PENERAPAN METODE FUZZY LOGIC PADA KURSI RODA ELEKTRIK DENGAN KENDALI SUARA

Transkripsi

1 Website : jurnal.j.ac.id/index.php/senastek PENERAPAN METODE FUZZY LOGIC PADA KURSI RODA ELEKTRIK DENGAN KENDALI SUARA Azanul Khairi Ridia 1*, Anton Hidayat 2, Derisa 3 *1,3 Siste Koputer Fakultas Teknologi Inforasi Universitas Andalas 2 Teknik Elektro Politeknik Negeri Padang Kapus Liau Manis Kota Padang Indonesia 3 E-ail: derisa@fti.unand.ac.id ABSTRAK Penggunaan joystick sebagai kendali kursi roda elektrik tidak sepenuhnya eenuhi kebutuhan penggunanya. Ahli klinis enyatakan bahwa ada 85 % pasien setiap tahunnya tidak bisa enggunakan kursi roda elektrik disebabkan oleh ininya keterapilan enggunakan kursi roda berotor, asalah kekuatan fisik dan asalah ketajaan penglihatan, pergerakan otor yang diskrit dan kasar serta cenderung eiliki pergerakan yang tidak akurat sesuai dengan target yang diinginkan. Untuk engatasi perasalahan ini, aka pada penelitian ini digunakan kontrol logika fuzzy sebagai pengatur pergerakan otor kursi roda elektrik sehingga pergerakan kursi roda elektrik diharapkan sesuai dengan target yang diinginkan penggunanya. Berdasarkan hasil pengujian odul voice recognition eiliki persentase keberhasilan 82.85% dala engenali seua perintah yang diberikan. Sedangkan laa waktu siste encapai nilai set point 45º adalah 3,24 detik, set point 90º adalah 4,29 detik, set point -45º adalah 3,03 detik, set point -90º adalah 4,43 detik dan set point 180º adalah 5,35 detik. Kata kunci: Kursi Roda Elektrik, Fuzzy Logic, Voice Recognition ABSTRACT Using of joystick as a control in Electric wheelchair is not copletely fulfil the necessity of user.experts say that 85% of patients per year cannot use it. It is occurs because the lack of skill of the patients for using the otor electric wheelchair, the physical and visual acuity probles, the discrete and rough oveent of otor and also inaccurate oveent of otor.therefore, to solve this proble, this research used fuzzy logic control. This ethod is used for regulator oveent of otor of the wheelchair, so the target occurs as expected. As result, the testing odul of voice recognition has a success rate of 82,85% in recognizing all coand. The longest tie for reaching set point value of 45º is 3.24 seconds, set point value of 90º is 4.29 seconds, set point value of -45º is 3.03 seconds, set point value of -90º is 4.43 seconds, set point value of 180º is 5.35 seconds. Keywords : Electric wheelchair, Fuzzy Logic, Voice Recognition PENDAHULUAN Kursi roda erupakan alat bantu obilitas bagi orang yang eiliki keterbatasan pergerakan dala elakukan aktivitas sehari-hari. Keterbatasan pergerakan ini dapat berupa cacat fisik, cedera, aupun diakibatkan oleh penyakit yang enyerang otorik anusia[1]. Kursi roda yang sebelnya digerakan secara anual dengan enggunakan kekuatan tangan atau dengan bantuan orang lain, saat ini telah dikebangkan enjadi kursi roda elektrik dengan enabahkan otor sebagai alat gerak dan joystick sebagai alat kendali kursi roda. Penggunaan joystick sebagai kendali kursi roda elektrik tidak sepenuhnya eenuhi kebutuhan penggunanya. Menurut 1

