Jurnal Ilmu Komputer dan Desain Komunikasi Visual Volume 5, Nomor 1, Juli 2020 ISSN (Cetak) : 2541-4550 ISSN (Online) : 2541-4585

## Aplikasi Kendali Navigasi “W-Bot” Berbasis Mobile pada Robot Omni-Directional Wheels
Nuril Esti Khomariah 1 , Naufal Abdillah 2 , Mohammad Eko Hardiyanto 3 , Aldion Ammirul Endryanto 4
1,2,3,4 Program Studi Teknik Informatika, Fakultas Teknik, Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya Jln. Semolowaru No.45, Menur Pumpungan, Sukolilo, Surabaya
1 nuril@untag-sby.ac.id , 2 naufal@untag-sby.ac.id

## Abstrak
Di  Indonesia  penerapan  robot  pada  sektor  pergudangan  /  warehouse  masih sangat  minim  sekali.  Padahal  di  beberapa  negara  lain  sudah  menerapkan  teknologi robot  untuk  membantu  management  penataan  barang  agar  lebih  efisien  dan  akurat. Maka  pada  penelitian  ini  akan  membuat  sebuah  robot  warehouse  yang  mempunyai fungsi  utama  untuk  mengantar  dan  memindahkan  barang  dari  suatu  titik  awal  ke  titik tujuan.  Robot  menggunakan  roda  omni-directional  wheels  agar  lebih  mudah  dalam bernavigasi  ke  8  arah.  Setiap  roda  digerakkan  oleh  masing-masing  sebuah  motor stepper. Fitur lainnya adalah  obstacle avoiding  dimana terdapat 8 sensor jarak untuk menghindari tabrakan dengan robot lain ataupun benda lain disekitarnya. Selain sistem kendali  utama  pada  robot,  terdapat  juga  aplikasi  kendali  berbasis  mobile  /  android. Sehingga  robot  warehouse  ini  dapat  dikendalikan  secara  otomatis  maupun  secara manual  melalui  aplikasi  W-Bot.  Terdapat  10  tombol  navigasi  untuk  menggerakkan robot  yang  terkoneksi  melalui  komunikasi  Bluetooth.  Keseluruhan  sistem  yang dirancang pada robot ini  akan memberikan kontribusi  besar  pada  dunia pergudangan khususnya  di  Indonesia  untuk  membantu  management  penataan  barang  lebih  cepat, akurat, efisien dan hemat energi.
Kata kunci— Android, Robot Warehouse, Omni-Directional Wheels

## Abstract
Indonesia,  the  application  of  robots  in  the  warehouse  sector  is  still  very  low. Even  though  in  several  countries,  robot  technology  has  been  implemented  to  help  the management  of  goods arrangement  to  be more  efficient and accurate. So  in  this study will  create  a  robot  warehouse  that  has  the  main  function  to  deliver  and  move  goods from a starting point to the destination point. The robot uses omni-directional wheels to make it easier to navigate in 8 directions. Each wheel is driven by each stepper motor. Another  feature  is  obstacle  avoiding  where  there  are  8  proximity  sensors  to  avoid collisions  with  other  robots  or  other  objects  around  them.  In  addition  to  the  main control system on robots, there are also control applications based on mobile / android. So  the  robot  can  be  controlled  automatically  or  manually  through  the  W-Bot application.  There  are  10  navigation  buttons  to  move  the  robot  that  is  connected  via Bluetooth  communication.  The  system  designed  on  this  robot  will  make  a  major contribution  to  the  world  of  warehousing,  especially  in  Indonesia  to  help  the management  of  goods  arrangement  more  quickly,  accurately,  efficiently  and  energy saving.
Keywords— Android, Robot Warehouse, Omni-Directional Wheels
Jurnal Ilmu Komputer dan Desain Komunikasi Visual Volume 5, Nomor 1, Juli 2020 ISSN (Cetak) : 2541-4550 ISSN (Online) : 2541-4585

