## Rancang Bangun Robot Beroda dengan Pengendali Suara
Fajar Timang Patiung, Arie.S.M. Lumenta ST, MT., Sherwin R.U.A. Sompie, ST., MT., Brave.A.Sugiarso ST, MT.  Jurusan Teknik Elektro-FT, UNSRAT, Manado-95115, Email: fajarpatiung082@gmail.com
Abstract  -  One  type  of  robots  with  special  capabilities  that  interesting  to  develop  is  wheeled  robot  that  using  voice  as controller  that  utilize  voice  recognizing  technology  as  the  robot’s  DC  motor  activator.  The  design  of  the  robot  use  the Arduino  UNO  R3  as  controller,  Easy  Voice  Recognizing  module,  Motor  Driver  as  the  DC  motor  driver,  while  wheel system use DC motor as actuator for the mechanics. This research use C++ Arduino as the Programming Language, Easy Voice Commander as the voice recorder and Matlab as the voice signal processor and to see the differences between the voice signal that can  or cannot be recognized. Testing at ideal condition show success rate is 80%, at noisy condition the testing  show  40%  success  rate.  Testing  system  performance  at  ideal  condition  show  success  rate  is  87,5%,  at  noisy condition the testing show 37,5% success rate.
Keyword : Arduino UNO R3, Matlab, Robot, Voice Recognizing
Abstrak  -  Salah  satu  jenis  robot  dengan  kemampuan  istimewa  yang  menarik  untuk  dikembangkan  adalah  robot beroda  dengan  pengendali  suara  yang  memanfaatkan  teknologi  pengenalan  suara  sebagai  penggerak  motor  DC. Perancangan robot  beroda dengan pengendali suara ini  menggunakan Arduino UNO R3 sebagai pengontrol,  modul Easy  Voice  Recognition, Motor  Driver  sebagai  pengendali  motor  DC,  dan  untuk  mekaniknya  menggunakan  sistem roda  dengan  motor  DC  sebagai  aktuatornya.  Tugas  akhir  ini  menggunakan  C++  Arduino  sebagai  bahasa pemrograman, Easy Voice Commander sebagai perekam suara , dan Matlab sebagai pengolah sinyal suara dan untuk melihat perbedaan antara sinyal suara yang berhasil dikenali dan gagal dikenali. Keberhasilan pengujian pengenalan kata  pada  kondisi  lingkungan  ideal  adalah  85%  ,  pada  kondisi  lingkungan  berderau  adalah  40%,  sedangkan keberhasilan  pengujian  kinerja  sistem  pada  kondisi  lingkungan  ideal  adalah  87,5%,  pada  kondisi  lingkungan berderau 37,5%.
Kata Kunci : Arduino UNO R3, Matlab , Pengenalan Suara, Robot

## I. PENDAHULUAN

## A. Latar Belakang
Teknologi  modern  dewasa  ini  khususnya  dalam dunia teknologi robot mengalami perkembangan yang sangat  pesat.  Banyak  Negara  maju  berlomba-lomba untuk  membuat  robot  yang  semakin  mutakhir.  Di Indonesia sendiri robot juga sudah mulai berkembang.  Perkembangan  robot  tidak  hanya  pada kecanggihan mekaniknya saja, melainkan juga sistem kendalinya  menggunakan  sistem  komputerisasi. Pembuatan  robot-robot  dengan  keistimewaan  khusus ini  sangat  berkaitan  erat  dengan  adanya  kebutuhan dalam  dunia  industri  modern  yang  menuntut  adanya suatu alat dengan kemampuan yang tinggi yang dapat membantu menyelesaikan pekerjaan manusia ataupun untuk  menyelesaikan  pekerjaan  yang  tidak  mampu diselesaikan  oleh  manusia.  Salah  satu  jenis  robot dengan  kemampuan  istimewa  yang  belakangan  ini banyak  menarik  minat  para  pecinta  robot  untuk dikembangkan adalah robot beroda dengan pengendali  suara.  Dari  perkembangan  teknologi pengolahan  sinyal  suara  ini  munculah  ide  untuk
membuat  suatu  sistem  kendali  robot  yang  efektif dengan menggunakan suara manusia.
Teknologi  pengenalan  suara  merupakan  salah satu  teknologi  biometrika  yang  tidak  memerlukan biaya  besar  serta  peralatan  khusus.  Pada  dasarnya setiap manusia memiliki sesuatu yang unik/khas yang hanya dimiliki oleh dirinya sendiri. Suara merupakan salah  satu  dari  bagian  tubuh  manusia  yang  unik  dan dapat dibedakan dengan  mudah. Pada tugas akhir ini dibuat  sebuah  robot  beroda  yang  memanfaatkan teknologi  pengenalan  suara  yang  menggunakan modul Easy  Voice  Recognition sebagai  pemroses pengolahan  sinyal  suara  yang  diteruskan  ke  Arduino Uno R3. Robot beroda ini diharapkan akan mengenali suara  dari  pengguna  kemudian  hasil  dari  pengenalan suara  tersebut  digunakan  untuk  menjalankan  motor yang kemudian akan menggerakan robot.

