Abstrak —Teknologi
dalam dunia robot medis perkembangannya sangat pesat sekali, salah satunya adalah EH1 Milano  yang  dimiliki  oleh  salah  satu  laboratotium  yang  ada  di kampus  ITS  Surabaya.  Modul  lengan  robot  EH1  Milano sebelumnya  telah  di  riset  oleh  mahasiswa  teknik  elektro.  Riset yang dilakukan adalah membuat kontroler robot dengan stimulus tangan  manusia.  Kekurangan  dari  riset  tersebut,  sistem perangkat  keras  masih  terlalu  rumit  karena interface antara robot dan user masih menggunakan kabel. Selain itu keterbatasan dari  sensor  juga  merupakan  sebuah  kekurangan  dari  riset  ini. Sehingga diperlukan riset lanjutan untuk menyempurnakan riset yang  telah  ada.  Permasalahan  kerumitan  perangkat  keras  dan keterbatasan sensor yang digunakan merupakan titik fokus pada riset  ini.  Sistem  yang  dirancang  menggunakan  modul Wireless Electronics untuk  mengatasi  masalah  pengkabelan  dan  modul yang digunakan adalah modul Bluetooth model HC dengan jarak jangkauan sampai dengan 50 meter dan waktu pairing rata-rata 8 detik,  sedangkan  sensor flex digunakan  untuk  menggantikan sensor  potensiometer  yang  digunakan  sebelumnya.  Dari perubahan  sistem  yang  dibuat  dan  setelah  direalisasikan,  sistem dapat  berjalan  dengan  baik  dan  komunikasi  dengan menggunakan  modul  Bluetooth  HC  mampu  mengatasi  masalah pengkabelan. Sensor flex dengan karakteristik sensor yang linier, dengan error  percentage terkecil  sebesar  0,58%  sedangkan terbesar 15,13% terhadap garis linier dapat menggantikan sensor yang sebelumnya digunakan. Selain itu kelebihan dari sensor flex ini  dapat  mendeteksi  setiap  sudut  perubahan  dari  jari  yang merupakan  keterbatasan  dari  sensor  yang  digunakan sebelumnya.
Kata  kunci  :  EH1  Milano,  Bluetooth  HC,  sensor flex , wireless electronics.

## I. PENDAHULUAN
ERKEMBANGAN  dunia  robot medis sangat pesat sekali, hampir  setiap  peran  manusia  pada  dunia  industri  telah digantikan  oleh  peran  robot  guna  mengurangi  tingkat kecelakaan dalam dunia kerja. Robot EH1 Milano merupakan potongan organ tangan yang menyerupai tangan manusia, yang dilengkapi  dengan  lima  jari  dan  fungsinya  sama  dengan  jari manusia pada umumnya. Kekuatan cengkraman dari jari robot pun  juga  dibuat  agar  mendekati  bentuk  organ  tangan sebenarnya,  dengan  menggunakan  sensor  arus  yang  di tanamkan pada robot.
Robot  tangan  ini  dapat  dijumpai  pada  salah  satu laboratorium  teknik  elektro  ITS,  yang  sebelumnya  telah  di riset  untuk  mengontrol  robot  tersebut.  Pengontrolan  dibuat
dengan input tangan  manusia  yang  telah  dilengkapi  dengan sensor guna memastikan perintah yang akan dikirim ke sensor proximity EH1  Milano.  Pada  robot  EH1  Milano  dilengkapi dengan  sensor–sensor  pendukung  yang  digunakan  untuk menggerakkan  seluruh  segmen  dari  tiap  jarinya.  Hasil  dari riset  ini    sangat  baik, namun masih ada  beberapa  kekurangan yaitu  karena  komunikasi  dari user ke  robot  masih menggunakan kabel sehingga bisa dibilang kurang praktis.
Dari  hasil  riset  sebelumnya  itu,  maka  akan  dilakukan riset  lanjutan  guna  mengembangkan  sistem  yang  telah  dibuat sebelumnya  menjadi  sistem  tanpa  kabel  dengan  tujuan portabelitas.

