RANCANG BANGUN SISTEM PEMETAAN OTOMATIS PADA MOBILE ROBOT MENGGUNAKAN SENSOR KINECT DAN ROTARI ENCODER

(1)

RANCANG BANGUN SISTEM PEMETAAN OTOMATIS PADA MOBILE ROBOT MENGGUNAKAN SENSOR KINECT DAN

ROTARI ENCODER

Janu Anggoro Dwi .A NRP 2211106012 Dosen Pembimbing

Ronny Mardiyanto, S.T., M.T., Ph.D.

Suwito, S.T., M.T.

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO Fakultas Teknologi Industri

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2014

(2)

POKOK PEMBAHASAN

1. PENDAHULUAN

2. PERANCANGAN

3. HASIL PENGUJIAN

4. PENUTUP

(3)

PENDAHULUAN

LATAR BELAKANG

- Agar negara Indonesia tidak ketinggalan akan teknologi robot dengan negara- negara pengembang teknologi robot, salah satunya diperlukan keikutsertaan mahasiswa pada perguruan tinggi di indonesia untuk ikut meriset dan pengembangan teknologi robot.

- Banyak negara-negara maju dan berkembang yang terus meriset dan mengembangkan teknologi robot. Misal, ASIMO milik negara Jepang, ASIMO dapat beradaptasi di dunia nyata dan mampu berjalan dengan kedua kakinya, SOINN adalah robot pintar yang sedang dikembangkan oleh Tokyo Institute Of Technology.

SOINN merupakan robot pintar yang dapat berpikir dengan sendirinya, kemudian Negara Cina mempunyai Rover Yutu(“Jade Rabbit”) merupakan robot yang betugas untuk mengeksplorasi keadaan bulan.

(4)

PENDAHULUAN

PERMASALAHAN

1. Bagaimana membuat peta dua dimensi hasil dari pergerakan perjalanan robot.

2. Bagaimana robot dapat menggunakan peta dua dimensi yang telah dibuat untuk penunjuk arah agar robot dapat menuju titik target sesuai jalur yang telah dilalui oleh robot dalam peta dua dimensi.

3. Bagaimana robot dapat memilih jalur pada peta dari beberapa jalur alternatif

yang memiliki jarak terdekat untuk menuju titik target berdasarkan jalur

yang pernah dilalui oleh robot dalam peta dua dimensi.

(5)

PENDAHULUAN

TUJUAN

1. Mendesain sistem mobile robot yang dapat melakukan tugas membuat peta dua dimensi hasil dari pergerakan perjalanan robot.

2. Mendesain sistem agar mobile robot dapat menggunakan peta dua dimensi yang telah dibuat pada proses mapping, untuk penunjuk arah menuju titik target sesuai jalur yang telah dilewati robot.

3. Menerapkan algoritma disjktra untuk mencari jalur dengan

jarak terpendek pada peta dua dimensi yang sudah dibuat oleh

mobile robot.

(6)

PENDAHULUAN

BATASAN

 Pada peta dua dimensi yang telah dibuat robot, robot hanya dapat memilih jalur menuju titik target dengan jalur yang pernah dilalui oleh robot pada saat proses mapping.

(7)

PERANCANGAN

1. Sistem Pembacaan Posisi Robot 2. Sistem Mapping Mobile Robot 3. Sistem Disjktra

4. Sistem Tracking Otomatis

(8)

PERANCANGAN

B. Pembacaan Posisi Robot

(a)

(0⁰)

(9)

PERANCANGAN

(10)

PERANCANGAN

C. Peta Dua Dimensi

nomor pixel = (kordinat pixel y * lebar frame) + kordinat pixel x.

int i1 = pBufferEnd-pBufferRun;

int i2 =i1;

while ( pBufferRun < pBufferEnd ){

USHORT depth = pBufferRun->depth;

distance_depth[i1-i2] = depth;

...

i1++;

}

(11)

PERANCANGAN

C. Peta Dua Dimensi

(12)

PERANCANGAN

C. Peta Dua Dimensi

(a)

(b)

(c)

(13)

PERANCANGAN

C. Peta Dua Dimensi

x’ = d

_nm

* sin ( )

y’ = d_nm * cos ( )

Keterangan :

x’ = posisi kordinat x dari jarak “d”.

y’ = posisi kordinat y dari jarak “d”.

d = jarak.

n = index djarak pada width frame (1 s/d 640).

m = nilainya bertambah dari 0 s/d nilai jarak (d).

