1 BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan teknologi banyak bersumber dari pengamatan manusia terhadap alam dan lingkungan. Salah satunya adalah swarm robot. Swarm robot merupakan suatu kecerdasan yang ditanamkan pada sekumpulan individu robot untuk menyelesaikan suatu pekerjaan bersama sama (Liu, 2000). Kecerdasan swarm menirukan perilaku serangga atau formasi serangga di alam liar (biological inspiration). Salah satunya adalah pengamatan terhadap cara semut dalam mencari dan menemukan makanan. Kasus yang terjadi di alam adalah semut harus mencari makanan pada area yang sangat luas serta ukuran dan berat makanan yang diperoleh jauh lebih besar dibandingkan dengan ukuran dan berat semut itu sendiri. Hal ini membuat individu-individu semut harus saling bekerjasama dalam mencari dan membawa makanan ke sarang (nest). Semut yang bekerja sendiri tidak lebih efektif bila dibandingkan dengan sekelompok semut yang melakukan pekerjaan secara bersama sama (Liu, 2000).
Perilaku semut tersebut telah banyak mendorong para peneliti untuk mengimplementasikannya didunia robotika. Dalam dunia robotika bidang yang tengah berkembang untuk pengejawantahan hal itu adalah swarm robotic.
Menurut Morsy (2012), Swarm robotic, kendati masih merupakan disiplin ilmu yang baru, merupakan bidang yang fokus pada pengendalian dalam skala besar sekelompok robot (multirobot). Salah satu bentuknya adalah pengendalian sekelompok robot tersebut di dalam mencari dan menemukan target. Menurut Nouyan (2009), di dalam mencari dan menemukan target, sekelompok robot lebih efektif bila dibandingkan dengan satu individu robot (single robot). Keterbatasan yang ada pada satu individu robot misalnya pada jarak jangkauan, arah pencarian serta kemampuan sensor dapat diatasi bila pekerjaan tersebut dikerjakan secara bersama sama oleh banyak robot. Disamping itu menurut Nouyan (2009)
kelebihan kerja multirobot lainnya jika dibandingkan dengan single robot antara lain peningkatan kapabilitas, ketahanan, serta toleransi terhadap kesalahan.
Permasalahan yang ada ketika single robot tipe differential drive mobile robot (DDMR), yaitu mobile robot yang gerakannya didasarkan pada dua roda yang ditempatkan pada kedua sisi badan robot dan didorong secara terpisah (Lucas, 2001), harus menjelajahi suatu ruangan untuk menemukan target membutuhkan waktu lebih lama bila dibandingkan dengan multirobot (Fricke, 2009). Secara teknis, robot tersebut harus mengetahui arah gerak dan jarak tempuhnya untuk menentukan proyeksi lintasan gerak terdekat dari sarang (nest).
Perhitungan untuk mengetahui arah gerak dan jarak tempuh proyeksi lintasan gerak pada DDMR tersebut biasanya dilakukan dengan menggunkan metode odometry konvensional (Kariyanto, 2011). Pada penerapan metode ini, jarak dan arah robot dihitung dengan perhitungan kinematika mekanik robot dengan jumlah putaran roda sebagai masukannya. Namun sayangnya kesalahan sudut putaran robot yang dihasilkan dari perhitungan ini sangat besar (Farshad, 2011).
Akibatnya dengan nilai kesalahan yang sangat besar ini kemudian menghasilkan kesalahan yang besar pula pada perhitungan jarak tempuhnya (Pasztor, 2010).
Solusi yang dilakukan untuk mengurangi nilai kesalahan sudut dan jarak tempuh pada perhitungan metode odometry konvensional ini adalah dengan kombinasi metode odometry dan sensor kompas. Pengendalian arah gerakan robot menggunakan kompas membuat robot lebih akurat bergerak ke arah sudut yang dinginkan karena adanya sinyal feedback.
Solusi lainnya yaitu dengan melibatkan banyak robot sejenis (homogoinus multy robot). Secara logis, jumlah data pada multirobot lebih banyak bila dibandingkan dengan singlerobot. Dengan adanya sekelompok robot ini diharapkan dapat memperbesar tingkat keberhasilan pada pencarian target, sehingga diperlukan suatu penelitian tentang cooperative multirobot dalam bekerjasama menemukan target yang terletak pada arah dan jarak tertentu dari sarang (nest).
1.2 Rumusan Masalah
Bagaimana mengimplementasikan sebuah algoritma cooperative multirobot untuk menemukan target yang terletak pada arah dan jarak tertentu dari sarang (nest) serta bagaimana menggabungkan odometry dengan kompas untuk memperoleh proyeksi jalur terdekat dari posisi robot ke target.