## II. LANDASAN TEORI

## A. Robot Tangan EH1 Milano
Robot  tangan  prensilia  EH1  Milano  merupakan  sebuah perangkat  tangan buatan yang menyerupai  bentuk dari tangan manusia.  Robot  tangan  ini  dapat  diaplikasikan  pada  bidang biomedik  yang  menggantikan  bagian  organ  tubuh  khususnya bagian  tangan.  Robot  ini  terdiri  dari  beberapa  bagian diantaranya  : sensor, kendali internal, dan antar muka dengan perangkat komputer atau kendali lain dari luar robot.
Gambar 1. Robot tangan prensilia EH1 Milano[1] (prensilia.inc)
B. Antar Muka Robot tangan EH1 Milano
Perangkat  perangkat  yang  terpasang  pada  bagian  robot tangan  prensilia  dapat  diakses  dengan  komunikasi  serial UART  ( Universal  Asynchronous  Receiver  Transmiter ). Dengan baud  rate 1152000  bps,  data  bits  8  dan stop bit  1. Sumber tagangan untuk robot prensilia yaitu +8V dengan arus maksimum 3A pada saat semua motor bergerak dengan beban maksimum. Berikut ditunjukkan pada gambar 2.

## Rancangan Kontroler Perangkat Keras EH1 Milano dengan Modul Wireless Electronics
Idil Fitrianto, Achmad Arifin, dan Mohammad Nuh Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
e-mail : arifin@ee.its.ac.id
P
Gambar  2.  Koneksi  antara  catu  daya,  robot  EH1  Milano  dan  perangkat computer[1] (prensilia.inc)

## C. Sensor flex
Flex  sensor merupakan sensor resistance yang sangat peka terhadap perubahan bending dari dirinya. Jadi pada sensor ini nilai  resistansinya  akan  berubah  pada  saat  sensor  ditekuk dengan  sudut  tertentu.  Sensor  ini  diaplikasi  untuk  sensing gerakan tiap ruas jari.

## Gambar 3. Sensor flex
Spesifikasi  dari Sensor  flex ini  memiliki  resistansi  pada posisi flat yaitu sebesar 10 kohm ±30%,  perubahan resistansi pada  saat bend ing  60  kohm  sampai  110  kohm  dan  daya maksimal 0,5 Watt untuk penggunaan terus menerus. Aplikasi dari sensor ini adalah untuk game kontroler, bending detector , sensor pada gloves , dan lain sebagainya.
D. Bluetooth Bluetooth merupakan  perangkat  tanpa  kabel  yang  dapat melakukan komunikasi antara satu sama lainnya. Perangkat ini beroperasi  pada  frekuensi bandwidth 2,4GHz. Bluetooth sendiri sejarahnya  diambil dari nama  raja  pada  akhir abad ke sepuluh, yaitu Harald Blatand yang sekaligus dijuluki sebagai Harald Bluetooth oleh bangsa  inggris. Ia merupakan raja dari Negara  Denmark  yang  telah  berhasil  menyatukan  suku  suku yang  pada  awalnya  sering  berselisih,  termasuk  suku  yang berada  diwilayah  yang  sekarang  kita  kenal  dengan  Negara Norwegia dan Swedia. Negara yang menemukan Bluetooth ini pun  terletak  di  wilayah  Scania  Swedia  dan  sekaligus  wilayah kekuasaan  dari  Harald.  Kemampuan  dari  seorang  pemimpin Harald  ini  dalam  menghubungkan  berbagai  wilayah  sama halnya teknologi yang dapat menghubungkan perangkat seperti
komputer  dan  telpon  gengam  yang  ada  pada  saat  ini. Kemudian  untuk  logo Bluetooth sendiri  yang sudah universal diambil  dari  penggabungan  dua  huruf  jerman  yang  analog dengan  huruf  H  dan  B  (merupakan  singkatan  dari  Harald Bluetooth ), yaitu simbol   (Hagall) dan  (Blatand).