= besarnya sudut dari index jarak ke n pada frame terhadap titik 0⁰.

(14)

PERANCANGAN

C. Peta Dua Dimensi

x’ = x + (d

_nm

* sin ( )) y’ = y + (d

_nm

* cos ( ))

Keterangan :

x = posisi x sensor kinect sekarang ini(dari sistem sensor rotari).

y = posisi y sensor kinect sekarang ini(dari sistem sensor rotari).

d = jarak.

n = index djarak pada width frame (1 s/d 640).

m = nilainya bertambah dari 0 s/d nilai jarak (d).

= besarnya sudut dari index jarak ke n pada frame terhadap titik 0⁰.

= sudut yang dibentuk antara titik orientasi (0,0) dengan titik posisi sensor kinect sekarang ini (x,y).

(15)

PERANCANGAN

C. Peta Dua Dimensi

xp = (c_x + x’)

yp = (c_y +(y’ * -1))

Keterangan :

xp = kordinat pixel x.

yp = kordinat pixel y.

c_x = kordinat pixel x yang digunakan sebagai kordinat x=0 pada saat sensor dihidupkan pertamakali.

c_y = kordinat pixel y yang digunakan sebagai kordinat y=0 pada saat sensor dihidupkan pertamakali.

(16)

PERANCANGAN

C. Peta Dua Dimensi

(17)

PERANCANGAN

(a) (b)

C. Peta Dua Dimensi

(18)

PERANCANGAN

C. Peta Dua Dimensi

(19)

PERANCANGAN

D. Disjktra

NB n : nilai bobot dari setiap titik.

NR m : titik permanen (titik yang berwarna merah).

NG : titik yang aktif sekarang ini (titik yang berwarna hijau).

NY : titik sementara yang aktif sekarang ini (titik yang berwarna kuning).

NI n : nilai induk dari suatu titik.

n : nama titik.

m : indeks dari nilai NR.

(20)

PERANCANGAN

D. Disjktra

NG = A, NB A = 0, NI A = 0 NY = B, NB B = 3, NI B = A NY = C, NB C = 4, NI C = A

1. NR 4 = D, NI NR4 = C 2. NR 3 = C, NI NR3 = A NR 1= A, NB NR1 = 0, NI NR1 = 0

NG = B, NB B = 3, NI B = A NY = C, NB C = 4, NI C = A NY = D, NB D = 11, NI D = B

NR 1= A, NB NR1 = 0, NI NR1 = 0 NR 2= B, NB NR2 =3, NI NR2 =A NG = C, NB C = 3, NI C = A NY = D, NB D = 11, NI D = B NY = D, NB D = 9, NI D = C

NR 1= A, NB NR1 = 0, NI NR1 = 0 NR 2= B, NB NR2 =3, NI NR2 = A NR 3= C, NB NR3 =4, NI NR3 = A NG = D, NB D = 9, NI D = C

NR 1= A, NB NR1 = 0, NI NR1 = 0 NR 2= B, NB NR2 =3, NI NR2 = A NR 3= C, NB NR3 =4, NI NR3 = A NR 4= D, NB NR4 =9, NI NR4 = C

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(21)

PERANCANGAN

E. Tracking Otomatis

tx – x’ >= 0 : b = 90 – c tx – x’ <0 : b = -90 – c

e = b – a

Keterangan :

a = sudut arah robot.

b = target bearing(sudut antara posisi robot saat ini terhadap titik tujuan).

e = error arah hadap robot terhadap titik tujuan.

r = jarak posisi robot saat ini terhadap titik tujuan.

(22)

HASIL PENGUJIAN

Pengujian sistem pada Tugas Akhir ini terdiri dari :

1. Pengujian Sensor Jarak Menggunakan Kinect Xbox 360 2. Pengujian Sistem Sensor Rotari Encoder

3. Pengujian Sistem Pemetaan Otomatis (Peta dua dimensi) 4. Pengujian Sistem Disjktra

5. Pengujian Sistem Tracking Otomatis

(23)

HASIL PENGUJIAN

1. Pengujian Sensor Jarak Menggunakan Kinect Xbox 360

No. Jarak Aktual (cm)

Jarak Terukur

(cm) %Error

1. 30 0 100

2. 60 55 8.33

3. 120 114 5.00

4. 180 178 1.11

5. 300 303 1.00

6. 400 422 5.50

7. 600 629 4.83

8. >600 0 100

4,3 %.