2 Website : jurnal.j.ac.id/index.php/senastek jurnal adequacy of power wheelchair control interface for persons with severe disabilities: a clinical survey[2] enyatakan bahwa 9-10 % pasien pengguna kursi roda elektrik kesulitan dala penggunaan kursi roda dala kehidupan sehari-hari. Persentase ini eningkat enjadi 40% saat diajukan pertanyaan engenai perasalahan steering dan anuver yang dilakukan dengan kursi roda elektrik. sedangkan 85 % ahli klinis enyatakan bahwa ada banyak pasien setiap tahunnya tidak bisa enggunakan kursi roda elektrik disebabkan oleh ininya keterapilan enggunakan kursi roda berotor, asalah kekuatan fisik dan asalah ketajaan penglihatan. Selain itu, jika pasien enderita beberapa penyakit seperti tetreplegia parsial, sklerosis, parkinson dan stroke yang enyebabkan pasien engalai kelpuhan pada sebagian anggota tubuh sehingga pasien kehilangan keapuan kendali terhadap pergerakan tangan, aka penggunaan joystick sebagai pengontrol kursi roda elektrik pada kondisi ini ungkin tidak akan terlalu ebantu pasien. Oleh sebab itu, banyak peneliti engajukan berbagai aca etode siste pengontrolan kursi roda elektrik diantaranya seperti voice recognition syste, vision caera untuk deteksi gestur kepala. EEG (Electro- Encephalo-Gra) untuk deteksi gelobang otak, EOG (Electro-Oculo-Gra) untuk pergerakan ata dan EMG (Electro-Myo- Gra) untuk deteksi pergerakan otot[3]. Diantara beberapa jenis siste pengontrolan yang sering digunakan sebagai siste kendali kursi roda elektrik, voice recognition syste erupakan siste kendali yang lebih udah untuk diterapkan dibandingkan dengan siste kendali yang lain. Hal ini dikarenakan perintah suara lebih udah dilakukan secara berulangulang dala rentang waktu yang dekat sehingga penggunaannya tidak terlalu enyulitkan bagi penggunanya. diinginkan. Hal ini disebabkan oleh nilai pergerakan otor kursi roda elektrik telah ditetapkan sebelnya dan bersifat konstan. Untuk engatasi perasalahan ini, aka pada penelitian ini digunakan kontrol logika fuzzy sebagai pengatur pergerakan otor kursi roda elektrik sehingga pergerakan kursi roda elektrik lebih halus dan akurat sesuai dengan kondisi yang dibutuhkan oleh penggunanya. Kontrol logika fuzzy juga eiliki perhitungan yang lebih sederhana dan lebih udah dirancang karena dapat diodelkan secara linguistik[4]. Selain itu, untuk dapat eperudah penggunanaan kursi roda elektrik saat berjalan dilorong, aka digunakan wall following yang akan ebantu kursi roda elektrik enyusuri dinding secara stabil dan enghindari terjadinya benturan. Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian adalah sebagai berikut: 1. Merancang siste kursi roda elektrik yang dapat dikendalikan dengan enggunakan perintah suara. 2. Menerapkan etode fuzzy logic sebagai pengatur pergerakan otor pada kursi roda elektrik dengan input jarak enggunakan sensor ultrasonik dan input derajat enggunakan agnetic copass. METODE Berdasarkan prosedur penelitian pada Gabar 1, dapat dijelaskan tahapan-tahapan penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut : Perasalahan yang sering dihadapi kursi roda elektrik yang enggunakan siste kendali enggunakan voice recognition syste adalah pergerakan otor yang diskrit dan kasar serta cenderung eiliki pergerakan yang tidak akurat sesuai dengan target yang 2