## Gambar 4. logo Bluetooth
Aplikasi  dari Bluetooth ini  digunakan  pada  perangkat elektronik seperti komputer, telpon genggam, kamera, printer, dan  lain  sebagainya.  Adapun  kelebihan  dan  kekurangan  dari Bluetooth ini sendiri antara lain. Kelebihan :
a) Dapat menembus berbagai media seperti dinding, kotak, dan lain sebagainya.
b) Komunikasi tanpa kabel.
c) Dapat disingkronkan dengan perangakat yang sama – sama menggunakan Bluetooth .
Kekurangan : a) Frekuensi yang digunakan sama dengan gelombang pada wifi.
b) Apabila terdapat banyak koneksi antar Bluetooth dalam satu ruangan  maka  akan  sering  terjadi  gangguan  pada  saat melakukan komunikasi.
c) Jarak yang terbatas yaitu sekitar 10 meter.
Kemudian  perangkat Bluetooth yang  digunakan  ada  dua jenis  yaitu  sebagai  perangkat Master dan  perangkat Slave . Untuk  perangkat Master digunakan Bluetooth dengan  seri HC05,  perangkat  ini  dapat  difungsikan  dengan  mode Slave penerima  data  atau  sebagai Master yang  memberi  perintah. Sedangkan  yang  lainnya  menggunakan  seri  HC06  yang  telah ditetapkan  sebagai Slave dan  tidak  dapat  diganti  fungsi menjadi Master .

## III. PERANCANGAN SISTEM
Perancangan  system  merupakan  tahap  design  dari pembuatan  alat  yang  kemudian  akan  direalisasikan.  Sistem yang akan dibuat antara lain adalah sistem perangkat keras dari kendali robot EH1 Milano dengan menggunakan mikrokontroler  ATMEGA8  yang  digunakan  sebagai  sistem yang  mengendalikan  proses  antar  muka  dengan  robot  EH1 Milano.  Komunikasi  antara  robot  dengan  mikrokontroler menggunakan modul Bluetooth HC dengan konfigurasi master berada  pada  mikrokontroler  dan slave dikoneksikan  ke  robot EH1 Milano.
Penggunaan  perangkat  modul  Bluetooth  adalah  guna meningkatkan  tingkat  portabelitas  dari  kontroler  robot.
Selanjutnya sensor yang digunakan sebagai masukan dari robot EH1  Milano  adalah  sensor flex .  Sensor flex adalah  sensor resistansi  yang  perubahan  resistansinya  diakibatkan  oleh perubahan bending terhadap dirinya. Sensor ini sangat sensitif terhadap setiap perubahan bending yang terjadi pada sensor.
Karakteristik  sensor  yang  linier  ini  dapat  diaplikasikan untuk  menggantikan  sensor  yang  digunakan  pada  riset sebelumnya  dengan  tujuan  meningkatkan  derajat  jangkauan gerak  dari  ruas  jari  sebagai  input  robot  EH1  Milano.  Sistem perangkat  keras  yang  didesign  menggunakan  dua  mode pencatuan, yaitu dengan menggunakan batre dan menggunakan adaptor DC.
A. Blok Diagram Sistem
Diagram  blok  secara  keseluruhan  dari  perancangan  sistem elektronis  ditunjukan  pada  gambar  5.  dari  diagram  blok tersebut  terbagi  menjadi  beberapa  bagian  yaitu,  blok pengendali, blok komunikasi, dan blok robot EH1 Milano.
Berdasarkan  Gambar  5,  blok  sensor  dan  robot  EH1  Milano yang  merupakan  plan  yang  akan  dikontrol  merupakan  dua sistem  yang  terpisah  dan  berhubungan  secara wireless atau tanpa kabel.

