i
LAPORAN AKHIR
PENELITIAN UNGGULAN
DANA ITS 2020
Pengembangan Platform Komputasi Kecerdasan Artifisial
pada Mobil Otonom ITS
Tim Peneliti :
Dr. Ir. Djoko Purwanto, M.Eng. (Teknik Elektro/FTEIC)
Astria Nur Irfansyah, ST, M.Eng., Ph.D. (Teknik Elektro/FTEIC)
Subchan, S.Si, M.Sc, Ph.D. (Matematika/FSAD)
Dr. Tahiyatul Asfihani, S.Si, M.Si (Matematika/FSAD)
DIREKTORAT RISET DAN PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
2020
Daftar Isi
Daftar Isi ... i
Daftar Tabel ... ii
Daftar Gambar ... iii
Daftar Lampiran ... iv
BAB I RINGKASAN ... 1
Latar Belakang Penelitian... 1
Tujuan dan Tahapan Metoda Penelitian ... 2
Luaran yang Ditargetkan ... 2
Kata Kunci ... 2
BAB II HASIL PENELITIAN... 3
Pelaksanaan Penelitian ... 3
Data... 6
Analisis ... 7
BAB III STATUS LUARAN... 8
BAB IV PERAN MITRA ... 10
BAB V KENDALA PELAKSANAAN PENELITIAN ... 11
BAB VI RENCANA TAHAPAN SELANJUTNYA ... 12
BAB VII DAFTAR PUSTAKA ... 13
BAB VIII LAMPIRAN... 14
ii
Daftar Gambar
Gambar 1. Alternatif rancangan mobil otonom ITS ... 1
Gambar 2. iCar ITS versi 1 ... 3
Gambar 3. Desain iCar ITS versi 2 ... 4
Gambar 4. Sistem keseluruhan iCar ITS... 5
Gambar 5. Perangkat komputasi di GPS Base Station dan iCar ITS ... 5
Gambar 6. Android Gadget dalam sistem iCar ITS ... 6
Gambar 7. iCar ITS berjalan dengan rute di sekitar Taman Alumni ITS ... 7
Gambar 8. Soft launching iCar ITS ... 8
iv
BAB I RINGKASAN
Latar Belakang Penelitian
Sistem pengemudian otonom (autonomous driving system) merupakan sistem utama di dalam mobil otonom (autonomous car). Sistem pengemudian otonom mengolah informasi yang diperoleh dari sistem presepsi (perception system) untuk menghasilkan informasi perencanaan gerak (motion planning) pada mobil otonom. Sistem presepsi berfungsi untuk mengenali lingkungan di sekitar mobil otonom. Perencanaan gerak berfungsi sebagai acuan untuk
menggerakkan mobil secara otonom di jalan. Platform komputasi kecerdasan artificial (artificial
intelligence computation platform) yang berupa perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak
(software) memegang peran yang penting untuk mewujudkan sistem pengemudian otonom. Pada penelitian ini dikembangkan platform komputasi kecerdasan artificial untuk mobil otonom ITS yang beroperasi di lingkungan kampus ITS. Platform mobil otonom ITS berbasis mobil listrik, diintegrasikan dengan platform komputasi kecerdasan artifisial untuk mendapatkan untuk kerja pengemudian otonom yang optimal. Platform komputasi kecerdasan artifisial disiapkan untuk keperluan pengemudian otonom pada level 3-5, monitoring, dan visualisasi. Pengemudian otonom terdiri dari 3 modul yaitu presepsi (perception), pemetaan (mapping), dan perencanaan (planning). Lebih lanjut, platform komputasi kecerdasan artificial juga berfungsi untuk keperluan evaluasi sistem pengemudian otonom, pengambilan data untuk presepsi dan pemetaan, dan pengetesan mobil otonom di jalan.
