Perancangan Kontroler Fuzzy untuk Tracking Control Robot Soccer

Perancangan Kontroler Fuzzy

untuk Tracking Control Robot Soccer

Gunawan Wibisono

2208 100 517 Control Engineering Laboratory Electrical Engineering Department

Industrial Engineering Faculty Institut Teknologi Sepuluh Nopember INDONESIA

Latarbelakang (1)

• Peran robot dapat menggantikan pekerjaan manusia terutama dalam lingkungan yang berbahaya

2

Latarbelakang (2)

• Algoritma cerdas berguna untuk menambah intellegence dari sebuah robot

• Tracking control dapat mengatasi masalah

• Tracking control dapat mengatasi masalah keakuratan dan keefesienan gerak robot

• Ketertarikan penulis dalam dunia robotika

Permasalahan

• Pelacakan lintasan

• Keakuratan proses tracking

• Kecepatan proses tracking

• Pengolahan data sensor

4

• Pengolahan data sensor

• Perancangan kontroler pada PC

Tujuan penelitian

• Menerapkan algoritma fuzzy pada proses tracking sebuah robot soccer

• Meningkatkan keakuratan jarak yang dicapai

• Meningkatkan keakuratan jarak yang dicapai pada proses tracking

• Meningkatkan keefesienan waktu dalam proses tracking

• Meningkatkan keefektifan dari pergerakan robot

Pengenalan robot

• Robot berasal dari kata"robota"

• Robot adalah mesin

• Pergerakannya meniru pergerakan sendi – sendi manusia

6

DEXTER FINGER BIPED

Klasifikasi robot ( 1)

• Robot holonomic

1. Gerakan ke semua arah secara langsung 2. Memiliki dua derajat kebebasan

Apilkasi Robot Manipulator Aplikasi Finger Hand Robot

Klasifikasi robot ( 2)

• Robot non-holonomic

1. Gerakan robot terbatas

2. Hanya berpedoman pada satu sumbu

8

Apilkasi Mobile Robot

Pemodelan robot (1)

PEMODELAN KINEMATIK

Kinematik adalah suatu studi yang mempelajari mengenai pergerakan suatu benda tanpa pergerakan suatu benda tanpa melibatkan gaya – gaya yang terjadi di dalamnya

Pemodelan robot (2)

τ 10

) ( ) , ( )

(q v V q q v B q

M &+ & =

PEMODELAN DINAMIK

Dinamik adalah suatu studi yang mempelajari mengenai pergerakan suatu benda dengan pergerakan suatu benda dengan melibatkan gaya – gaya yang terjadi di dalamnya

Pengenalan tracking (1)

• Proses tracking

Proses navigasi
penentuan arah gerak
tujuan

• Cara tracking

1. Objek dilengkapi dengan modul transmiter yang akan dilacak 1. Objek dilengkapi dengan modul transmiter yang akan dilacak

keberadaannya oleh sistem pengendali motorik.

2. Pendeteksian gerak yang ditangkap oleh sensor

• Lintasan tracking

1. Lintasan tetap 2. Lintasan bebas

Pengenalan tracking (2)

• Fitur dasar proses tracking

1. Pemetaan

2. Pemilihan rute terpendek

• Metode tracking

12

• Metode tracking

1. Simulated Anneling

2. Steepest Ascent Hill Climbing 3. Simple Hill Climbing

Metode tracking

• Simple Hill Climbing

Langkah – langkah :

1. Mencari calon keadaan baru yang akan di tuju 2. Evaluasi keadaan baru

2.1 Jika keadaan baru = tujuan 2.1 Jika keadaan baru = tujuan

maka stop

2.2 Jika keadaan baru ≠ tujuan

Jika keadaan baru lebih baik dari pada keadaan sekarang maka keadaan baru = keadaan sekarang

2.3 Jika keadaan baru tidak lebih baik dari pada keadaan sekarang maka ulangi langkah 1

Kontroler robot soccer

Salah satu cara untuk dapat membuat robot cerdas adalah dengan cara mengimplementasikan metode- metode kecerdasan buatan terhadap robot tersebut.