## B. Blok Diagram Sistem
Data  kelistrikan  dari  sistem  terutama  dibagian  catu  daya terbagi menjadi tiga macam, diantaranya yaitu catu daya robot EH1  Milano,  catu  daya Slave ,  dan  catu  daya  untuk Master . Berikut  merupakan  uraian  dari  pencatuan  masing  –  masing sistem.
a) EH1 Milano Pada  sistem  pencatuan  dari  robot  EH1  Milano  ini merupakan  sistem  yang  sudah  ditetapkan  dan  tidak  dapat diubah.  Sehingga  sistem  yang  dibuat  harus  menyesuaikan kepada robot EH1 Milano ini.
Tegangan (DC)            : +8 Volt Arus                     : 3 Ampere Baud rate antar muka UART  : 115200 bps Level tegangan antar muka   : TTL (0 – 5V) Resolusi ADC sistem        : 8-bit Konektor antar muka        : Jack audio tipe stereo 3,5mm Konektor catu daya         : Jack DC
b) Modul Slave Pada sistem Slave ini mengikuti dari yang dibutuhkan untuk bisa melakukan koneksi ke perangkat robot EH1 Milano.  Oleh karena  sistem  ini  menggunakan  modul Bluetooth yang digunakan  sebagai  antarmuka  komunikasi  tanpa  kabel  antara robot  dengan  perangkat  yang  memberi  instruksi,  level tegangan  yang  digunakan  berbeda.  Sehingga  untuk  modul Slave ini  terdapat  dua  buah  level  tegangan  yang  diuraikan sebagai berikut.
Tegangan (DC)             : +5V dan +3,3V Baud rate antar muka UART  : 115200 bps Level tegangan antar muka   : TTL (0 – 5V) Resolusi ADC sistem        : 8-bit Konektor antar muka        : Jack audio tipe stereo 3,5mm
c) Modul Master Pada  sistem Master yaitu  menghubungkan  perangkat mikrokontroler  sebagai  otak  dari  kendali  sistem  sedangkan data yang dikirim juga menggunakan modul Bluetooth . Modul Bluetooth ini  membutuhkan  level  tegangan  pencatuan  yang rendah  dan  berbeda  dengan  catu  daya  sistem  pada mikrokontroler sehingga pada modul Master ini juga terdapat dua buah catu daya. Berikut merupakan penjelasannya. Tegangan (DC)               : +5V dan +3,3V Tegangan referensi ADC       : 2,55V Baud rate antar muka UART    : 115200 bps Level tegangan mikrokontroler  : TTL (0 – 5V) Level tegangan modul HC05    : TTL (0 – 3V) Resolusi ADC sistem          : 10-bit Konektor antar muka          : Jalur Tx/Rx Konektor catu daya           : Jack DC dan JST
C. Perancangan Sistem Slave
Sesuai  dengan  penjelasan  sebelumnya  tentang  data kelistrikan,  yang  dibutuhkan  pada  modul Slave agar  dapat melakukan interface dengan robot EH1 Milano adalah terdapat dua  buah  catu  daya  yang  salah  satunya  digunakan  untuk menaikkan  level  tegangan  komunikasi  Tx  si Bluetooth ke  Rx EH1 Milano.
Dari  rangkaian Slave dibawah  sumber  tegangan  untuk modul Slave menggunakan Jack DC  dengan range 7–12V. Tujuan dari design ini adalah karena modul Slave berada pada plan yang menggunakan catu dari jack DC maka modul ini pun didesign sama dengan plan.
Gambar 6. Skematik rangkaian slave keseluruhan
Gambar 5. Diagram blok sistem secara umum

