Abstrak — Teknologi  robotika  sangat  berkembang  pesat  dan penggunaanya semakin luas. Prensilia EH1 Milano dikembangkan  sebagai  organ  buatan  untuk  menggantikan peranan tangan manusia yang cacat atau diamputasi. Robot EH1 Milano  dilengkapi  satu  buah  motor  untuk  masing-masing  jari, sensor  proximity  untuk  mendeteksi  jari  terbuka  atau  tertutup penuh,  dan  sensor  arus  yang  digunakan  untuk  mengatur kekuatan genggaman dari robot tangan. Sebelumnya telah dibuat sistem  mikrokontroler  untuk  mengendalikan  robot  tangan  EH1 Milano,  dengan  sensor  gerak  berupa  sarung  tangan  yang dilengkapi  potensiometer,  akan  tetapi  belum  dapat  melakukan gerakan  menggenggam  benda.  Dalam  penelitian  ini  dirancang sistem  untuk  mengendalikan  robot  EH1  Milano  menggunakan sensor  gerak  berupa  sebuah  sarung  tangan  yang  diengkapi  flex sensor, yang berfungsi untuk mendeteksi gerakan tangan manusia dengan menggunakan kendali PID. Flex sensor digunakan karena lebih  sensitif  terhadap  perubahan  gerakan  tangan  dan memudahkan  untuk  mengendalikan  robot  untuk  melakukan gerakan  menggenggam  benda.  Dari  pengujian  yang  dilakukan menunjukkan  bahwa  dengan  sistem  kendali  yang  diterapkan, robot  tangan  EH1  Milano  dapat  melakukan  gerakan menggenggam  benda  dengan  diameter  lebih  dari  5  cm. Performansi  yang  dihasilkan  sistem  kendali  yang  dibuat  cukup baik dengan RMSE rata-rata tertinggi sebesar 0,102%± 0,016%. Untuk penelitian selanjutnya perlu perbaikan pada sensor gerak untuk  ibu  jari,  agar  pergerakan  pada  ibu  jari  dapat  dilakukan dengan maksimal.
Kata  Kunci — EH1  Milano,  flex  sensor,  mikrokontroler, PID.

## I. PENDAHULUAN
Teknologi  di  dunia  robotika  saat  ini  sudah  sangat berkembang  pesat  dan  penggunaanya  semakin  luas.  Pada bidang  robot  medis  salah  satunya,  yaitu  organ  buatan  yang berbentuk  robot  tangan  Prensilia  EH1  Milano.  Organ  buatan ini  dikembangkan  untuk  menggantikan  peranan  organ  tubuh manusia  yang  telah  mengalami  disfungsi,  misalnya  pada tangan  yang  cacat  atau  diamputasi.  Pada  robot  prensilia dilengkapi dengan satu buah motor untuk masing-masing jari. Selain  itu,  robot  Prensilia  EH1  Milano  dilengkapi  dengan sensor  proximity  untuk  mendeteksi  jari  terbuka  atau  tertutup penuh,  dan  sensor  arus  yang  digunakan  untuk  mengatur kekuatan  genggaman  dari  robot  tangan.  Sebelumnya  telah dibuat  sebuah  sistem  mikrokontroler  untuk  mengendalikan robot  tangan  EH1  Milano,  dengan  sensor  gerak  yang  berupa
sebuah  sarung  tangan  yang  dilengkapi  dengan  potensiometer [1].
Pada  penelitian  ini  akan  dibuat  sebuah  sistem mikrokontroler  untuk  mengendalikan  robot  Prensilia  EH1 Milano,  dengan  sensor  gerak  berupa  sarung  tangan  dan dilengkapi dengan flex sensor. Mikrokontroler akan digunakan sebagai pengolah sinyal dari sensor, kemudian sinyal keluaran dikirimkan  melalui  komunikasi  serial.  Metode  kendali  yang akan digunakan untuk mengendalikan robot ini Prensilia EH1 Milano adalah kendali PID. Dengan sensor gerak yang dibuat diharapkan robot tangan dapat melakukan gerakan menyerupai gerakan manusia, misalnya  robot digunakan untuk melakukan gerakan menggenggam benda.

