recognition) yaitu independent speaker recognition dan dependent speaker recognition. Sistem dengan independent speaker recognition hanya mengenali apa yang diucapkan oleh pemberi perintah suara dan digunakan ketika semua orang ingin mengontrol robot beroda tersebut. Sebaliknya, sistem dengan dependent speaker recognition mengenali pemilik perintah suara tersebut dan digunakan ketika robot beroda ingin dikontrol oleh satu orang. Dalam sistem kontrol tersebut digunakan lima perintah suara (voice command) dari masing-masing pilihan, yaitu MAJU, MUNDUR, KANAN, KIRI, HENTI untuk dependent speaker dan FORWARD, BACKWARD, LEFT, RIGHT, STOP untuk independent speaker. Sistem kontrol tersebut dirancang dengan menggunakan modul pengenal suara sebagai modul utama. Modul tersebut berfungsi untuk mengenali suara yang masuk dalam sistem, sehingga dapat dijadikan suatu perintah suara (voice command) oleh mikrokontroler untuk mengontrol robot beroda. Selain itu juga digunakan mikrofon nirkabel untuk menghantarkan suara (voice) ke modul utama. Penggunaan mikrofon nirkabel bertujuan agar robot dapat dikontrol hingga jarak ±10 meter dari pengendali. Setelah sistem diuji dengan memberikan perintah suara (voice command) pada robot beroda melalui mikrofon nirkabel didapatkan bahwa mikrofon nirkabel bekerja dengan baik hingga jarak ±7 meter pada ruang tertutup ( ada halangan) dan ±9 meter pada ruang terbuka (tanpa halangan), sementara tingkat keberhasilan sistem dalam mengenali perintah suara (voice command) yang diberikan yaitu FORWARD = 84%, BACKWARD = 85%, LEFT = 78%, RIGHT = 81%, STOP = 82% untuk independent speaker dan MAJU = 97%, MUNDUR = 96%, KANAN = 97%, KIRI = 95%, HENTI = 95% untuk dependent speaker.
i
ABSTRACT In this thesis wheeled robot control system is realized with a voice command. The control system is designed with two choices of voice recognition that is independent speaker recognition and dependent speaker recognition. The independent speaker recognition system recognize what is spoken only and is used when all people want to control the robot wheels. The dependent speaker recognition system recognize the owner of the voice command and it’s used when a wheeled robot to be controlled by one person. In the control system used five voice command of each option, namely MAJU, MUNDUR, KANAN, KIRI, HENTI for dependent speaker system and FORWARD, BACKWARD, LEFT, RIGHT, STOP for independent speaker system. The control system is designed by using a voice recognition module as the main module. The function of the module is to recognize the given voice in the system, so by a microcontroller the voice can be used as a voice command to control wheeled robot. The control system is also designed using wireless microphone to send the voice to the main module. The use of wireless microphones intended that the robot can be controlled up to a distance ± 10 meters from the controller. The system was tested by giving voice commands on a wheeled robot via wireless microphones and found that wireless microphone works well up to a distance of ±7 meters in a closed space (with obstacle) and ± 9 meters in open space (without a obstacle), while the success rate of the system in recognizing voice commands that given ie FORWARD = 84%, BACKWARD = 85%, LEFT = 78%, RIGHT = 81%, STOP = 82% for independent speaker system and MAJU = 97%, MUNDUR = 96%, KANAN = 97%, KIRI = 95%, HENTI = 95% for dependent speaker system.
ii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas limpahan berkat, rahmat, dan bimbingan-Nya, penyusunan skripsi yang berjudul “Voice Command Untuk Mengontrol Robot Beroda Berbasis EasyVR Module” dapat diselesaikan dengan baik. Adapun penulis menyusun skripsi ini dengan maksud dan tujuan untuk memenuhi tugas akhir dan melengkapi salah satu syarat kelulusan di Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer, Program Studi Teknik Elektro, Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga. Dalam usaha menyelesaikan skripsi ini, penulis menyadari sepenuhnya akan keterbatasan ketrampilan, pengetahuan, dan biaya sehingga tanpa bantuan, doa dan bimbingan semua pihak tidaklah mungkin berhasil dengan baik. Oleh karena itu, pada kesempatan ini tidaklah berlebihan apabila penulis menghaturkan banyak terimakasih sebesar-besarnya kepada : 1. Tuhan Yesus Kristus karena, selalu mendengarkan doa dan melimpahkan berkat, rahmat dan bimbingan-Nya kepada penulis. 2. Bapak, Ibu dan keluarga besar yang selalu mendoakan dan memberikan dukungan baik moril maupun materiil kepada penulis. 3. Bapak Ir. Lukas B. Setyawan, M.Sc dan Bapak Gunawan Dewantoro, M.Sc.Eng yang bersedia membimbing, mengkoreksi, dan memberikan saran yang sangat berguna dalam pembuatan skripsi ini. 4. Bapak Dr. Iwan Setyawan selaku Dekan Fakultas Teknik Elektro dan Komputer UKSW. 5. Seluruh staff, dosen, karyawan, dan laboran FTEK atas dukungan material maupun moral selama penulis berkuliah di fakultas tercinta ini. 6. Sahabat-sahabat “cemara family” Adel, Ita, Tephen, Bella, Faris, Peni, Filly, Fendy, Bryan, Danang, Acip, Tia, Indah, Yessy, Puspa, Nonon yang selalu menemani di saat suka dan duka, yang suka mengganggu, menghibur, menyemangati, serta mendoakan penulis selama kuliah dan penulisan skripsi. “Our friendship will never end – luph you full”. 7. Ko Henry, Ko Oky, Ko Agusta, Mas Daniel yang telah banyak membantu penulis selama kuliah. iii
iv
8. Teman-teman angkatan 2008 yang udah duluan lulus terima kasih buat inspirasinya, yang belum lulus “ayo ndang lulus !!!”. 9. Teman-teman angkatan 2007, 2008 dan 2009 yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang banyak memberikan dorongan semangat untuk menyelesaikan kuliah penulis. Mengingat keterbatasan kemampuan yang penulis miliki, maka penulis menyadari bahwa penyusunan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, sehingga penulis mengharapkan adanya saran dan kritik yang bersifat membangun. Walaupun demikian, penulis juga berharap semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi pihak-pihak yang membutuhkan. Salatiga, Juli 2014
Penulis
DAFTAR ISI
INTISARI ............................................................................................................