## D. Perancangan Sistem Master
Gambar 7. Skematik rangkaian master keseluruhan
Pada  modul Master ini,  tugasnya  adalah  untuk  menerima input dari  sensor,  mengolahnya,  dan  kemudian  mengirimkan data  tersebut  menuju  robot  EH1  Milano  melalui  modul Bluetooth HC05.  Dari  penjelasan  sebelumnya  tentang  data kelistrikan,  yang  dibutuhkan  pada  modul Master agar  dapat mengirimkan  data  melalui  modul  HC05.  Terdapat  perbedaan level  tegangan  antara  ATMEGA8  dengan  HC05.  Sehingga untuk pin Tx dari mikrokontroler perlu diturunkan menjadi 3V agar  dapat  melakukan interface dengan  modul  HC05  dan begitu  juga  sebaliknya  untuk  pin  Rx  pada  mikrokontroler diberi pull-up untuk menaikkan level tegangan dari Bluetooth yang  sebesar  3V  menjadi  5V  agar  dapat  dibaca  oleh mikrokontroler.  Berikut  merupakan  penjelasan  dari  sistem modul Master .
E. Realisasi Alat
Setelah semua proses perancangan telah selesai selanjutnya adalah realisasi dari alat yang telah dirancang. Ada tiga bagian dari  rancangan  yang  akan  direalisasikan.  Diantaranya  adalah, modul Slave , modul sismin Master , dan sarung tangan dengan Sensor flex .
Gambar 8. Modul slave yang telah di assembly
Gambar 9. Modul master setelah disassembly
Gambar 10. Sarung tangan terintegrasi dengan modul master

## IV. UJI COBA DAN ANALISA
Pengujian  yang  dilakukan  meliputi  beberapa  bagian. Diantaranya  adalah  karakteristik  sensor  sarung  tangan, karakteristik modul Bluetooth .

## A. Pengujian Karakteristik Sensor Flex
Berikut  merupakan  blok  pengukuran Sensor  flex dengan menggunakan  alat  ukur  ohmmeter  yang  ada  pada  multimeter Sanwa CD800a.
Gambar 11. Blok pengukuran sensor flex
Sensor flex merupakan sensor resistansi yang berubah terhadap bending yang diteima oleh sensor. Pengukuran sensor dengan keadaan derajat bukaan jari sebesar 0 0 , 10 0 , 20 0 , 30 0 , 40 0 , 50 0 , 60 0 , 70 0 , 80 0 , 90 0 . Pengukuran dilakukan untuk kelima sensor, sehingga  linieritas  dari  sensor  dapat  diperoleh.  Pada  tabel  1 berikut merupakan data hasil pengukuran dari Sensor flex .
Tabel 1.
Pengukuran sensor flex Derajat Jempol (Ohm) Telunjuk (Ohm) Tengah (Ohm) Manis (Ohm) Kelingking (Ohm) 0 12650 9100 9560 10700 10000 10 13370 9190 9800 12500 10310 20 14710 9300 10200 13100 10680 30 15520 9410 10500 13560 11040 40 17930 9540 10750 13750 11400 50 19080 9710 11750 14900 12060 60 20170 10610 13000 15400 12620 70 20840 11890 14500 15800 13040 80 23200 12910 14000 16400 13720 90 23680 13420 16600 17250 18350
Dari  tabel  1  diatas  dimasukkan  kedalam  grafik  dan  diberi trendline berupa  regresi  linier  untuk  melihat  tingkat  linieritas dari  sensor.  Berikut  merupakan  gambar  karakteristik  dari sensor.
Gambar 12. Karakteristik sensor flex pada ibu jari
Gambar 13. Karakteristik sensor flex pada jari telunjuk
Gambar 14. Karakteristik Sensor flex pada jari tengah
Gambar 15. Karakteristik sensor flex pada jari manis
Gambar 16. Karakteristik sensor flex pada jari kelingking
B. Pengujian Karakteristik Bluetooth
Berikut  merupakan  blok  pengukuran range jangkuan  dari Bluetooth HC  dengan  menggunakan  alat  ukur  jarak  dalam meter.
Gambar 17. Blok Pengukuran jangkauan Bluetooth HC
Tabel 2. Pengujian jarak Bluetooth HC kondisi dengan halangan No. Jarak (meter) Kondisi Pairing Time (s) Status 1 1 Dengan Halangan 6,2 Connect 2 2 Dengan Halangan 6,5 Connect 3 3 Dengan Halangan 6,4 Connect 4 4 Dengan Halangan 6,5 Connect 5 5 Dengan Halangan 6,4 Connect 6 6 Dengan Halangan 6,5 Connect 7 7 Dengan Halangan 6,5 Connect 8 8 Dengan Halangan 6,5 Connect 9 9 Dengan Halangan 7 Connect 10 10 Dengan Halangan 200 Connect 11 >10 Dengan Halangan 300 Not connected
Pengujian  pengiriman  data  100%  berhasil  setiap  pairing telah berhasil dilakukan.
C. Analisa Sensor Flex
Dari pengujian sensor flex dapat dihitung mean percentage error dari data sensor flex dengan rumus berikut.
(1)
Keterangan :
: Mean Percentage Error
n : Jumlah data
: Data forecast (data garis linier)
: Data actual (data sensor yang sebenarnya)
Dari rumus tersebut dapat  diperoleh nilai error dari sensor terhadap garis linier adalah sebesar .
(2)
(3) (4) (5)
(6)
Dari  data  perhitungan  diatas  terlihat  bahwa error terbesar adalah  15,13%  menunjukkan  bahwa  tingkat  linieritas  dari sensor cukup baik.
D. Analisa Bluetooth pengujian  dengan  halangan  dilakukan  dengan  dua  ruangan berbeda  yaitu Master di  ruang  A  dan Slave diruang  B.  Jarak terjauh  yang  dapat  dijangkau  oleh Bluetooth adalah 10 meter saja  dengan  waktu pairing 3  menit  20  detik.  Lebih  dari  10 meter  dengan  waktu  estimasi  5  menit pairing tidak  dapat dilakukan  sehingga  dinyatakan Bluetooth dengan  jarak  lebih dari  10  meter  untuk  dengan  halangan Bluetooth tidak  dapat melakukan  komunikasi.  Untuk  jarak  kurang  dari  10  meter waktu pairing normal  yaitu  dengan  waktu  kurang  dari  10 detik.