3 Website : jurnal.j.ac.id/index.php/senastek otor, agnetic copass, sensor ultrasonik dan odul voice recognition v3. b. Perancangan Perangkat Lunak 1.Studi Literatur Gabar 1. Prosedur Penelitian Pada tahapan studi literatur, penelitian dilakukan dengan epelajari literatur tentang teori-teori pendukung engenai ikrokontroler, H-bridge otor driver, odul voice recognition v3, sensor ultrasonik, etode logika fuzzy, PWM (Pulse Width Modulation), agnetic copass dan otor DC. Teori tersebut didapat dari berbagai sber seperti buku, jurnal, skripsi, dan artikel iliah di internet. 2.Perancangan Pada tahapan perancangan, dilakukan perancangan siste yang akan dibangun baik berupa perangkat keras aupun perangkat lunak dengan proses sebagai berikut: Perancangan perangkat lunak dilakukan dengan ebangun logika fuzzy sebagai pengatur kecepatan otor kursi roda elektrik sesuai dengan kendali arah yang diberikan elalui odul voice recognition v3 pada ikrokontroler. Pada perancangan software, kursi roda elektrik enggunakan kendali suara yaitu stop, kanan, kanan dua, kiri, kiri dua, aju, dan balik. Untuk perintah aju, kursi roda elektrik akan bergerak lurus dengan enggunakan logika fuzzy. Untuk kendali arah terdapat perintah kanan untuk bergerak 45 derajat kekanan, perintah kanan dua untuk bergerak 90 derajat kekanan, perintah kiri bergerak -45 derajat ke kiri, perintah kiri dua untuk bergerak -90 derajat ke kiri, perintah balik untuk bergerak 180 derajat berbalik arah dan perintah aju untuk bergerak lurus. Untuk perintah stop, kursi roda elektrik akan berhenti elakukan pergerakan yang sedang diproses oleh ikrokontroler. Ketika diberikan perintah aju, kursi roda elektrik ditargetkan dapat bergerak lurus dengan enggunakan logika fuzzy. Apabila sensor ultrasonik endeteksi adanya dinding ketika perintah aju diaktifkan, aka perintah wall following akan dijalankan sehingga kursi roda elektrik akan bergerak enyusuri dinding sesuai dengan set point yang ditetapkan. Berikut flowchart cara kerja siste secara keseluruhan seperti pada Gabar 2 berikut. a. Perancangan Perangkat Keras Pada tahapan ini, dilakukan perancangan perangkat keras pada kursi roda eletrik yaitu dengan elakukan odifikasi ekanik serta enabahkan koponen pendukung seperti ikrokontroler, accu (aki), driver 3

4 Website : jurnal.j.ac.id/index.php/senastek b. Sensor Ultrasonik Sensor ultrasonik digunakan sebagai pengukur jarak pada kursi roda elektrik. Pada alat in terdapat dua buah sensor ultrasonik yang terletak pada sisi depan sebagai pendeteksi halangan dan pada bagian kiri sebagai asukan data untuk diproses elalui wall following enggunakan logika fuzzy. c. Magnetic Copass Magnetic Copass digunakan sebagai input ikrokontroler dala enentukan derajat posisi kursi roda elektrik untuk engukur pergerakan yang dilakukan kursi roda elektrik. 4.Proses Pengolahan Data Gabar 2. Flowchart Siste Keseluruhan 3.Proses Pengolahan Data Pada tahap proses pebacaan data, terdapat tiga input pebacaan data yaitu odul voice recognition v3, agnetic copass dan sensor ultrasonik. Berikut adalah proses pebacaan data tersebut: Modul voice recognition v3 digunakan sebagai perangkat pengenal kendali suara sensor untuk engirikan perintah pada ikrokontroler tentang subprogra yang akan dieksekusi. Sensor ultrasonik dan agnetic copass digunakan sebagai data asukan logika fuzzy. Berikut proses pengolahan data yang dilakukan oleh logika fuzzy pada Gabar 3. a. Modul Voice Recognition v3 Modul voice Recognition v3 digunakan sebagai perangkat untuk eberikan perintah kepada ikrokontroler engenai subprogra yang akan dieksekusi. Perintah yang di-training pada odul voice recognition v3 adalah stop, aju, kanan, kiri, kanan dua, kiri dua dan balik. a.fuzzyfikasi Gabar 3. Proses Logika Fuzzy Fuzzyfikasi adalah tahap easukan input pada logika fuzzy elalui perhitungan error dan error dari jarak yang diperoleh elalui sensor ultrasonik pada wall following dan agnetic copass pada kendali arah kursi roda elektrik. Dari nilai error dan error akan diperoleh nilai PWM sebagai pengatur 4