Akan tetapi, pada umumnya metode-metode kercedasan

14

buatan diimplementasikan pada sebuah personal komputer

Pengenalan logika fuzzy

• Dr. Lotti A. Zadeh (1965)

- Konsep ketidak pastian atau kesamaran - Penerapkan fuzzy pada pemrogram PC.

Kemampuan inilah yang disebut sebagai

kecerdasan buatan pada sistem kendali fuzzy.

Arsitekture logika fuzzy

• Untuk mendapatkan keluaran diperlukan 4 tahapan diantaranya :

1. Pembentukan himpunan fuzzy (fuzzyfikasi).

2. Aplikasi fungsi implikasi (fuzzy rules)

16

2. Aplikasi fungsi implikasi (fuzzy rules) 3. Komposisi aturan

4. Penegasan (defuzzyfikasi)

Kebutuhan sistem

• Robot soccer (plant)

▫ Mirokontroler ( IC PIC 16F57)

▫ Motor servo

▫ Modul parallax

▫ Roda

▫ Cashing mobile robot

▫ Kabel konektor USB to mini USB

• Web camera

▫ Webcam digigear

▫ Kabel konektor

• Komputer kontroler

▫ Komputer Dekstop

▫ Processor intel celeron 2.66 GHz

▫ Memory 512 MB

Perancangan perangkat keras (1)

• Arsitektur sistem tracking robot soccer

18

Perancangan perangkat keras (2)

• Pada sistem yang dibangun terdapat dua perangkat mekanik yang digunakan

1. Lapangan ( Arena Pertandingan )

2. Penyangga sensor kamera

Perancangan perangkat lunak(1)

Borland Delphi

20

Comport : Komponen Tambahan Untuk integrasi plant dengan PC

DSPack : Komponen Tambahan untuk integrasi webcam dengan PC

Perancangan perangkat lunak(2)

Basic Stamp Editor

Perancangan kontroler fuzzy

• Model fuzzy

fuzzy Mamdani dengan metode max min

22

• Terdapat 2 fungsi masukan keanggotaan fuzzy, yaitu :

1. Posisi robot soccer terhadap tujuan ( X )

2. Sudut antara poros sumbu x dengan poros robot (Φ)

• Terdapat 1 fungsi keluaran keanggotaan fuzzy, yaitu :

1. Sinyal sudut – pengarah θ

Fuzzyfikasi (1)

• Posisi robot soccer

LE (Left), LC (Left Center), CE (Center), RC (Right Center), RI (Right).

Fuzzyfikasi (2)

• Sudut orientasi relatif dengan tujuan

RB (Right Below), RV (Right Upper), RV (Right Vertical), VE (Vertical), LV (Left Vertical), LV (Left Upper), dan LB (Left Below)

24

Fuzzyfikasi (3)

• Sinyal sudut pengarah

NB (Negative Big), NM (Negative Medium), NS (Negative

Small), ZE (Zero), PS (Positive Small), PM (Positive Medium), dan PB (Positive Big).

Fuzzy Rule

• Penerapan rule - rule logika fuzzy, yaitu :

1. IF (x = LE) AND (ф = RB) THEN (ө = PS) 2. IF (x = CE) AND (ф = RB) THEN (ө = PM) 3. IF (x = RC) AND (ф = RB) THEN (ө = PB)

26

3. IF (x = RC) AND (ф = RB) THEN (ө = PB) 4. IF (x = LE) AND (ф = RU) THEN (ө = NS)

5. ………..

6. ………..

32. IF (x = LC) AND (ф = LB) THEN (ө = NB) 33. IF (x = CE) AND (ф = LB) THEN (ө = NM) 34. IF (x = RC) AND (ф = LB) THEN (ө = NM) 35. IF (x = RI) AND (ф = LB) THEN (ө = NS)

Tabel fuzzy

LE LC CE RC RI

RB PS PM PM PB PB

RU NS PS PM PB PB

RV NM NS PS PM PB

RV NM NS PS PM PB

VE NM NM ZE PM PM

LV NB NM NS PS PM

LU NB NB NM NS PS

LB NB NB NM NM NS

Defuzzifikasi

Metode rata- rata (Average) :

Metode ini digunakan untuk fungsi keanggotaan keluaran yang simetris.

