## Kendali Jarak Jauh Robot WowWee Robosapien melalui Android via Wifi
Johny Salim 1 , Darmawan Utomo 2 , Deddy Susilo 3
1,2 Program Studi Sistem Komputer, Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer, Universitas Kristen Satya Wacana, Salatiga
1 johnysalim17@gmail.com, 2 darmawan@staff.uksw.edu
3 Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana, Salatiga deddy.susilo@ymail.com

## Ringkasan
Robot WowWee Robosapien dikendalikan menggunakan remote infra merah yang memiliki sifar line  of  sight dan  hanya  dapat  menempuh  jarak  6  meter  sehingga  akan  terganggu  jika ada media penghalang diantara media kendali dan robot. Sistem repeater dibangun  untuk menanggapi  permasalahan  ini.  Sistem repeater yang  dibangun  adalah  penggabungan  dari media  transmisi  Wifi  dan  infra  merah.  Sistem  kendali  dibangun  menggunakan  perangkat lunak yang ditanamkan pada kendali smart phone. Perintah robot WowWee Robosapien di- encoding dan  dikirimkan  menggunakan  wifi  yang  kemudian  diterima  oleh  modul  USR- WIFI232-G, modul wifi tersebut meneruskan data yang diterima ke mikrokontroler sebagai pengendali utama sistem repeater . Data yang diterima di- decode dan diterjemahkan ke dalam bentuk  bit  yang  selanjutnya  dikirimkan  dalam  bentuk  infra  merah  pada  robot  WowWee Robosapien.  Pengujian  dilakukan  dengan  melakukan  percobaan  pengiriman  perintah  10 kali  pada  setiap  perintah.  Dari  hasil  perancangan  dan  pengujian  sistem repeater yang dibangun, kendali komputer dapat bertukar data dengan baik hingga jarak 64 meter dengan tingkat keberhasilan 95.3% dan kendali smart phone dapat bertukar data dengan baik hingga jarak 68 meter dengan tingkat keberhasilan 96.7%.
Kata Kunci: kendali robot, kendali android, Robot WowWee Robosapien, sistem repeater .

## 1. Latar Belakang
Robosapien  adalah  robot  pertama  yang  berdasarkan  pada  ilmu  terapan  robotika biomorphic .  Robosapien  memiliki  gerakan-gerakan  yang  dinamis,  sensor  interaktif  dan kepribadian  yang  unik.  Robosapien  dibuat  memiliki  gerakan  dan  dirancang  seperti memiliki kecerdasan menyerupai manusia [1].
WowWee Robosapien dikendalikan menggunakan remote control yang menggunakan infra merah  sebagai media  transmisi  data.  Kendali jarak  jauh  yang  dikembangkan  oleh WowWee bersifat line  of  sight yang  artinya  hanya  dapat dipancarkan  seperti  garis  lurus dari  kendali  ke  robot  tersebut.  Kendali  jarak  jauh  WowWee  Robosapien  yang menggunakan  infra  merah  hanya  dapat  menempuh  jarak  6  meter  dan  tidak  dapat dipancarkan jika terdapat media penghalang di antara remote control dengan robot, maka
Techné Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 13 No. 2 Oktober 2014 Hal 195 – 204
perlu  dikembangkan  kendali  jarak  jauh  yang  sifatnya  tidak line  of  sight dan  memiliki jarak kendali yang lebih jauh disertai dengan gerakan atau tindakan baru dari berbagai gerakan dasar robosapien.
Kendali jarak jauh yang telah direalisasikan bersifat repeater yang artinya terjadi dua proses pengiriman data.  Kendali jarak jauh  akan dibuat menggunakan media  transmisi wifi  yang  dikendalikan  dari  sebuah  komputer  dan/atau mobilesmart  phone, data  atau instruksi  yang  didapatkan  dari  komputer  atau mobile  smart  phone diterjemahkan  oleh mikrokontroler  menjadi  sekumpulan  bit  yang  akan  dikirim  kepada  robot  WowWee Robosapien  yang  selanjutnya  diubah menjadi  gerakan  atau  tindakan.  Metode transmisi dibuat  menjadi ground  propagation yang  mengadaptasi  dari  media  transmisi  wifi, sehingga  pengguna  dapat  lebih  mudah  mengendalikan  robot  WowWee  Robosapien tanpa  terlalu  mengkhawatirkan  ruangan  pengendali,  karena  data  dapat  dikirim walaupun terdapat penghalang, dalam hal ini penghalang dibatasi dalam bentuk tembok atau  kayu,  pengiriman  data  yang  baik  juga  diiringi  dengan  daya  pemancar  wifi  yang masih dapat diterima dengan kuat.