## B. Rumusan Masalah
Dari  latar  belakang  di  atas  terdapat  perumusan masalah  yang  akan  dibahas  adalah  bagaimana merancang suatu robot beroda yang dapat dikendalikan dengan suara.
e-journal Teknik Elektro dan Komputer (2013)

## C. Tujuan
Tujuan  utama  dari  tugas  akhir  ini  adalah merancang  robot  beroda  yang  dapat  dikendalikan dengan suara.

## D. Batasan Masalah
Agar  pembahasan  tidak  melebar  dan  terarah, maka  permasalahan  dibatasi  pada:  Data  masukan suara  berupa  4  buah  kata  bahasa  Indonesia,  yaitu maju, mundur, kanan dan kiri. Kecepatan robot harus ditentukan.  Bahasa  pemograman  yang  dipakai menggunakan  bahasa  C++.  Dioperasikan  di  ruangan tanpa derau.

## E. Manfaat Penelitian
Manfaat  yang  diharapkan  dari  tugas  akhir  ini antara lain:  Robot beroda dapat dikendalikan dengan suara  manusia.  Sebagai    referensi    khususnya pengendalian  robot  beroda  menggunakan  suara. Aplikasi  robot  beroda  khususnya  yang  dikendalikan dengan  suara.  Memperkaya  penelitian  dan  literatur dalam bidang robotika. Memperkenalkan kemampuan penalaran yang ada pada manusia ke dalam perangkat mesin.

## II. LANDASAN TEORI

## A. Pengertian Sistem Kendali
Sistem  kontrol  adalah  suatu  proses  pengaturan /    pengendalian    terhadap  satu    atau    beberapa besaran    (variabel,    parameter)    sehingga    berada pada    suatu  harga    atau    dalam    rangkuman    harga ( range )    tertentu.    Dalam    istilah    lain    disebut  juga sistem    pengaturan,    sistem    pengendalian    atau sistem    pengontrolan.    Ditinjau  dari    segi    peralatan dan    instrumen    yang    digunakan,    sistem    kontrol terdiri  dari berbagai  susunan  komponen  fisik  yang digunakan    untuk    mengarahkan    aliran  energi    ke suatu  mesin  atau  proses  agar  dapat  menghasilkan prestasi  yang diinginkan.
Gambar 1. Arduino UNO R3

## B. Arduino UNO R3
Arduino UNO adalah sebuah board
mikrokontroler  yang  didasarkan  pada  ATmega328. Arduino UNO mempunyai 14 pin digital input/output (6  di  antaranya  dapat  digunakan  sebagai  output PWM),  6 input  analog ,  sebuah  osilator  Kristal  16 MHz,  sebuah  koneksi  USB,  sebuah power  jack , sebuah ICSP  header ,  dan  sebuat  tombol  reset. Gambar  1  menunjukkan  bentuk  fisik  dari  Arduino UNO R3.

## C. Motor Driver
Rangkaian    driver    motor    DC    disebut    dengan half-bridge dikarenakan
konfigurasi/susunan transistornya    seperti  membentuk    huruf    H. Transistor-transistor    ini    digunakan    sebagai switching sehingga    motor    dapat    berputar    searah jarum    jam  ( clockwise )  dan  berlawanan  arah  jarum jam  ( counter  clockwise ).  Prinsip  kerja half-bridge adalah mengatur aliran arus pada motor DC. Apabila aliran  arus  dibalik  maka  motor  DC  akan  berputar  ke arah sebaliknya.