## 1. PENDAHULUAN
Di  Indonesia  penggunaan  robot  di  sektor  pergudangan  masih  sangat  minim sekali.  Sedangkan  di  beberapa  negara  sudah  menjadi  saat  umum  sekali  proses management  penataan  barang  memanfaatkan  teknologi  robot.  Beberapa  peneliti  telah membuat robot yang berfungsi untuk memindahkan barang menggunakan lengan robot sehingga  lebih  memudahkan  ketika  mengangkat  barang  yang  sangat  berat  (Saefullah, Immaniar  and  Juliansah,  2015).  Model  robot  warehouse  dapat  diaplikasikan  dengan robot  line  follower  (Susilo,  Wibawanto  and  Mulwinda,  2018).  Robot  line  follower terdiri  dari  rangkaian  sensor  cahaya  berfungsi  sebagai  deteksi  garis,  sistem  minimal berfungsi  sebagai  unit  pengolahan  data,  driver  motor  berfungsi  sebagai  modul  putar kanan–putar kiri pada motor DC dan gearbox berfungsi sebagai penggerak roda melalui sebuah gear (Khafri and Jahanian, 2012).
Karakteristik  tersebut  menyerupai  robot  warehouse  maka  dapat  dimodelkan dengan  robot  line  follower  dengan  penambahan  rangkaian  pengangkut  yaitu  penjepit barang  dengan  motor  servo.  Selain  itu  analisis  konsumsi  daya  baterai  pada  robot warehouse  juga  menjadi  hal  utama  yang  perlu  diperhatikan.  Pengujian  terhadap  jarak tempuh  robot  menjadi  salah  satu  parameter  utama  (Setiawan,  Budiyanto  and  Pratomo, 2018).
Robot  dapat  dikatakan  “holonomic”  atau  omni-directional  adalah  robot  yang dapat  bergerak  ke  segala  arah.  Pada  umumnya  robot  “non-holonomic”  tidak  dapat bergeak  kea  rah  yang  tegak  lurus  terhadap  rodanya  (Bräunl,  2008).  Misalnya,  sebuah robot  digerakkan  secara  differential  dapat  bergerak  maju  /  mundur  tetapi  tidak  dapat bergerak  kesamping.  Sedangkan  robot  omni-directional  dapat  bergerak  kesegala  arah termasuk kesamping kanan, kiri, serong kanan dan serong kiri.

## 2. METODE PENELITIAN
Perancangan  sistem  secara  garis  besar  dibagi  menjadi  3  bagian  utama  yaitu mekanik robot, kinematika omni-directional dan aplikasi android.

## 3.1. Mekanik Robot
Hal  pertama  yang  harus  diselesaikan  ketika  merancang  sebuah  robot  adalah mekanik. Desain mekanik robot dapat dilihat pada Gambar 1. Robot ini memiliki 4 roda omni-directional  yang  masing-masing  digerakkan  oleh  aktuator  berupa  motor  stepper. Komponen  pendukung  lainnya  adalah  sensor  jarak  dan  sensor  garis.  Fitur obstacle avoiding memanfaatkan data dari sensor jarak untuk mengetahui jarak setiap sisi robot dengan benda disekitar sehingga robot tidak akan bertabrakan baik dengan robot lainnya maupun benda disekitar.
Sedangkan  pergerakan  robot  dari  titik  awal  ke  titik  tujuan  berdasarkan  garis  / line  tracking .  Untuk  dapat  mendeteksi  garis  tersebut  maka  robot  menggunakan  sensor garis yang diletakkan pada bagian bawah badan robot.