(24)

HASIL PENGUJIAN

2. Pengujian Posisi X dan Y Sensor Rotari Encoder

No. Nilai Aktual Nilai Terbaca %Error

x Y x Y x Y

1. 0 30 1 30 100.00 0.00

2. 0 90 7 88 100.00 2.27

3. 0 150 20 145 100.00 3.45

4. 0 210 33 203 100.00 3.45

5. 0 270 46 261 100.00 3.45

6. 0 -30 5 -29 100.00 3.45

7. 0 -90 12 -86 100.00 4.65

8. 0 -150 26 -140 100.00 7.14

9. 0 -210 48 -194 100.00 8.25

10. 0 -270 76 -246 100.00 9.76

11. 30 0 29 -1 3.45 100.00

12. 90 0 86 -5 4.65 100.00

13. 150 0 145 -12 3.45 100.00

14. 210 0 202 -23 3.96 100.00

15. 270 0 259 -37 4.25 100.00

16. -30 0 -29 1 3.45 100.00

17. -90 0 -87 4 3.45 100.00

18. -150 0 -143 12 4.90 100.00

19. -210 0 -200 29 5.00 100.00

20. -270 0 -252 49 7.14 100.00

21. 30 30 28 33 7.14 9.09

22. 60 60 56 65 7.14 7.69

23. 90 90 83 97 8.43 7.22

24. 150 150 150 146 0.00 2.74

25. 210 210 207 209 1.45 0.48

26. -30 30 -31 27 3.23 11.11

27. -60 60 -63 52 4.76 15.38

28. -90 90 -98 77 8.16 16.88

29. -150 150 -165 124 9.09 20.97 30. -210 210 -230 170 8.70 23.53

31. -30 -30 -29 -30 3.45 0.00

32. -60 -60 -57 -60 5.26 0.00

33. -90 -90 -83 -93 8.43 3.23

34. -150 -150 -133 -158 12.78 5.06 35. -210 -210 -176 -228 19.32 7.89

36. 30 -30 26 -30 15.38 0.00

37. 60 -60 53 -60 13.21 0.00

38. 90 -90 82 -87 9.76 3.45

39. 150 -150 152 -131 1.32 14.50 40. 210 -210 221 -171 4.98 22.81 RATA-RATA % ERROR 29.89 30.45

(25)

HASIL PENGUJIAN

2. Pengukuran sudut orientasi sensor rotari encoder pada bidang kartesian.

NO.

Sudut Orientasi

%Error Keterangan

Aktual Terbaca

1 0⁰ 0⁰ 0 Putar kanan

2 90⁰ 90⁰ 0 Putar kanan

3 180⁰ 169⁰ 6,51 Putar kanan

4 270⁰ 252⁰ 7,14 Putar kanan

5 360⁰ 333⁰ 8,11 Putar kanan

6 90⁰ -85⁰ 5,88 Putar kiri

7 180⁰ -173⁰ 4,05 Putar kiri

8 270⁰ -258⁰ 4,65 Putar kiri

9 360⁰ -346⁰ 4,05 Putar kiri

RATA-RATA 5,05

(26)

HASIL PENGUJIAN

3. Pengukuran waktu start up pembuatan peta dua dimensi.

NO. Pengujian Waktu Proses

1 Pengujian 1 1326 ms

Rata-rata 1464 ms

PC : Note book ASUS Eee PC

Processor : Intel(R) Atom(TM) CPU N570 @1,66 Ghz(4 CPUs) Memori RAM : 2048MB

VGA : Intel(R) Graphics Media Accelerator 3150 Memory 256MB

(27)

HASIL PENGUJIAN

3. Pengujian Sistem Pemetaan Otomatis (Peta dua dimensi)

NO. Jarak Aktual

(cm) Jarak Terbaca (cm) %Error

e 84 78,02

7,66

g 60 60,27

0,45

h 60 60,63

1,04

i 60 61,03

1,69

m 60 59,82

0,30

RATA-RATA 2,23

(28)