Mobil otonom ITS direncanakan berkapasitas 5-7 penumpang dan dipergunakan sebagai transportasi umum di lingkungan kampus ITS. Mobil otonom akan melayani permintaan pengguna untuk pergi dari satu titik pemberhentian ke pemberhentian yang lain. Berbagai alternatif rancangan mobil otonom ITS diilustrasikan pada gambar 1 di bawah ini.
2
Tujuan dan Tahapan Metoda Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah mewujudkan rancang bangun platform komputasi kecerdasan artifisial untuk mobil otonom ITS. Tahapan pelaksanaan dimulai dari rancang bangun platform komputasi yang memungkinkan untuk mewujudkan pengemudian otonom dari level 3-5.
Kemudian, dilanjutkan dengan pengadaan perangkat implementasi platform pada mobil otonom ITS. Terakhir, dilakukan evaluasi unjuk kerja platform komputasi.
Luaran yang Ditargetkan
Platform komputasi untuk mobil otonom, dan implementasinya pada mobil otonom ITS.
Kata Kunci
Ringkasan penelitian berisi latar belakang penelitian,tujuan dan tahapan metode penelitian, luaran yang ditargetkan, kata kunci
BAB II HASIL PENELITIAN
Pelaksanaan Penelitian
Penelitian ini merupakan bagian dari kegiatan penelitian bersama untuk mewujudkan mobil otonom ITS yang dikenal dengan nama intelligent Car ITS (iCar ITS). Mobil tersebut dirancang untuk melayani transportasi umum di lingkungan kampus ITS. iCar ITS menggunakan platform mobil listrik dengan kemampuan bergerak secara otonom dari satu titik pemberhentian awal ke titik pemberhentian tujuan. Model pertama dari iCar ITS dibangun dari mobil golf yang
dimodifikasi sehingga mempunyai kemampuan gerak secara otonom tanpa pengemudian secara manual oleh manusia. Gambar 2 menunjukkan iCar ITS versi 1.
Gambar 2. iCar ITS versi 1
Pengembangan berikutnya dari iCar ITS adalah rancang bangun mobil otonom baru yang meliputi sasis dan bodi. Dengan demikian mobil otonom baru tersebut tidak menggunakan lagi sasis dan bodi mobil golf. Mobil otonom baru tersebut dinamai iCar ITS versi 2. Perangkat platform komputasi yang dipasang pada sistem keseluruhan iCar ITS versi 2 identik dengan yang dipasang pada versi 1. Desain iCar ITS versi 2 ditunjukkan pada gambar 3.
4
Gambar 3. Desain iCar ITS versi 2
Platform komputasi cerdas dirancang untuk mendukung kerja sistem mobil iCar ITS secara keseluruhan. Gambar 4 memperlihatkan Sistem keseluruhan iCar ITS. Sistem utama terdiri 4 sub sistem yaitu iCar ITS, GPS Base Station, Cloud Service, dan Android Gadget. Pada tiap sub sistem terdapat platform komputasi yang bekerja secara mandiri. Tugas yang dikerjakan oleh platform komputasi pada masing-masing sub sistem adalah sebagai berikut:
1. Platform komputasi pada iCar ITS, berfungsi untuk melakukan interpretasi lingkungan sekitar berdasar informasi dari sensor-sensor yang dipasang pada bodi iCar ITS, dan untuk melakukan kontrol dan perencanaan gerak iCar ITS pada rute perjalanan yang
dikehendaki. Platform komputasi pada iCar ITS menggunakan Personal Computer (PC) dengan performa tinggi.
2. Platform komputasi pada GPS Base Station, berfungsi melakukan perhitungan koreksi posisi global untuk iCar ITS dengan tujuan untuk membuat pengukuran posisi global iCar menjadi lebih presisi. Pengukuran posisi global iCar ITS berdasar pada informasi GPS dari satelit dan GPS referensi dari GPS Base Station. Platform komputasi pada GPS Base Station menggunakan perangkat Intel NUC Mini PC.
3. Platform komputasi pada Cloud Service, berfungsi untuk melayani hal-hal yang berhubungan dengan peta yang menggambarkan rute perjalanan iCar ITS. Platform komputasi pada Cloud Service menggunakan layanan dari Google.