## D. Easy Voice Recognition
EasyVR  merupakan module  voice  recognition multi-fungsi.  Dapat  digunakan  pada  banyak  aplikasi pengontrolan yang membutuhkan pendeteksian bukan hanya suara melainkan percakapan. EasyVR merupakan  generasi  penerus  setelah  kesuksesan generasi  pertamanya  di  pasaran  yaitu VRBot. Modul ini  dapat  digunakan/dihubungkan  dengan  board mikrokontroler  Arduino.  Gambar  2  menunjukkan bentuk  fisik  dari Easy  Voice  Recognition. Sangat cocok  digunakan  untuk  beragam  aplikasi,  seperti home  automation  (dapat  mengontrol  nyala  lampu, kunci  pintu,  televisi,  atau  perangkat  lainnya  hanya dengan  perintah  Anda)  atau  sebagai  module pelengkap  sensor  pendengaran  robot  yang  dibuat sebagaimana  robot-robot  canggih  yang  dijual  di pasaran yang harganya luar biasa mahal.
Gambar 2. Easy Voice Recognition

## III. METODOLOGI PENELITIAN

## A. Perancangan Alat
Perancangan  suatu  alat  yang  akan  dibuat merupakan suatu tahapan  yang sangat penting dalam membuat  suatu  program  ataupun  melanjutkan  ke langkah  selanjutnya,  karena  dengan  perencanaan tersebut diharapkan mendapatkan hasil yang baik dan maksimal,  dalam  perancangan  sistem  yang  penulis buat  adalah  rancang  bangun  robot  beroda  dengan pengendali  suara.  Diagram  blok  dapat  dilihat  pada Gambar 3. Semua komponen dipasang sesuai dengan rangkaian  yang  digunakan.  Kemudian  rangkaian tersebut diuji coba dengan menggunakan multimeter, untuk  mengetahui  apakah  rangkaian  tersebut  sudah terhubung dengan benar.

## B. Perancangan Perangkat Keras
Pusat  pengontrol  dari  robot  beroda pengendali suara    adalah    Arduino  Uno  R3.  Dengan menggunakan  PIN-PIN    pada  arduino  UNO  untuk robot  beroda  pengendali  suara    yaitu    PIN  0,  1,  12, dan 13  sebagai  input Easy VR dan PIN-PIN 4, 5, 6, dan  7  sebagai  output  Motor  Driver.  Gambar  4 merupakan rangkaian robot secara keseluruhan.
Gambar 3. Diagram Blok Robot Beroda dengan Pengendali Suara
Gambar 4. Rangkain Robot Secara Keseluruhan

## C. Penyambungan Motor DC Dengan Driver Motor
L298  adalah  driver  motor  berbasis H-Bridge , mampu  menangani  beban  hingga  4A  pada  tegangan 6V  –  46V  dalam  hal  ini  digunakan  9  V.  Dalam  chip terdapat dua rangkaian H-Bridge . Berikut adalah cara pemasangan  dari  kedua  buah  motor  DC  yang dilengkapi dengan data input: Hubungkan  catu  daya positif    (+)    untuk    motor    DC    pada    Vs  dan  catu daya    negatif    (-)    pada  GND.    Tegangannya    harus sesuai    dengan  tegangan  kerja  motor.  Untuk    motor DC  1,  sambungkan  kutub  positif  motor  DC  pada OUT1 dan  kutub  negative  motor  DC  pada  OUT2. Untuk    motor    DC    2,    sambungkan    kutub    positif motor    DC    pada    OUT3  dan    kutub    negatif    motor DC  pada  OUT4.

## D. Penyambungan Modul Easy VR dengan Arduino UNO
Robot  beroda  dengan  pengendali  suara  ini menggunakan  modul  suara Easy  Voice  Recognition . Modul Easy  Voice  Recognition merupakan  modul suara  yang  dapat  mengenali  bahasa  apapun  dan mudah  digunakan.  Pada Easy  Voice  Recognition digunakan  4  pin  yaitu  ETX,  ERX,  VCC,  dan  GND dan  keempat  pin  ini  dihubungkan  pada board Arduino  UNO  R3  seperti  pada  gambar  3.  Pin  ERX berfungsi  untuk  menerima  sedangkan  pin  ETX berfungsi  memancarkan  serial  data  TTL.  Gambar  5 menunjukkan penyambungan Easy Voice Recognition dengan Arduino UNO.