## 2. Perancangan Sistem
Perancangan terdiri dari perancangan hardware dan software pada sistem kendali yang bersifat repeater.
Gambar 1. Blok diagram sistem yang dirancang.
Gambar  1  menunjukkan  blok  diagram  keseluruhan  sistem  yang  dirancang,  secara umum  sistem  ini  dibagi  menjadi  dua  bagian  yaitu,  perangkat  lunak  yang  digunakan sebagai  media  pengontrol  atau  pemberi  instruksi,  dan  perangkat  keras  sistem repeater yang  berfungsi  sebagai pengubah  data  atau  instruksi dari modul  Wifi menjadi  sinyal  – sinyal infra merah.

## 2.1. Perancangan Perangkat Keras
Perangkat  keras  terdiri  dari  mikrokontroler  ATmega8  sebagai  pengkonversi  data menjadi  sinyal,  yang  menggunakan  fitur  PWM  [2].  Mikrokontroler  tersebut  terhubung dengan modul yang digunakan yaitu USR-WIFI232-G dan berkomunikasi dengan modul menggunakan  fitur  USART.  Gambar  2  menunjukkan  blok  diagram  perangkat  keras kendali  robot  yang  dirancang  menempel  di  belakang  robot.  Blok  ini  didayai  dengan baterai 9VDC. Infra merah dari diode LED didekatkan penerima yang berada di kepala robot.
Gambar 2. Blok diagram perangkat keras kendali jarak jauh robot.
Pada  Gambar  3  menunjukkan  skematik  hubungan  antara  modul  USR-WIFI232-G dengan mikrokontroler. Komunikasi antara modul dengan mikrokontroler menggunakan  fitur  USART  sehingga  data  yang  diterima  pada  modul  wifi  dikirimkan langsung  ke  mikrokontroler  yang  ditampung  oleh buffer penerima  USART  pada mikrokontroler.
Gambar 3. Skematik USR-WIFI232-G dengan ATmega8.
Komunikasi  antara  USR-WIFI232-G  dengan  mikrokontroler  menggunakan komunikasi serial dengan level tegangan TTL. Tabel 1 menunjukkan koneksi antara pin USR-WIFI232-G dengan pin mikrokontroler [3].
Tabel 1. Konfigurasi Sinyal Pin USR-WIFI232-G dengan Mikrokontroler.

## 2.2. Perancangan Perangkat Lunak
Perancangan  perangkat  lunak  dibagi  menjadi  tiga  bagian,  yaitu  perangkat  lunak pada  komputer  kendali, perangkat  lunak pada mobile smart  phone ,  dan perangkat  lunak yang ditanamkan pada mikrokontroler ATmega8.

