Tutorial Membuat Robot Cerdas

Tutorial Membuat Robot Cerdas

Tim yang masuk final Kontes Robot Indonesia (KRI) dan Kontes Robot Cerdas Indonesia (KRCI) 2008 secara resmi diumumkan hari ini (lihat di: Pengumuman Final KRI/KRCI 2008). Dua puluh empat (24) tim berhak bertarung dalam lomba robot panjat pinang (KRI) dan 37 tim robot bertarung dalam kontes robot cerdas pemadam api (KRCI). Bagaimana cara membuat robot-robot itu agar bisa hebat & cerdas? Dalam tutorial ini akan dijelaskan langkah-langkah membuat robot cerdas, baik KRI/KRCI. Tahap-tahap pembuatan robot Secara garis besar, tahapan pembuatan robot dapat dilihat pada gambar berikut:

Ada tiga tahapan pembuatan robot, yaitu: •

Perencanaan, meliputi: pemilihan hardware dan design.

•

Pembuatan, meliputi pembuatan mekanik, elektonik, dan program.

•

Uji coba.

1. Tahap perencanan Dalam tahap ini, kita merencanakan apa yang akan kita buat, sederhananya, kita mau membuat robot yang seperti apa? berguna untuk apa? Hal yang perlu ditentukan dalam tahap ini: •

Dimensi, yaitu panjang, lebar, tinggi, dan perkiraan berat dari robot. Robot KRI berukuran tinggi sektar 1m, sedangkan tinggi robot KRCI sekitar 25 cm.

•

Struktur material, apakah dari alumunium, besi, kayu, plastik, dan sebagainya.

•

Cara kerja robot, berisi bagian-bagian robot dan fungsi dari bagian-bagian itu. Misalnya lengan, konveyor, lift, power supply.

•

Sensor-sensor apa yang akan dipakai robot.

•

Mekanisme, bagaimana sistem mekanik agar robot dapat menyelesaikan tugas.

•

Metode pengontrolan, yaitu bagaimana robot dapat dikontrol dan digerakkan, mikroprosesor yanga digunakan, dan blok diagram sistem.

•

Strategi untuk memenangkan pertandingan, jika memang robot itu akan diikutkan lomba/kontes robot Indonesia/Internasional.

2. Tahap pembuatan Ada tiga perkerjaan yang harus dilakukan dalam tahap ini, yaitu pembuatan mekanik, elektronik, dan programming. Masing-masing membutuhkan orang dengan spesialisasi yang berbeda-beda, yaitu: •

Spesialis Mekanik, bidang ilmu yang cocok adalah teknik mesin dan teknik industri.

•

Spesialis Elektronika, bidang ilmu yang cocok adalah teknik elektro.

•

Spesialis Programming, bidang ilmu yang cocok adalah teknik informatika.

Jadi dalam sebuah tim robot, harus ada personil-personil yang memiliki kemampuan tertentu yang saling mengisi. Hal ini diperlukan dalam membentuk Tim Kontes Robot Indonesia (KRI) atau Kontes Robot Cerdas Indonesia (KRCI). Bidang ilmu yang saya sebutkan tadi, tidak harus diisi mahasiswa/alumni jurusan atau program studi tersebut, misalnya boleh saja mahasiswa jurusan teknik mesin belajar pemrograman. Untuk mengikuti lomba KRI/KRCI dibutuhkan sebuah tim yang solid. Tetapi buat Anda yang tertarik membuat robot karena hobby atau ingin belajar, semua bisa dilakukan sendiri, karena Anda tidak terikat dengan waktu atau deadline. Jadi Anda bisa melakukannya dengan lebih santai. Pembuatan mekanik Setelah gambaran garis besar bentuk robot dirancang, maka rangka dapat mulai dibuat. Umumnya rangka robot KRI terbuat dari alumunium kotak atau alumunium siku. Satu ruas rangka terhubung satu sama lain dengan keling alumunium. Keling adalah semacam paku alumunium yang berguna untuk menempelkan lembaran logam dengan erat. Rangka robot KRCI lebih variatif, bisa terbuat dari plastik atau besi panjang seperti jeruji. Pembuatan sistem elektronika Bagian sistem elektronika dirancang sesuai dengan fungsi yang diinginkan. Misalnya untuk menggerakkan motor DC diperlukan h-brigde, sedangkan untuk menggerakkan relay diperlukan saklar transistor. Sensor-sensor yang akan digunakan dipelajari dan dipahami cara kerjanya, misalnya: •

Sensor jarak, bisa menggunakan SRF04, GP2D12, atau merakit sendiri modul sensor ultrasonik atau inframerah.