1.3 Batasan Masalah
Permasalahan yang ada pada penelitian ini dibatasi oleh hal-hal berikut : a. Penelitian ini menggunakan 3 buah homogoinus mobile robot dengan
kendali gerak roda differential drive.
b. Konstanta kendali dicari dengan eksperimen menggunakan metode close loop zigler nichols.
c. Pola gerakan pencarian yang diterapkembangkan merupakan segitiga imajiner dengan perpotongan dari arah dan sudut robot acuan.
d. Pada penerapan algoritma cooperative dalam mencari target satu, diasumsikan tidak ada tabrakan karena yang dicari merupakan area yang diibaratkan sebagai sebuah titik di dalam perhitungannya.
e. Pengujian algoritma cooperative multirobot dilakukan dengan parameter satu robot berada di depan target dengan sudut 180 ° sedangkan robot lain diletakkan dengan arah sembarang menjauhi arah target sehingga membentuk segitiga sebuah imajiner.
f. Perancangan perangkat lunak yang dikembangkan terbatas pada kendali sistem gerak.
g. Sistem komunikasi tidak dibahas pada penelitian ini.
h. Algoritma perilaku semut yang dibahas adalah robot menunggu rekannya sampai semua di target 1 sebelum bisa melanjutkan pencarian ke target 2.
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah :
a. Mengimplementasikan algoritma cooperative multirobot untuk pencarian arah target (misi robot).
b. Mengabungkan odometry dengan kompas untuk memperoleh arah terdekat proyeksi lintasan robot ke target.
1.5 Metodologi penelitian
Metodologi penelitian yang digunakan dalam melakukan penelitian ini meliputi beberapa hal berikut:
1. Pengkajian dan Analisis
Pada tahap ini akan dilakukan pengkajian mengenai perancangan kendali sistem gerak pada robot beroda serta algoritma pencarian target yang akan diterapkembangkan. Pengkajian yang akan dilakukan meliputi analisis literatur yang telah diperoleh meliputi sistem gerak robot, kendali robot, serta algoritma pencarian target baik berupa buku, paper, maupun sumber- sumber lain yang memiliki korelasi dengan penelitian. Sumber-sumber yang telah diperoleh direview untuk mendukung design sistem yang akan dikembangkan.
2. Perancangan Sistem
Tahap ini merupakan kelanjutan dari tahap pengkajian dan analisis sistem.
Pada tahap ini akan dibuat perancangan atau design sistem yang meliputi perancangan sistem perangkat keras atau arsitektur perangkat keras dan algoritma atau diagram alir kerja sistem secara keseluruhan. Perancangan sistem yang detail dan menyeluruh diharapkan dapat mengurangi revisi dan kesalahan saat implementasi sistem.
3. Implementasi Sistem
Pada tahap ini akan dilakukan implementasi atau pembuatan perangkat keras berupa robot beroda yang sesuai dengan misi dan perancangan sistem, pembuatan perangkat lunak untuk mengendalikan gerak pada robot
tersebut dan penerapan algoritma cooperative multirobot dan algoritma pencarian target.
4. Pengujian Sistem
Pada tahap Pengujian sistem akan dilakukan pengujian menyeluruh pada sistem yang telah dibuat meliputi analisis kendali gerak dan analisis algoritma pencarian. Pengujian dilakukan untuk dapat mengetahui kemampuan robot dalam mengetahui posisinya, posisi robot lain, dan posisi target pada kordinat kartesan lantai sumbu (x,y). selain itu pengujian juga dilakukan pada kendali gerak robot yang meliputi penalaan konstanta kendali dengan metode Zigler Nichols.
5. Pembahasan
Pembahasan dilakukan dengan cara memaparkan hasil dari pengujian sistem yang telah dilakukan sebelumnya, dimana hasil tersebut akan dianalisis dan ditelaah mengenai keakuratannya.
1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika dari penulisan laporan ini yaitu:
- BAB I: PENDAHULUAN
Bab ini berisi pemaparan tentang latar belakang penelitian, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, metodologi penelitian serta sistematika penulisan.
- BAB II: TINJAUAN PUSTAKA
Dalam bab ini dipaparkan hasil penelitian terdahulu atau teknologi yang mempunyai keterkaitan dengan penelitian yang dilakukan oleh penulis, yaitu mengenai swarm robot, sistem kendali gerak robot beroda, dan algoritma mapping dan pencarian target yang dikembangkan.
- BAB III: LANDASAN TEORI
Bab ini berisi penjelasan dan teori mengenai komponen-komponen yang digunakan pada sistem, yaitu komponen yang digunakan pada perangkat keras dan perangkat lunak.
- BAB IV: ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM
Pada bab ini terdapat penjelasan mengenai perancangan sistem yang dibuat, meliputi perancangan perangkat keras dan perangkat lunak, beserta analisis rancangan sistem di dalamnya.
- BAB V: IMPLEMENTASI
Bab ini berisikan tentang implementasi dari perancangan dalam bentuk nyata terhadap kinerja perangkat keras dan perangkat lunak. Implementasi dan perancangan sistem yang telah dibuat berupa kesesuaian dari rancangan awal dan tambahan-tambahan yang dilakukan pada implementasi sistem gerak dan algoritma pencarian target pada robot.
- BAB VI: HASIL DAN PEMBAHASAN
Berisi tentang hasil pengujian sistem yang dilakukan oleh penulis meliputi pengamatan atas kinerja perangkat keras dan perangkat lunak.Hasil pengujian kemudian dianalisis dan dibahas hasil dan kinerjanya.
- BAB VII: PENUTUP
Bab ini berisi kesimpulan dan saran-saran, dengan tujuan agar sistem ini dapat dikembangkan lebih lanjut dengan perancangan dan metode yang lebih baik.