## 2.2.1.  Perangkat Lunak pada Kendali Komputer
Perangkat  lunak  yang  dipasang pada  komputer  kendali  meggunakan  Visual  Studio 2010, aplikasi kendali bertugas sebagai client dari modul USR-WIFI232-G. Secara umum sistem  kerja  perangkat  lunak  pada  komputer  kendali  adalah  aplikasi  menghubungkan diri dengan modul USR-WIFI232-G dengan komunikasi socket [4]. Pengguna memberikan instruksi  melalui  tombol–tombol  gerakan  yang  telah  disediakan  pada  antar  muka aplikasi kendali. Data instruksi disandikan memiliki sebuah header dan penutup. Aplikasi menerima  umpan  balik  dari  mikrokontroler  setelah  mikrokontroler  meneruskan  data dalam bentuk biner.
Fungsi “SentData()” pada Gambar 4 digunakan untuk melakukan proses pengiriman data dari komputer sebagai client ke modul yang bertindak sebagai server . Instruksi asli robot disimpan pada variabel “Variables.KirimPerintah”, selanjutnya instruksi dilakukan proses encoding data  dengan  memberikan header “$”  dan  penutup  “#”  pada  akhir perintah. Setelah instruksi di encoding menjadi paket baru dan kemudian disimpan pada variabel  “data”.  Peubah  data  disandikan menjadi tipe  data baru  yaitu byte .  Data  dalam bentuk byte dikirimkan dengan fungsi “Stream.Write”, dan komputer kendali menunggu acknowledge dari server melalui fungsi ”Stream.ReadByte”.
Nama Net PIN Modul Deskripsi Mikrokontroler GND 1 0 GND ALARM1 7 Pull up 100k ohm - DVDD 9 +3.3V - GND 17 0 GND DVDD 31 +3.3V - GND 32 0 GND DVDD 34 +3.3V - UART_TX 39 UART Communication Pin PIN.D0 RXD UART_RTS 40 UART Communication Pin - UART_RX 41 UART Communication Pin PIN.D1 TXD UART_CTS 42 UART Communication Pin - nLink 43 Led Blue - nReady 44 Led Green - nReload 45 Pull up 57k ohm - EXT_RESET 47 Reset Button - GND 48 0 GND
Gambar 4. Koding pengiriman data pada kendali komputer.

## 2.2.2.  Perangkat Lunak pada Kendali Smart Phone
Perangkat  lunak  yang  dipasang pada  komputer  kendali  meggunakan  Visual  Studio 2010, aplikasi kendali bertugas sebagai client dari modul USR-WIFI232-G. Secara umum sistem  kerja  perangkat  lunak  pada  komputer  kendali  adalah  aplikasi  menghubungkan diri  dengan  modul  USR-WIFI232-G  dengan  komunikasi  socket.  Pengguna  memberikan instruksi  melalui  tombol–tombol  gerakan  yang  telah  disediakan  pada  antar  muka aplikasi kendali, data intruksi disandikan memiliki sebuah header dan penutup, aplikasi menerima  umpan  balik  dari  mikrokontroler  setelah  mikrokontroler  meneruskan  data dalam bentuk biner.
Gambar 5. Koding pengiriman data pada kendali smart phone .
Gambar 5 menjelaskan proses koneksi antara mobile smart phone dengan modul USR- WIFI232-G. Komunikasi dilakukan menggunaan komunikasi socket dengan mendeklarasi alamat  dan  port  yang  dituju.  Pengiriman  dilakukan  menggunakan  perintah DataOutputStream dan penerimaan data dilakukan dengan perintah DataInputStream .

## Techné Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 13 No. 2 Oktober 2014 Hal 195 – 204

## 2.2.3.  Perangkat Lunak pada Mikrokontroler
Perangkat  lunak  yang  dipasang  pada  mikrokontroler  berfungsi  sebagai  pengendali sistem repeater dari  seluruh  sistem  kendali.  Perangkat  lunak  yang  tersebut  ditanamkan pada  mikrokontroler  untuk  melakukan  tugas–tugas  konversi  dari  data  yang  diterima modul USR-WIFI232-G menjadi bit–bit yang diteruskan dalam bentuk inframerah.
Gambar 6. Diagram alir sistem repeater oleh mikrokontroler.
Pada  Gambar  6  menampilkan  garis  besar  program  yang  dipresentasikan  melalui diagram alir. Fungsi dari program mikrokontroler sebagai repeater adalah menerima data dari modul USR-WIFI232-G dan disimpan dalam variabel buffer , melakukan decoding data yang  telah  diterima,  mengkonversi  data  menjadi  kumpulan  bit,  mengirim  data  dalam bentuk inframerah, mengirim acknowledge kepada client bahwa instruksi telah dilakukan.

## 3. Pengujian dan Analisis
Pengujian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui  kinerja  sistem repeater yang  dirancang ketika  dijalankan.  Pengujian  dilakukan  menjadi  empat  bagian  yaitu,  pengujian  modul USR-WIFI232-G  pengujian  sistem  kendali  komputer,  pengujian  sistem  kendali smart phone , dan pengujian infra merah .