## II. LANDASAN TEORITIS

## A. Robot Tangan EH1 Milano
Robot  Prensilia  EH1  Milano  merupakan  robot  berbentuk menyerupai  tangan  manusia  yang  dapat  digunakan  untuk beberapa  aplikasi,  misalnya  organ  buatan, humanoid, neuroscience ,  robot  rehabilitasi,  dan brain  machine  interface (BMI).  Robot  tangan  ini  terdiri  dari  beberapa  bagian  yakni sensor, pengendali internal, motor, serta interface ke perangkat lain  berupa  komunikasi  serial  UART  dengan baud  rate 115200bps.

## B. Flex Sensor
Flex  sensor  merupakan  sensor  yang  dapat  mendeteksi perubahan  sudut  yang  terjadi  pada  dirinya.  Perubahan  sudut tersebut  dideteksi  melaui  perubahan  resistansi  yang  terjadi. Sensor ini diaplikasikan untuk mendeteksi gerakan yang terjadi pada  jari.  Perubahan  resistansi  yang  terjadi  bervariasi  sesuai dengan bending yang  diberikan pada sensor.

## III. PERANCANGAN SISTEM
Alat yang dibuat  merupakan sistem yang digunakan untuk mengendalikan  robot  EH1  Milano  agar  dapat  bergerak mengikuti  gerakan  tangan  manusia.  Sistem  yang  dibuat menggunakan antarmuka UART dengan baud rate 115,2kbps. Masukan  untuk  sistem  adalah  berupa  sensor  gerak  berupa sarung  tangan  yang  telah  dilengkapi  dengan  flex senso

## Perbaikan Sistem Kendali Robot Tangan EH1 Milano Menggunakan Sistem Kendali Loop Tertutup
Muhammad Faris Zaini Fu’ad, 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
Sistem kendali untuk robot tangan dirancang memiliki dua mode yaitu mode kendali dengan menggunakan mikrokontroler, atau metode kendali dengan menggunakan PC untuk memonitoring kinerja dari kendali yang dibuat.

## A. Diagram Blok Sistem
Diagram  blok  sistem  secara  umum  ditunjukkan  pada gambar 2.
Berdasarkan gambar 2, blok sensor dari sistem merupakan blok  yang  berfungsi  untuk  mendapatkan  posisi  dari  jari-jari tangan.  Flex  sensor  tersebut  diletakkan  pada  sebuah  sarung tangan sehingga ketika jari-jari bergerak maka akan dihasilkan perubahan resistansi pada sensor.
Blok  Pengendali,  merupakan  blok  yang  berfungsi  untuk melakukan  proses  pengendalian  suatu  objek.  Bila  berbicara tentang  pengendali  digital  maka  blok  pengendali ini biasanya terdiri dari mikroprosesor atau mikrokontroler untuk pengolah data.  Pada  blok  pengendali  ini  terdapat  sistem  kendali  PID digital dengan frekuensi sampling 100Hz.
Blok  yang  dikendalikan  yakni  robot  EH1  Milano.  Sinyal kendali  untuk  robot  dikirimkan  melalui  antarmuka  UART dengan baud  rate 115,2kbps.  Yang  nantinya  gerakan  robot harus  sesuai  dengan  gerak  sensor.  Robot  tangan  akan
menggerakkan jari-jari sesuai dengan posisi sensor gerak.

