Muhammad Fajar¹, Suyanto², -³. ¹Teknik Informatika, Fakultas Teknik Informatika, Universitas Telkom

(1)

KONTROLER FUZZY BERBASIS BEHAVIOR UNTUK NAVIGASI ROBOT MOBILE PADA LINGKUNGAN DUNIA NYATA BEHAVIOR-BASED FUZZY CONTROLLER

FOR MOBILE ROBOT NAVIGATION ON THE REAL WORLD ENVIRONMENT

Muhammad Fajar¹, Suyanto², -³

¹Teknik Informatika, Fakultas Teknik Informatika, Universitas Telkom

Abstrak

Tugas Akhir ini mengajukan bagaimana suatu kontroler fuzzy untuk diterapkan pada sistem navigasi suatu robot mobile. Pendekatan atau algoritma yang digunakan adalah behavior-based dimana robot bergerak berdasarkan informasi yang didapatkan dari sensor yang mengenali lingkungannya. Sensor yang digunakan adalah sensor pengukur jarak di mana informasi yang diperoleh dari sensor tersebut yaitu jarak robot dengan halangan, kemudian diproses oleh

kontroler fuzzy untuk diberikan respon berupa gerakan robot ke kanan atau ke kiri.

Robot yang dibangun memiliki tiga behavior dengan stimulus yang berbeda, yaitu avoid-obstacle, follow-wall, dan seek-goal. Avoid-obstacle adalah tingkah laku

robot untuk menghindari halangan atau rintangan yang ada disekitar robot, followwall adalah tingkah laku robot untuk mengikuti dinding, sedangkan seek-goal

adalah tingkah laku robot untuk mencari posisi goal. Dari ketiga behavior tersebut, robot dapat menentukan apa yang harus dilakukan meskipun lingkungan berubah atau dinamis di setiap pergerakan robot.

Kata Kunci : kontroler fuzzy, behavior-based, robot mobile, sensor.

Abstract

This thesis proposes how fuzzy controller can be applied in mobile robot

navigation system. The algorithm that is used is behavior-based where robot move based on information that is got from sensor, which recognizes its environment.

The sensor type is sonar sensor. Information that is obtained from sonar sensor is distance from robot to obstacle, and then be processed by fuzzy controller to be given respond in the form of robot movement to right or to left. The robot has three behavior with different stimulation, that is avoid-obstacle, follow-wall, and seek-goal. Avoid-obstacle is behavior of robot to avoid obstacle or barrier around robot, follow-wall is behavior of robot to follow wall, while seek-goal is behavior of robot to look for field goal position. From third the behavior, robot earn to determine what which must be done though the environment is change or dynamic in every robot movement.

Keywords : : fuzzy controller, behavior-based, mobile robot, sensor.

Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

Fakultas Teknik Informatika Program Studi S1 Teknik Informatika

(2)

SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI TELKOM 1

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Manusia adalah makhluk paling sempurna yang pernah diciptakan.

Bagaimanapun tidak ada yang bisa menyamai kepintaran manusia. Dari kepintaran itu, manusia ingin membuat sesuatu yang bisa membantu meringankan pekerjaan atau mungkin menggantikan semua pekerjaan manusia. Sesuatu yang dapat melakukan ratusan pekerjaan yang sama tanpa rasa bosan dan dapat mendekati sesuatu yang membahayakan bagi manusia tanpa rasa takut.

Dengan meniru kecerdasan manusia, dikembangkanlah teori-teori yang kemudian dikenal istilah kecerdasan buatan. Teori-teori yang terkenal adalah Jaringan Saraf Tiruan (Artificial Neural Network) yang didesain secara biologis teoritis, Logika Fuzzy (Fuzzy Logic) yang merepresentasikan logika manusia dalam bentuk kata-kata, dan Algoritma Genetik (Genetic Algorithm). Dari teori- teori tersebut kemudian diterapkan kedalam suatu kontroler yang menjadikan kontroler itu disebut kontroler cerdas yang berbeda dengan kontroler klasik yang tidak cerdas.

Kontroler cerdas tersebut diterapkan ke dalam suatu mesin yang disebut robot. Robot tidak memiliki rasa bosan atau rasa takut. Robot terutama robot mobile menjadi sesuatu yang penting dalam dunia industri dalam arti untuk transportasi, inspeksi, atau operasi karena keefisienan dan kefleksibelannya. Pada kenyataannya, robot mobile berguna untuk bekerja dalam lingkungan yang tidak bersahabat atau mungkin tidak diketahui sebelumnya seperti menangani sampah radioaktif, dekontaminasi reaktor nuklir, patroli suatu gedung, pencarian barang tambang, dan sebagainya. Atau mungkin hanya digunakan sebagai platform test dalam berbagai eksperimen.

Di balik kegunaannnya tersebut, sistem paling mendasar yang harus dimiliki suatu robot mobile adalah sistem navigasinya. Tanpa sistem navigasi, robot mobile tidak dapat dikatakan mobile tapi hanyalah robot biasa yang tidak cerdas atau mungkin hanya suatu rongsokan.