## 3.1.   Pengujian Modul USR-WIFI232-G
Modul USR-WIFI232-G digunakan sebagai access point yang bertugas menerima data untuk  diterukan  ke  mikrokontroler,  dan  mengirim  data  dari  mikrokontroler  kepada kendali. Pengujian ini bertujuan untuk memastikan bahwa modul USR-WIFI232-G dapat bekerja dengan baik.
Gambar 7. Hasil pengujian komunikasi modul USR-WIFI232-G.
Pada  Gambar  7 bagian  yang  dibatasi  garis merah  adalah data  yang  dikirimkan dan diterima  oleh client ,  bagian  yang  dibatasi  garis  hijau  adalah  data  yang  diterima  dan dikirimkan oleh modul USR-WIFI232-G sebagai server .
Berdasarkan  pengujian  ini  dapat  disimpulkan  bahwa  modul  USR-WIFI232-G  dapat terhubung pada client dengan baik.

## 3.2.   Pengujian Kendali Komputer
Pengujian  ini  dilakukan  untuk  memastikan client yaitu  komputer  dapat  mengirim perintah dan menerima respon pada server yaitu robot WowWee Robosapien. Pengujian ini  dilakukan  dengan  cara  menekan  tombol  kendali  pada  antar  muka  kendali  robot WowWee  Robosapien  yang  telah  dibuat.  Mikrokontroler  akan  mengeksekusi  perintah dan mengirim respon balik pada komputer kendali.
Gambar 8. Hasil pengujian kendali komputer.
Pada  Gambar  8  pada  bagian  yang  dibatasi  garis  hijau  menunjukkan  IP  lokal  dari komputer  kendali,  dan  bagian  yang  dibatasi  garis  merah  menunjukkan  respon  yang
Techné Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 13 No. 2 Oktober 2014 Hal 195 – 204
diterima dari server bahwa perintah telah dilaksanakan. Berdasarkan pengujian ini dapat disimpulkan pengiriman data dari kendali komputer dapat diberjalan dengan baik.

## 3.3.   Pengujian Kendali Smart Phone
Pengujian  ini  dilakukan  untuk  memastikan client yaitu mobile  smart  phone dapat mengirim perintah dan menerima respon pada server yaitu robot WowWee Robosapien. Pengujian ini dilakukan dengan cara menekan tombol kendali pada antar muka kendali robot  WowWee  Robosapien  yang  telah  dibuat.  Mikrokontroler  akan  mengeksekusi perintah dan mengirim respon balik pada perangkat kendali.
Gambar 9. Hasil pengujian kendali smart phone .
Pada Gambar 9 bagian yang dibatasi oleh garis kotak bagian bawah adalah data yang dikirimkan oleh kendali smart phone, sedangkan bagian yang dibatasi garis hijau adalah tanggapan yang diterima oleh smart phone bahwa perintah telah dijalankan.

## 3.4.   Pengujian Infra Merah
Pengujian  ini  bertujuan  untuk  memastikan  data  yang  telah  didapatkan  oleh  modul USR-WIFI232-G  diterima  dan  dienkripsi  dengan  baik  oleh  mikrokontroler,  sehingga menjadi  data  bit  yang  benar  ketika  dikirimkan  dalam  bentuk  infra  merah.  Sinyal frekuensi  pembawa  dibangkitkan  menggunakan  fitur  PWM  yang  terdapat  pada mikrokontroler.
Gambar 10(a) menunjukkan frekuensi pembawa data yang dihasilkan mikrokontroler sebesar 39,0 kHz, dari hasil tersebut dapat dianalisa ada perbedaan 0,5% antara 39,0 kHz dan  39,2  kHz.  Pada  Gambar  10(b)  menunjukkan  sinyal  data  “forward”  yang  bernilai 0x86.  Berdasarkan  pengujian  tersebut  dapat  disimpulkan  perbedaan  0,5%  dari  sinyal pembawa  data  masih  dapat  diterima  oleh  penerima  sinyal  infra  merah  pada  robot WowWee Robosapien.
0 20 40 60 80 100 5 10 20 30 40 50 60 62 64 66 68 Grafik Tingkat Keberhasilan Komunikasi Kendali Komputer (%) terhadap Jarak (m )
(a)
(b)
Gambar 10. Hasil pengujian frekuensi carrier infra merah (a) dan frekuensi data (b).