## 3.2. Kinematika Omni-directional
Robot  yang  menggunakan  kinematika  omni-directional  lebih  mudah  dalam melakukan bermacam-macam gerakan sulit dan bahkan gerakan sulit yang tidak
Jurnal Ilmu Komputer dan Desain Komunikasi Visual Volume 5, Nomor 1, Juli 2020 ISSN (Cetak) : 2541-4550 ISSN (Online) : 2541-4585
mungkin dilakukan oleh robot beroda biasa. Robot ini menggunakan 4 konfigurasi roda sperti yang terlihat pada Gambar 2.
Berdasarkan  pada  Gambar  2,  koordinate 𝑋 𝑟 𝑂 𝑟 𝑌 𝑟 diletakkan  pada  badan    robot dan 𝑋𝑂𝑌 menunjukkan koordinat utama. Sedangkan 𝑟 dan 𝑏 menunjukkan nilai radius dari  roda  dan  badan  robot.  Lalu  untuk  sudut  antar  as  roda  ditunjukkan  oleh 𝛼 𝑖 ( 𝑖 = 1,2,3,4). Angular  velocity /  kecepatan  sudutnya  ditunjukkan  oleh 𝜔 𝑖 ( 𝑖 =  1,2,3,4)  dan untuk  arah linear  velocity /  kecepatan  linier  dari  pusat  roda  dinyatakan  oleh 𝜐 𝑖 ( 𝑖 = 1,2,3,4) dimana berhubungan dengan koordinat 𝑋 𝑟 𝑂 𝑟 𝑌 𝑟 .
Gambar 1. Skema sistem robot
Gambar 2. Robot omni-directional konfigurasi 4 roda (Huang et al., 2004)
Jurnal Ilmu Komputer dan Desain Komunikasi Visual Volume 5, Nomor 1, Juli 2020 ISSN (Cetak) : 2541-4550 ISSN (Online) : 2541-4585
𝑇 Sudut antara koordinat 𝑋 𝑟 𝑂 𝑟 𝑌 𝑟 dan 𝑋𝑂𝑌 dideskripsikan dengan 𝜃 . Linier dan angular velocity / kecepatan sudut robot ditunjukkan 𝜐 = (𝜐 𝑥 𝜐 𝑦 ) dan 𝜔 . Pada desain robot, tiap roda memiliki jarak yang sama terhadap titik tengah badan robot. Dengan asumsi bahwa 𝑥 𝑟 sejajar dengan roda ke empat. Maka hubungan kinematika berikut berlaku : 𝑟𝜔 1 = 𝑏 𝜔 +  𝜐 𝑇 𝜐 (1) 𝑟 1 𝑟𝜔 2 = 𝑏 𝜔 +  𝜐 𝑇 𝜐 (2) 𝑟 2 𝑟𝜔 3 = 𝑏 𝜔 +  𝜐 𝑇 𝜐 (3) 𝑟 3 𝑟𝜔 4 = 𝑏 𝜔 +  𝜐 𝑇 𝜐 (4) 𝑟 4
Dimana :
𝜐 1 = [− sin(𝛼 1 ) cos(𝛼 1 )] 𝑇 (5)
𝜐 2 = [− sin(𝛼 2 ) cos(𝛼 2 )] 𝑇 (6) 𝜐 3 = [− sin(𝛼 3 ) cos(3)] 𝑇 (7) 𝜐 4 = [0  1] 𝑇 (8) 𝜐 𝑟 = [𝜐 𝑟𝑥 𝜐 𝑟𝑦 ] 𝑇 (9) 𝜐 𝑟𝑥 = 𝜐 𝑥 cos 𝜃 + 𝜐 𝑦 sin 𝜃 (10)
𝜐 𝑟𝑦 = −𝜐 𝑥 sin 𝜃 + 𝜐 𝑦 cos 𝜃 (11)
Dari persamaan (1) dan (3), angular velocities / kecepatan sudut dari roda yang digerakkan dapat diambil dari fungsi linier dan angular speeds robot, 𝜔 1 = 𝑟 −1 (𝑏 𝜔 + 𝜐 𝑟𝑦 cos(𝛼 1 ) − 𝜐 𝑟𝑥 sin(𝛼 1 )) (12) 𝜔 2 = 𝑟 −1 (𝑏 𝜔 + 𝜐 𝑟𝑦 cos(𝛼 2 ) − 𝜐 𝑟𝑥 sin(𝛼 2 )) (13) 𝜔 3 = 𝑟 −1 (𝑏 𝜔 + 𝜐 𝑟𝑦 cos(𝛼 3 ) − 𝜐 𝑟𝑥 sin(𝛼 3 )) (14) 𝜔 4 = 𝑟 −1 (𝑏 𝜔 + 𝜐 𝑟𝑦 ) (15)