## B. Skematik Rangkaian
Skematik rangkaian yang dirancang mengacu pada diagram blok yang telah dibuat pada gambar 2. Rangkaian yang dibuat terdiri  dari  rangkaian  sensor  gerak,  rangkaian  komunikasi Bluetooth  slave serta  rangkaian mikrokontroler dan bluetooth maste r.
Sensor gerak yang digunakan terdiri dari 5 buah flex sensor dengan resistansi  10KOhm. Jika jari bergerak menutup maka resistansi  akan  naik  secara  linier.  Rangkaian  sensor  gerak dibuat  menjadi  rangkaian  pembagi  tegangan  seperti  terlihat pada  gambar  3 . Tegangan  A REF digunakan  yang  digunakan sebesar  2,048VDC.  Tegangan  A REF juga  digunakan  sebagai input untuk referensi ADC ( Analog to Digital Converter ). Hal tersebut dilakukan agar ketika terjadi perubahan tegangan A REF maka sistem tidak akan terlalu berpengaruh pada sistem.
Mikrokontroler  yang  digunakan  untuk  mengendalikan robot  EH1  Milano  adalah  mikrokontroler    yang  diproduksi oleh ATMEL yakni ATMEGA8. Mikrokontroler ini memiliki fitur  yang  cukup  untuk  menangani  kendali  yang  akan dirancang  untuk  robot  EH1  Milano.  Beberapa  fitur  yang digunakan diantaranya timer, 5 channel ADC dengan resolusi 10-bit, perangkat UART sebagai antarmuka dengan baud rate 115,2kbps, perangkat I/O.
Gambar 4.  Rangkaian sistem minimum mikrokontroler.
Gambar 3.  Skematik sensor gerak.
Gambar 2.  Blok diagram sistem.
Gambar 1.  Robot tangan EH1 Milano.

## C. Perancangan Perangkat Lunak
Pada  bagian  ini  dibahas  mengenai  perancangan  sebuah algoritma  agar  robot    tangan  EH1  Milano  dapat  mengikuti gerakan dari sensor gerak. Sebelumnya dibuat terlebih  dahulu subrutin-subrutin  untuk  memudahkan  dalam  menggunakan perintah pada robot EH1 Milano.
Sistem  kendali  PID  diskrit  yang  digunakan  di  eksekusi setiap kali ada interupsi dari timer . Terdapat dua macam mode kendali  yaitu  dengan  menggunakan  mikrokontroler  dan menggunakan PC. Diagram alir dari mode kendali yang dibuat ditunjukkan pada gambar 5.
Pada  sistem  kendali  yang  dibuat,  sistem  dapat  mengubah kontroler yang digunakan. Ketika absolut error kurang dari 30 maka digunakan kontroler PID, ketika error lebih dari 30 maka hanya  digunakan  kontroler  PD.  Hal  ini  dilakukan  untuk mengurangi overshoot yang terjadi.

## D. Realisasi Alat
Setelah  perancangan  selesai  dilakukan  proses  yang selanjutnya  yaitu  realisasi  alat.  Terdapat  dua  blok  yang  akan direalisasikan  yakni  blok  sensor  sarung  tangan,  blok  sistem minimum ATMEGA8 sebagai  kontroler dan blok komunikasi bluetoooth slave .
Gambar 7. Realisasi sistem minimum mikrokontroler.
Gambar 6.  Diagram Alir Subrutin kendali PID.
Gambar 5.  Diagram alir interup timer yang menangani sistem kendali.

## IV. PENGUJIAN DAN ANALISA

## A. Karakteristik Sensor Gerak
Pengujian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui  karakteristik dari  sensor  gerak  yang  telah  dibuat.  Pengujian  dilakukan dengan  membengkokkan  sensor  dari  0  sampai  90  dengan kenaikan  sebesar  10  .  Blok  pengujian  sensor  gerak  dapat dilihat pada gambar 10.
Karakteristik  sensor  pada  masing-masing  jari  yang ditunjukkan  pada  gambar  11, gambar 12, gambar 13, gambar 14,  dan  gambar  15.  Pada  hasil  pengujian  diatas,  grafik karakteristik dari sensor untuk masing-masing jari dipasangkan
Gambar 15. Integrasi Karakteristik sensor jari kelingking.
Gambar 14. Karakteristik sensor jari manis.
Gambar 13. Karakteristik sensor jari tengah.
Gambar 12. Karakteristik sensor jari telunjuk.
Gambar 11. Karakteristik sensor ibu jari.
Gambar 10, Blok pengujian sensor gerak
Gambar 9. Integrasi sistem minimum dan sensor gerak.
Gambar 8. Realisasi blok komunikasi bluetooth slave . R 2 =0,998553
R 2 =0,999584 R 2 =0,999561 R 2 =0,999865 R 2 =0,99979
dengan  garis trendline yang  linier.  Hal  ini  dilakukan  untuk mengtahui tingkat kelinieran dari sensor yang digunakan. Dari data  diatas  diperoleh  MPE  ( Mean  Percentage  Error )  untuk masing-masing  jari  yaitu  untuk  ibu  jari 1,99%, untuk  jari telunjuk 1,38%, untuk  jari  tengah 1,415%, untuk  jari  manis 0,875%, dan untuk jari kelingking 0,785%.