## 3.5.   Pengujian Keseluruhan Sistem
Pengujian dilakukan dengan melakukan 10 kali pengiriman perintah per jarak pada setiap perintah dari 67 gerakan perintah kendali robot WowWee Robosapien.
Gambar 11. Grafik tingkat keberhasilan komunikasi kendali komputer terhadap jarak.
Pada  perintah  “Right  Arm  Out” dan  “Right Arm  In” tidak  dapat  dilakukan  karena lengan  dari  robot  WowWee  Robosapien  yang  dilakukan  pengujian  mengalami kerusakan.
Pada  Gambar  11  menunjukkan  berdasarkan  hasil  pengujian  tersebut  dapat disimpulkan bahwa akuisisi data pada kendali komputer kurang stabil pada jarak dari 64 meter , terbukti dengan hilangnya beberapa pesan respon yang didapatkan oleh kendali komputer  dari  mikrokontroler.  Hal  ini  terjadi  sinyal  wifi  dari  modul  USR-WIFI232-G melemah atau menghilang sehingga tidak memungkinkan kendali komputer dan modul USR-WIFI232-G  untuk  bertukar  data.  Total  tingkat  keberhasilan  pengujian  ini  adalah 96,7% per jarak dibawah 64 meter dan tingkat keberhasilan sebesar 95,3% pada jarak 64 meter.
Pada  Gambar  12 menunjukkan pada  kendali smart  phone dapat disimpulkan bahwa akuisisi  data  dapat  diterima  dengan  baik  sampai  jarak  68  meter  antara  kendali  dengan robot  WowWee  Robosapien  dengan  total  tingkat  keberhasilan  96,7%.  Hasil  pengiriman data dapat dinilai tepat dan sesuai jika data yang dikirimkan sesuai dengan repon data yang diterima kembali setelah instruksi dilakukan oleh robot WowWee Robosapien.
0 20 40 60 80 100 5 10 20 30 40 50 60 62 64 66 68 Grafik Tingkat Keberhasilan Komunikasi Kendali Smart
Phone (%) terhadap Jarak (m )
Gambar 12. Grafik tingkat keberhasilan komunikasi kendali smart phone terhadap jarak

## 4. Kesimpulan
Dari  hasil  perancangan  dan  pengujian  keseluruhan  sistem  disimpulkan  bahwa perintah  –  perintah  untuk  kendali  dapat  digunakan  melalui  halaman  antar  muka  pada sistem kendali komputer maupun smart phone. Sistem kendali dengan sifat repeater dapat direalisasikan  dengan  pengiriman  dari  sinyal  Wifi  diteruskan  dengan  perintah  dalam bentuk infra merah pada frekuensi 39,0 kHz. Hasil pengujian keseluruhan sistem, kendali komputer  masih  dapat  mengendalikan  robot  hingga  jarak  64  meter  dengan  tingkat keberhasilan  96,7%.  Selama  pengujian  keseluruhan  sistem,  sistem  kendali  komputer dapat mengalami error ketika jarak kendali dengan robot WowWee Robosapien melebihi jarak  64  meter.  Selama  mengalami  error,  aplikasi  kendali  harus  ditutup  dan  dibuka kembali tanpa perlu melakukan koneksi ulang dengan modul USR-WIFI232-G sehingga membuat  tingkat  keberhasilan  pada  jarak  64  meter  menurun  pada  nilai  95.3%.  Hasil pengujian  keseluruhan  sistem  kendali  via smart  phone dapat  mengendalikan  robot meskipun jaraknya sudah mencapai 68 meter dengan tingkat keberhasilan 96,7%.

## Daftar Pustaka
[1]  WowWee. Robosapien™, http://www.wowwee.com/en/support/robosapien,  diakses tanggal 2 November 2013.
[2]  ATMEL, Atmel-8159-8-Bit-Avr-Microcontroller-Atmega8A , Atmel Corpotration, 2013.
[3]  Jinan  USR  IOT  Technology  Limited, Low  Power  Wifi  Module  User  Manual  (USR- WIFI232-G)V1.3, Jinan USR IOT Technology Limited.
[4]  I. Irawan, Pemrograman Socket dengan C, IlmuKomputer.Com,2004