## E. Perancangan Perangkat Lunak Pengontrol Robot
Perancangan  perangkat  lunak  menggunakan bahasa  pemograman  melalui  arduino  sebagai  sistem. CPU,  memori  dan  I/O  yang  dirangkai  dalam  satu mikrokontroler  merupakan  parameter  pendukung dalam perancangan perangkat lunak untuk menjalankan  sistem.  Dalam  menyusun  diagram  alir diusahakan  dapat  membagi  proses  yang  kompleks menjadi  sub  program  yang  lebih  kecil,  sehingga pencarian  kesalahan  akan  lebih  mudah.  Gambar  6 menunjukkan diagram alir program utama.
Gambar 5. Penyambungan Easy Voice Recognition dan Arduino UNO
Easy VR
Arduino UNO R3 Motor Driver Suara Motor
DC
Gambar 6. Diagram Alir Program Utama

## IV. METODOLOGI PENELITIAN

## A. Pengujian Pada Kondisi Lingkungan Ideal
Pengujian Robot beroda dengan pengendali suara dilakukan  dalam  Kondisi  Ideal.  Pengujian    dalam kondisi  ideal  dilakukan  pada kondisi  ruangan  yang hampir  tidak  memiliki  derau.  Pengujian    Basisdata dilakukan    dengan    cara  mengucapkan    kata-kata ”maju”,  ”mundur”, ”kanan”,  ”kiri”  oleh penulis dan oleh    10  responden    dengan    masing-masing perekaman  sebanyak  10    kali  per  kata.  Pada pengujian    kinerja  sistem,  dilakukan  dengan  cara menjalankan sistem secara keseluruhan (dapat dilihat pada  Tabel  I  dan  Tabel  II).    Untuk    menghitung persentase keberhasilan digunakan persamaan (1).
% kesalahan
(1)

## TABEL I. HASIL PENGUJIAN BASISDATA DENGAN KONDISI LINGKUNGAN IDEAL
TABEL II.  HASIL PENGUJIAN KINERJA SISTEM DENGAN KONDISI LINGKUNGAN IDEAL TABEL III. TABEL PENGUJIAN BASISDATA DENGAN KONDISI LINGKUNGAN BERDERAU

## TABEL IV. TABEL PENGUJIAN KINERJA SISTEM DENGAN KONDISI LINGKUNGAN BERDERAU

## B. Pengujian Pada Kondisi Lingkungan Berderau
Pengujian    dengan  kondisi  tidak  ideal  meliputi yaitu  pengujian    dengan    kondisi    ruang    pengujian yang berderau (dapat dilihat pada Tabel III dan Tabel IV).    Derau  yang    digunakan  dalam  pengujian    ini dihasilkan    dari    suara  kendaraan  yang  lalu  lalang  di sekitar kampus dan pemutaran musik.
KATA MASUKAN JUMLAH PENGUJIAN KEBERHASILAN MAJU 10 80% MUNDUR 10 90% KIRI 10 90% KANAN 10 90% KATA MASUKAN JUMLAH PENGUJIAN KEBERHASILAN MAJU 10 80% MUNDUR 10 90% KIRI 10 80% KANAN 10 90% KATA MASUKAN JUMLAH PENGUJIAN KEBERHASILAN MAJU 10 40% MUNDUR 10 30% KIRI 10 40% KANAN 10 50% KATA MASUKAN JUMLAH PENGUJIAN KEBERHASILAN MAJU 10 40% MUNDUR 10 30% KIRI 10 40% KANAN 10 40% Mulai
Inisialisasi
Motor dan Easy VR
Penentuan perintah
dengan input suara
Easy VR membaca
input suara
Robot bergerak
sesuai perintah Selesai
Dapat  dilihat  pada  Tabel      III.  dan  Tabel  IV. kinerja  sistem    mengalami    penurunan    yang    sangat jauh  bila    dibandingkan    dengan    pengujian    dalam kondisi    ideal.    Penurunan    ini    dangat    dipengaruhi oleh:    Pengucapan    ketika    pengujian    sangat berpengaruh    dalam    penentuan    keberhasilan  proses pengenalan.    Untuk    menghasilkan  pengenalan    kata masukan    sesuai    dengan  yang  diinginkan,  perlu diperhatikan  kata-kata  masukan  yang  diucapkan. Derau    yang    ditambahkan    dalam    proses  pengujian sangat    berpengaruh    dalam    proses  pengenalan. Ketika    derau    ditambahkan    pada  saat    pengucapan kata  masukan,  derau  akan merubah  merusak  sinyal suara    masukan  tersebut.    Perubahan    ini mengakibatkan  kinerja    proses    pengenalan mengalami penurunan.