Adapun alasan digunakannya logika fuzzy pada Tugas Akhir ini adalah bahwa logika fuzzy mengikuti cara penalaran manusia yang menggunakan pendekatan bukan eksak serta tidak membutuhkan pelatihan. Hal ini yang dibutuhkan pada sistem navigasi suatu robot yang bergerak berdasarkan input dari sensor. Dengan tidak adanya pelatihan terhadap robot maka robot dapat bekerja pada berbagai lingkungan atau dinamis sehingga robot dapat menentukan sendiri kemana harus bergerak.

1.2. Rumusan Masalah

Dalam Tugas Akhir ini dirumuskan beberapa permasalahan pokok, yaitu:

Ø Bagaimana menerapkan suatu kontroler fuzzy berbasis behavior pada sistem navigasi sebuah robot.

(3)

BAB I PENDAHULUAN

2

Ø Bagaimana menentukan kecepatan dan arah yang tepat berdasarkan informasi jarak yang diperoleh sensor.

Ø Bagaimana supaya rule yang dibuat tidak terlalu banyak.

Ø Bagaimana agar robot dapat menghindari rintangan dan mencapai goal.

1.3. Tujuan

Beberapa tujuan yang ingin dicapai pada pengerjaan Tugas Akhir, yaitu:

Ø Menerapakan logika fuzzy pada suatu sistem navigasi suatu robot mobile dengan dua roda.

Ø Menerapkan algoritma behavior-based pada suatu robot agar robot tersebut dapat bergerak atau bertingkah laku sesuai dengan kondisi lingkungannya.

1.4. Batasan Masalah

Agar permasalahan yang dibahas lebih terarah dan tidak meluas maka Tugas Akhir ini diberi batasan sebagai berikut :

Ø Tipe robot mobile yang digunakan adalah robot beroda dengan dua buah roda di kanan dan di kiri serta satu roda yang dapat begerak bebas di bagian belakang.

Ø Robot hanya dapat bergerak maju, belok kanan maksimal 180 derajat, dan belok kiri maksimal 180 derajat (robot tidak dapat bergerak mundur).

Ø Posisi goal ditentukan sebelumnya.

Ø Lingkungan robot adalah lantai datar.

1.5. Metodologi

Metodologi yang akan digunakan dalam memecahkan masalah di atas adalah dengan menggunakan langkah-langkah berikut

Ø Studi literatur yaitu mempelajari logika fuzzy dan algoritma behavior- based serta penerapannya dalam menyelesaikan masalah yang telah dirumuskan sebelumnya serta mengumpulkan data-data pendukung.

Ø Analisa masalah dan kebutuhan sistem, yaitu mencari masalah yang mungkin timbul dari penentuan fuzzy set dan fuzzy rule, juga menentukan kebutuhan apa saja yang dibutuhkan dalam membangun sebuah robot mobile seperti sensor, mikrokontroler, dan jenis motor yang akan dipakai.

Ø Merancang robot dari informasi kebutuhan yang telah didapatkan sebelumnya baik hardware maupun software. Untuk hardware, dibuat rangkaian robotnya mulai dari penerapan motor, baterai, kit mikrokontroler, dan sensor sampai ke rancangan bentuk robotnya.

Sedangkan untuk softwarenya, dibuat rancangan logika fuzzy yang berbasis behavior.

Ø Mengimplementasikan hasil rancangan dengan melakukan suatu simulasi dengan bantuan tools atau simulator untuk robot mobile kemudian menerapkannya kedalam suatu mikrokontroler yang diimplementasikan ke robot yang telah dirancang.

(4)

BAB I PENDAHULUAN

3

Ø Melakukan berbagai pengujian terhadap kontroler yang telah diterapkan pada suatu robot dengan cara menguji robot pada lingkungan yang berbeda-beda.

Ø Penyusunan laporan tugas akhir yang telah dibuat dan menentukan kesimpulan akhir.

1.6. Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan dari Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Menguraikan mengenai latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan, metodologi penyelesaian masalah, dan sistematika penulisan yang digunakan.

BAB II LANDASAN TEORI

Menguraikan berbagai teori mengenai Logika Fuzzy, Himpunan Fuzzy, Fungsi Keanggotaan Fuzzy, Operator-operator dasar Himpunan Fuzzy, Fuzzification, Metode Inferensi Fuzzy, Deffuzification, Algoritma Behavior-based, dan sekilas mengenai robot.

BAB III PERANCANGAN SISTEM

Menguraikan rancangan sistem dari sisi perangkat keras dan perangkat lunak. Rancangan perangkat keras meliputi pembahasan komponen- komponen yang digunakan pada robot, yaitu mikrokontroler yang digunakan, sensor yang digunakan, dan motor yang digunakan, juga dibahas mengenai desain robotnya. Untuk perangkat lunaknya dibahas mengenai penggunaan behavior dan kontroler fuzzy yang akan digunakan.