i
ABSTRACT..........................................................................................................
ii
KATA PENGANTAR ..........................................................................................
iii
DAFTAR ISI.........................................................................................................
v
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................
vii
DAFTAR TABEL.................................................................................................
viii
DAFTAR SINGKATAN ......................................................................................
ix
BAB I
PENDAHULUAN .................................................................................
1
1.1
Latar Belakang Masalah ..............................................................
1
1.2
Spesifikasi Skripsi........................................................................
2
1.3
Sistematika Penulisan ..................................................................
2
BAB II DASAR SISTEM KONTROL ROBOT BERODA BERDASARKAN PERINTAH SUARA (VOICE COMMAND) ........................................
4
2.1
Gambaran Sistem ........................................................................
4
2.2
Komponen Pembentuk Sistem ....................................................
5
2.3
Prinsip Kerja Sistem ...................................................................
6
BAB III PERANCANGAN ALAT .....................................................................
8
3.1
Perancangan dan Realisasi Perangkat Keras ...............................
8
3.1.1
Perancangan Perangkat Mekanik ....................................
8
3.1.2
Perancangan Perangkat Elektronik .................................
9
3.1.2.1
Modul Mikrofon Nirkabel ..............................
9
3.1.2.2
Modul Pengenal Suara ....................................
13
3.1.2.3
Modul Mikrokontroler ....................................
17
3.1.2.4
Modul Driver Motor .......................................
18
v
3.1.2.5
Modul Indikator LED......................................
20
3.2
Perancangan dan Realisasi Perangkat Lunak...............................
21
3.3
Realisasi Alat Keseluruhan ..........................................................
23
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ............................................................
24
4.1
Pengujian Mikrofon Nirkabel ......................................................
24
4.2
Pengujian Modul Mikrokontroler ................................................
25
4.3
Pengujian Modul Pengenal Suara EasyVR ..................................
26
4.4
Pengujian Sistem Secara Keseluruhan .........................................
27
KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................
29
5.1
Kesimpulan ..................................................................................
29
5.2
Saran Pengembangan ...................................................................
30
DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................
31
BAB V
LAMPIRAN
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Blok Diagram Sistem ..............................................................................
5
Gambar 3.1
Mekanik Robot ........................................................................................
8
Gambar 3.2
BH1417F FM Stereo Wireless Transmitting Module .............................
9
Gambar 3.3
Untai Penguat Mikrofon ..........................................................................
9
Gambar 3.4
Analisis AC..............................................................................................
10
Gambar 3.5
Untai Transmitter Keseluruhan ...............................................................
11
Gambar 3.6
Modul FM Receiver 77-108 MHz ...........................................................
12
Gambar 3.7
RSC-4128 Block Diagram .......................................................................
13
Gambar 3.8
GUI EasyVR Commander .......................................................................
14
Gambar 3.9
EasyVR Shield yang Terintegrasi dengan EasyVR Module.....................
16
Gambar 3.10 Board Mikrokontroler ATMega328 ........................................................
17
Gambar 3.11 L298 Driver Motor ..................................................................................
18
Gambar 3.12 Skematik L298 Driver Motor ..................................................................
19
Gambar 3.13 Penempatan Indikator LED .....................................................................
20
Gambar 3.14 Diagram Alir Program pada Sistem ........................................................
21
Gambar 3.15 Diagram Alir Proses Sampling Suara .....................................................
22
Gambar 3.16 Realisasi Alat Keseluruhan .....................................................................
23
Gambar 4.1
Grafik Pengujian Mikrofon Nirkabel ......................................................
25
Gambar 4.2
Diagram Alir Program Pengujian Mikrokontroler ..................................
25
Gambar 4.3
Pengujian Modul Pengenal Suara EasyVR ..............................................
26
vii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Operation Circuit BH1417F ..............................................................
12
Tabel 3.2 Parameter Perintah Suara Dalam Modul EasyVR ..............................
15
Tabel 3.3 Konfigurasi Pin EasyVR Module .......................................................
16
Tabel 3.4 Konfigurasi Connection Pin Board ATMega328 ...............................
18
Tabel 3.5 Cara Kerja Indikator LED ..................................................................
20
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Mikrofon Nirkabel ...................................................
24
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Modul Pengenal Suara EasyVR ...............................
26
Tabel 4.3 Persentase Keberhasilan Sistem untuk Tiap Orang ...........................
27
Tabel 4.4 Persentase Keberhasilan Sistem untuk Tiap Perintah Suara ..............
28
viii
DAFTAR SINGKATAN
AC
Alternating Circuit
DC
Direct Current
DSP
Digital Signal Processing
FM
Frequency Modulation
GUI
Graphical User Interface
IC
Integrated Circuit
I/O
Input-Output
LCD
Liquid Crystal Display
LED
Light Emitting Diode
PLL
Phase Locked Loop
PWM
Pulse Width Modulation
RSSI
Received Signal Strength Indicator
UART
Universal Asynchronous Receiver/Transmitter
ix