4. Platform komputasi pada Gadget, berfungsi untuk melayani permintaan pengguna untuk memanggil iCar ITS dari posisi tertentu dan menentukan posisi tujuan perjalanan
menggunakan iCar ITS. Platform komputasi pada Gadget menggunakan perangkat mobile berbasis Android.
Gambar 4. Sistem keseluruhan iCar ITS
Perangkat komputasi yang dipergunakan di GPS Base Station dan iCar ITS digambarkan pada gambar 5. Intel NUC Mini PC dipergunakan untuk mengolah informasi di Base Station, sedangkan PC dalam bentuk laptop dipergunakan untuk mengolah informasi di iCar ITS.
6
Data
Komputasi di Android Gadget merealisasikan pemanggilan iCar ITS, dan penentuan tujuan perjalanan iCar ITS. User Interface (UI) dibuat menarik dan mudah digunakan. Tingkat akurasi pemanggilan mencapai 100%. Gambar 6 menunjukkan penggunaan Android Gadget dalam sistem iCar ITS.
Gambar 6. Android Gadget dalam sistem iCar ITS
Komputasi di Cloud Service mempunyai tingkat kehandalan yang tinggi dalam sistem iCar ITS karena menggunakan service yang ditawarkan oleh Google. Komunikasi data antara Cloud Service dan iCar ITS berjalan dengan lancar dan tanpa kendala.
Komputasi di GPS Base Station berjalan dengan normal. Perhitungan posisi global iCar ITS dengan gabungan GPS Base Station dan GPS Satellite, dilakukan untuk mendapatkan posisi global dengan tingkat akurasi yang tinggi. Namun demikian, posisi global iCar ITS menjadi berkurang tingkat akurasinya bila iCar ITS melewati jalan yang memungkinkan terganggunya penerimaan sinyal dari GPS satellite ke iCar ITS, seperti misalnya terhalang pohon rimbun, terhalang gedung, dan sebagainya.
Komputasi di iCar ITS memegang peran penting untuk menjalankan iCar ITS di sepanjang rute perjalanannya. Komputasi cerdas melakukan pengolahan informasi yang berasal dari GPS, LIDAR, dan kamera. Hasil pengolahan kemudian dipergunakan sebagai informasi untuk keperluan navigasi iCar ITS. Gambar 7 menunjukkan iCar ITS sedang berjalan dengan rute perjalanan di sekitar Taman Alumni ITS.
Gambar 7. iCar ITS berjalan dengan rute di sekitar Taman Alumni ITS
Analisis
Penggunaan platform komputasi cerdas pada sistem keseluruhan iCar ITS berjalan dengan normal. Proses dimulai dengan pemanggilan iCar dengan Android Gadget melalui Cloud Service.
Selanjutnya, iCar ITS akan datang di tempat pemberhentian pengguna, dan kemudian berjalan menuju tempat pemberhentian tujuan. Rute perjalanan iCar ITS dipandu dengan peran dari GPS Base Station. iCar ITS berjalan dengan kecepatan maksimum 20 km/jam.
8
BAB III STATUS LUARAN
Luaran yang dijanjikan berupa platform komputasi kecerdasan artifisial yang dipasang pada mobil otonom iCar ITS. iCar ITS adalah produk kolaborasi penelitian dari berbagai bidang keahlian. Soft lauching iCar ITS telah dilaksanakan pada tanggal 17 Agustus 2020 bersamaan dengan hari peringatan kemerdekaan Republik Indonesia. Gambar 8 memperlihatkan acara soft launching iCar ITS. Selanjutnya, pada tanggal 10 Nopember 2020, bertepatan dengan Lustrum ITS, dilakukan launching iCar ITS yang menampilkan iCar ITS versi 1 dan iCar ITS versi 2. Gambar 9 memperlihatkan acara launching iCar ITS.
