PENCARIAN SUMBER ASAP DALAM MULTIDISIPLIN Pencarian sumber asap dengan memanfaatkan agen-agen artifisial bukanlah suatu
3.2 Arsitektur Perangkat Keras dan Sensor
3.2.2 Agen Pencari (Al-Fath)
Robot pencari sumber asap adalah sebuah robot yang berfungsi untuk membantu manu-sia menentukan lokasi sumber asap. Robot dapat digunakan untuk membantu penca-rian sumber gas alam yang muncul ke permukaan tanah, kebocoran gas, atau men-cari sumber sumber kebakaran. Ketiga kasus tersebut sama dapat diselesaikan dengan melakukan pengamatan terhadap perbedaan intensitas zat tertentu diudara. Zat yang diamati akan bergantung dari jenis sumber asap yang ingin temukan. Penggunaan robot
juga dapat menurunkan resiko kematian pada tim pencari jika gas yang dicari adalah jenis gas beracun.
Baik pengembangan robot maupun pengembangan algoritma untuk pencarian sum-ber asap bukanlah hal yang mudah. Pengembangan robot harus memperhatikan bagaimana robot akan digunakan dan lingkungan kerja robot. Contoh yang ekstrem adalah desain robot yang digunakan di darat tentu tidak dapat diterapkan untuk robot yang area kerja dalam air atau di udara. Bagian lain yang harus diperhatikan adalah kemampuan apa saja yang akan dimiliki oleh robot. Kemampuan robot akan menen-tukan jumlah, jenis motor yang akan digunakan, dan sensor yang harus dimiliki robot. Lingkungan kerja dan kemampuan robot akan mempengaruhi desain fisik robot.
Setidaknya ada sejumlah persyaratan yang harus dimiliki robot agar dapat melakukan pencarian sumber asap. Berikut adalah hal-hal yang harus robot lakukan:
• Robot harus dapat menjelajah ruang pencarian.
• Robot harus dapat mendeteksi asap atau konsentrasi zat tertentu dalam udara. • Robot harus dapat mendeteksi arah angin agar robot dapat bergerak menuju
sum-ber asap.
• Robot dapat mendeteksi adanya objek lain dan menghindari tumbukan. • Robot dapat menghindari tumbukan sesama robot.
• Robot dapat menghindari tumbukan dengan objek lain dalam ruang pencarian. • Robot dapat mengetahui lokasinya setiap saat.
• Robot dapat berkomunikasi dengan robot lain.
Beberapa kebutuhan robot juga harus disesuaikan dengan algoritma yang digunakan untuk mencari sumber asap, yaitu algoritma swarm. Algoritma ini memerlukan robot dalam jumlah yang cukup banyak. Jumlah robot yang dikerahkan dapat disesuaikan dengan luas ruang pencarian atau jumlah sumber yang ingin ditemukan. Semakin besar ruang pencarian atau semakin banyak sumber asap yang ingin ditemukan, maka akan semakin banyak pula robot yang harus diturunkan untuk mempercepat pencarian. Cara seperti ini membuat pencarian menjadi lebih adaptif. Algoritma ini juga menuntut agar setiap robot dapat saling berkomunikasi dengan robot lainnya.
Oleh sebab hal itu, robot didesain sesuai dengan kebutuhan yang telah dijelaskan. Kebutuhan pertama adalah kebutuhan agar robot mampu menjelajahi ruangan. Untuk memenuhi kebutuhan ini, maka robot harus dapat berjalan. Robot harus memiliki roda atau kaki, pada desain ini yang dipilih adalah model robot beroda karena implementasi
robot beroda jauh lebih mudah dari pada implementasi robot berkaki. Model robot dibuat menyerupai tank dengan menggunakan empat buah roda.
Pada daftar kebutuhan juga ditunjukan bahwa robot memerlukan sensor asap agar robot dapat mendeteksi zat dalam udara. Robot juga membutuhkan sensor angin agar robot dapat mendeteksi arah angin dan kecepatan angin. Akan tetapi dalam implemen-tasi robot kali ini, sensor angin belum dipergunakan. Hal ini dikarenakan uji coba masih akan dilakukan dalam ruangan sehingga ruang pencarian masih sangat terbatas dan per-gerakan angin relatif stabil. Untuk mencegah robot bertumbukan dengan objek lain, robot perlu memiliki kemampuan mengukur jarak antara robot dengan objek paling dekat dengannya. Kemampuan ini didapatkan dengan memasangkan sensor ultrasonik atau inframerah pada robot. Kamera juga dapat digunakan untuk menghitung jarak robot dengan benda-benda disekitarnya, akan tetapi biaya komputasi yang diperlukan oleh robot untuk dapat memperoleh jaraknya dengan objek terdekat menjadi semakin besar.