•

Sensor arah, bisa menggunakan sensor kompas CMPS03 atau Dinsmore.

•

Sensor suhu, bisa menggunakan LM35 atau sensor yang lain.

•

Sensor nyala api/panas, bisa menggunakan UVTron atau Thermopile.

•

Sensor line follower / line detector, bisa menggunakan led & photo transistor.

Berikut ini gambar sensor ultrasonik, inframerah, UVTron, dan kompas:

Pembuatan sistem elektronika ini meliputi tiga tahap: •

Design PCB, misalnya dengan program Altium DXP.

•

Pencetakan PCB, bisa dengan Proboard.

•

Perakitan dan pengujian rangkaian elektronika.

Pembuatan Software/Program Pembuatan software dilakukan setelah alat siap untuk diuji. Software ini ditanamkan (didownload) pada mikrokontroler sehingga robot dapat berfungsi sesuai dengan yang diharapkan.

Tahap pembuatan program ini meliputi: •

Perancangan Algoritma atau alur program Untuk fungsi yang sederhana, algoritma dapat dibuat langsung pada saat menulis program. Untuk fungsi yang kompleks, algoritma dibuat dengan menggunakan flow chart.

•

Penulisan Program Penulisan program dalam Bahasa C, Assembly, Basic, atau Bahasa yang paling dikuasai.

•

Compile dan download, yaitu mentransfer program yang kita tulis kepada robot.

3. Uji coba Setelah kita mendownload program ke mikrokontroler (otak robot) berarti kita siap melakukan tahapan terakhir dalam membuat robot, yaitu uji coba. Untuk KRCI, ujicoba dilakukan pada arena seluas sekitar 4×4 meter dan berbentuk seperti puzzle. Dalam arena KRCI ini diletakkan lilin-lilin yang harus dipadamkan oleh robot cerdas pemadam api. Contoh gambar robot pemadam api Ted Larsorn dan arena Kontes Robot Cerdas Indonesia (KRCI).

Untuk lomba robot KRI, dibutuhkan ruangan yang lebih besar, yaitu sekitar 15×15 meter. Dalam Kontes Robot Indonesia (KRI) 2008, masing-masing robot harus meraih target (bola/kubus) yang diletakkan di tempat yang tinggi, jadi sebuah robot harus bisa naik di atas robot yang lain untuk meraih target tersebut (seperti panjat pinang).

Final Kontes Robot Indonesia (KRI) dan Kontes Robot Cerdas Indonesia (KRCI) sudah diadakan tanggal 14-15 Juni 2008 di Balairung UI Depok.

Membuat Robot Explorer Hexapod

Pendahuluan Pada proyek robot kali ini, penulis memaparkan cara membuat robot berkaki 6 (hexapod) menggunakan 3 buah sensor, yaitu 1 sensor jarak SRF04 (SonarRange Finder) dan 2 bh Sharp GP2D12. Dijamin dechhh penasaran dan menarik untuk dicoba . Blok Rangkaian Robot ini bergerak berdasarkan informasi dari ketiga sensor jarak. Robot ini diharapkan dapat melakukan “eksplorasi” ke daerah yang dilaluinya, untuk memberikan informasi ke “pemiliknya” menggunakan kamera wireless misalnya, oleh karena itu robot ini dinamakan Explorer Hexapod. Gambar di bawah ini menampilkan blok rangkaian yang akan dibuat:

Gambar 1. Blok rangkaian robot Explorer Hexapod

Bahan –bahan Berikut ini ialah bahan – bahan yang diperlukan, yang paling penting tentunya ialah kerangka dari kaki hexapod ini, yang dapat Anda buat sendiri atau membeli kit yang sudah jadi : 1.2 buah servo motor HS311 2.Body dan kaki hexapod (Dapat membeli kit kaki hexapod lengkap dengan 2 bh servo HS311) 3.Min. System ATmega 8535, ATmega16 atau Atmega32 4.Driver Motor DC 293D/ deKits SPC DC Motor 5.1 sensor jarak ultrasonic SRF 04 (jarak 3cm-3m) 6.2 sensor jarak infrared SharpGP2D12(10cm -80cm) 7.Tempat baterai 9V 2bh Berikut ini ialah konstruksi dari kaki hexapod standar, yang digerakkan dari putaran motor servo continuous. Servo ini dikendalikan dari port B.0-3 melalui Driver motor yaitu kit DC motor Driver menggunakan IC L293D (dapat menggunakan juga kit dekits SPC DC Motor) atau jika ingin lebih kuat lagi menggunakan IC H bridge L298. Perlu diingat, kaki servo ini ada 3 pin, cukup gunakan 2 kaki yang menggerakan motor DC di dalam servo tersebut saja.