5 Website : jurnal.j.ac.id/index.php/senastek pergerakan otor pada kursi roda elektrik. Berikut fungsi keanggotaan error dan error yang digunakan pada Tabel 1. Tabel 1. Tabel Rancangan Fungsi Keanggotaan Fuzzyfikasi b.rules base evaluation Pada tahap ini, fungsi keanggotaan error dan error yang dirancang akan diproses berdasarkan rules yang telah dirancang. Rules dirancang sebagai pengatur pergerakan kursi roda elektrik agar dapat encapai set point yang diinginkan. Tabel 2. Tabel Rancangan Rules c.defuzzyfikasi Defuzzyfikasi adalah proses pengubahan variabel linguistik ke variabel angka/tegas(crisp) sehingga dapat dieksekusi oleh otor. Salah satu etode defuzzifikasi adalah etode COG (Center of Gravity). nilai keluaran tegas etode COG adalah jlah dari hasil kali fuzzy output untuk setiap hipunan fuzzy output dengan posisi singleton pada sbu x setiap hipunan fuzzy output tersebut dibagi dengan jlah fuzzy output untuk setiap hipunan fuzzy output. Hasil perhitungan dari etode COG ini akan dijadikan sebagai nilai PWM untuk enggerakan otor DC. HASIL DAN PEMBAHASAN Ipleentasi hardware yang digunakan pada kursi roda elektrik dengan perintah suara adalah enggunakan arduino uno, sensor ultrasonik HC-SR04 sebelah kiri, sensor ultrasonik HC-SR04 depan, voice recognition v3, CMPS03, driver otor EMS 30 A, dan otor wiper. Pada Gabar 4 adalah ipleentasi hardware keseluruhan yang dihubungkan pada arduino uno. Error error NBc NSc Zc PSc PBc NB NS Z PS PB u u u u u 5

6 Website : jurnal.j.ac.id/index.php/senastek N o Perint ah Kata Yang dikenali Berh asil Gag al Persentase Keberhasil an Gabar 4. Rangkaian Keseluruhan 6 dua 7 Balik Dua Dua Balik Balik Balik Balik 40% 80% Pengujian odul voice recognition v3 dilakukan untuk enguji keakuratan pengenalan suara yang diucapkan dengan suara yang telah ditraining sebelnya. Pengujian dilakukan ditepat yang relatif tenang. Pengujian odul voice recognition v3 dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3. Pengujian Modul Voice Recognition V3 N o Perint ah Stop Maju Dua 5 Kata Yang dikenali Berh asil Stop Stop Stop Stop Stop Maju Maju Maju Maju Maju dua dua dua Gag al Persentase Keberhasil an 100% 100% 60% 100% Pada Tabel 3 dapat dilihat bahwa persentase keberhasilan untuk pengucapan kata stop sebesar 100%, untuk kata aju sebesar 100%, untuk kata kanan 100%, untuk kata kanan dua sebesar 60%, untuk kata kiri sebesar 100%, untuk kata kiri dua sebesar 40% dan untuk kata balik sebesar 80%. Keudian dicari persentase keberhasilan pengenalan suara oleh voice recognition v3 dengan enggunakan rus sebagai berikut = ( Total pengujian berhasil dibagi total pengujian keseluruhan)*100% = 82,85% Diperoleh persentase keberhasilan voice recognition v3 dala pengenalan kata adalah sebesar 82,85%. Rata-rata kesalahan pengenalan kata diakibatkan oleh bentuk kata yang ditraining terdiri dari lebih satu kata dan eiliki keiripan dengan yang kata lain. Sehingga sering dikenali sebagai kata lain. Selain itu tingkat kebisingan serta jenis icrophone yang digunakan juga epengaruhi hasil pengenalan suara oleh odul voice recognition v3 Pengujian dilakukan pada lintasan sepanjang 7 eter. Pengujian dilakukan untuk enguji keapuan logika fuzzy yang telah dibangun untuk epertahankan nilai set point sehingga kursi roda elektrik apu elewati lintasan tanpa ebentur dinding ataupun enjauhi dinding yang enyebabkan target tidak tercapai. Jika terjadi benturan selaa pengujian pada perintah wall following, aka akan diberi tanda silang. Sedangkan jika pada saat pengujian berhasil elewati lintasan 7 6