## 3.3. Aplikasi Android
Sebelum  memulai  membuat  aplikasi  android,  maka  diperlukan  desain  mockup terlebih dahulu agar proses pembuatan aplikasi lebih terarah dan cepat. Pada Gambar 3 terlihat  tampilan  awal  /  splash  screen  dari  aplikasi.  Lalu  tampilan  kedua  adalah  panel kendali  yang  terdiri  dari  8  tombol  arah  pergerakan  dan  2  tombol  rotasi  robot.  Namun sebelum  bisa  mengendalikan  robot,  aplikasi  dan  robot  harus  disambungkan  melalu konektivitas Bluetooth.
Jurnal Ilmu Komputer dan Desain Komunikasi Visual Volume 5, Nomor 1, Juli 2020 ISSN (Cetak) : 2541-4550 ISSN (Online) : 2541-4585
Gambar 3. Desain mockup aplikasi android W-Bot

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada subbab ini akan membahas mengenai hasil mekanik robot, aplikasi android W-Bot dan hasil pengujian.

## 3.1 Mekanik Robot
Desain  mekanik  robot  menggunakan  stepper  motor  dan  roda omni-directional sebagai  penggeraknya.  Kelebihan  dari  roda  ini  adalah  robot  dapat  bergerak  bebas  ke segalah  arah.  Roda  omni-directional  dipasang  denga  njarak  90 o antar  roda.  Hal  ini membuat 2 roda berada secara parallel terhadap 2 roda lainnya.
Jurnal Ilmu Komputer dan Desain Komunikasi Visual Volume 5, Nomor 1, Juli 2020 ISSN (Cetak) : 2541-4550 ISSN (Online) : 2541-4585
Gambar 4. Robot tampak samping
Gambar 5. Robot tampak atas
Jurnal Ilmu Komputer dan Desain Komunikasi Visual Volume 5, Nomor 1, Juli 2020 ISSN (Cetak) : 2541-4550 ISSN (Online) : 2541-4585
Gambar 6. Roda Omni-directional

## 3.2 Aplikasi Android W-Bot
Hasil  implementasi  dari  aplikasi  W-Bot  dapat  dilihat  pada  Gambar  3  dimana aplikasi  telah  di  install  pada  perangkat  telepon.  Terdapat  2  bagian  yaitu splash  screen dan  menu  kendali.  Pada  menu  kendali  ini  terdapat  tombol  yang  digunakan  untuk melakukan koneksi ke robot melalui bluetooth. Setelah terhubung, maka robot baru bisa dikendalikan pergerakannya melalui aplikasi ini.
Gambar 7. Dokumentasi hasil jadi aplikasi setelah instalasi pada perangkat telepon
Jurnal Ilmu Komputer dan Desain Komunikasi Visual Volume 5, Nomor 1, Juli 2020 ISSN (Cetak) : 2541-4550 ISSN (Online) : 2541-4585

## 3.3 Pengujian
Tahapan  selanjutnya  adalah  proses  pengujian  terhadap  aplikasi  yang  sudah dibuat.  Pengujian  dilakukan  terhadap  aplikasi  android  W-Bot  berbasis  android menggunakan  pendekatan blackbox .  Pengujian  blackbox  merupakan  pengujian terhadap keberhasilan fungsional aplikasi. Tabel  1 merupakan hasil skenario pengujian pengaruh jarak perangkat android ke robot terhadap keberhasilan pengiriman data.
Tabel 1. Hasil Pengujian Jarak Terhadap Pengiriman Data
Jarak (meter) Hasil 0.2 Sukses 0.5 Sukses 1 Sukses 1,5 Sukses 2 Sukses 3 Sukses 4 Sukses 5 Sukses 6 Sukses 7 Sukses 8 Sukses 9 Sukses 10 Gagal 11 Gagal 12 Gagal
Lalu  skenario  pengujian  kedua  adalah  pengujian  terhadap  fungsional  dari tombol-tolbol pada aplikasi yang dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Hasil Pengujian Fungsional Aplikasi
Komponen Pengujian Hasil Konektivitas Bluetooth Menampilkan perangkat Bluetooth yang aktif disekitar Sukses Melakukan connect ke perangkat robot Sukses Panah atas Sukses Panah geser kanan atas Sukses Panah geser kanan Sukses Navigasi Arah Panah geser kanan bawah Sukses Panah mundur Sukses Panah geser kiri bawah Sukses Panah geser kiri Sukses
Jurnal Ilmu Komputer dan Desain Komunikasi Visual Volume 5, Nomor 1, Juli 2020 ISSN (Cetak) : 2541-4550 ISSN (Online) : 2541-4585
Panah geser kiri atas Sukses Panah putar kiri / CCW Sukses Panah putar kanan / CW Sukses