Gambar 2. Susunan sisi kaki hexapod Servo HS311 merupakan servo dengan torsi yang cukup besar untuk menggerakkan robot dengan beban maksimal 1.5kg. Cara kerja Pertama, kita lihat dulu bagian sensor. Sensor SRF04 digunakan untuk mengetahui jarak depan robot, apakah ada penghalang atau tidak, yang mampu mendeteksi jarak dari 3cm hingga 3 meter. Sensor ini bekerja berdasarkan prinsip gelombang ultrasonic. Pencari jarak ini bekerja dengan

cara memancarkan pulsa suara dengan kecepatan suara (0.9 ft/milidetik) berfrekwensi 40 KHz. Keluaran sensor ini dihubungkan ke Port C.0 dan Port C.1, dan dengan nilai trigger input sebesar 10 uS pada pulsa TTL. Alasan mengapa digunakan sensor ini, ialah karena sensor jarak ini paling banyak digunakan pada Kontes Robot Cerdas di Indonesia, sehingga pembaca pemula menjadi familiar. Anda dapat menambah sensor ini hingga 4 buah untuk digunakan pada sisi kanan, kiri dan belakang robot biar lebih akurat.

Gambar 3. Susunan kaki SRF04 Sedangkan 2 sensor infrared GP2D12 di sisi samping kanan dan kiri dapat mengukur jarak sejauh 10cm- 80cm dengan output analog, sehingga dapat langsung dihubungkan ke port A.0 dan port A.1 dari mikrokontroler AVR tersebut. Karakteristik dari sensor ini tidak linear, oleh karena itu idealnya perlu digunakan look up table untuk mengolah raw data dari sensor tersebut. Hasil pembacaan sensor-sensor jarak ini diolah oleh mikrokontroler, untuk memutuskan gerakan yang akan dilakukan apakah maju, mundur atau belok. Dengan memutarnya servo, menyebabkan bagian kaki yang terhubung ke servo bergerak bergantian sehingga robot dapat berjalan. Explorer.bas: ‘Program Demo Robot Explorer Hexapod ‘By Mr. Widodo Budiharto ‘Univ. de Bourgogne 2007 ‘deklarasi fungsi dan variabel Declare Sub Initialize_ultrasonic() Declare Function Ultrasonic_depan() As Integer Dim Jarakdepan As Integer Dim Jaraksampingkanan As Word Dim Jaraksampingkiri As Word Dim W As Word Config Portb = Output Config Portd = Input Config Portc = Output Config Adc = Single , Prescaler = Auto , Reference = Avcc 'konfigurasi ADC Start Adc Call Initialize_ultrasonic ‘panggil fungsi Do ‘baca SRF04 untuk jarak depan

… Print "jarak sampingkiri" ; Jaraksampingkiri ‘Demo jika ada halangan, maka belok kiri If Jarakdepan > 40 Then Portb = 8 'maju Wait 2 ‘delay Else if jarak depan <40 and jaraksampingkanan >150 then Portb = 0 'belok kiri Wait 2 End If Loop End Function Ultrasonic_depan() As Integer … ' set initial state pin trigger … ' buat pulsa 5us @ 4 MHz … ' ukur return pulse End Function Sub Initialize_ultrasonic ‘inisialisasi sensor ultrasonik … End Sub Gambar berikut merupakan hasil yang sudah jadi yang dapat berjalan dengan cukup cepat dan kuat karena menggunakan servo torsi tinggi dari Hitec.

A. B. Gambar 4. Robot in action a). Tampak samping b). Tampak depan Pengembangan Selanjutnya Untuk keperluan riset atau hobi, Anda dapat menambahkan kemampuan Artificial Intelligent menggunakan Fuzzy Logic, Algoritma Genetic atau Neural Network, agar robot ini menjadi robot yang cerdas. Silahkan baca artikel selanjutnya mengenai Neural Network di majalah kesayangan Anda ini.

Daftar Pustaka: 1.www.atmel.com 2.www.acroname.com 3.www.hitec.com 4.Delta Hexapod robot 5.Situs-situs dan buku pendukung lainnya.