Tabel 3.1: Spesifikasi Al-Fath
Nama Perangkat Keras Digunakan Sebagai Jumlah
Atmel AT-MEGA 2560 Prosesor Utama 1
Atmel AT-MEGA 8 Slave Prosesor Pendamping 2
TGS2600 Sensor Asap 2
CMPS03 Kompas Digital 1
YS1020U Wireless UART 1
SRF08 Sensor Ultrasonik 2
Robot juga dituntut untuk dapat mengetahui posisinya saat ini dan berkomunikasi dengan robot lainnya. Untuk berkomunikasi, robot dapat menggunakan signal radio. Untuk mengetahui posisinya, robot dapat menggunakan GPS atau GPS-adhock. GPS adhock adalah mekanisme yang menyerupai GPS. Salah satu variasi dari mekanisme ini adalah dengan menggunakan kamera dan membuat robot berkomunikasi dengan server kamera. Server kamera akan mengolah data yang didapat dari kamera dan memberikan posisi relatif robot dari kamera.
Dengan dasar diatas, tim penulis dibantu Tim Robotik Universitas Indonesia mengembangkan robot yang diberi nama Al-Fath. Robot ini pertama kali dipakai untuk berpartisipasi dalam kompetisi robot cerdas dengan tujuan utama untuk memadamkan sumber api didalam sebuah miniatur rumah. Al-Fath dari bahasa Arab yang ber-arti kemenangan. Versi awal dari Al-Fath dilengkapi dengan berbagai macam sensor seperti kompas, sensor angin, dan infrared. Oleh sebab Al-Fath akan digunakan untuk melakukan pencarian sumber asap, sejumlah modifikasi dilakukan, sensor-sensor dan prosesor yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 3.1.
Chasis adalah bagian robot yang bisa diibaratkan sebagai pondasi sebuah rumah. Diatas chasis inilah komponen-komponen yang digunakan robot dapat diletakan. Cha-sis pada Al-Fath dibuat menggunakan Platform Traxter II Trossen Robotics. Platform Traxter II digunakan sebagai dasar bangunan mekanik. Bentuk platform dapat dilihat pada Gambar 3.24. Pada platform ini akan dipasangkan baterai untuk tenaga robot, mo-tor, dan roda robot. Platform juga menjadi dasar untuk memasangkan bagian bangunan mekanik dengan media penyambung berupa spacer.
Gambar 3.24: Robot Al-Fath
Sensor Bau yang digunakan pada Al-Fath adalah sensor jenis TGS 2600 yang dibuat oleh Figaro. TGS 2600 memiliki sensitivitas yang tinggi terhadap asap/gas pengkon-taminasi udara berkonsentrasi rendah seperti hidrogen dan karbon monoksida yang ada pada asap rokok. Sensor dapat mendeteksi hidrogen pada tingkat beberapa ppm. TGS 2600 ini juga biasa dipakai sebagai pembersih udara, pengatur ventilasi, pemonitor kua-litas udara. Beberapa kelebihan dari sensor ini adalah sbb:
• Konsumsi energi yang rendah
• Sensivitas tinggi terhadap pengkontimasi udara • Tahan lama dan murah
• Ukuran kecil
Sensor bau ini terdiri dari lapisan semikonduktor oksida logam yang disertai dengan pemanas terintegrasi. Ketika keberadaan suatu gas tertentu terdeteksi, konduktivitas sensor akan meningkat sejumlah konsentrasi gas di udara. Sebuah rangkaian listrik sederhana dapat mengkonversi perubahan konduktivitas ke sinyal output yang sesuai dengan konsentrasi gas.
Sensor ultrasonik pada Al Fath digunakan sebagai alat utama untuk perhitungan jarak. Perhitungan jarak diperlukan untuk meminimalkan kemungkinan robot menum-buk objek dalam ruang pencarian. Sensor yang digunakan adalah sensor SRF08 Devan-tech dengan spesifikasi yang ditunjukan pada Tabel 3.2.2.