## B. Pengujian Sistem Kendali PID
Pengujian  performansi  sistem  kendali  PID  pada  tiap-tiap jari  digunakan  PC  sebagai  kontroler  dan  mikrokontroler sebagai slave untuk  mengirimkan  data setpoint untuk  robot. Performansi  kendali  pada  PC  dan  mikrokontroler  dianggap sama  karena  memiliki algoritma  dan frekuensi sampling yang sama yakni 100Hz.
performansi  sistem  kendali  yang  dibuat  cukup  baik.  Dari beberapa  data  performansi  yang dilakukan didapatkan RMSE ( Root Mean Square Error ) yang kurang dari 1%. Hasil RMSE rata-rata    yang  didapatkan  oleh  sistem  kendali  dari  dua percobaan yang dilakukan adalah 0,0797%± 0,0286% untuk ibu jari, 0,102%±  0,016% untuk  jari  telunjuk, 0,091%±  0,006% utnuk  jari  tengah, 0,088%±  0,015% untuk  jari  manis,  dan 0,0798%± 0,011% untuk jari kelingking
C. Pengujian Fisik EH1 Milano Menggenggam Benda Pengujian dilakukan dengan menggerakkan robot untuk mencoba  menggenggam beberapa benda.
Gambar 21. Robot EH1 Milano menggenggam stop kontak.
Gambar 20. Performansi kendali jari kelingking.
Gambar 19. Performansi kendali jari manis.
Gambar 18. Performansi kendali jari tengah.
Gambar 17. Performansi kendali jari telunjuk.
Gambar 16. Performansi kendali ibu jari.
Dari  pengujian  yang  telah  dilakukan  robot  dapat melakukan gerakan menggenggam benda dengan baik. terlihat pada gambar 21 dan gambar 22.

## V. KESIMPULAN DAN SARAN
Dari hasil perancangan dan realisasi, serta pengujian yang dilakukan diperoleh kesimpulan bahwa, dengan sistem kendali yang  diterapkan,  robot  tangan  EH1  Milano  dapat  melakukan gerakan  menggenggam  benda  untuk  benda  dengan  diameter lebih dari 5 cm. Sedangkan untuk benda dengan diameter yang kecil  belum  dapat  dilakukan  dengan  baik.  Performansi  yang dihasilkan  sistem  kendali  yang  dibuat  cukup  baik  dengan RMSE  (Root  Mean  Square  Error)  rata-rata  tertinggi  yaitu sebesar 0,102%± 0,016%. Flex sensor memiliki linearitas yang sangat  baik  saat  digunakan  sebagai  sensor  gerak  untuk  robot tangan  EH1  Milano,  dimana  hanya  memiliki  MPE  (Mean Percentage  Error)  tertinggi  sebesar  1,99%.  Flex    sensor memiliki  sensitivitas  yang  sangat  baik  dalam  mendeteksi gerakan dari ruas-ruas jari.
Kelemahan  dari  sensor  gerak  yang  telah  dibuat  yaitu kurang  bisa  memaksimalkan  pergerakan  dari  ibu  jari.  Saran untuk  pengembangan  penelitian  ini  adalah  perbaikan  untuk sensor gerak dari robot EH1 Milano, agar pergerakan dari ibu jari dapat dimaksimalkan

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan rasa syukur kepada Allah SWT, atas berkah  dan  rahmatnya  kepada  penulis  dapat  menyelesaikan penelitian  ini.  Ucapan  terima  kasih  kepada  Jurusan  Teknik Elektro, kepada Laboratorium Biocybernatic yang memberikan fasilitas kepada penulis dan mendukung dalam  menyelesaikan penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Nurmadyansyah, Rizky Fauzy, “ PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI SISTEM KENDALI ROBOT TANGAN PRENSILIA ”,
Jurusan Teknik Elektro Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya, 2014.
Gambar 22 Robot EH1 Milano menggenggam sebuah botol air mineral.