## V. KESIMPULAN DAN SARAN

## A. Kesimpulan
Dari  hasil  penelitian  dan  pembahasan  dapat disimpulkan  bahwa:  Arduino  UNO  R3    dengan bahasa  pemrograman    C++  dapat    dipergunakan sebagai    pengontrol  pada  robot  beroda  dengan pengendali suara. Keberhasilan pengujian pengenalan kata  oleh  penulis  pada  kondisi  lingkungan  ideal adalah 85%. Keberhasilan pengujian pengenalan  kata oleh penulis pada kondisi lingkungan berderau adalah 40%.  Keberhasilan  pengujian  kinerja  sistem  oleh penulis pada kondisi lingkungan ideal adalah 87.5%. Keberhasilan  pengujian  kinerja  sistem  oleh  penulis pada  kondisi  lingkungan  berderau  adalah  37.5%. Lafal  pengucapan  dan  intonasi  kata  masukan    harus jelas  dan  sesuai  dengan  pemenggalan  kata.  Derau sangat  mempengaruhi  modul  suara  dalam  mengenali perintah  (kata)  yang  diucapkan.    Keberhasilan pengujian  pengenalan  kata  oleh  penulis  mengalami penurunan  sebesar  45%  sedangkan  hasil  pengujian kinerja  sistem  mengalami  penurunan  50%.  Hal  ini disebabkan karena adanya derau pada saat pengujian.

## B. Saran
Robot  beroda  dengan  pengendali  suara  ini  dapat dikembangkan  lagi  untuk  pengendalian  lengan  robot atau  robot  berkaki.  Pengontrolan  robot  pada  kondisi berderau.  Robot  ini  sebaiknya  dilengkapi  dengan LCD  dan  pengiriman  data  ke  Arduino  dapat dikembangkan dengan menggunakan wireless, sehingga  diperoleh  sistem  pengendalian  yang  lebih efisien  Algoritma    robot    ini    dapat    dikembangkan menjadi    lebih    cerdas,    dengan  menambahkan perintah  suara  yang  lebih  banyak  dan  dapat mengontrol robot pada kondisi berderau.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Dual  Full-Bridge  Driver. (Juli  2013).  Tersedia  di  : http://depokinstruments.files.wordpress.com/2010/02- /l298.pdf.
[2] Easy Voice Recognition Datasheet. (Juni 2013) tersedia di: http://dlnmh9ip6v2uc.cloudfront.net/datasheets/Sensor/So und/EasyVR_Datasheet_2.3.pdf.
[3] Easy Voice Recognition User Manual . (Juni 2013) tersedia di:http://download.tigal.com/veear/EasyVR_User_Manual _3-.4.2.pdf.
[4] How to Interface EasyVR to a PC. (Juni 2013) tersedia di: http://www.veear.eu/wpontent/uploads/veear.eu/2012/07/ How-to-interface-EasyVR-to-a-PC.pdf.
[5] M.  Fugamaya. “Pengendalian  Lengan  Robot  Pemindah Objek  Dengan  Kemiripan  Bentuk  Menggunakan  Analisis Kinematika ”,  Skripsi  Program  S1  Teknik  Elektro Universitas Sam Ratulangi. Manado, 2011 .
[6] O.  Katsuhiko, Teknik  Kontrol  Automatik  (Sistem Pengaturan), Erlangga, Jakarta, 1998.
[7] P. M.  Dwisnanto, “ Rancang Bangun Robot C erdas Semut Menggunakan  Mikrokontroler  AVR  ATMega  16  Untuk Menentukan  Lintasan  Terpendek ”,  Skripsi  Program  S1 Teknik Elektro Universitas Sam Ratulangi, Manado, 2010.