10
BAB IV PERAN MITRA
Pada penelitian ini, tidak ada peran mitra dari luar ITS. Penelitian dilakukan dalam bentuk kolaborasi peneliti dari berbagai bidang keahlian yang berhubungan dengan mobil otonom di internal ITS dengan pendanaan dari ITS.
BAB V KENDALA PELAKSANAAN PENELITIAN
Salah satu kendala dalam pelaksanaan penelitian adalah berhubungan dengan ketersediaan dan kelancaran penggunaan dana, yang dalam hal ini adalah waktu pencairan dana dan prosedur penggunaan dana. Waktu pencairan dana yang cenderung semakin jauh dari awal tahun akan mempengaruhi waktu dimulainya pelaksanaan penelitian. Semakin jauh dari awal tahun, akan semakin memperpendek waktu pelaksanaan penelitian. Di sisi lain, prosedur penggunaan dana penelitian yang cukup ketat dalam hal prosedur pelaporan pertanggungjawaban, cenderung memperlambat pelaksanaan kegiatan penelitian.
Kendala lain dalam pelaksanaan penelitian adalah tentang bekerja dalam bentuk kolaborasi penelitian. Kolaborasi yang kurang lancar bersifat memperlambat waktu menuju target capaian yang dirumuskan bersama.
12
BAB VI RENCANA TAHAPAN SELANJUTNYA
Rencana tahapan selanjutnya adalah penyusunan ulang platform komputasi khususnya di iCar ITS yang memungkinkan proses pengolahan informasi yang lebih cepat. Dengan pengolahan informasi yang cepat, dimungkinkan untuk menaikkan kecepatan iCar. Strategi yang akan dilakukan adalah dengan membuat proses pengolahan informasi secara terdistribusi untuk setiap perangkat persepsi (GPS, LIDAR, Kamera).
BAB VII DAFTAR PUSTAKA
1. “Tesla Model Y”, https://www.tesla.com/modely
2. “We’re building the World’s Most Experienced Driver”, https://waymo.com 3. “Sensing the Future”, https://www.mobileye.com
4. “DRIVING INNOVATION: End-to-End Solutions for Software-Defined Autonomous Vehicles”, https://www.nvidia.com/en-us/self-driving-cars/
5. “Renault EZ-GO Concept”,
14
BAB VIII LAMPIRAN
Luaran penelitian berupa rancangan dan implementasi platform komputasi untuk menjalankan iCar ITS secara otonom di lingkungan kampus ITS.
LAMPIRAN 1 Tabel Daftar Luaran
Program : Penelitian Unggulan ITS
Nama Ketua Tim : Dr. Ir. Djoko Purwanto, M.Eng.
Judul : Pengembangan Platform Komputasi Kecerdasan Artifisial pada Mobil Otonom ITS
1.Artikel Jurnal
No Judul Artikel Nama Jurnal Status Kemajuan*)
*) Status kemajuan: Persiapan, submitted, under review, accepted, published
2. Artikel Konferensi
No Judul Artikel Nama Konferensi (Nama Penyelenggara, Tempat,
Tanggal)
Status Kemajuan*)
*) Status kemajuan: Persiapan, submitted, under review, accepted, presented
3. Paten
No Judul Usulan Paten Status Kemajuan
*) Status kemajuan: Persiapan, submitted, under review
4. Buku
16
*) Status kemajuan: Persiapan, under review, published
5. Hasil Lain
No Nama Output Detail Output Status Kemajuan*) Platform komputasi kecerdasan
artifisial pada iCar
Desain dan
implementasi platform komputasi untuk mengoperasikan iCar ITS secara otonom di lingkungan kampus ITS
Sudah diterapkan pada iCar ITS versi 1 dan iCar ITS versi 2
*) Status kemajuan: cantumkan status kemajuan sesuai kondisi saat ini
6. Disertasi/Tesis/Tugas Akhir/PKM yang dihasilkan
No Nama Mahasiswa NRP Judul Status*)