7 Website : jurnal.j.ac.id/index.php/senastek eter tanpa terjadi benturan aka diberi tanda cheklist. Pada Tabel 4 terdapat hasil pengujian wall following. Tabel 4. Hasil Pengujian Keberhasilan Wall following Berdasarkan Tabel 4 dilakukan 9 kali pengujian, dan diperoleh 7 kali kursi roda elektrik berhasil enyusuri dinding dengan lancar dan 2 kali pengujian kursi roda engalai benturan. Dari 9 kali pengujian diperoleh persentase keberhasilan sebesar 77.8%. kegagalan atau benturan terjadi karena pergerakan kursi roda elektrik begitu cepat sehingga perubahan nilai error dan error juga begitu cepat. Hal ini engakibatkan kursi roda elektrik terlabat dala erespon data PWM yang diberikan sehingga pada saat data output arduino eberikan PWM enjauhi dinding, kursi roda asih bergerak endekati dinding hal ini enyebabkan terjadinya benturan ataupun gesekan. Pengujian logika fuzzy kontrol arah terdiri dari beberapa set point yaitu kanan 45 derajat, kanan dua 90 derajat, kiri -45 derajat, kiri dua 90 derajat dan balik 180 derajat. Seluruh besaran set point enggunakan rules dan fungsi keanggotaan yang saa. Waktu tepuh rata-rata kursi roda elektrik dala encapai nilai set point pada perintah kanan adalah 3,24 detik, perintah kanan dua 4,29 detik, perintah kiri 3,03 detik, perintah kiri dua 4,43 detik dan perintah balik 5,35 detik. Berdasarkan hasil tersebut dapat disipulkan bahwa besaran nilai set point yang ditetapkan berbanding lurus dengan besaran waktu tepuh rata-rata kursi roda elektrik. Diana seakin besar nilai nilai set point yang ditetapkan, aka seakin laa waktu yang dibutuhkan untuk encapai set point. Berikut grafik perbandingan laa waktu pencapaian nilai set point asingasing perintah pada Gabar 6. Gabar 6. Perbandingan Laa Waktu Pencapaian Nilai Set Point Masing-asing Perintah Pada Gabar 6 dapat dilihat bahwa perbandingan antara perintah dengan besaran set point yang saa seperti perintah kanan dengan set point 45 derajat dan kiri dengan set point -45 serta perintah kanan dua dengan set point 90 derajat dan perintah kiri dua dengan set point -90 derajat eiliki selisih rata-rata laa waktu tepuh yang relatif kecil SIMPULAN DAN SARAN Berdasarkan dari penelitian dan pengujian yang telah dilakukan, dapat disipulkan bahwa : Gabar 5. Pengujian Perintah Kontrol Arah 7

8 Website : jurnal.j.ac.id/index.php/senastek 1. Telah dibuat sebuah kursi roda elektrik kendali suara dengan enggunakan etode fuzzy logic. Berdasarkan hasil pengujian, kendali suara enggunakan odul voice recognition v3 dapat eberikan perintah pergerakan pada kursi roda elektrik dengan persentase keberhasilan untuk keseluruhan perintah sebesar 82,85%. 2. Pengujian dilakukan dengan target set point 45 derajat, 90 derajat, -45 derajat, - 90 derajat dan 180 derajat dengan laa waktu pencapaian set point 3,24 detik, 4,29 detik, 3,03 detik, 4,43 detik dan perintah balik 5,35 detik. Seakin besar nilai set point yang ditetapkan, aka seakin laa waktu yang dibutuhkan untuk encapai set point. [3] Kok Seng Eu dkk, Fingers Bending Motion Controlled Electrical. [4] Sya, Rafiudin,dkk Siste Kendali Fuzzy Logic Pada Tri Star Wheelchair. Prodi Teknik Mesin. Universitas Hasanudin. Surabaya [5] Kusadewi, Sri Aplikasi Logika Fuzzy untuk Mendukung Keputusan. Yogyakarta. Graha Ilu DAFTAR PUSTAKA [1] Batan, I Made Londen, 2006, Pengebangan Kursi Roda Sebagai Upaya Peningkatan Ruang Gerak Penderita Cacat Kaki. Jurusan teknik Mesin. ITS. Surabaya. [2] Fehr, Linda Dkk, 2000, Adequacy Of Power Wheelchair Control Interface For Persons With Severe Disabilies: A Clinical Survey. Journal of Rehabilitation Research and Developent Vol.37, Departeen Of Veteran Affairs. 8