Implementasi Sistem Navigasi Behavior Based Robotic dan Kontroler Fuzzy pada Manuver Robot Cerdas Pemadam Api
Rully Muhammad Iqbal NRP 2210105011 Dosen Pembimbing: Rudy Dikairono, ST., MT Dr. Tri Arief Sardjono, ST, MT JURUSAN TEKNIK ELEKTRO Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Saat ini, perkembangan robot pemadam api sedang gencar-gencarnya dijadikan objek teliliti dan kontrol, banyak event nasional dan internasional yang diselenggarakan setiap tahun, diantaranya adalah KRCI (Kontes Robot Cerdas Indonesia) dan Fire Fighting Robot Contest di Trinity College Hartfort , Connecticut, Amerika Serikat . Hal inilah yang mendasari usulan tugas akhir ini bertemakan robot pemadam api dan kendalinya.
• Bagaimana mengkoordinasikan struktur kendali Behavior Based Control dalam menyelesaikan algoritma berjalan dari robot dan menemukan target serta kembali pulang ke home. • Bagaimana mendapatkan parameterparameter kontroler Fuzzy yang tepat untuk kontrol robot pemadam api saat bermanuver mencari target (titik api).
• Robot yang digunakan adalah robot beroda tipe diferensial. • Arena/Track yang digunakan sesuai dengan arena/track yang digunakan pada KRCI 2012 Divisi Beroda. • Sinyal informasi berupa sensor ultrasonik buatan devantec dengan seri SRF04, sensor ini sebagai acuan pembacaan jarak robot terhadap dinding arena/track. • Variabel yang diatur adalah jarak robot terhadap dinding arena/track dalam satuan centimeter. • Metode sistem navigasi robot berbasis perilaku dan terdiri dari empat level kompetensi. • Pengendalian gerak robot menggunakan kontroler Fuzzy, ditanam dengan pemrograman bahasa C pada mikrokontroler Atmega128.
• Merancang dan mengimplementasikan sebuah algoritma kendali menggunakan arsitektur behavior based (berbasis-perilaku) dalam kasus robot cerdas pemadam api. • Menerapkan kontroler Fuzzy pada manuver pergerakan robot terhadap jarak dinding arena.
Pada tahun 2012 ini, KRCI terbagi atas beberapa divisi yaitu Divisi Robot Soccer Humanoid League, Robot Cerdas Pemadam Api Divisi Beroda dan Robot Cerdas Pemadam Api Divisi Berkaki. Yang akan dibahas pada Tugas Akhir ini adalah Robot Cerdas Pemadam Api Divisi Beroda.
Robot Cerdas Pemadam Api Divisi Beroda adalah Suatu divisi dimana robot menggunakan roda sebagai alat geraknya dengan misi mencari dan memadamkan api di arena lapangan berbentuk simulasi interior suatu rumah. Pada divisi ini yang diutamakan adalah kemampuan robot bernavigasi dan bermanuver serta kecepatan dalam menyelesaikan misinya tersebut. Robot yang berhasil menemukan dan memadamkan api tercepat dinyatakan sebagai pemenang.
Skema proses identifikasi untuk mendapatkan model matematis dari robot cerdas pemadam api + Set Point Jarak
error + _ PV
Lookup tabel untuk nilai delta_PWM
Base PWM kiri Motor DC roda kiri
+
Driver Motor -
+
Wahana gerak Motor DC roda kanan
Base PWM kanan
Sensor jarak
Identifikasi untuk mendapatkan model matematis robot cerdas pemadam api dilakukan dengan menggunakan telusur kanan dan mengikuti dinding arena/track yang dibuat bergelombang supaya timbul perubahan dinamis. Dengan memberi masukan berupa setpoint jarak robot terhadap dinding arena/track, maka kemudian umpan balik sensor jarak sebelah kanan robot akan mengukur posisi robot dan melakukan koreksi yang bertujuan apakah telah sesuai dengan masukan yang diinginkan, bila ada error maka ada gain koreksi untuk mengarahkan posisi robot sesuai pada masukan (setpoint). Gain koreksi tersebut adalah nilai delta_PWM yang diperoleh berdasarkan lookup table dari nilai error. Nilai delta_PWM adalah sebagai masukan (input) plant dan nilai pengukuran sensor jarak adalah keluaran (output). Kedua nilai tersebut yang akan di identifikasi untuk mendapatkan model dinamis dari robot. Waktu sampel pengambilan data input-output adalah 20 mili-detik dengan waktu pengambilan data selama 5 detik, sehingga didapatkan 250 data masukan dan keluaran. Kemudian pengolahan tersebut dilakukan menggunakan software Matlab R2010a dengan perintah ARX untuk mendapatkan fungsi alih transfer plant-nya.
Block diagram Perancangan Kontroler
Fuzzifikasi
Rule Evaluation
If error = µp-1 AND ∆error = µd-1 THEN output NL If error = µp-2 AND ∆error = µd-1 THEN output NL If error = µp-3 AND ∆error = µd-1 THEN output NM If error = µp-7 AND ∆error = µd-7 THEN output PL
Defuzzifikasi Metode defuzzifikasi yang diaplikasikan pada penelitian tugas akhir ini adalah centroid method atau disebut juga sebagai center of area atau center of gravity.
di mana y* suatu nilai crisp Fungsi integration dapat diganti dengan fungsi summation jika y bernilai diskrit, sehingga menjadi
dimana y* adalah nilai crisp dan
R(y)
adalah derajat keanggotaan dari y
Berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan diketahui karakteristik dari sensor SRF04,bahwa sensor SRF04 mampu mendeteksi jarak halangan pada rentang 3 cm hingga 3 m. Saat membaca objek dengan jarak kurang dari 3cm maka akan terjadi kesalahan pengukuran, namun untuk jarak yang lain menunjukkan hasil dengan kesalahan pengukuran yang sangat kecil (dengan %error = 3.125 %). Penerapan kontroler Logika Fuzzy pada robot cerdas pemadam api telah mampu membuat pergerakan robot ini menjadi sangat stabil dan mampu membuat robot ini bermanuver dengan aman, halus, responsif dan cepat. Parameter-parameter kontroler Logika Fuzzy tersebut diperoleh dari hasil tuning eksperimen dengan Gain = 8.
Untuk kelanjutan riset yang akan datang, diharapkan adanya pengembangan metode kontroler dengan menggunakan kontroler cerdas seperti, neuro-fuzzy, genetik algoritma atau kontroler cerdas lainnya. Selain itu, juga perlu mengembangkan sensor pendeteksi warna lantai yang tidak dapat terpengaruh cahaya lampu, cahaya matahari atau cahaya lainnya.