HASIL PENGUJIAN

3. Pengujian Sistem Pemetaan Otomatis (Peta dua dimensi)

NO. Jarak Aktual

(cm) Jarak Terbaca (cm) %Error

e 84 78

7,69

g 60 53,88

11,36

h 60 56,21

6,74

i 60 55,27

8,56

m 60 58,79

2,06

RATA-RATA 7,28

(29)

HASIL PENGUJIAN

4. Pengujian Sistem Disjktra

(30)

HASIL PENGUJIAN

5. Pengujian Sistem Tracking Otomatis

No. Kordinat Target Kordinat Mobile

Robot Berhenti %Error

x y x y x y

1. 0 150 -16 170 100 0,12

2. 0 -150 26 -140 100 7,14

3. 150 0 145 -12 3,45 100

4. -150 0 -143 12 4,9 100

5. 30 30 28 33 7,14 9,09

6. 60 60 56 65 7,14 7,69

7. 90 90 83 97 8,43 7,22

8. -30 215 -60 210 50 0,02

9. -60 360 -100 335 40 0,07

10. -60 330 -53 321 13,21 0,03

11. -30 390 -27 383 11,11 0,02

12. -90 -90 -83 -93 8,43 3,23

13. -150 -150 -133 -158 12,78 5,06

14. -210 -210 -176 -228 19,32 7,89

15. 90 -90 82 -87 9,76 3,45

16. 150 -150 152 -131 1,32 14,5

17. 210 -210 221 -171 4,98 22,81

RATA-RATA 23,65 16,96

(31)

PENUTUP

KESIMPULAN

Kesimpulan yang diperoleh dalam Tugas Akhir ini adalah:

1. Sistem sensor rotari encoder yang dirancang mampu memetakan posisi mobile robot dalam kordinat kartesian dengan error 29,89% pada arah X dan

error 30,45% pada arah Y. Kemudian pembacaan sudut orientasi

pada sistem sensor rotari encoder pada bidang kartesian memiliki nilai error 5,05%.

2. Jarak pada peta dua dimensi hasil proses pemetaan yang dilakukan oleh mobile robot memiliki nilai error sebesar 4,3%.

3. Besarnya waktu start up untuk membuat peta dua dimensi sebesar 1464 ms . 4. Peta dua dimensi hasil dari proses pemetaan oleh mobile robot

sudah dapat menggambarkan bentuk ruangan yang telah diliwati mobile robot,

tetapi masih ada simpangan kordinat jalur track pada peta dua dimensi dari posisi jalur track sebenarnya hal ini dikarenakan sistem sensor rotari encoder yang dirancang

masih memiliki nilai error.

5. Sistem Dijkstra dapat mencari jalur terpendek pada peta dua dimensi dengan error 0%.

6. Mobile robot dapat melakukan tracking otomatis dengan kordinat target

berasal dari kordinat track yang ada dalam peta dua dimensi dengan error 23,65%

pada posisi X, dan error sebesar 16,96% pada posisi Y.

(32)

(33)

PERANCANGAN

A. Mobile Robot

(34)

PERANCANGAN

(35)

PERANCANGAN

C. Peta Dua Dimensi

(36)

PERANCANGAN

C. Peta Dua Dimensi

(37)

PERANCANGAN

C. Peta Dua Dimensi Menggunakan Mouse xc = xm – xf

yc = (ym * -1) + yf

Keterangan :

xc = posisi x hasil konversi ke empat kuadran.

yc = posisi y hasil konversi ke empat kuadran.

xm = posisi x mouse.

ym = posisi y mouse.

xf = posisi x pada frame yang akan dijadikan posisi x awal robot start.

yf = posisi y pada frame yang akan dijadikan posisi y awal robot start.

(38)

PERANCANGAN

C. Peta Dua Dimensi Menggunakan Mouse

= tan (y/x) x >= 0  = 90 - X < 0  = - 90 -

(39)

PERANCANGAN

C. Peta Dua Dimensi Menggunakan Mouse

(40)

PERANCANGAN

D. Disjktra

(41)

PERANCANGAN

D. Disjktra

x = r * sin( )

y = r * cos( )

(42)

PERANCANGAN

D. Disjktra

(43)

PERANCANGAN

E. Tracking Otomatis

(44)

(45)