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan maka dapat ditarik kesimpulan bahwa penelitian ini telah menghasilkan suatu aplikasi kendali navigasi W-Bot berbasis android.  Aplikasi  ini  telah  berhasil  digunakan  untuk  mengendalikan  pergerakan  dari robot  dengan  4  roda  omni-directional.  Dimana  robot  tersebut  adalah  robot  warehouse yang  digunakan  untuk  membantu  management  penataan  barang  lebih  cepat,  akurat, efisien  dan  hemat  energi.  Komunikasi  Bluetooth  antara  robot  dan  aplikasi  android memiliki  jarak  maksimal  9  meter  untuk  dapat  mengirim  dan  menerima  dapat  dengan baik.  Navigasi  robot  melalu  aplikasi  android  tidak  memiliki  pengaruh  terhadap pergerakan. Robot tetap bergerak sesuai dengan data yang dikirim dari aplikasi android.

## 5. SARAN
Penelitian  ini  masih  banyak  yang  harus  dikembangkan  dan  dilanjutkan,  seperti memperbaiki / memperkuat lagi konstruksi mekanik robot terutama dibagian roda untuk mengurangi  resiko  slip.  Penambahan  sensor  jarak  yang  dapat  berputar  360  derajat sehingga robot dapat memetakan ruangan disekitarnya.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terimakasih  kepada  Jurusan  Teknik  Informatika, khususnya  LPPM  dan Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya  yang telah memfasilitasi penelitian ini (skema Hibah Penelitian PT no kontrak 487.03/ST/003/LPPM/Lit/2019).

## DAFTAR PUSTAKA
Bräunl, T., 2008. Omni-Directional Robots. In: Embedded Robotics . [online] Springer, Berlin, Heidelberg.pp.147–156. Available at:
<https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-540-70534-5_9>.
Huang, L., Lim, Y.., Li, D. and Teoh, C.E.L., 2004. Design and analysis of a four-wheel omnidirectional  mobile  robot.  In: 2nd  International  Conference  of Autonomous Robots and Agents . pp.425–428.
Khafri, Y.Z. and Jahanian, A., 2012. Improved Line Tracking System for Autonomous Navigation  of  High-Speed  Vehicle. International  Journal  of  Robotics  and Automation (IJRA) , 1(3), pp.163–174.
Jurnal Ilmu Komputer dan Desain Komunikasi Visual Volume 5, Nomor 1, Juli 2020 ISSN (Cetak) : 2541-4550 ISSN (Online) : 2541-4585
Saefullah, A., Immaniar, D. and Juliansah, R.A., 2015. Sistem kontrol robot pemindah barang menggunakan aplikasi android berbasis Arduino Uno. CCIT Journal , 8(2), pp.45–56.
Setiawan,  A.,  Budiyanto,  A.  and  Pratomo,  S.W.,  2018.  ANALISIS  LINEARITAS BATERAI PADA PERFORMA ROBOT WAREHOUSE. Konferensi Ilmiah Teknologi Texmaco) | , 1, p.303.
Susilo,  D.B.,  Wibawanto,  H.  and  Mulwinda,  A.,  2018.  Prototype  Mesin  Pengantar Barang  Otomatis  Menggunakan  Load  Cell  Berbasis  Robot  Line  Follower. Jurnal Teknik Elektro , 10(1), pp.23–29.