Tabel 3.2: Spesifikasi SRF08 Devantech
Tegangan 5v
Arus 15mA (saat pakai), 3mA (Stand by)
Frekuensi 40KHz
Jarak Maksimum 6 m
Jarak Minimum 3 cm
Perolehan Analog Maks Variable hingga 1025 dalam 32 langkah
Keterhubungan IIC Bus Standar
Sensor Cahaya Sensor cahaya yang menghadap depan
Gema Gema banyak, tetap memperhatikan gema setelah gema
pertama
Satuan uS, mm atau inci
Berat 0.4 oz
Ukuran 43mm (lebar)x 20 mm (tebal)x 17 mm (tinggi)
Ultrasonik yang dikeluarkan SRF08 tidak seperti silinder, namun berbentuk keru-cut. Benda-benda yang berada dalam area ultrasonik akan terdeteksi. Pada satu sisi, sensor ini memberikan area pengamatan yang luas. Pada sisi yang lain, luasnya area pengamatan membuat sensor sulit menentukan posisi benda secara pasti.
Sensor kompas yang dipakai dalam robot ini adalah CMPS03 Devantech. Kom-pas digunakan untuk membantu robot dalam menentukan arah dan posisi robot saat ini. CMPS03 merupakan produk dari Devantech yang menggunakan sensor deteksi medan magnet Philips KMZ51. CMPS03 bekerja dengan membaca medan magnet bumi. Saat menggunakan CMPS03 perlu diingat bahwa magnet, besi, atau sejenisnya dapat mem-pengaruhi pembacaan kompas. Ketika benda-benda tersebut didekatkan, maka nilai yang dibaca kompas akan tidak sesuai. Semakin jauh benda-benda tersebut dari kom-pas, maka pengaruhnya akan semakin berkurang.
Untuk melakukan komunikasi antar sesama robot ataupun robot dengan komputer, Al-Fath dilengkapi dengan YS1020U RF Tranceiver yang adalah pemancar sekaligus
penerima gelombang radio nirkabel (USART). YS1020U RF Tranceiver dibuat oleh perusahaan internasional Hong Kong HuaWei.
Gambar 3.25: Diagram Koneksi Antara Robot dan Komputer melalui YS1020U RF Transceiver
Untuk membuat koneksi dengan robot melalui YS1020U RF Transceiver, salah satu solusi yang mungkin adalah dengan membuat satu pasang koneksi, satu terhubung de-ngan suatu sistem eksternal seperti komputer seperti yang diilustrasikan pada Gambar 3.25.
Sistem eksternal yang dibuat memerlukan alat pengkonversi tegangan TTL untuk mengkonversi sinyal dari tingkat TTL ke tingkat logika komputer. Umumnya, IC MAX232 dipakai untuk menjembatani hal tersebut. Hal ini mendorong keperluan un-tuk menggunakan kabel konversi DB9 ke USB agar dapat mengakomodasi masukan dan keluaran komputer saat ini. Gambar 3.26 menunjukkan konfigurasi yang mungkin. Untuk mengatur seluruh sensor dan aktuator dari robot diperlukan pengontrol yang mengaturnya. Pengontrol pada robot Al-Fath menggunakan Board ATMega2560. AT-Mega2560 adalah Pengontrol mikro 8-bit produksi Atmel. Pengontrol mikro ini digu-nakan sebagai pengontrol utama yang menangani sebagian besar operasi pada robot. Board ATMega2560 pada Al-Fath telah dilengkapi dengan header untuk perpanjangan port, osilator kristal, tombol reset, kapasitor bypass, dan port power supply. Operasi-operasi yang ditangani oleh ATmega2560 antara lain:
• Beperan sebagai master.
• Membaca nilai kompas, encoder, dan SRF08. • Mengatur pergerakan dan navigasi.
• Pengiriman data ke LCD.
• Pengiriman data ke wireless USART.
Disamping ATMega2560, Al-Fath juga dilengkapi dengan ATMega8. Micro-controller digunakan sebagai pengontrol pelengkap untuk mengatur motor dan mengumpulkan data dari encoder. Sama seperti ATMega2560, Board ATMega8 pada Al-Fath telah dilengkapi dengan header untuk perpanjangan port, osilator kristal, tombol reset, dan port power supply. Daftar dari komponen yang diatur oleh AT-Mega 2560 dan AT-Mega 8 dapat dilihat pada gambar 3.27.