BAB IV IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN

Menguraikan penerapan melalui simulasi dan pada robot yang telah dirancang dan diberikan hasil pengujian terhadap sistem yang dibuat baik melalui simulasi ataupun melalui keadaan yang sesungguhnya.

BAB V PENUTUP

Berisi kesimpulan dari pembangunan sistem yang dibuat, serta saran untuk pengembangan selanjutnya.

(5)

36

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengujian terhadap robot baik menggunakan simulator ataupun robot iRoP 2602, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

Ø Hasil pengujian menggunakan simulator menunjukkan bahwa logika fuzzy bekerja dengan baik untuk mengontrol sistem navigasi suatu robot mobile beroda sehingga robot dapat bergerak sesuai dengan behavior yang didefinisikan yaitu avoid-obstacle dan seek-goal.

Ø Behavior avoid-obstacle bekerja dengan baik pada simulasi maupun pada kondisi sesungguhnya sehingga robot dapat menghindari halangan atau benda yang ada disekitarnya.

Ø Behavior follow-wall bekerja dengan baik pada simulasi maupun pada kondisi sesungguhnya sehingga robot dapat mengikuti dinding atau benda dengan menjaga jarak robot terhadap benda di sampingnya baik itu kiri atau kanan.

Ø Behavior seek-goal bekerja dengan baik pada simulasi sehingga robot selalu menuju target.

Ø Setiap behavior bekerja dengan baik pada simulasi sehingga robot dapat menentukan behavior mana yang harus aktif sesuai keadaan di sekitarnya.

5.2. Saran

Robot yang dibuat ini hanya awal untuk melakukan penelitian yang lebih rumit. Sensor sebaiknya ditambah, tidak hanya bagian depan atau samping saja tetapi juga bagian belakang robot sehingga robot dapat mengetahui sekelilingnya dan tidak ada daerah yang tidak diketahui robot. Untuk mengetahui posisi dan arah robot, dapat digunakan kompas digital seperti HMR3000 (Honeywell) atau Vector 2 X (Precition Navigation) atau sensor posisi Devantech Compass.

Kontroler fuzzy yang dibuat dapat dioptimalkan dengan cara tertentu seperti meggunakan algoritma genetika atau jaringan syaraf tiruan. Behavior dapat ditambahkan lagi sesuai dengan kebutuhan. Misalkan untuk mengangkat suatu benda pada posisi tertentu untuk dipindahkan ke posisi yang lain. Hal ini membutuhkan tambahan mikrokontroler untuk mengerjakan perintah tersebut.

(6)

SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI TELKOM 37

DAFTAR PUSTAKA

[1] Dragoicea, Monica, dan Nicolae Constantine, 2004. Windows Appplication for intelligent Mobile Robot Control, Studies in Infromatics and Control, Vol. 13, No. 1.

[2] Hoffmann, Frank, 1994. Soft Computing Techniques for the Design of Mobile Robot Behaviours, New York: Elsevier Science Inc.

[3] Jantzen, Jan, 1998. Design Of Fuzzy Controllers, Technical University of Denmark, Department of Automation, Bldg 326, DK-2800 Lyngby, Denmark. Tech. report no 98-E 864 (design).

[4] Michaud, François, 1997. Selecting Behaviors using Fuzzy Logic, IEEE International Conference on Fuzzy Systems, Barcelona, Spain.

[5] Modi, Sachin, Pravin Chandak, Vidya Sagar Murty, dan Ernest L. Hall, 2001. A Comparison of Three Obstacle Avoidance Methods for a Mobile Robot, Center for Robotics Research University of Cincinnati.

[6] Parasuraman, S., V. Ganapathy, dan Bijan Shirinzadeh, 2005. Behavior based Mobile Robot Navigation Technique using AI System: Experimental Investigations, ARAS 05 Conference, CICC, Cairo, Egypt.

[7] Pitowarno, Endra, 2006. ROBOTIKA: Desain, Kontrol, dan Kecerdasan Buatan, Yogyakarta: Andi Offset.

[8] Rusu, Petru, Emil M. Petriu, Fellow, IEEE, Thom E. Whalen, Aurel Cornell, dan Hans J. W. Spoelder, 2003. Behavior-Based Neuro-Fuzzy Controller for Mobile Robot Navigation, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, Vol. 52, No. 4.

[9] Surmann, Hartmut, dan Liliane Peters, 2001. MORIA - A Robot with Fuzzy Controlled Behaviour, German National Research Center for Information Technology, Institute for System Design Technology, Sankt Augustin, Germany.

[10] Tettamanzi, Andrea dan Marco Tomassini, 2001. Soft Computing:

integrating evolutionary, neural, and fuzzy systems, Germany: Springer- Verlag Berlin Heidelberg.

[11] Thongchai, S., S. Suksakulchai, D. M. Wilkes, dan N. Sarkar, 2000. Sonar Behavior-Based Fuzzy Control for a Mobile Robot, Proceedings of IEEE Intenational Conference on Systems, Man, and Cybernetics, Nashville, Tennessee.

[12]

www.innovativeelectronics.com

[13]

www.parallax.com

[14]

www.pcmag.com