28

Diagram alir tracking robot soccer

Implementasi pengaturan kecepatan motor

Tabel pengukuran dan pengintegrasian data putaran dan kecepatan kedua motor

servo

30

Kondisi robot

Pemberian data terhadap roda kiri

Pemberian data terhadap roda kanan

Kondisi robot

terhadap roda kiri terhadap roda kanan

Maju cepat 650 850

Maju sedang 700 800

Berhenti 750 750

Mundur sedang 800 700

Mundur cepat 850 650

Berputar searah jarum jam 650 650

Berputar berlawanan jarum jam 850 850

Nilai RGB pada kondisi pencahayaan yang cukup ( lampu di sisi timur dan tengah)

NO Batasan Red (R) Green (G) Blue (B) Warna

1

_Max^{Min 46}_{89 103}³⁵ ₁₀₃^{33 Hitam}

2

_MaxMax^{Min 227}₂₅₁₂₅₁ ²⁵⁵₂₅₅₂₅₅ ²⁵⁵₂₅₁₂₅₁ ^Putih

3

_Max^{Min 140}_{255 185}⁷⁷ ₁₇₃^{59 Merah}

4

_Max^Min ₁₄₄⁷³ ₂₂₄¹¹¹ ₁₉₉^{86 Hijau}

5

_Max^{Min 255}₂₅₅ ²⁴⁵₂₁₀ ¹⁹⁴₁₅₃ ^Orange

6

_Max^Min ₁₆₁^{98 132}₂₀₀ ¹⁴⁹₂₅₁ ^Biru

Implementasi capture webcam(2)

32

Nilai RGB pada kondisi pencahayaan yang kurang ( lampu di sisi timur saja)

NO Batasan Red (R) Green (G) Blue (B) Warna

1

_Max^{Min 36}₃₉ ³⁴₃₇ ³⁵₄₀ ^Hitam

2

_MaxMax^{Min 183}₂₀₁₂₀₁ ²⁰³₂₁₂₂₁₂ ¹⁹²₂₀₄₂₀₄ ^Putih

3

_Max^Min ₁₄₅^{87 56}₇₂ ⁵¹₅₀ ^Merah

4

_Max^{Min 43}₄₆ ⁵⁶₅₈ ⁴⁹₅₀ ^Hijau

5

_Max^{Min 105}₁₄₄ ¹⁰³₁₂₂ ⁵⁵₈₁ ^Orange

6

_Max^{Min 40}₅₃ ⁶⁰_{84 102}^{93 Biru}

Tracking pada lapangan (A)

KONDISI AWAL ROBOT

Tracking pada lapangan (A1)

34

KONDISI HASIL TRACKING ROBOT

Tracking pada lapangan (A2)

KONDISI HASIL TRACKING ROBOT

Tracking pada lapangan (A3)

36

KONDISI HASIL TRACKING ROBOT

Tracking pada lapangan (B)

KONDISI AWAL ROBOT

Tracking pada lapangan (B1)

38

KONDISI HASIL TRACKING ROBOT

KESIMPULAN

Logika fuzzy dapat diimplementasikan dalam sistem navigasi untuk sebuah robot soccer.

Sistem logika fuzzy dapat meningkatkan kualitas pergerakan dari robot soccer dalam hal pencarian suatu target (tracking obyek).

hal pencarian suatu target (tracking obyek).

Tingkat keakurasian proses tracking robot soccer menggunakan kecerdasan logika fuzzy dapat mencapai diatas 90%

Sistem logika fuzzy juga bermanfaat untuk mendapatkan keefektifan gerak yang dilakukan oleh sebuah robot

Thank You for your attention

40

Thank You for your attention

(Terima Kasih untuk perhatian anda)