## V. KESIMPULAN DAN SARAN
Setelah  dilakukan  pengujian  pada  sistem  perangkat  keras dan  pengujian  karakteristik  dari sensor yang digunakan dapat diambil  kesimpulan  bahwa  penerapan  sistem wireless yang sudah diintegrasikan dengan robot EH1 Milano telah berhasil direalisasikan,  dan  tingkat  portabelitas  dari  sistem  dari  segi hardware sebagain  sudah  menggunakan  komponen  SMD. Penggunaan sensor  flex sebagai  sensor  untuk  mendeteksi perubahan bending pada  ruas  jari  dapat  terukur  lebih  akurat dengan  nilai error dari trendline (R 2 )  rata-rata  sebesar 0,98618, mean  percentage  error terkecil  0,58%  dan error
tertinggi sebesar 15,13% yang menunjukkan bahwa sensor flex ini  linier.  Beberapa  saran  yang  dapat  dilakukan  untuk penelitian kedepan adalah membandingkan impuls dari sensor flex dengan sinyal electromyography tiap-tiap jari (EMG).

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan rasa syukur kepada Allah SWT. Atas berkah  dan  rahmatnya  kepada  penulis  dapat  menyelesaikan penelitian  ini.  Ucapan  terima  kasih  kepada  laboratorium biocybernetic  yang  telah  memberikan  fasilitas  dalam pengerjaan  penelitian,  dan  jurusan  teknik  elektro  fakultas teknik industri institut teknologi sepuluh nopember yang telah mendukung penulis dalam menyelesaikan penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Prensilia,  " Extrinsic  Robotic  Hand  Basic  User  Guide ", Prensilia s.r.l EH1 Milano Series, 2010.